2015维修电工与实训（机工版）教学课件：转速、电流双闭环调速系统 .pptVIP

8.4 转速、电流双闭环调速系统 如上节所述，采用PI调节器的转速负反馈的单闭环调速系统，既保证了系统的稳定性又能做到转速无静态调速，很好的地解决了系统动、静态之间的矛盾。并采用电流截止反馈环节，限制了起(制)动时的最大电流。这对一般要求不太高的调整系统，基本上已能满足要求，但是，电流截止负反馈只能限制最大电流，加上电动机反电势随着转速的上升而增加，使电流到达最大值后便迅速降下来。这样，电动机转矩亦迅速减小，使起动的时间较长。 8.4 转速、电流双闭环调速系统 在工业部门中，有许多生产机械，如龙门刨床、轧钢机等经常处于正反转状态，为了提高生产效率和加工质量，要求尽量缩短过渡过程的时间。 这样，就造成了起动过程的矛盾:一方面，为了快速起动，需要较大的起动转矩或起动电流；另一方面，电动机的瞬时最大转矩或最大电流一般为额定值的1.5--2倍，所以过大的起动转矩或起动电流是不允许的。因此，一个比较理想的方法是，在整个起动过程中，把转矩或电流限制在最大值，这样就可以利用电机的过载能力，以达到过渡过程较短的目的。经过研究与实践，出现了双闭环调速系统。 8.4 转速、电流双闭环调速系统 8.4.1 双闭环调速系统的组成 双闭环调速系统的原理如图8-20所示。它有两个PI调节器:一个用来调节电枢电流，称为电流调节器，用LT表示。由电流负反馈环节组成的闭环称为电流环。另一个用来调节转速，称为速度调节器，用ST表示。由速度负反馈环节组成的闭环称为速度环。两个调节器的输出都是带限幅的。电流调节器常采用二极管反馈限幅电路，而速度调节器常采用三极管反馈限幅电路。速度调节器ST的输出限幅电压是Usim，它决定了电流调节器给定电压的最大值;电流调节器LT的输出限幅电压是Ulim，它限制了晶闸管整流装置输出电压的最大值。由ST和LT组成两个闭环，由于速度环包围电流环，因此，电流环称为内环(又称副环)，速度环则为外环(又称主环)。在自动调节的过程中，这两个闭环各自起着不同的作用，下面将分别分析这两个闭环的作用。 8.4 转速、电流双闭环调速系统 图8-20 转速、电流双闭环调速系统 8.4 转速、电流双闭环调速系统 8.4.2 ST和LT两个调节器的作用 8.4.2.1 电流调节器LT的作用 电流环为由电流负反馈组成的闭环，它的主要作用是稳定电流。 由于LT为PI调节器，所以，稳态时 。由此式可见，在稳态时， 。此式的含义是:当Us为一定的情况下，由于电流调节器的调节作用，整流装置的电流将保持在 的数值上。 8.4 转速、电流双闭环调速系统 1. 自动限制最大电流 由于ST有输出限幅，限幅值为Usim，这样电流的最大值便为 ，当 时，电流环将使电流降下来。由上式可见，整定电流反馈系数?或调节ST限幅值Usim，即可整定Idm的数值。一般整定Idm=(2--2.5)Ic(额定电流)。 2. 能有效抑制电压波动的影响 当电网电压波动而引起电流波动时，通过电流调节器LT的调节作用，使电流很快回复原值。在双闭环调速系统中，电网电压波动时，几乎看不出来。 8.4 转速、电流双闭环调速系统 8.4.2.2 速度调节器 ST的作用 速度环是由速度负反馈组成的闭环，它的主要作用是保持转速稳定，并最后消除转速静差。 由于ST也是PI调节器，因此，稳态时 。由此式可见，在稳态时， 。此式的含义是：当Ugn为一定的情况下，由于速度调节器的调节作用，转速n将稳定在 的数值上。 转速环要求电流迅速响应转速n的变化而变化，而电流环则要求维持电流不变。这种性能会不利于电流、转速变化的响应，有使静特性变软的趋势。但由于转速环是外环，电流环的作用只相当于转速环内部的一种扰动而已，不起主导作用。只要转速环的开环放大倍数足够大，最后仍然能靠ST的积分作用消除转速偏差。 8.4 转速、电流双闭环调速系统 8.4.3 双闭环系统静特性 当 时，根据 ，可知Us Usim，速度调节器输出电压末达到限幅值，再根据式Us=?n，而由Us决定了转速n，如图8－21所示。直线n－A段所示，也就是说，当给定信号Us一定的情况下，靠速度调节器维持电动机转速恒定，使之不受负载扰动的影响，其调节