直流单闭环直流调速控制教学PPT.pptxVIP

直流调速第二部分：直流调速控制主要内容：直流调压闭环控制系统的构成、特性及其分析方法。第二节 单闭环直流调速控制系统1.开环直流调速系统存在的问题图中VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置 GT 的控制电压 Uc 来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud ，从而实现平滑调速。 如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统能实现一定范围内的无级调速。但是，许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求。在这些情况下，开环调速系统往往不能满足要求。 例题1 某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW、220V、305A、1000r/min，采用V-M系统，主电路总电阻0.18Ω，电动机电动势系数0.2。如果要求调速范围 D = 20，静差率5%，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，工艺要求的系统速降最多只能有多少？解：额定速降为：在固有特性时的静差率为：这已大大超过了5%的要求，更不必谈调到最低速了。如果要求D = 20，s ≤ 5%，则¤由上例可以看出，开环调速系统的额定速降是275 r/min，而生产工艺的要求却只有2.63r/min，相差几乎百倍！¤由此可见，开环调速已不能满足要求，需采用反馈控制的闭环调速系统来解决这个问题。2. 单闭环速度控制系统组成和原理 根据反馈原理，要维持哪个量不变，就引入哪个量的负反馈，引入转速闭环将使调速系统的转速降落大大减少。图4-12 采用转速负反馈的闭环调速系统 调节原理 在反馈控制的闭环直流调速系统中，与电动机同轴安装一台测速发电机 TG ，从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压Un ，与给定电压 U*n 相比较后，得到转速偏差电压 ?Un ，经过转速调节器ASR （放大器 ），产生控制电压Uct，去控制可控直流电源UCR（电力电子变换器），实现控制电动机转速 n。系统的几个组成环节：电压比较环节、放大器、电力电子变换器、测速反馈环节。3.单闭环转速负反馈调速系统的性能分析一、稳态分析（静特性）为了突出主要矛盾，先作如下的假定：（1）假定系统中各环节的输入输出关系都是线性的；（2）忽略控制电源和电位器的内阻。（3）系统在电流连续段工作。放大器 电力电子变换器 电压比较环节 — 放大器的电压放大系数； — 电力电子变换器的电压放大系数； — 转速反馈系数，（V·min/r）； — UPE的理想空载输出电压； — 电枢回路总电阻。KpKs调速系统开环机械特性 ?Ud0测速反馈环节 R各环节的稳态关系如下： 1、转速负反馈调速系统静特性方程 从上述五个关系式中消去中间变量，整理后，即得的静特性方程式¤注意：它表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系。在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大不同，故定名为“静特性”，以示区别。 静特性方程（续） 式中闭环系统的开环放大系数K为 它相当于把测速反馈输出端从反馈回路断开后，从放大器输入起直到测速反馈输出为止总的电压放大系数，是各环节单独的放大系数的乘积。 电动机环节放大系数为- IdRU*nUd0?UnUc+nE+1/CeKpKs-Un? 转速单闭环系统的稳态结构框图根据各环节的稳态关系式，可以画出其稳态结构图¤图中各方块内的符号代表该环节的放大系数。运用结构图运算法同样可以推出静特性方程式，方法如下：将给定量和扰动量看成两个独立的输入量，先按它们分别作用下的系统求出各自的输出与输入关系式。U*n n Ud0Uc?UnKpKs1/Ce+Un-? KsKp? + 1/CeE n-IdR+Ud0-a）只考虑给定作用时的闭环系统b）只考虑扰动作用时的闭环系统 ¤由于已认为系统是线性的，可把二者叠加起来，即得：(1) (2) 2开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系 比较一下开环系统的机械特性和闭环系统的静特性，就能清楚地看出反馈闭环控制的优越性。如果断开反馈回路，则上述系统的开环机械特性为 而闭环时的静特性可写成 系统特性比较（1）闭环系统静性可以比开环系统机械特性硬得多。 在同样的负载扰动下，两者的转速降落分别为 和它们的关系是 系统特性比较（续）（2）如果比较同一的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小得多。 闭环系统和开环系统的静差率分别为 和当 n0op =n0cl 时， 系统特性比较（续）（3）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。 如果电动机的最高转速都是nmax；而对最低速静差率的要求相同，那么： 开环时， 闭环时， 再由 ， 得 结论1： 上述三项优点若要有效，都取决于一点，即 K 要足够大，因此闭环系统必须设置放大器。结论2： 闭环调速系统可以获得比开环调速