[工学]第2章 双闭环直流调速系统.ppt

第2章 双闭环直流调速系统 本章重点讨论双闭环调速系统的组成、特点、控制规律，系统的稳态和动态性能的分析及其工程设计方法。 2.1 双闭环调速系统的构成 2.2 双闭环调速系统的稳态结构及其静特性 2.3 双闭环调速系统的动态分析与设计 2.1 双闭环调速系统的构成 一、单闭环系统存在的问题 单闭环系统的起动过程 带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程如图2.1(a)所示，起动电流达到最大值Idm 后，受电流负反馈的作用降低下来，电机的电磁转矩也随之减小，加速过程延长。 二、理想起动过程 理想起动过程波形如图2-1(b)所示，这时，起动电流呈方形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动过程。 三、起动过程对比分析 四、解决思路 2.1.1 转速、电流双闭环调速系统的组成 二、双闭环调速系统的结构特点 1）设置了两个调节器：分别调节转速和电流； 2）两个调节器之间串级连接； 3）两个调节器一般采用PI调节器； 4）两个调节器输出带限幅； 三、系统原理图 图中表出，两个调节器的输出都是带限幅作用的。 转速调节器ASR的输出限幅电压 ， 决定了电流调节器给定电压的最大值； 电流调节器ACR的输出限幅电压 限制了晶闸管整流器的最大输出电压 。 本章重点讨论双闭环调速系统的组成、特点、控制规律，系统的稳态和动态性能的分析及其工程设计方法。 2.1 双闭环调速系统的构成 2.2 双闭环调速系统的稳态结构及其静特性 2.3 双闭环调速系统的动态分析与设计 2.2.1 稳态结构图 PI 调节器存在的两种状况： 实际上，在正常运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的。因此，对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。 双闭环直流调速系统的静特性如图2-6所示。 （1）转速调节器不饱和 静特性的水平特性 ASR不饱和， CA段静特性： Id = 0（理想空载状态） Id = Idm ， 一般 Idm ≥ Idnom（额定电流 ） 这就是静特性的运行段，它是水平的特性。 （2） 转速调节器饱和 静特性的垂直特性 上式所描述的静特性是图中的AB 段，它是垂直的特性。 这样的下垂特性只适合于 的情况，因为如果 ，则 ，ASR将退出饱和状态。 二、两个调节器的作用 双闭环调速系统的静特性 时，表现为转速无静差， 转速负反馈起主要调节作用。 后，表现为电流无静差， 电流调节器起主要调节作用。 2.2.3 各变量的稳态工作点和稳态参数计算 1）反馈系数计算 2）两个给定电压的最大值 和 由设计者选定，设计原则如下： ：受运算放大器允许输入电压和稳压 电源的限制； ：为ASR的输出限幅值。 本章重点讨论双闭环调速系统的组成、特点、控制规律，系统的稳态和动态性能的分析及其工程设计方法。 2.1 双闭环调速系统的构成 2.2 双闭环调速系统的稳态结构及其静特性 2.3 双闭环调速系统的动态分析与设计 2.3 双闭环调速系统的动态分析与设计 2.3.1 动态数学模型 设置双闭环控制的一个重要目的: 要获得接近理想起动过程。 因此在分析双闭环调速系统的动态性能时，有必要首先探讨它的起动过程。 双闭环直流调速系统突加给定电压 由静止状态起动时，转速和电流的动态过程示于下图。 综上所述，双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点： （1）饱和非线性控制 （2）转速超调 （3）准时间最优控制 2.3.3.3 动态抗扰性能分析 1. 抗负载扰动 2. 抗电网电压扰动 2.3.4 转速和电流两个调节器的作用 附加补充：2.4 转速超调的抑制 ASR采用PI调节器 转速达到给定值后，ASR输入才反向 转速必须超调 转速达到给定值之前，使ASR退饱和 引入转速微分负反馈： 稳态时，转速微分负反馈信号不起作用； 动态时，提供超前量，使ASR提前退出饱和。 三、带转速微分负反馈双闭环调速系统的基本原理 图中虚地点A的电流平衡方程为 2.3.5 双闭环调速系统的工程设计 在转速、电流双闭环调速系统的设计中，电动机、晶闸管触发和整流装置都可按负载的工艺要求来选择和设计，转速和电流反馈系统可以通过