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电气传动及控制基础 廖晓钟 第一页，共十九页。 第4章 多环直流调速系统 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性 4.3 三环控制的直流调速系统 第二页，共十九页。 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 主要内容 1.转速、电流双闭环调速系统的组成 2.静特性分析 第三页，共十九页。 1. 转速、电流双闭环调速系统的组成 图4.1 转速、电流双闭环调速系统原理图 ASR-转速调节器；ACR-电流调节器；TG-测速发电机；TA-电流互感器；GT-触发装置 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 第四页，共十九页。 2.静特性分析 静态结构图 先根据图4.1的原理图绘出静态结构图如图4.2。 图4.1 转速、电流双闭环调速系统原理图 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 第五页，共十九页。 2.静特性分析 静态结构图 先根据图4.1的原理图绘出静态结构图如图4.2。 图4.2 双闭环调速系统的静态结构图 αn-转速反馈系数；βi-电流反馈系数 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 第六页，共十九页。 2.静特性分析 静态特性方程式 带输出限幅的PI调节器的稳态特性 饱和——输出达到限幅值 当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；换句话说，饱和调节器暂时隔离了输入和输出间的关系，相当于使调节环开环。 不饱和——输出未达到限幅值 当调节器不饱和时，PI调节器的输入偏差电压在稳态时总是零。 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 第七页，共十九页。 2.静特性分析 静态特性方程式 当转速调节器不饱和时 可得 当转速调节器饱和时 图4.3 双闭环调速系统的静态特性 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 第八页，共十九页。 在稳态工作时，当两个调节器都不饱和时， 各变量之间的关系 结论：比例积分调节器的输出量的稳态值由它后面环节的需要决定的。 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 第九页，共十九页。 动态结构图 图4.4 转速、电流双闭环系统的动态结构图 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 第十页，共十九页。 启动过程分析 图4.5 双闭环调速系统启动过程 电流上升阶段 恒流升速阶段 转速调节阶段 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性 第十一页，共十九页。 转速调节器作用 ① 使转速跟随给定电压变化，达到静态无差。 ② 对负载变化起抗扰作用。 ③ 其输出限幅用于限制最大电流。 电流调节器作用 ① 对内环内扰动起及时抗扰作用。 ② 保证系统在允许的最大电流下恒流启动。 ③ 调节电流，使电流跟随其给定电压变化。 ④ 当电机过载甚至于堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到快速的安全保护作用。 ⑤ 其输出限幅值用来限制 ?min 和 ?min ，防止丢脉冲、逆变失败。 抗扰过程分析 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性 第十二页，共十九页。 转速、电流双闭环调速系统的性能评价 由于采用饱和非线性控制，使两个调节器充分发挥作用，系统具有很好的动、静特性，是一种非常实用的系统。 但当系统降速或制动时，由于晶闸管的单向导电性，系统只能处于自由降速状态。要产生快速制动作用，可采用可逆系统。 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性 第十三页，共十九页。 转速、电流双闭环调速系统的调试 调试步骤：先部件、后系统，先内环、后外环。 1.部件调试、单元参数测试 调节器：调零、输出限幅值 触发-整流电路：初始相位、传递系数 传动系统参数测试：电枢回路电阻、飞轮矩、电枢回路电感 反馈系数测定： 电流反馈系数，反馈极性 转速反馈系数，反馈极性 图4.6 二极管钳位的外限幅电路 和封锁电路 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性 第十四页，共十九页。 转速、电流双闭环调速系统的调试 2.系统调试 动态设计：电流调节器、转速调节器参数设计 电流环： 反馈极性确定、闭环、动态性能调试 （确定调节器参数） 转速环： 反馈极性确定、闭环、动态性能调试 （确定调节器参数） 问题： 反馈极性接反了？ 启动时ASR未达到饱和？ 启动时ACR达到饱和？ 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性 第十五页，共十九页。 * * 再分析双闭环调速系统的构成思路， 各环节介绍，重点介绍转速、电流调节器的限幅作用 * 20小节 * 22节