双闭环直流电动机调速系统

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1、第三节双闭环直流电动机调速系统带电流截止负反馈环节、采用PI调节器的单闭环调速系统，既保证了电动机的安全运行，又具有较好的动、静态性能。然而仅靠电流截止环节来限制起动和升速时的冲击电流，性能并不令人满意，为充分利用电动机的过载能力来加快起动过程，专门设置一个电流调节器，从而构成电流、转速双闭环调速系统，实现在最大电枢电流约束下的转速过渡过程最快的“最优”控制。本节介绍双闭环调速系统。转速、电流双闭环调速系统的组成转速、电流双闭环调速系统的工作原理转速、电流双闭环调速系统的组成转速、电流双闭环调速系统的工作原理电流调节环速度

2、调节环双闭环系统起动过程分析双闭环调速系统的动态抗扰动性能双闭环调速系统中两个调节器的作用五单闭环调速系统的限流保护—电流截止负反馈问题的提出起动的冲击电流——直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。闭环调速系统突加给定起动的冲击电流——采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差电压，差不多是其稳态工作值的1+K倍。这时，由于放大器和变换器的惯性都很小，电枢电压一下

3、子就达到它的最高值，对电动机来说，相当于全压起动，当然是不允许的。堵转电流——有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。例如，由于故障，机械轴被卡住，或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，硬干下去，电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器保护，一过载就跳闸，也会给正常工作带来不便。电枢串电阻起动引入电流截止负反馈加积分给定环节解决办法电流负反馈作用机理为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题，系统中必须有自动限制电枢电流的环节。根据反馈控制原理，要维持哪一个物理量基

4、本不变，就应该引入那个物理量的负反馈。那么，引入电流负反馈，应该能够保持电流基本不变，使它不超过允许值。M+-UdIdRcUi接放大器（1）电枢回路串检测电阻。（2）电枢回路接直流互感器。（3）交流电路接交流互感器。（4）采用霍尔传感器。电流检测与反馈电路电流负反馈引入方法仅采用电流负反馈，不要转速负反馈的系统的静特性如图中B线，特性很陡。显然仅对起动有利，对稳态运行不利。实际的系统既要采用转速负反馈又要采用电流负反馈。Idbln0IdOn'0A—转速负反馈特性B—电流负反馈特性调速系统静特性转速和电流负反馈系统稳态结构框

5、图KpKs1/CeU*nUc∆UnIdEnUd0Un++--R-系统稳态结构框图RcUi静特性方程与转速闭环控制调速系统特性方程相比，上式多了一项由电流反馈引起的转速降落。稳态特性Idbl0n0A—转速负反馈特性B—电流负反馈特性C—转速电流负反馈特性采用转速电流调速系统静特性Idn'0电流截止负反馈考虑到，限流作用只需在起动和堵转时起作用，正常运行时应让电流自由地随着负载增减。如果采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。这种方法叫做电流截止负反馈，简称截流

6、反馈。利用独立直流电源作比较电压M++--UdIdRcVDUiUcom接放大器利用稳压管产生比较电压UbrM+-UdIdRcVSUi接放大器电流截止负反馈环节实例封锁运算放大器的电流截止负反馈环节UbrM+-UdIdRcVSUi++R1UexUinR0+VT带电流截止负反馈的单闭环调速系统电流反馈信号来自交流电流检测装置，与主电路电流Id成正比系统稳态结构图OUiIdRc-Ucom电流截止负反馈环节的I/O特性带电流截止负反馈的闭环直流调速稳态结构框图nKpKs1/CeU*nUcUiIdEUd0Un++--RRC-Uco

7、mIdRs-Ucom-++静特性方程与特性曲线由上图可写出该系统两段静特性的方程式。当Id≤Idcr时，电流负反馈被截止，静特性和只有转速负反馈调速系统的静特性式相同，现重写于下当IdIdcr时，引入了电流负反馈，静特性变成IdblIdcrn0IdOn'0AB带电流截止负反馈单闭环调速系统的静特性DC静特性的两个特点（1）电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻KpKsRs，因而稳态速降极大，特性急剧下垂。（2）比较电压Ucom与给定电压Un*的作用一致，好象把理想空载转速提高到这样的两段式静特性常称作下垂特性或挖

8、土机特性。当挖土机遇到坚硬的石块而过载时，电动机停下，电流也不过是堵转电流，在静特性方程式中，令n=0，得一般KpKsRs>>R，因此电流截止负反馈环节参数设计Idbl应小于电机允许的最大电流，一般取Idbl=（1.5~2）IN从调速系统的稳态性能上看，希望稳态运行范围足够大，截止电流应大于电机的额定电