电压负反馈直流调速系统

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1、电压负反馈加电流补偿调速系统的设计姓名：杨阳班级：电气0905学号：0401090639指导老师：薛明君19电压负反馈加电流补偿调速系统的设计目录一.概述二.设计方案三.系统的分析与计算四.任务实现电路五.结论六.体会七.参考文献19电压负反馈加电流补偿调速系统的设计一.概述1.1调速的基本概念调速即速度控制，是指在传动系统中认为地或自动地改变电动机的转速，以满足工作机械对不同转速的要求。从机械特性上看，就是通过改变电动机的参数或外加电压等方法，来改变电动机的机械特性，从而改变它与工作机械特性的交点，改变电动机的稳定运转速度。速度调节，可以通过手动给定信号并通过

2、中间放大、保护等环节来实现。电动机转速人为给定，不能自动纠正转速偏差的方式称为开环控制，在很多情况下还希望转速稳定，即转速不随负载及电网电压等外接扰动而变化。此时电动机转速应能自动调节，即采用闭环控制，这样的系统称为闭环系统1.2调速的分类1.2.1无级调速和有级调速无级调速，又称连续调速，是指电动机的转速可以平滑地调节。其特点是：转速变化均匀，适应性强而且容易实现调速自动化，因此在工业中被广泛使用。有级调速，又称间断调速或分级调速。它的转速只有有限的几级，调速范围有限且不易实现调速自动化。1.2.2向上调速和向下调速电动机未作调速时的固有转速，即为电动机额定负

3、载时的额定转速，也称为基本转速或基速。一般地，在基速方向提高转速的调速称为向上调速。反之为向下调速。1.2.3恒转矩调速和恒功率调速恒转矩调速：有很大一部分机械，其负载性质属于恒转矩类型，即在调速过程中不同的稳定速度下，电动机的转矩为常数。如果选择的调速方法能使电磁转矩T为常数，则在恒转矩负载下，电机无论在高速或低速下运行，其发热情况始终是一致的。这就使电动机容量能得到合理而充分的利用。这种调速方法称为恒转矩调速，例如，当磁通一定时，调节电动机的电枢电压或电枢回路电阻的方法就属于恒转矩调速方法。恒功率调速：具有恒功率特性的负载，是指在调速过程中负载功率P为常数，

4、其负载转矩T=α/n（α为励磁调节系数），这种调速方法称为恒功率调速。用恒功率调速方法去带动恒转矩负载是不合理的，在高速时会使电机过载。1.3调速系统的静态指标调速范围：生产机械要求电动机能提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围。通常用D表示，即（1-1）19电压负反馈加电流补偿调速系统的设计静差率（又称转速变化率）：电动机在某一转速下运行时，负载由理想空载变到额定负载所产生的转速降落与额定负载时转速之比，称为静差率S，常用百分数表示即（1-2）显然，静差率与机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小。静差率也与工作速度有关，速度越高，静差率越小，因此，调速范围

5、和静差率这两项指标不是孤立的，必须同时提出才有意义。1.4调速系统的时域指标1.4.1阶跃响应性能指标图1-1是典型的闭环控制系统原理框图，图中R(t)为阶跃参考输入信号，N(t)为系统的扰动输入信号，系统的输出为C(t)。当给定信号变化方式不同时，输出相应也不一样，通常以输出量的初始值为零、给定信号为阶跃变化下的过度过程作为典型的跟随系统过程。这时的动态响应又称作阶跃响应，一般希望阶跃响应输出量与其稳态值的偏差越小越好，达到输出量的时间越快越好，主要的阶跃响应性能指标有：图1-1典型闭环系统1.上升时间tr在典型的阶跃响应过程中，输出量从零开始，到第一次上升到

6、稳态值所经过的时间称为上升时间，它表示动态响应的快速性。见图1-3图1-3典型阶跃响应曲线19电压负反馈加电流补偿调速系统的设计2.超调量δ℅在典型的阶跃响应过程中，输出量超出稳态值的最大偏差量与稳态值之比，用百分数表示，即（1-4）超调量反映系统的相对稳定性。超调越小相对稳定性越好。3.调节时间ts调节时间又称过渡时间，它衡量系统整个调节过程的快慢，原则上它应该是从给定量阶跃变化起到输出量完全稳定下来为止的时间。但是对于线性控制系统来说，理论上要使时间t到无穷才真正稳定但是实际系统常取±5℅的范围作为允许误差带，以响应曲线进入该误差带所需的最短时间定义为调节时

7、间。1.4.2抗扰性能指标控制系统在稳态运行中，如果受到扰动，经历一段动态过程后，总能达到新的稳态，这以恢复过程标志这控制系统抵御扰动的能力。一般以系统运行时突加一个使输出量降低的扰动以后的过渡过程作为典型的抗扰过程，如图1-4恢复时间tv：从阶跃扰动作用开始到输出量恢复稳定，即进入距稳态值允许误差带所需的时间，称为恢复时间（见图1-4），图中Cb称为抗扰指标中输出量的基准量。图1-4突加扰动的动态过程1.5电压负反馈加电流补偿的调速系统对调速系统来说，转速负反馈是闭环系统的基本反馈形式，但是，要实现转速负反馈必须有转速检测装置，如测速发电机等。对模拟量控制来说

8、，就是采用测速发电机作为