直流调速技术 教学课件 作者 李国伟第四章.ppt

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1、1．掌握双闭环直流调速系统的结构及各组成部分的作用。2．掌握双闭环直流调速系统的起动过程及系统的自动调节原理。3．了解双闭环直流调速系统的静特性。双闭环直流调速系统的应用a)纺织机械自动络筒机b)造纸行业复卷机一、理想的启动电流波形启动过程中电流和转速波形a)带电流截止负反馈单闭环调速系统的启动电流波形b)理想的快速启动电流波形二、转速-电流双闭环直流调速系统的组成转速-电流双闭环直流调速系统结构图ASR—转速调节器ACR—电流调节器TG—测速发电机TA—电流互感器UPE—晶闸管触发整流装置转速-电流双闭环直流调速系统的组成关系如下：转速-电流双闭环直流调速系统原理图

2、从上图中可以看出系统各物理量之间的关系，如：转速-电流双闭环直流调速系统组成框图如下：三、系统的起动过程分析双闭环直流调速系统启动时的转速和电流波形1．第I阶段——电流上升阶段（0～t1）突加给定电压Usn后，Id上升，当Id小于负载电流IdL时，电动机还不能转动。当Id≥IdL后，电动机开始启动。在第I阶段中，ASR很快进入并保持饱和状态，而ACR一般不饱和。2．第II阶段——恒流升速阶段（t1～t2）恒流升速阶段是起动过程中的主要阶段，在第II阶段中，ASR始终是饱和的，为了保证电流环的主要调节作用，ACR是不饱和的。3．第Ⅲ阶段——转速调节阶段（t2以后）在第I

3、II阶段，ASR和ACR都不饱和，ASR起主导的转速调节作用，而ACR则力图使Id尽快地跟随其给定值Usi，或者说，电流内环是一个电流随动子系统。4．系统起动过程特点（1）饱和非线性控制（2）时间最优控制恒流升速阶段：电流保持恒定为允许的最大值，充分发挥电动机的过载能力，使启动过程最快。属于电流受限制条件下的最短时间限制。（3）转速超调在启动过程的第Ⅱ阶段即恒流升速阶段，ASR处于饱和状态，这是为了使电流维持在最大值，以使得转速以最大加速度增加。当转速达到给定值后，要考虑使ASR退出饱和。这样，当负载变化时，ASR才能起到转速调节的作用。ASR退饱和的方法就是转速超调

4、。四、系统的工作原理及其自动调节过程1.电流调节器ACR的调节作用假设Id>Usi/β，则电流环的自动调节过程如下：这种保持电流不变的特性，使系统具有了以下特性：①自动限制最大电流。ASR的输出限幅值为Usim，电流的最大值：一般整定为：。②能有效抑制电网电压波动的影响。使流过电动机的电流能很快恢复到原值。当电网电压波动而引起电流波动时。2．速度调节器ASR的调节作用速度环是由ASR和转速负反馈组成的闭环，它的主要作用是保持转速稳定，并最后消除转速静差。当Usn一定时，达到稳定时转速n=Usn/α。假设转速降低n

5、的自动调节过程当负载增大时，自动调速过程如下：结论转速环主要作用为保持转速稳定，消除转速偏差；电流环主要作用为稳定电流，即限制最大电流，抑制电网电压的波动。对于调速系统，最重要的动态性能就是抗干扰性能，主要包括抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。从抗干扰性能方面分析，一般来说，双闭环调速系统具有比较满意的动态性能。五、电动机堵转过程当IdIdm时，此时的调节过程如下：如图所示，实线为理想的“挖土机特性”，虚线为双闭环直流调速系统实际的机械特性，它已很接近理想的“挖土机特性”。双闭环直流

6、调速系统的机械特性六、双闭环调速系统的特点1．转速调节器的作用（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。（2）对负载变化起抗干扰作用。（3）其输出限幅值决定电动机允许的最大电流2．电流调节器的作用（1）电动机启动时保证获得大而稳定的起动电流，缩短启动时间，从而加快动态过程。（2）作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。（3）当电动机过载或堵转时，限制电枢电流的最大值，起到电流安全保护的作用（作用等同于电流截止负反馈）。（4）

7、对电网电压波动起快速抑制作用。3．单闭环调速系统与双闭环调速系统的比较双闭环调速系统具有的优点：（1）具有良好的静特性（接近理想的“挖土机特性”）。（2）具有较好的动态特性，起动时间短（动态响应快），超调量也较小。（3）系统抗扰动能力强，电流环能较好地克服电网电压波动的影响，而速度环能抑制被它包围的各个环节扰动的影响，并最后消除转速偏差。（4）由两个调节器分别调节电流和转速。可以分别进行设计、调整（先调好电流环，再调速度环）。实训6双闭环直流调速系统的接线与调试一、实训目的1.熟悉转速-电流双闭环直流调速系统的电路结构。2.熟练掌握转速-电流双闭环直