自动控制原理与系统2.ppt

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1、第二章直流调速系统的工作原理2-1有静差晶闸管直流调速系统2-2小功率有静差晶闸管直流调速系统实例分析2-3无静差晶闸管直流调速系统2-4速度和电流双闭环直流调速系统§2-1有静差晶闸管直流调速系统一.系统的组成：晶闸管直流调速系统由调节器、晶闸管整流装置、直流电动机、反馈环节等组成。系统具有转速负反馈和电流截止负反馈。系统的控制对象：直流电动机M.系统的控制量：电动机的转速n.测速发电机与电位器为转速检测元件，构成转速负反馈。电阻、二极管和RP3构成电流截止负反馈。有静差直流调速系统原理图~Us+RP1GTVM+_RP3R

2、c+-++∞R1R0R0R0R’0AUcLdVDU0TGRP2-Ufn-Ufi+_Id+__+1.直流电动机：(1).电动机处于稳态运行时：(2).电动机负载转矩发生变化时：TLnE自动调节过程，直到才结束。此时转速已降落。结论：电动机本身就是一个反馈系统。这个过程通过电动机内部电动势E来调节。但是当Te再次等于TL时，电机转速出现降落。-=-=ffeaeaaafeaaKIRKUKRIUn=为理想空载转速feaaKIReTeaTKKR2f=为转速降落nn01n02n03Ua1Ua2Ua3△nTe(Ia)额定值TN机械特性0n

3、0T1T2T3Ua调节特性结论：在平衡状态，电动机的电磁转矩的大小主要取决于负载转矩，即。也就是说：电枢电流的大小，主要取决于机械负载。调节电枢电压，即可线性地调节电动机的转速。2.晶闸管整流电路晶闸管整流装置具有效率高、体积小、反应快、消耗钢材少、耗能低、控制性能好等显著优点。但由于元件过载能力较小，应设有相应的保护环节；晶闸管整流装置对电网电压有不利影响，应适当予以补偿；它的机械特性比较软，不能满足调速系统的要求，需要设置反馈环节。3.放大电路：由运算器组成的比例调节器，既是电压放大环节，又兼作信号比较环节。4.转速检测

4、环节：采用测速发电机。：为转速反馈系数5.电流截止负反馈环节：直流电动机在起动、过载时会产生很大的电流，要设法加以限制。若采用电流负反馈，会使系统的机械特性变软，为此增加一个电压比较环nUfna=a节，使电流负反馈环节只有在电流超过某个允许值时才起作用，即电流截止负反馈。当　　　≤　　，二极管VD截止，电流截止负反馈不起作用；当＞，二极管VD导通，电流截止负反馈起作用。——整流电压下降，整流电流下降到允许最大电流。与极性相反为截止电流,,为额定电流。二.系统的框图：比较电路截止电位器给定调节器比例电路触发整流电路晶闸管电动机

5、发电机测速电位器反馈Us△UUcUdnUfnUfi－－IdRc电网波动机械负载三.系统的自动调节过程及其机械特性：1.转速负反馈的自动调节过程：当n下降时，系统同时有两个调节过程：TLnEIaTeUfn△UUcIaUdUaTe电动机内部自动调节转速负反馈环节的自动调节增设转速负反馈环节，使系统的机械特性变硬。T1T2T3Ud1Ud2Ud3123456开环特性闭环特性0Id(T)n有静差调速系统是以偏差的存在为前提的，反馈环节只能检测偏差，减小偏差，而不能消除偏差。2.电流截止负反馈环节的作用：当电枢电流小于截止电流时，电流负

6、反馈不起作用；当电枢电流大于截止电流时，电流负反馈起作用。即：限制了主回路的最大电流。当>,△=--nIaUfi△UUcIaUd(Ua)调速系统的挖土机特性a段转速负反馈起作用，特性较硬；b段电流截止负反馈起作用，特性较软。——挖土机特性0nabIdIBIdmIN四.其他反馈的引入：1.电压负反馈：转速负反馈电压负反馈：波动减小，且还能抑制电网电压波动的影响。2.电流正反馈：使电流增加时，也相应增加，减少转速降落，机械特性变硬。3.微分负反馈：稳态时，微分负反馈不起作用；动态时起作用。——软反馈。2-2小功率有静差晶闸管直流

7、调速系统实例分析KZD-Ⅱ型直流调速系统一.系统结构特点和技术数据：KZD-Ⅱ型为小容量晶闸管直流调速系统，适用于4KW以下直流电动机无级调速。输入：单相交流220V。输出：直流160V,最大电流30A。主回路：单相桥式半控整流电路。具有电压负反馈、电流正反馈和电流截止负反馈环节。二.定性分析：分析顺序：主电路触发电路控制电路辅助电路原理图见书P27三.系统的自动调节过程：当负载转矩增加时，转速随之降低，电压负反馈、电流正反馈起到补偿作用。电机内部调节反馈调节直到结束2-3无静差晶闸管直流调速系统一.比例-积分调节器：1.

8、比例调节器：Ui—++∞R1R0R’0U00tUiU0UiU0比例调节器的输出与输入成正比，且输出立即响应输入。2.比例系数可调的比例调节器：—++∞R1R0R’0U0R2R3U’0R’2R’’23.积分调节器：Ui—++∞CR0R’0U00tUiU02UiU0U01t1t2t1~t2区间