转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法.ppt

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1、转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法电力拖动自动控制系统第2章2.1转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性一。问题的提出采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。如果对系统的动态性能要求较高，单闭环系统就难以满足需要。如何控制动态性能？电力拖动系统的运动方程：结论：要得到好的动态性能，必须控制好转矩，即控制好电流。1.单闭环系统的主要问题单闭环系统不能控制电流和转矩的动态过程。电流截止负反馈环节只是用来限制电流的冲击，并不能很好地控制电流的动态波形。a)理想的快

2、速起动过程IdLntIdOIdmb)带电流截止负反馈的单闭环调速系统图2-1直流调速系统起动过程的电流和转速波形n2.理想的起动过程IdLntIdOIdmIdcrn3.解决思路为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。现在的问题－－希望能实现控制：起动过程，只有电流负反馈，没有转速负反馈。稳态时，只有转速负反馈，没有电流负反馈。怎样才能做到这种既存在转速和电流两种负反馈，又

3、使它们只能分别在不同的阶段里起作用呢？------转速电流双闭环系统+TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAM+-UdIdUPE-MTG图2-2转速、电流双闭环直流调速系统结构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—电力电子变换器内环外环ni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的组成把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转

4、速、电流双闭环调速系统。系统电路结构图2-3双闭环直流调速系统电路原理图++--TG+-+-RP2U*nR0R0UcUiRiCi++-R0R0RnCnASRACRLMRP1UnU*iLM+MTAIdUdMTGUPE+-+-限幅的作用：转速调节器ASR的输出限幅电压U*im－－电流给定电压的最大值，即限制了最大电流；电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm－－Uc的最大值，即限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。限幅电路（外限幅，输出限幅）二极管钳位的外限幅电路限幅电路（内限幅，输出和积分限幅）图2-4(a)双闭环直流调速系统

5、的稳态结构框图(ASR未饱和)—转速反馈系数—电流反馈系数Ks1/CeU*nUcIdEnUd0Un++-ASR+U*i-IdRRACR-UiUPE三。双闭环系统稳态结构图和静特性1.稳态结构图：图2-4(b)ASR饱和，相当于电流闭环系统Ks1/CeUcIdEnUd0++U*i-IdRRACR-UiUPEASR饱和，相当于电流闭环系统2.系统静特性设计时，ACR不会达到饱和状态。CA段ASR未饱和，AB段ASR饱和。图2-5双闭环直流调速系统的静特性n0IdIdmIdNOnABC（1）转速调节器不饱和－转速无静差即

6、U*i>U*im，Id

7、，其输出量的稳态值是输入的积分，最终使PI调节器输入为零，才停止积分。双闭环系统中，稳态时：电流调节器的输出：转速调节器的输出：反馈系数计算：转速反馈系数电流反馈系数(2-6)(2-7)2.2双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析双环系统起动过程是怎样的？从动态数学模型出发，分析双闭环直流调速系统的起动过程、动态抗扰性能、转速和电流两个调节器的作用。一。双闭环直流调速系统的动态数学模型PI调节器的结构：++C1RbalUinR0+AR1ASR及ACR都采用PI调节器：U*nn系统动态结构图：图2-6双闭环直流调速系统的

8、动态结构框图Uc-IdLUd0Un+---UiWASR(s)WACR(s)KsTss+11/RTls+1RTmsU*iId1/Ce+E电机模型二。起动过程分析突加给定电压U*n时，双闭环直流调速系统在带有负载IdL条件下起动过程的电流波形和转速波形。图2-7双闭环直流调速系统起动时的转