[中国计量学院电力拖动自动控制系统陈伯时第三版课件]1-4闭环控制的直流拖动系统.ppt

53 闭环控制的直流拖动系统 本章提要 1.1 直流调速系统用的可控直流电源 1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题 1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计 1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计 1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统 本节要点 (1) 调速范围 (2) 静差率 或 (3)静差率与机械特性硬度的关系 (4) 调速范围、静差率和额定速降之间的关系 结论1 ◆调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。 ◆调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。 ◆调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。 ◆开环调速系统往往不能满足调速范围和静差率的要求。 ◆反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。 因此，闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围。 1.4.3闭环调速系统的组成及其静特性 稳态分析 静特性方程 闭环系统的稳态结构框图 开环系统机械特性和闭环系统静特性 开环机械特性： （3）所要求的静差率一定时，闭环系统可大大提高调速范围（最高转速相同） （4）要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器 结论2 闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。 例题1-3 系统调节过程 系统调节过程（续） 1.4.5 反馈控制规律 (1) 只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量是有静差的。 (2)反馈控制系统的作用是： 给定和扰动作用 调速系统的扰动源 抗扰能力 给定作用 结论3 1.4.6 稳态参数计算 ◆ 运算放大器 晶闸管触发和整流装置的放大系数的计算 反馈控制有静差直流调速系统原理图 1.4.7 限流保护——电流截止负反馈 电流负反馈引入方法 二、同时采用转速和电流负反馈 1. 电流检测与反馈 （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。 2. 系统稳态结构如图 3. 静特性方程 4. 稳态特性 三、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，简称截流反馈。 电流截止负反馈环节 电流截止负反馈环节（续） 静特性分析 非线性作用： 当 Id ≤ Idcr 时，电流负反馈被截止， 当Id ? Idcr 时，引入电流负反馈。 静特性 静特性两个特点 （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 （1-42） 这样的两段式静特性常称作下垂特性或挖土机特性。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，在式（1-41）中，令 n = 0，得 （1-43） 一般 Kp Ks Rs R，因此 （1-44） 5. 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流，一般取 Idcr ≥（1.1～1.2）IN 作 业 与众不同的是在反馈环外的给定作用，如图1-27中的转速给定信号，它的微小变化都会使被调量随之变化，丝毫不受反馈作用的抑制。 如果产生给定电压的电源发生波动，反馈控制系统无法鉴别是对给定电压的正常调节还是不应有的电压波动。因此，高精度的调速系统必须有更高精度的给定稳压电源。 只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量是有静差的。 反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。 系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。