电力拖动自动控制系统 周渊深 第1章-直流调速系统的基本原理与方法新.ppt

第一章 直流调速系统的基本原理与方法 1-1 直流调速系统的基本概念 三、直流斩波器和脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用直流斩波器或脉宽调制变换器产生可变的平均电压。 (2)在断续特性比较显著的情况下，可以改用另一段较陡的直线来逼近断续段特性。或直接用连续段特性的延长线来逼近断续段特性。 一般可近似的只考虑连续段。 1.2.2 单闭环转速负反馈有静差直流调速系统 二、系统的组成及静特性 (1)原理框图 动态关系： 四、闭环系统的机械特性 (2) 闭环系统的机械特性的定量分析 ①系统结构图 五、闭环系统的静特性与开环系统机械特性的比较 1、开环系统的机械特性 (1)闭环静特性比开环机械特性硬得多。在同样的负载下，两者的稳态速降分别为： 如果电机的最高速都是nnom，且对最低速的静差率要求相同， （2）那么同时满足D=20，s≤5%的 六、反馈控制规律 4、反馈控制系统对给定电源和检测装置的扰动是无法抑制的 反馈控制系统无法抑制由反馈检测环节本身误差引起的被调量的偏差。为此，高精度的系统还必须有高精度的反馈检测元件作保证。 解：1. 为满足D=10，s≤5%，额定负载时调速系统的稳态速降应为 当系统处于稳态时，近似认为 ，则 电位器RP2的选择方法如下：当测速发电机输出最高电压，且其电流约为额定值的20%时，测速发电机电枢压降对检测信号的线性度影响较小。 为了使电位器不过热，实选功率应为消耗功率的一倍以上，故选RP2为10W、1.5kΩ的可调电位器。 4、计算放大器的电压放大系数 1.2.3、单闭环转速负反馈直流调速系统的限流保护 ②限流原理 ③结构图 (二)为在正常运行时自动取消电流负反馈限流环节，可采用电流截止负反馈。 图中电流反馈信号取自小电阻Rs两端，IdRs正比于电枢电流，设Idcr为临界截止电流，Ucom =IdcrRs为比较电压。 当IdRs≤Ucom（即Id≤Idcr）时，二极管截止，电流负反馈被切断，此时系统就是转速闭环调速系统，其静特性很硬。 根据电流截止负反馈的特性和结构图可推出系统的静特性 方程：当IdRs≤Ucom时，电流截止负反馈不起作用。 当IdRsUcom时，即电流截止负反馈起作用。 电流截止环节的其他电路：采用封锁运算放大器的原理见图 1.2.4、电压负反馈调速系统 电压负反馈调速系统的静特性方程式为 1.2.5、转速负反馈无静差直流调速系统 PI调节器的比例放大系数为 ，积分时间常数为 三、有差系统和无差系统控制规律的比较 无差系统的控制规律 3、电流检测电路 电流截止反馈信号Ui也可以由交流侧的电流互感器测得， 再经桥式整流后输出的直流信号。 1.3 转速、电流双闭环调速系统 电流截止负反馈只能在整个启动过程中限制最大电流，而不能维持最大电流，影响启动快速性（即启动时间ts较长）。 1.3.2、转速电流双闭环调速系统的组成及工作原理 ASR输出限幅值为U*im，它决定了主回路中的最大 允许电流Idm。 2、系统的工作原理 2、双闭环调速系统的稳态工作点和稳态参数计算 当ASR和ACR都不饱和且系统处于稳态时，各变量间的关系为 启动特性如图所示。动态响应分为三个阶段。 2、启动过程的第二阶段（恒流升速） 原因：随着转速上升，电流将从Idm回落。但由于ACR的 无静差调节作用，使 ，即电流保持最大值Idm。转 速线性上升，接近理想的启动过程。 1.5、 可逆调速系统 1.5.1、可逆运行及可逆电路 可逆运行→电磁转矩可逆→电磁转矩 可逆，而转矩方向由磁场方向和电枢电压的极性共同决定。 （1）电枢可逆调速系统：励磁磁场方向不变，改变电枢电压极性实现可逆运行； （2）磁场可逆调速系统：电枢电压极性不变，改变励磁电流方向实现可逆运行。 与此对应，V-M系统的可逆电路有两种方式： （1）电枢反接可逆电路； （2）励磁反接可逆电路。 1、电枢反接可逆电路（1）两组晶闸管装置供电的可逆电路 1）当正组晶闸管装置VF向电动机供电时，提供正向电枢电流Id ，电动机正转； 2）当反组晶闸管装置VR向电动机供电时，提供反向电枢电流- Id ，电动机反转。 （2）两组晶闸管装置供电的可逆线路的两种形式： 1）反并联：两组晶闸管由同一个交流电源供电，且要有四个限制环流的电抗器； 2）交叉连接：两组晶闸管由两个独立的交流电源供 电，只要两个限制环流的电抗器（两台整流变压器或一台整流变压器的两个二次绕组）。 2、励磁反接可逆电路 电