机电传动控制11-直流传动控制系统详解.ppt

第十一章 直流传动控制系统 控制系统分类、组成 调速系统指标 调速方案的选择 单闭环调速系统 的原理、组成、特点 11.1 机电传动系统的组成及分类 自动控制系统构成 控制系统分类 按反馈方式分：转速、电压、电流 按复杂程度分：单环和多环 按稳态误差分：有差和无差 按给定量的变化分：定值调节、程序控制和随动控制 按调节动作和时间的关系：断续控制和连续控制 按元件特性分：线性系统和非线性系统 11.2 生产机械对调速系统的要求 静差度 调速范围 调速的平滑性 最大超调量 过渡过程时间 振荡次数 静态技术指标 动态技术指标 动态指标评价 11.3 晶闸管－电动机直流传动控制系统 直流调速系统中，目前，用得最多的是晶闸管－电动机调速系统。 晶闸管－电动机直流传动控制系统常用的有单闭环直流调速系统、双闭环直流调速系统和可逆系统。 有静差转速负反馈调速系统 单闭环直流调速系统常分为有静差调速系统和无静差调速系统两类： 有静差调速系统：单纯由被调量负反馈组成的按比例控制的单闭环系统属有静差的自动调节系统，简称有静差调速系统； 无静差调速系统：单纯由被调量负反馈组成的按积分（或比例积分）控制的系统，属无静差的自动调节系统，简称无静差调速系统； 转速负反馈调速系统基本组成 特点 由系统的结构分析可知： （1）系统的调速方法是改变外加电压调速； （2）系统的反馈信号是被控制对象n本身； （3）反馈电压和给定电压的极性相反。 因此，该系统称转速负反馈调速系统。 静特性分析 静特性表示出电动机的转速与负载电流之间的大小关系。 工作原理 静特性－－电压方程式 闭环静特性 开环静特性 有静差的电流正反馈与电压负反馈自动调速系统 速度（转速）负反馈是抑制转速变化的最直接而有效的方法，它是自动调速系统最基本的反馈形式。但速度负反馈需要有反映转速的测速发电机，它的安装和维修都不太方便，因此，在调速系统中还常采用其他的反馈形式。 常用的有电压负反馈、电流正反馈、电流截止负反馈等反馈形式。 电压负反馈系统 电压负反馈工作原理 电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统 由于电压负反馈调速系统对电动机电枢电阻压降引起的转速降落不能予以补偿，因而转速降落较大，静特性不够理想，使允许的调速范围减小。为了补偿电枢电阻压降，一般在电压负反馈的基础上再增加一个电流正反馈环节。 系统特点 带电流截止负反馈的转速负反馈调速系统 如果电动机的速度在负载过分增大时也不会降下来，这就会使电枢过流而烧坏。 本来采用过流保护继电器也可以保护这种严重过载，但是过流保护继电器，要触头断开，电动机断电方能保护，而采用电流负反馈作用为保护手段，则不必切断电动机的电路，只是使它的速度暂降下来，一旦过负载去掉后，它的速度又会自动升起来，这样有利于生产。 因为只有当电流大到一定程度反馈才起作用，故称电流截止负反馈。这种特性因它常被用于挖土机上，故又称“挖土机特性”。 基本方法 当负载正常，电枢电流在一定范围内，电流截止负反馈不起作用； 当负载增加使电枢电流超过一定数值时，电流负反馈开始起作用，减小电动机电枢外加电压，转速下降； 当负载继续增加使电枢电流超过一定值时，电流负反馈足够强，它足以将给定信号的绝大部分抵消掉，使电动机速度降到零，电动机停止运转，从而起到保护作用。 工作原理 无静差调速系统 采用PI调节器的无静差调速系统 静态时：U=Ug-Uf=0，调节作用停止，由于积分作用，调节器的输出电压Uk保持在某一数值上，即Ud固定，以维持电动机在给定转速下运转。 由于静态时呈现出无穷大的放大倍数，系统可以消除静态误差，故称无静差调速系统。 特点 特点 双闭环直流调速系统 ???? 采用PI调节器组成速度调节器ST的单闭环调速系统，既能得到转速的无静差调节，又能获得较快的动态响应。从扩大调速范围的角度来看，它已基本上满足一般生产机械对调速的要求。 有些生产机械经常处于正反转工作状态（如龙门刨床、可逆轧钢机等），为了提高生产率，要求尽量缩短启动、制动和反转过渡过程的时间。 但在启动过程中，随着转速的升高，转速负反馈的作用越来越大，使启动转矩越来越小，启动过程变慢，因此转速负反馈调速系统不能满足快速启动、停止和反向的要求。 理想启动过程 用加大过渡过程中的电流即加大动态转矩来实现快速启动、停止和反向的要求，但电流不能超过晶闸管和电动机的允许值。为此，应采取一种方法，使电动机在启动过程中，动态转矩保持不变，即电动机电枢电流不变，且为电动机电枢允许的最大电流，当启动结束后，使电流回到额定值。 理想启动过程 Ia、n为理想的启动过程曲线。 电动机启动时，启动电流很快