【2017年整理】无静差直流调速系统及其稳态参数计算.ppt

2.3.5 无静差直流调速系统及其稳态参数计算# ;1. 系统组成;2. 工作原理;3. 稳态结构与静特性; 无静差系统的理想静特性如右图所示。 ?当 Id Idcr 时，系统无静差，静特性是不同转速时的一族水平线。 ?当 Id Idcr 时，电流截止负反馈起作用，静特性急剧下垂，基本上是一条垂直线。整个静特性近似呈矩形。 ; 严格地说，“无静差”只是理论上的，实际系统在稳态时，PI调节器积分电容两端电压不变，相当于运算放大器的反馈回路开路，其放大系数等于运算放大器本身的开环放大系数，数值最大，但并不是无穷大。因此其输入端仍存在，而不是零。这就是说，实际上仍有很小的静差，只是在一般精度要求下可以忽略不计而已。;4. 稳态参数计算; 电流截止环节的参数很容易根据其电路和截止电流值 Idcr计算出。 PI调节器的参数 Kpi和τ可按动态校正的要求计算。 ;+; 如果采用准PI调节器，其稳态放大系数为;2.3.6 系统设计举例与参数计算（一）; 系统稳态参数计算;例2-6 已知数据如下： 电动机：额定数据为10kW，220V，55A，1000r/min，电枢电阻 Ra = 0.5Ω； 晶闸管触发整流装置：三相桥式可控整流电路，整流变压器Y/Y联结，二次线电压 U2l = 230V，电压放大系数 Ks = 44； V-M系统电枢回路总电阻：R = 1.0Ω； 测速发电机：永磁式，额定数据为23.1W，110V，0.21A，1900r/min； 直流稳压电源：±15V。 若生产机械要求调速范围D=10，静差率5%，试计算调速系统的稳态参数（暂不考虑电动机的起动问题）。 ;解 （1）为满足调速系统的稳态性能指标，额定负载时的稳态速降应为 = 5.26r/min;（2）求闭环系统应有的开环放大系数 先计算电动机的电动势系数： V·min/r = 0.1925V·min/r;则开环系统额定速降为 r/min = 285.7r/min 闭环系统的开环放大系数应为 ;（3）计算转速反馈环节的反馈系数和参数 转速反馈系数?包含测速发电机的电动势系数Cetg和其输出电位器的分压系数? 2，即 ? = ?2 Cetg 根据测速发电机的额定数据， = 0.0579V·min/r; 先试取? 2 =0.2，再检验是否合适。 现假定测速发电机与主电动机直接联接，则在电动机最高转速1000r/min时，转速反馈电压为 V=11.58V 稳态时ΔUn很小， U*n只要略大于 Un 即可，现有直流稳压电源为±15V，完全能够满足给定电压的需要。因此，取=0.2是正确的。 ; 于是，转速反馈系数的计算结果是 V·min/r = 0.01158V·min/r 电位器的选择方法如下：为了使测速发电机的电枢压降对转速检测信号的线性度没有显著影响，取测速发电机输出最高电压时，其电流约为额定值的20%，则 =1379? ; 此时所消耗的功率为 为了使电位器温度不致很高，实选瓦数应为所消耗功率的一倍以上，故可为选用10W，1.5kΩ的可调电位器。;（4）计算运算放大器的放大系数和参数 根据调速指标要求，前已求出，闭环系统的开环放大系数应为 K ≥53.3，则运算放大器的放大系数 Kp 应为 实取=21。; 系统稳定性分析;解 首先应确定主电路的电感