(电力拖动控制系统)rev.ppt

2.3 开环V-M调速系统及调速指标 2.3.1 开环V-M调速系统 系统原理图 稳态结构图 2.3.2 调速系统的稳态指标 调速范围D、静差率S 理解两个稳态性能指标的含义及其关系 要求掌握开环系统的稳态分析方法，包括： 从系统原理图画出系统稳态结构图； 稳态结构图的含义、用途（得出系统的静特性） 能分析自动调速系统的稳态性能 开环V-M调速系统的主要问题 第2章作业题 Page 61 2-8 2-9 2-17 2-15 2-18( 除（1）外) 课堂1－5 课外内容（附后面），仅供感兴趣的同学设计参考用，详细参看陈伯时的教材。 二.转速负反馈单闭环调速系统稳态参数的计算 稳态参数计算是设计自动控制系统的第一步。 以右图示系统为例说明其计算方法 已知： （1）电动机：额定数据为PN＝10KW，UN＝220V，IN=55A，nN＝1000r/min，电枢电阻Ra＝0.5Ω （2）主电路总电阻：R＝1.0Ω。 （3）晶闸管装置：三相桥式可控整流电路，当Uc的调节范围是0－5V时，对应的Ud变化范围是0－220V。 （4）测速发电机：YS231／110型永磁式直流测速发电机，其额定数据为23.1W,110V,0.21A,1990 r/min 。 （5）生产机械对系统的要求：调速范围D＝10，静差率S＝5％。 系统稳态参数计算： （1）系统在满足D、S要求的条件下，所允许的额定稳态速降应为 （2）系统应具有的开环放大系数 （3）晶闸管装置的放大系数Ks 可按右图所示方法计算 也可近似地认为 （4）转速反馈环节的放大系数和参数 ①转速反馈系数 α=Kt Cetg 式中，Cetg为测速发电机的电动势转速比 Kt为电位器ＲＰ２的分压系数 设最大转速给定电压为10V,则可近似认为反馈电压 Ufn=αnN=KtCetgnN=10V 则电位器ＲＰ2的分压系数 转速反馈系数 α=0.173×0.0579=0.01V·min/r ②电位器RP2的选择（阻值与功率的选择） 为了尽量避免因测速发电机电流过大而引起过强的电枢反应和过大的电枢压降，从而影响转速检测信号的线性度，通常以测速发电机输出最高电压时，其输出电流约为额定值的20%为标准来选择RP2的阻值。于是 相应地RP2消耗的功率为 20%CetgnNINT =0.2×0.0579×1000×0.21=2.43 w 为了使电位器温度不要过高，实选瓦数应为消耗功率的一倍以上，故选RP2为10W，1.5KΩ的可调电位器。 （5）计算比例调节器的放大系数和参数 由 K=KpKsα/Ce 得 实取Kp=24。 按运算放大器参数， 取 Ro=40KΩ（或20KΩ） 则 R1=KpRo=24×40=960KΩ（或480KΩ） 双闭环系统起动时转速和电流波形 第一阶段：电流上升阶段 第二阶段：恒电流升速阶段 第三阶段：转速调节阶段 ASR 由不饱和很快达到饱和 ACR 一般应该不饱和 ASR饱和,输出 Uim*,速度开环态 ACR 不饱和, Ia≈Iam (ACR有差调节，Ia略低于Iam ) 转速呈线性增长 电流Ia迅速上升 转速必然超调,负偏差使ASR退出饱和, Ia下降，正加速度使n继续增加，t = t3时n达到峰值；此后M减速，出现一段IaIaL，直到稳定。 ASR与ACR都不饱和，同时调节；ASR为主 2．起动过程分析 ACR不饱和 ASR饱和 ASR退饱 3．动态性能 动态性能：指的是在电动机运行条件突变时，从一种运行状态到另一种运行状态的过渡过程进行的情况。 动态性能通常以其在单位阶跃输入或扰动信号作用下的动态响应曲线表征之，可分为跟随性能及抗扰动性能两种。一般来说，调速系统的要求以抗扰性能为主，随动系统的要求以跟随性能为主。 （1）给定阶跃输入时的跟随性能指标 上升时间tr ——输出量从零起到第一次达到稳态值所需的时间 超调量σ(%)——输出量超出稳态值的最大偏离量与稳态值之比，用百分数表示 调节时间tS ——响应曲线到达并不再超出允许误差带所需的最短时间，允许误差带=（1±5%或2%）×稳态值。 （2）负载扰动时的抗扰性能指标 动态降落ΔCmax% ——最大动态降落ΔCmax与原稳态值C∞1之比，用百分数表示 恢复时间——从阶跃扰动开始，到响应曲线到达并不再超出允许误差带所需的最短时间 典型响应曲线，输出量C在调速系统中为n, （C∞1—C∞2）是静差。 * 2.1.1 直流调速系统的类型 1．直流调速系统的调速方法 (1) 改变电枢回路电阻—电枢回路串电阻调速；自控系统不用 (2) 调节电抠供电电压——变压调速；