第二章 双闭环直流调速系统 (2010 0901 OK).ppt

理想起动过程波形如图所示，起动电流呈方形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得最快起动过程。;3. PI调节器局部饱和;4. 解决思路; 希望实现： 起动过程，只有电流负反馈，没有转速负反馈。 稳态时，只有转速负反馈，没有电流负反馈。 ;2.1.1 转速、电流双闭环直流调速系统组成;+;2. 系统原理; 转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定了电流给定电压的最大值； 电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。;3. 电流检测电路;1.从静态特性上看： ASR不饱和：电流负反馈产生的速降由ASR的PI调节器消除； ASR饱和：外环失去作用，电流环起作用，恒流调节，特性变陡。 2.从动态响应过程看： 突加给定信号，ASR饱和，转速产生超调，利用ASR饱和非线性控制，转速负反馈作用隔断，系统变为恒流调节系统 3.从动态稳定性看： 先设计内环，后设计外环。 ;2.1.3 限幅输出的PI调节器的动态响应;PI调节器的动态响应;PI调节器的动态响应;双闭环直流调速系统的稳态结构框图 ?—转速反馈系数 ? —电流反馈系数 ;1. 限幅作用;2. 系统静特性; A. 转速调节器不饱和; ASR不饱和，U*i U*im，可知: Id Idm。 这就是说， CA段静特性从理想空载状态 Id = 0 一直延续到 Id = Idm ，而 Idm 一般都大于额定电流 IdN 。这就是静特性的运行段，它是水平的特性。 ; ASR输出达到限幅值U*im ，转速外环呈开环状态，转速的变化对系统不产生影响。双闭环系统变成一个电流无静差的单电流闭环调节系统。 稳态时 ;2.1.4 各变量稳态工作点和稳态参数;反馈系数计算;2.2 双闭环直流调速系统数学模型和动态性能分析;1. 系统动态结构;2. 数学模型;2.2.2 起动过程分析 ;1. 第I阶段电流上升阶段 ;IdL ;1. 第 I 阶段（续）;2. 第 II 阶段恒流升速阶段 ;n ;2. 第 II 阶段（续）;3. 第 Ⅲ 阶段转速调节阶段 ;IdL ;3. 第 Ⅲ 阶段（续）;3. 第 Ⅲ 阶段（续）;3. 第 Ⅲ 阶段（续）;5. 分析结果;（1）饱和非线性控制;（2）转速超调;（3）准时间最优控制A; 双闭环控制只能保证良好的起动性能，却不能产生回馈制动，在制动时，当电流下降到零以后，只好自由停车。必须加快制动时，只能采用电阻能耗制动或电磁抱闸。 ;? ;直流调速系统的动态抗扰作用 a)单闭环系统;-IdL;3. 对比分析;1. 转速调节器的作用;2. 电流调节器的作用;2.3 转速超调的抑制---转速微分负反馈; 在原ASR输入端，反馈环节并联一个微分电容Cdn和滤波电阻Rdn，转速变化时，Un和Udn一起与Un*叠加，结果使原系统提前超调，在tt时刻，ASR退饱和。 注意： 转速微分负反馈对起动过程的影响图见笔记;虚地点A的电流平衡方程式：;二. 带转速微分负反馈双闭环调速系统;二. 带转速微分负反馈双闭环调速系统;;三. 退饱和时间和退饱和转速A; 代入，则; 以后，ASR开始退饱和，它的输入信号为零：;退饱和时间为：;2.4 电流断续对动特性影响和电流自适应调节器;一.电流断续时，V-M系统动、静态特性的变化; ;电流连续时，T截止 电流断续时，T导通，R2接地;二. 电流自适应调节器C;二. 电流自适应调节器D;带电流变化率内环的三环调速系统 ;图中ADR：;虚地点A列KCL方程： ;一、带电流变化率内环的三环调速系统;电流变化率环动态结构图;一、带电流变化率内环的三环调速系统;一般Todi很小，可以忽略，化简为：; ;二. 带电压调节器内环的三环调速系统;二. 带电压调节器内环的三环调速系统;二. 带电压调节器内环的三环调速系统;二. 带电压调节器内环的三环调速系统;2.6 弱磁控制的直流调速系统; 2.6.1 调压与弱磁的配合控制;1. 两种调速方式A; （2）恒功率调速方式 在弱磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，容许的转矩不得不减少，转矩与转速的乘积则不变，即容许功率不变，是为“恒功率调速方式”。; 可见，所谓“恒转矩”和“恒功率”调速方式，是指在不同运行条件下，当电枢电流达到其额定值 IN 时，所容许的转矩或功率不变，是电机能长期承受的限度。实际的转矩和功率究竟有多少，还要由其具体的负载来决定。; 恒转矩类型的负载适合于采用恒