转速电流双闭环.pptVIP

第2章 ; ? 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及静特性 ? 双闭环直流调速系统的动态性能 ? 直流调速系统的工程设计 ;2.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 及静特性2.1.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成;为了实现转速和电流两种负反馈在不同阶段分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接； 以速度调节器输出作为电流调节器输入，再用电流调节器的输出作为可控整流装置的控制电压Uct，那么两种调节作用既是分开调节又能相互配合，从而获得了良好的静、动态性能； 调速系统是把速度调节器作为主调节器，电流调节器作为副调节器。系统通过主调节回路(外环)调节电动机转速，通过副调节回路(内环)调节电枢电流； 从闭环反馈的结构上看，电流环置于内环，速度环置于外环，这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。;2.1.2 双闭环调速系统静特性 为了使调速系统获得良好的静、动态性能，转速、电流两个调节器一般都采用具有限幅的PI调节器。 转速调节器ASR的输出限幅是 ，它决定了电流调节器给定的最大值，即电动机的最大电流，故其限幅值整定的大小完全取决于电动机的过载能力和系统对最大加速度的需要； 电流调节器ACR的输出限幅是 ，它决定了电力电子变换器—可控直流电源输出电压的最大值 。 当调节器饱和时，输出达到限幅值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和； 当调节器不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压在稳态时为零。 对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况，电流调节器不进入饱和状态 。;1．当转速调节器不饱和时 这时，两个调节器都不饱和，稳态时，它们的输入偏差均为零，即： ASR的输入偏差, ， ACR的输入偏差， ， 由第一个关系式可得 (2.1) 由于ASR不饱和，其输出 。从上述第二个关系式可知： ,即得到图2.2双闭环系统静特性的 段，从 (理想空载状态)一直延伸到 。 一般都大于额定电流 ， 段为静特性的运行段。;在 段，转速是无静差的。当反馈系数 一定时，转速只与给定 有关，而与负载无关。 当负载变化时，系统是通过改变ASR的输出 ，从而调节 达到与负载平衡，做到转速无静差的。电流环在转速环之内，ACR调节器跟随 的变化，起从属调节作用。 ;在最大电流给定下，双闭环系统变成一个电流无静差的单闭环系统，稳态时 ;综上所述，双闭环调速系统的静特性在负载电流小于 时，表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要调节作用，电流负反馈使电流 跟随其给定 而变化，帮助转速调节，起从属作用； 当负载电流达到 后，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节作用，系统表现为最大电流给定条件下的电流无静差，得到过电流的自动保护。 可见，双闭环调速系统的稳定运行段及下垂段都为理想特性。这就是采用了两个PI调节器分别形成内外两个闭环的控制效果。;3．系统稳态结构图 ;4. 各变量的稳定工作点和系统稳态参数的计算 由图2.3可见，双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和时，各变量之间有下列关系： ;2.2 双闭环直流调速系统的动态性能 一个调速系统性能优劣，是用静态品质和动态品质两个 方面综合来评价的，但是对一个高质量的调速系统来说，往往是对动态品质的要求比较苛刻，而且不容易达到较为理想的指标要求。所以，如何改进和提高调速系统的动态性能指标，是研究调速系统的主要课题。 2.2.1 双闭环直流调速系统的跟随响应 双闭环直流调速系统起动前处于停车状态，此时， ， ，移相角 ，即触发脉冲在初始相位上，整流电压 ，电动机转速 。 双闭环调速系统突加阶跃给定信号 后,系统便进入起动过程，转速和电流的过渡过程波形如图2.4所示。整个起动过程分为三个阶段，在图中分别标以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。 ;起动过程分析： 电流 Id 从零增长到 Idm，然后在一 段时间内维持等于