電機控制技術（轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成與靜特性）

1、專業(yè)專注專心工作單位：邢臺職業(yè)技術學院主講：李光舉單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成1單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程23單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖1. 轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 根據(jù)自動控制原理，反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng)是按被調(diào)量的偏差進行控制的系統(tǒng)，只要被調(diào)量出現(xiàn)偏差，它就會自動產(chǎn)生糾正偏差的作用。 調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落正是由負載引起的轉(zhuǎn)速偏差，顯然，引入轉(zhuǎn)速閉環(huán)將使調(diào)速系統(tǒng)應該能夠大大減少轉(zhuǎn)速降落。 （1） 系統(tǒng)組成圖1 采用轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)+-AGTMTG+-+-+-UtgUdIdn+-+UnUn U*nUcUPE+-MTGIdUnUdUcUnntg（2）調(diào)節(jié)原理 在反饋控制的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，與電

2、動機同軸安裝一臺測速發(fā)電機 TG ，從而引出與被調(diào)量轉(zhuǎn)速成正比的負反饋電壓Un ，與給定電壓 U*n 相比較后，得到轉(zhuǎn)速偏差電壓 Un ，經(jīng)過放大器 A，產(chǎn)生電力電子變換器UPE的控制電壓Uc ，用以控制電動機轉(zhuǎn)速 n。（3）UPE的組成 圖中，UPE是由電力電子器件組成的變換器，其輸入接三相（或單相）交流電源，輸出為可控的直流電壓，輸入為控制電壓Uc 。UcUd0uACDCUd0Uc（3）UPE的組成（續(xù)） 目前，組成UPE的電力電子器件有如下幾種選擇方案：對于中、小容量系統(tǒng)，多采用由IGBT或P-MOSFET組成的PWM變換器；對于較大容量的系統(tǒng)，可采用其他電力電子開關器件，如GTO、IG

3、CT等；對于特大容量的系統(tǒng)，則常用晶閘管觸發(fā)與整流裝置。（4） 穩(wěn)態(tài)分析條件 下面分析閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，以確定它如何能夠減少轉(zhuǎn)速降落。為了突出主要矛盾，先作如下的假定：（1）忽略各種非線性因素，假定系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的輸入輸出關系都是線性的，或者只取其線性工作段；（2）忽略控制電源和電位器的內(nèi)阻。轉(zhuǎn)速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)關系如下： 電壓比較環(huán)節(jié) n*nnUUU放大器 npcUKU電力電子變換器 cs0dUKU調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機械特性 ed0dCRIUn測速反饋環(huán)節(jié) nUn（5）穩(wěn)態(tài)關系（5）穩(wěn)態(tài)關系（續(xù)）以上各關系式中 放大器的電壓放大系數(shù)； 電力電子變換器的電壓放大系數(shù)； 轉(zhuǎn)速反饋系

4、數(shù)，（Vmin/r）； UPE的理想空載輸出電壓； 電樞回路總電阻。KpKsRUd0 從上述五個關系式中消去中間變量，整理后，即得轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程式（1） )1 ()1 ()/1 (ede*nspesped*nspKCRIKCUKKCKKCRIUKKn 2.閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性方程2.閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性方程（續(xù)） 式中 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)K為 它相當于在測速反饋電位器輸出端把反饋回路斷開后，從放大器輸入起直到測速反饋輸出為止總的電壓放大系數(shù)，是各環(huán)節(jié)單獨的放大系數(shù)的乘積。 電動機環(huán)節(jié)放大系數(shù)為espCKKKnEC e注意： 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性表示閉環(huán)系統(tǒng)電動機轉(zhuǎn)速與負載電

5、流（或轉(zhuǎn)矩）間的穩(wěn)態(tài)關系，它在形式上與開環(huán)機械特性相似，但本質(zhì)上卻有很大不同，故定名為“靜特性”，以示區(qū)別。KpKs 1/CeU*nUcUnEnUd0Un+- IdR-UnKs3.閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構框圖圖2 轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構圖 圖中各方塊內(nèi)的符號代表該環(huán)節(jié)的放大系數(shù)。運用結構圖運算法同樣可以推出式（1）所表示的靜特性方程式，方法如下：將給定量和擾動量看成兩個獨立的輸入量，先按它們分別作用下的系統(tǒng)求出各自的輸出與輸入關系式，b）只考慮給定作用時的閉環(huán)系統(tǒng)c）只考慮擾動作用時的閉環(huán)系統(tǒng))1(e*nspKCUKKn)1(edKCRInU*nKpKs 1/CeUcUn n Ud0Un+-+Kp