機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例與分析第十一章

1、第十一章 直流傳動控制系統(tǒng) 了解機(jī)電傳動自動調(diào)速系統(tǒng)的組成; 掌握生產(chǎn)機(jī)械對調(diào)速系統(tǒng)提出的調(diào)速技術(shù)指標(biāo)要求; 掌握自動調(diào)速系統(tǒng)中各個基本環(huán)節(jié),各種反饋環(huán)節(jié)的作用與特點(diǎn); 掌握各種常用的自動調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理,特點(diǎn)及適用場所; 能在生產(chǎn)實(shí)際中處理控制系統(tǒng)的一般問題.11.1 機(jī)電傳動系統(tǒng)的組成和分類機(jī)電傳動系統(tǒng)的組成11.1 機(jī)電傳動系統(tǒng)的組成和分類開環(huán)控制系統(tǒng)：只有控制量(輸入量)對被控制量(輸出量)的單向控制作用，而不存在被控制量對控制量的影響和聯(lián)系（1）從組成原理上分類機(jī)電傳動系統(tǒng)的分類閉環(huán)控制系統(tǒng)：其特點(diǎn)是輸入量與輸出量之間既有正向的控制作用，又有反向的反饋控制作用，形成一個閉環(huán)。故又稱

2、閉環(huán)控制系統(tǒng)或反饋控制系統(tǒng)。 輸入量輸入量（勵磁電流）（勵磁電流） 控制器控制器（發(fā)電機(jī)）（發(fā)電機(jī)） 控制對象控制對象（電動機(jī)）（電動機(jī)） 輸出量輸出量（轉(zhuǎn)速）（轉(zhuǎn)速）（2）按反饋方式的不同，可分為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋、電壓負(fù)反饋及電流正反饋控制系統(tǒng)；（3）按系統(tǒng)的復(fù)雜程度，可分為單環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和多環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)；（4）按系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時被調(diào)量與給定量有無差別，可分為有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（5）按給定量變化的規(guī)律，可分為定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)。（6）按調(diào)節(jié)動作與時間的關(guān)系，可分為斷續(xù)控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)；（7）按系統(tǒng)中所包含的元件特性，可分為線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)。 11.1

3、 機(jī)電傳動系統(tǒng)的組成和分類機(jī)電傳動系統(tǒng)的分類一般自動控制系統(tǒng)組成給定環(huán)節(jié) 放大調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)被調(diào)對象 被調(diào)量 擾動測量環(huán)節(jié)比較Ug + EBRUn11.1 機(jī)電傳動系統(tǒng)的組成和分類機(jī)電傳動系統(tǒng)的分類純機(jī)械方法調(diào)速: 通過變速齒輪箱或幾套變速皮帶輪或其他變速機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)；純電氣方法調(diào)速: 通過改變電動機(jī)的機(jī)械持性實(shí)現(xiàn)，這時機(jī)械變速機(jī)構(gòu)簡單、只一套變速齒輪或皮帶輪；電氣與機(jī)械配合調(diào)速: 用電動機(jī)來得到多種轉(zhuǎn)速，同時，又用機(jī)械變速機(jī)構(gòu)的換檔來進(jìn)行變速。 電氣調(diào)速優(yōu)點(diǎn)： 簡化機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，提高傳動效率操作簡單。易于獲得無級調(diào)速，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動控制，因此，在生產(chǎn)機(jī)械中廣泛應(yīng)用。11.2 機(jī)電傳

4、動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇機(jī)械與電氣調(diào)速方法11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇生產(chǎn)機(jī)械對自動調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的要求1）調(diào)速范圍：D= nmax / nmin車床車床龍門刨床龍門刨床鉆床鉆床銑床銑床軋鋼機(jī)軋鋼機(jī)造紙機(jī)造紙機(jī)進(jìn)給機(jī)械進(jìn)給機(jī)械20120204021220303151020530000靜態(tài)指標(biāo) 靜態(tài)指標(biāo) 2）靜差度0nnSN)1 (22maxSnSnDN普通設(shè)備普通設(shè)備普通車床普通車床龍門刨床龍門刨床冷軋機(jī)冷軋機(jī)熱軋機(jī)熱軋機(jī)造紙機(jī)造紙機(jī)S50%S30%S5%S2%0.2%0.5%S0.1%11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇生產(chǎn)機(jī)械對自動調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的要求2）靜差度電動機(jī)的機(jī)械特

5、性愈硬，則靜差度愈小，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性就愈高 ;在一個調(diào)速系統(tǒng)中，如果在最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時能滿足靜差度的要求，則在其他轉(zhuǎn)速時必能滿足要求。 最高速度由系統(tǒng)中所使用電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速決定； 靜差度S和調(diào)速范圍D由生產(chǎn)機(jī)械的要求決定； 當(dāng)上述三個參數(shù)確定后，則要求靜態(tài)速降是一個定值。 3）調(diào)速平滑性調(diào)速無級調(diào)速有級調(diào)速11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇生產(chǎn)機(jī)械對自動調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的要求靜態(tài)指標(biāo) 1） 最大超調(diào)量 %nnnMmaxp10022超調(diào)量超調(diào)量超調(diào)量太大，達(dá)不到生產(chǎn)工藝上的要求；超調(diào)量太小，會使過渡過程過于緩慢，不利于生產(chǎn)率的提高等 %Mp3510范圍：動態(tài)指標(biāo) 11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)

6、調(diào)速方案選擇生產(chǎn)機(jī)械對自動調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的要求2）過渡過程時間T3）振蕩次數(shù) N被調(diào)量從x1改變?yōu)閤2時的變化情況系統(tǒng)超調(diào)量過渡過程時間T振蕩次數(shù)性能10長無不好2大長多不好3小短中好動態(tài)指標(biāo) 11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇生產(chǎn)機(jī)械對自動調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的要求11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇機(jī)電傳動控制方案的確定原則生產(chǎn)機(jī)械是否要求電氣調(diào)速生產(chǎn)機(jī)械對調(diào)速要求的技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)機(jī)械的性質(zhì)：恒轉(zhuǎn)矩&恒功率生產(chǎn)機(jī)械過程的復(fù)雜程度11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇機(jī)電傳動控制方案的確定原則對于不要求電氣調(diào)速的機(jī)械(1)空載,輕載起動的,選鼠籠式異步電動機(jī);(2)重載起動的,選線繞式異步

7、電動機(jī);(3)大容量的選同步電動機(jī);其中,簡單的采用繼電器-接觸器 控制;復(fù)雜的采用PLC控制.11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇機(jī)電傳動控制方案的確定原則對于要求電氣調(diào)速的機(jī)械(1)D=2-3、調(diào)速級數(shù)2-4。雙速或多速鼠籠式異步電機(jī)；(2)D3、調(diào)速級數(shù)2-6、重載啟動、短時工作。線繞式異步電機(jī)，如橋式起重機(jī)；11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇機(jī)電傳動控制方案的確定原則根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的性質(zhì)選擇調(diào)速方式(1)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性恒轉(zhuǎn)矩型和恒功率型(2)電機(jī)的負(fù)載能力直流電機(jī)：調(diào)壓為恒轉(zhuǎn)矩；調(diào)磁為恒功率交流電機(jī)：Y-YY時為恒轉(zhuǎn)矩；-YY為恒功率；變頻調(diào)速， 在固有特性以下為恒轉(zhuǎn)矩，以上為

8、恒功率。(3)電機(jī)和負(fù)載特性的匹配NaLLIITTPP電機(jī)既滿足了負(fù)載要求，又得到了充電機(jī)既滿足了負(fù)載要求，又得到了充分利用。理想配合分利用。理想配合11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇機(jī)電傳動控制方案的確定原則根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的性質(zhì)選擇調(diào)速方式(3)電機(jī)和負(fù)載特性的匹配1、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速TLTTnNaLLIITTPP電機(jī)既滿足了負(fù)載要求，又得到了充電機(jī)既滿足了負(fù)載要求，又得到了充分利用。理想配合分利用。理想配合TnLTT11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇機(jī)電傳動控制方案的確定原則根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的性質(zhì)選擇調(diào)速方式(3)電機(jī)和負(fù)載特性的匹配2、恒功率負(fù)載配恒功率調(diào)速只有在最高轉(zhuǎn)速時才有只

9、有在最高轉(zhuǎn)速時才有：NaLLIITTPP電機(jī)得到了充分利用。電機(jī)得到了充分利用。NaLLIITTPP在低于最高轉(zhuǎn)速時：在低于最高轉(zhuǎn)速時：電機(jī)未被充分利用。電機(jī)未被充分利用。TnLTmaxnminnTminnnN11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇機(jī)電傳動控制方案的確定原則根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的性質(zhì)選擇調(diào)速方式(3)電機(jī)和負(fù)載特性的匹配3、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒功率調(diào)速只有在最低轉(zhuǎn)速時才有：只有在最低轉(zhuǎn)速時才有：NaLLIITTPP電機(jī)得到了充分利用。電機(jī)得到了充分利用。NaLLIITTPP在高于最低轉(zhuǎn)速時：在高于最低轉(zhuǎn)速時：電機(jī)未被充分利用。電機(jī)未被充分利用。TTnmaxnminnLTmaxmaxLNNTT

10、nn11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇機(jī)電傳動控制方案的確定原則根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的性質(zhì)選擇調(diào)速方式(3)電機(jī)和負(fù)載特性的匹配4、恒功率負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速11.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇機(jī)電傳動控制方案的確定原則從性能的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分為初期投資和運(yùn)行費(fèi)用。后者主要指電能消耗和設(shè)備維護(hù)。直流電機(jī)：晶閘管調(diào)壓以及調(diào)磁調(diào)速，初期投資大，但運(yùn)行費(fèi)用低； 交流電機(jī)： 分類：分類：SCR; PWMSCR; PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)無靜差調(diào)速有靜差調(diào)速單閉環(huán)直流傳動控制11.3 晶閘管-電動機(jī)直流傳動控制系統(tǒng)有靜差調(diào)速系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速負(fù)反饋)(nKUKKUfgPSd11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)單純由被

11、調(diào)量負(fù)反饋組成的按比例控制的單閉環(huán)系統(tǒng)屬有靜差的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，簡稱有靜差調(diào)速系統(tǒng)；組成fgUUU v 系統(tǒng)的調(diào)速方法是改變外加電壓調(diào)速；v 系統(tǒng)的反饋信號是被控制對象n本身;v 反饋電壓和給定電壓的極性相反，即:該系統(tǒng)又稱轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)。信號處理裝置abz光電盤透鏡光源光電元件圓 盤 透 光狹縫光欄板節(jié)距AABBZZm+/4有靜差調(diào)速系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理(開環(huán)、閉環(huán))調(diào)速（Uf不變，改變Ug的大?。?穩(wěn)態(tài)（ Ug、Uf 不變） 穩(wěn)速（Ug不變、負(fù)載變化使Uf變化 )靜特性分析1）各環(huán)節(jié)輸入與輸出的關(guān)系RInCRInKUaeaed ksdUKU )(fgp

12、PkUUKUKU 電機(jī)電路：晶閘管和觸發(fā)電路：放大器電路：反饋電路：nKUff有靜差調(diào)速系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性分析2）靜特性nKUUUKUKsUURInCUfffgpkkdaed)(efpsapsCKKKRIUgKKn則：令：efpspsCKKKKKKK,0fofeaegnnKCRIKCUKn)1 ()1 (0閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性RInCUKUKKUaeggspd0nnICRCUKnaeeg00開環(huán)系統(tǒng)的靜特性閉環(huán)時開環(huán)時有靜差調(diào)速系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性分析3）分析理想空載轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍與靜差度KnKCUKnegf1)1 (000轉(zhuǎn)速降

13、KnI)K(CRnaef11 開環(huán)： )1 (22maxSnSnDN閉環(huán) ： DKSKnSnSnSnDNNff)1 ()1 (1)1 (22max22max調(diào)速 穩(wěn)態(tài) 負(fù)載變化動態(tài)特性分析有靜差調(diào)速系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性分析3）分析與結(jié)論由于放大倍數(shù)不可能為無窮大，即靜態(tài)速降不可能為0，因此，上述系統(tǒng)只能維持速度基本不變。這種維持被調(diào)量（轉(zhuǎn)速）近于恒值不變，但又具有偏差的反饋控制系統(tǒng)通常稱為有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)（即有差調(diào)速系統(tǒng)）。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)能克服擾動作用（如負(fù)載的變化、電動機(jī)勵磁的變化、晶閘管交流電源電壓的變化等）對電動機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。 提高系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)

14、K是減小靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落、擴(kuò)大調(diào)速范圍的有效措施。系統(tǒng)的放大倍數(shù)越大，準(zhǔn)確度就越高，靜差度就越小，調(diào)速范圍就越大。但是放大倍數(shù)也不能過分增大，否則系統(tǒng)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。 欲使閉環(huán)系統(tǒng)獲得和開環(huán)系統(tǒng)同樣的理想空載轉(zhuǎn)速，需要使給定電壓變?yōu)殚_環(huán)系統(tǒng)的K+1倍，因此，對于僅有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的系統(tǒng)如果Uf突然丟失，會造成事故。 有靜差調(diào)速系統(tǒng)(電壓負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)組成電壓負(fù)反饋與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別反饋信號不同，前者為被控制量的間接量電壓，后者為被控制量本身； 檢測元件不同，前者為電位器，后者為測速發(fā)電機(jī)。有靜差調(diào)速系統(tǒng)(電壓負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理電壓負(fù)反饋的

15、特點(diǎn)線路簡； 穩(wěn)速效果不理想：不能補(bǔ)償內(nèi)阻壓降一般僅用于晶閘管整流系統(tǒng)的監(jiān)控，防止過壓有靜差調(diào)速系統(tǒng)(電流正反饋+電壓負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)組成系統(tǒng)特點(diǎn) RP上的電壓大小直接反映電動機(jī)電樞兩端電壓的大小，故稱電壓反饋； R串接在電動機(jī)電樞回路中，其上電壓大小反映電動機(jī)電樞電流的大小，故稱電流反饋。系統(tǒng)的總反饋電壓 IVfUUUIVgfgUUUUUU 反饋電壓UV的極性與給定電壓的極性相反，故稱電壓負(fù)反饋，反饋電壓UI的極性與給定電壓的極性相同，故稱電流正反饋。要使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)總的反饋特性必須呈現(xiàn)出負(fù)反饋的性質(zhì)。 0IVfUUU有靜差調(diào)速系統(tǒng)(電流正反饋+電壓負(fù)反饋)11.

16、3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理dKIVgIVaUUUUUUUUUnI有靜差調(diào)速系統(tǒng)(電流正反饋+電壓負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性boaoobaoabfUUUUUU3RIUUUUaboaoab)RR(IEUaa3)/()(3aaRREUIaaaabRRERRRURRRURRRREURRURU333321233212又因?yàn)椋?12RRR 令令UUao 3RIUabo實(shí)際上是一種轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)(電流正反饋+電壓負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性為保證負(fù)反饋性質(zhì)，需：033212aRRURRRURnCRRRERRRUeaaab3333則aRRRR312此時：有靜差

17、調(diào)速系統(tǒng)(電流截止負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電流截止負(fù)反饋?zhàn)饔眉盎舅枷隝O=1.35IaNIao=(23)Ian當(dāng)負(fù)載正常，電樞電流在一定范圍內(nèi)，電流截止負(fù)反饋不起作用；當(dāng)電樞電流超過一定數(shù)值電流負(fù)反饋開始起作用，減小電動機(jī)電樞外加電壓，使轉(zhuǎn)速下降；當(dāng)電樞電流超過一定值（大于額定電流的23倍），電流負(fù)反饋?zhàn)銐驈?qiáng)，將給定信號的絕大部分抵消掉，使電動機(jī)速度降到零，電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而起到保護(hù)作用。 因?yàn)橹挥挟?dāng)電流大到一定程度反饋才起作用，故稱電流截止負(fù)反饋。稱“挖土機(jī)特性”。有靜差調(diào)速系統(tǒng)(電流截止負(fù)反饋)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)組成和工作原理 當(dāng)電流小于轉(zhuǎn)折點(diǎn)的電流時，反饋電

18、壓UIUb ,二極管V導(dǎo)通，電流反饋UI與Ub 比較后反饋到輸入端一起控制電動機(jī)，使其轉(zhuǎn)速下降； 當(dāng)電流等于堵轉(zhuǎn)點(diǎn)的電流時，電流反饋UI與Ub 比較后反饋到輸入端的電壓能夠抵消給定電壓，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為零，電流不再增加； 如果電流下降到小于堵轉(zhuǎn)點(diǎn)的電流，轉(zhuǎn)速則上升； 其中：U1=IaR無靜差調(diào)速系統(tǒng)(采用PI調(diào)節(jié)器)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器比例調(diào)節(jié)器i0oURRUftUCRtiCUd1d1io1o積分調(diào)節(jié)器無靜差調(diào)速系統(tǒng)(采用PI調(diào)節(jié)器)11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器tICRIUod111110i01/ RUIItUCRURRUfd1 i10i0o比例積分調(diào)節(jié)器PI調(diào)節(jié)

19、器的輸出由兩部分組成，第一部分是比例部分，第二部分是積分部分。在零初始狀態(tài)和階躍輸入下，輸出電壓的時間特性如圖所示。11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)無靜差調(diào)速系統(tǒng)(采用PI調(diào)節(jié)器)組成與分析 穩(wěn)態(tài)時：U=Ug-Uf ，調(diào)節(jié)作用停止，由于積分作用，調(diào)節(jié)器的輸出電壓Uk 保持在某一數(shù)值上，即Ud 固定，以維持電動機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。由于靜態(tài)時呈現(xiàn)出無窮大的放大倍數(shù)，系統(tǒng)可以消除靜態(tài)誤差，故稱無靜差調(diào)速系統(tǒng)。11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)無靜差調(diào)速系統(tǒng)(采用PI調(diào)節(jié)器)組成與分析11.3.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)無靜差調(diào)速系統(tǒng)(采用PI調(diào)節(jié)器)特點(diǎn)無靜差調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程結(jié)束以后，轉(zhuǎn)速偏差n = 0（PI

20、 調(diào)節(jié)器的輸入電壓U 也等于零），這只是在靜態(tài)（穩(wěn)定工作狀態(tài)）上無差，而動態(tài)（如當(dāng)負(fù)載變化時，系統(tǒng)從一個穩(wěn)態(tài)變到另一個穩(wěn)態(tài)的過渡過程）上卻是有差的。這個調(diào)速系統(tǒng)在理論上講是無靜差調(diào)速系統(tǒng)，但是由于調(diào)節(jié)放大器不是理想的，且放大倍數(shù)也不是無限大，測速發(fā)電機(jī)也還存在誤差，因此實(shí)際上這樣的系統(tǒng)仍然是有一點(diǎn)靜差的。這個系統(tǒng)中的PI 調(diào)節(jié)器是用來調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的，因此，常把它稱為速度調(diào)節(jié)器（ASR）。11.3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成提出原因?yàn)榱颂岣呱a(chǎn)效率，使啟動時間和過渡過程越短越好。電機(jī)和整流系統(tǒng)有最大電流要求。要想保持某量不變，則引入該量的負(fù)反饋。11.3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速

21、系統(tǒng)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成組成內(nèi)環(huán)(ACR)：電流環(huán)(PI)；外環(huán)(ASR)：速度環(huán)(PI)。 11.3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)分析靜態(tài)分析 從靜特性上看，維持電動機(jī)轉(zhuǎn)速不變是由速度調(diào)節(jié)器ASR來實(shí)現(xiàn)的。 對于ACR，使用的是電流負(fù)反饋，它有使靜特性變軟的趨勢，但內(nèi)環(huán)相對于外環(huán)來說相當(dāng)于一個擾動，只要ASR的放大倍數(shù)足夠大，且沒有飽和，則電流負(fù)反饋的擾動作用就受到抑制。 整個系統(tǒng)的本質(zhì)由外環(huán)速度調(diào)節(jié)器來決定，仍是一個無靜差的調(diào)速系統(tǒng)。也就是說，當(dāng)ASR不飽和時，ACR產(chǎn)生的速降完全被ASR積分作用抵消。 一旦ASR飽和，當(dāng)負(fù)載電流過大，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用使轉(zhuǎn)速下降很大時

22、，轉(zhuǎn)速環(huán)即失去作用，只剩下電流環(huán)起作用，這時系統(tǒng)表現(xiàn)為恒流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，靜特性便會呈現(xiàn)出很陡的下垂段特性。11.3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)分析動態(tài)分析第階段是恒流升速階段第階段：電流上升階段11.3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)分析動態(tài)分析第階段是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段11.3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)分析特點(diǎn)系統(tǒng)的調(diào)整性能好，有很硬的靜特性，基本上無靜差；動態(tài)響應(yīng)快，啟動時間短；系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)；兩個調(diào)節(jié)器可分別設(shè)計(jì)，調(diào)整方便（先調(diào)電流環(huán)，再調(diào)速度環(huán)）。所以，它在自動調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。為了進(jìn)一步改善調(diào)速系統(tǒng)的性能和提高系統(tǒng)的可靠性，還可以采用

23、三閉環(huán)（在雙閉環(huán)基礎(chǔ)上再加一個電流變化率調(diào)節(jié)器或電壓調(diào)節(jié)器）調(diào)速系統(tǒng)。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),在啟動過程的大部分時間內(nèi)，ASR處于飽和狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒電流調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)理想啟動過程曲線。系統(tǒng)只有在超調(diào)后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器才能退出飽和，在穩(wěn)定運(yùn)行時ASR發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，從而使在穩(wěn)態(tài)和接近穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中表現(xiàn)為無靜差調(diào)速。故雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動態(tài)品質(zhì)。11.3.3可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆線路的類型可逆直流系統(tǒng) 向直流電動機(jī)提供雙相電流，使電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)不可逆直流系統(tǒng) 向直流電動機(jī)提供單相電流，使電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)利用接觸器進(jìn)行切換的可逆線路線路簡單、經(jīng)濟(jì)，但接觸器的壽命短，一個方向的接觸器斷開到另一個方向的接觸器閉合，大約需0.2s0.5s 的時間，切換過程延緩。適用于不頻繁快速正、反轉(zhuǎn)的場合。實(shí)現(xiàn)可逆方式：電樞反接電樞反接和勵磁反接11.3.3可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆線路的類型利用晶閘管切換的可逆線路線路簡單，調(diào)整方便對晶閘管的耐壓及電路容量要求高只適用于幾十kW 以下的可逆調(diào)速系統(tǒng)。11.3.3可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆線路的類型兩套晶閘管變流器的可逆線路采用兩套晶閘管變流器分別提供正、反兩個方向的電樞