運(yùn)動(dòng)控制-第3章-轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

3.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

的組成及其靜特性

采用PI調(diào)節(jié)器、帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)既實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和無(wú)靜差調(diào)速，又限制了起動(dòng)時(shí)的最大電流。這對(duì)一般要求不太高的調(diào)速系統(tǒng)已基本滿足要求，但是如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例如要求快速起、制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要。這主要是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲地控制電流和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)過(guò)程。另外，在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中只有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來(lái)控制電流的，但它只能在電流超過(guò)臨界電流值Idcr以后才起作用，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗谱畲笃饎?dòng)電流，而不能保證在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中維持最大電流，因而并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形。帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的電流和轉(zhuǎn)矩波形如圖3-1(a)所示。由圖可見(jiàn)，隨著轉(zhuǎn)速的上升，電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)增加，使起動(dòng)電流到達(dá)最大值后又迅速降下來(lái)，電磁轉(zhuǎn)速也隨之減小，影響了起動(dòng)的快速性(即起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng))，使起動(dòng)過(guò)程延長(zhǎng)。圖3-1直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的電流和轉(zhuǎn)速波形對(duì)于龍門刨床、可逆壓鋼機(jī)那樣經(jīng)常正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的調(diào)速系統(tǒng)，盡量縮短其起、制動(dòng)過(guò)程的時(shí)間是提高生產(chǎn)率的重要因素。

為了提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，充分利用晶閘管元件及電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，要求實(shí)現(xiàn)理想的起動(dòng)過(guò)程。帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理想起動(dòng)過(guò)程如圖3-1(b)所示，起動(dòng)電流呈方形波，即在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，使起動(dòng)電流一直保持最大允許值，此時(shí)電動(dòng)機(jī)以最大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，轉(zhuǎn)速迅速按線性規(guī)律增長(zhǎng)，以縮短起動(dòng)時(shí)間；起動(dòng)過(guò)程結(jié)束后，電流從最大值迅速下降到負(fù)載電流值且保持不變，轉(zhuǎn)速維持給定轉(zhuǎn)速不變。這是在最大電流(轉(zhuǎn)矩)受限制時(shí)調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的最快的起動(dòng)過(guò)程。由于電流不能突變，圖3-1(b)的理想波形只能近似得到，不能完全實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下的最快起動(dòng)，關(guān)鍵是在起動(dòng)過(guò)程中要獲得一段使電流保持為最大值Idm的恒流過(guò)程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變，那么，采用電流負(fù)反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過(guò)程?，F(xiàn)在的問(wèn)題是，我們希望能實(shí)現(xiàn)這樣的控制：起動(dòng)過(guò)程只有電流負(fù)反饋，沒(méi)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋；穩(wěn)態(tài)時(shí)只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，沒(méi)有電流負(fù)反饋。怎樣才能做到既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋，又使它們只能分別在不同的階段里起作用呢？轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)正是用來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，讓轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，不起作用，電流環(huán)調(diào)節(jié)器起主要作用，用以調(diào)節(jié)起動(dòng)電流并使之保持最大值，使得轉(zhuǎn)速線性變化，迅速上升到給定值；在電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài)，開(kāi)始起主要調(diào)節(jié)作用，使轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)速給定信號(hào)的變化而變化，電流環(huán)跟隨轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電樞電流以平衡負(fù)載電流。3.1.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成

1.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成

為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實(shí)行嵌套(或稱串級(jí))連接，如圖3-2所示。圖中：U*n為轉(zhuǎn)速給定信號(hào)(電壓信號(hào)形式)，Un為轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，ΔUn為轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)；ASR為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；U*i為電流給定的電壓信號(hào)，Ui為電流反饋信號(hào)，ΔUi為電流偏差信號(hào)；ACR為電流調(diào)節(jié)器；Uct為晶閘管整流橋的脈沖觸發(fā)控制信號(hào)；GT為脈沖觸發(fā)裝置；TG為測(cè)速發(fā)電機(jī)；TA為電流互感器；UPE為電力電子變換器(即三相全控橋式晶閘管整流器)。圖3-2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3-2中，電流調(diào)節(jié)器ACR和電流檢測(cè)反饋回路構(gòu)成了電流環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和轉(zhuǎn)速檢測(cè)反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成了轉(zhuǎn)速環(huán)，所以稱此系統(tǒng)為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，轉(zhuǎn)速環(huán)包圍電流環(huán)。電流環(huán)在里面，稱為內(nèi)環(huán)(又稱副環(huán))；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱為外環(huán)(又稱主環(huán))。在電路中，轉(zhuǎn)速環(huán)ASR和電流環(huán)ACR串聯(lián)，即把ASR的輸出當(dāng)作ACR的輸入，再由ACR的輸出去控制電力電子變換器UPE的觸發(fā)器。

2.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖

為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用比例積分(PI)調(diào)節(jié)器，這樣構(gòu)成的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖如圖3-3所示。圖中標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓的實(shí)際極性，它們是按照電力電子變換器的控制電壓Uct為正電壓的情況標(biāo)出的，并考慮到運(yùn)算放大器的倒相作用。圖中還標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出都是帶有限幅作用的，ACR的輸出限幅值為Uctm，它限制了晶閘管整流器輸出電壓的最大值Udm；ASR的輸出限幅值為U*im，它決定了電流調(diào)節(jié)器給定電壓的最大值。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，其輸出值為一恒定值(等于限幅值)，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號(hào)使調(diào)節(jié)器退出飽和。換句話說(shuō)，飽和的調(diào)節(jié)器暫時(shí)隔斷了輸入和輸出之間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)器開(kāi)路。正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器不會(huì)飽和，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器會(huì)出現(xiàn)飽和和不飽和兩種情況，具體描述詳見(jiàn)后面的動(dòng)態(tài)分析。圖3-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖3.1.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理

為了更清楚地了解轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的特性，必須對(duì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行分析。圖3-4為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，它可以很方便地根據(jù)電路原理圖(見(jiàn)圖3-3)畫(huà)出來(lái)，只要注意用帶限幅的輸出特性表示PI調(diào)節(jié)器就可以了。電流調(diào)節(jié)器ACR和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入、輸出信號(hào)的極性主要視觸發(fā)電路對(duì)控制電壓Uct的要求而定。假如觸發(fā)器要求電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出電壓Uct為正極性，由于調(diào)節(jié)器一般為反相輸入，那么則要求ACR的輸入電壓U*i為負(fù)極性，因此，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的給定電壓U*n則要求為正極性。下面主要根據(jù)電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的工作過(guò)程來(lái)說(shuō)明雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。圖3-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖1)以電流調(diào)節(jié)器ACR為核心的電流環(huán)

電流環(huán)是由電流調(diào)節(jié)器ACR和電流負(fù)反饋環(huán)節(jié)組成的閉合回路，其主要作用是通過(guò)電流檢測(cè)元件的反饋?zhàn)饔梅€(wěn)定電流。由于ACR采用PI調(diào)節(jié)器，在調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，ACR的輸入偏差電壓ΔUi=U*i-Ui=U*i-βId=0，即Id=U*I/β，其中β為電流反饋系數(shù)。當(dāng)U*i一定時(shí)，由于電流負(fù)反饋的調(diào)節(jié)作用，使整流裝置的輸出電流保持在U*i/β數(shù)值上。當(dāng)Id>U*i/β時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程如下：

Id↑→ΔUi↓→Uct↓→Ud↓→Id↓

最終保持電流穩(wěn)定。當(dāng)電流下降時(shí)，也有類似的調(diào)節(jié)過(guò)程。2)以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR為核心的轉(zhuǎn)速環(huán)

轉(zhuǎn)速環(huán)是由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)組成的閉合回路，其主要作用是通過(guò)轉(zhuǎn)速檢測(cè)元件的反饋?zhàn)饔帽３洲D(zhuǎn)速穩(wěn)定，最終消除轉(zhuǎn)速偏差。

由于ASR采用PI調(diào)節(jié)器，所以在系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)應(yīng)滿足ΔUn=U*n-Un=U*n-αn=0，即n=U*n/α，其中α為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。當(dāng)U*n一定時(shí)，轉(zhuǎn)速n將穩(wěn)定在U*n/α數(shù)值上。當(dāng)

n<U*n/α，在突加負(fù)載TL時(shí)，其自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程如下：

TL↑→n↓→Un↓→ΔUn↑→U*i↑→ΔUi↑

→Uct↑→Ud↑→n↑

最終保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速上升時(shí)，也有類似的調(diào)節(jié)過(guò)程。3.1.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性及其穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算

分析轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性的關(guān)鍵是掌握PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征。在調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器ACR和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入電壓偏差一定為零，因此，轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)屬于無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)。

1.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性

我們已經(jīng)知道，在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器ACR是不會(huì)出現(xiàn)飽和情況的，因此，對(duì)于靜特性來(lái)說(shuō)，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR會(huì)出現(xiàn)飽和和不飽和兩種工作狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和時(shí)，ASR的輸出達(dá)到限幅值，轉(zhuǎn)速給定信號(hào)U*n的變化不再影響ASR的輸出(除非U*n的極性發(fā)生改變使得ASR

退出飽和狀態(tài))，這時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR相當(dāng)于開(kāi)環(huán)，調(diào)速系統(tǒng)中只有電流調(diào)節(jié)器起到主要調(diào)節(jié)作用，實(shí)現(xiàn)電流無(wú)靜差調(diào)節(jié)；當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR不飽和時(shí)，ASR的輸出未達(dá)到限幅值，ASR起到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，使得轉(zhuǎn)速給定信號(hào)U*n和轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)Un的差值為零，即ΔUn=U*n-Un=0，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差調(diào)節(jié)。1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和

在電動(dòng)機(jī)剛開(kāi)始起動(dòng)時(shí)，突加階躍給定信號(hào)U*n，由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速n很小，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋信號(hào)Un很小，則轉(zhuǎn)速偏差電壓ΔUn=U*n-Un>0很大，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR很快達(dá)到飽和狀態(tài)，ASR的輸出維持在限幅值U*im，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開(kāi)環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。在這種情況下，電流負(fù)反饋環(huán)起恒流調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)速線性上升，從而獲得極好的下垂特性，如圖3-5中的AB段虛線所示。此時(shí)，電流，Idm為最大電流，是由設(shè)計(jì)者選定的，取決于電動(dòng)機(jī)的容許過(guò)載能力和拖動(dòng)系統(tǒng)允許的最大加速度，一般選擇為額定電流IdN的1.5～2倍。

注意，圖3-5中的AB段下垂特性只適合于n<n0(n0為電動(dòng)機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速)的情況，如果n>n0，則ASR退出飽和狀態(tài)。圖3-5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和

當(dāng)轉(zhuǎn)速n達(dá)到給定值且略有超調(diào)時(shí)(即n>n0)，ΔUn=

U*n-Un<0，則轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入信號(hào)極性發(fā)生改變，ASR退出飽和狀態(tài)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)開(kāi)始起轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，最終使轉(zhuǎn)速保持恒定，即ΔUn=U*n-Un=0，,如圖3-5中的CA段虛線所示。但是由于轉(zhuǎn)速環(huán)是外環(huán)，起主導(dǎo)作用，而電流環(huán)的作用只相當(dāng)于轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)部的一種擾動(dòng)作用，因而只要轉(zhuǎn)速環(huán)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)足夠大，最終靠ASR的積分作用，可以消除轉(zhuǎn)速偏差。因此，雙閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性具有近似理想的“挖土機(jī)特性”(如圖3-5中實(shí)線所示)。

由圖3-5可知，由于ASR不飽和，U*i<U*im，則有Id<Idm。也就是說(shuō)，CA段靜特性從理想空載狀態(tài)的Id=0一直延續(xù)到Id=Idm，而Idm一般都是大于額定電流IdN的，這就是靜特性的運(yùn)行段，它是一條近似水平的特性曲線。

2.各變量的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算

雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間有下列關(guān)系：

(3-1)

(3-2)

(3-3)

(3-4)

上述關(guān)系表明，在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上，轉(zhuǎn)速n是由給定電壓U*n決定的；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出量U*i是由負(fù)載電流IdL決定的；而控制電壓Uc的大小則同時(shí)取決于n和Id，或者說(shuō)，同時(shí)取決于U*n和IdL。這些關(guān)系反映了比例積分(PI)調(diào)節(jié)器不同于比例(P)調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)。P調(diào)節(jié)器的輸出量總是正比于其輸入量，而PI調(diào)節(jié)器則不然，其輸出量在動(dòng)態(tài)過(guò)程中取決于輸入量的積分，到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，輸入為零，輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無(wú)關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要PI調(diào)節(jié)器提供多大的輸出值，它就能提供多大，直到飽和為止。3.2.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)特性

前面已經(jīng)指出，設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個(gè)重要目的就是要獲得接近于理想的起動(dòng)過(guò)程，因此在分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能時(shí)，有必要首先探討它的起動(dòng)過(guò)程。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓U*n由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程如圖3-7所示。在分析起動(dòng)過(guò)程的階段時(shí)，對(duì)電樞電流Id、負(fù)載電流IdL要抓住這樣幾個(gè)關(guān)鍵：(1)Id>IdL，，n升速；

(2)Id<IdL，，n降速；

(3)Id=IdL，，n恒速。

在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程就分成圖3-7中標(biāo)明的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)階段。圖3-7雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形

1．起動(dòng)過(guò)程的第Ⅰ階段(0～t1)(電流上升)

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓U*n由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的跟隨作用，觸發(fā)脈沖控制電壓Uc、晶閘管整流裝置輸出的整流電壓Ud0、電樞電流Id都跟著上升，但是在Id沒(méi)有達(dá)到負(fù)載電流IdL以前，電動(dòng)機(jī)還不能轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)Id≥IdL以后，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)，由于機(jī)電慣性的作用，起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n不能很快增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速n近似為零(即Un≈0)，則轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓ΔUn≈U*n，其數(shù)值較大，ASR很快達(dá)到飽和狀態(tài)，其輸出電壓保持在限幅值U*im，強(qiáng)迫電樞電流Id迅速上升；當(dāng)Id≈Idm，Ui≈U*im時(shí)，電流調(diào)節(jié)器的作用使電樞電流Id不再迅速增長(zhǎng)，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。

2．起動(dòng)過(guò)程的第Ⅱ階段(t1～t2)(恒流升速)

從電流上升到Idm開(kāi)始，到轉(zhuǎn)速n上升到給定值n*(即靜特性上的理想空載轉(zhuǎn)速n0)為止，屬于恒流升速階段，這是起動(dòng)過(guò)程中的主要階段。在這個(gè)階段中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR一直是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)，系統(tǒng)實(shí)際上成為在恒值電流給定U*im下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流Id恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)。與此同時(shí)，電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)E也按線性增長(zhǎng)，對(duì)電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，該反電動(dòng)勢(shì)E是一個(gè)線性漸增的擾動(dòng)量，為了克服它的擾動(dòng)，整流裝置輸出電壓Ud0和控制電壓Uc也必須基本上按線性規(guī)律增長(zhǎng)，才能保持電樞電流Id恒定。由于電流調(diào)節(jié)器ACR采用PI調(diào)節(jié)器，要使它的輸出量按線性規(guī)律增長(zhǎng)，其輸入偏差電壓ΔUi=U*im-Ui必須維持一定的恒值，也就是說(shuō)，電樞電流Id要略低于電流最大值Idm(參見(jiàn)圖3-7)。此外還應(yīng)該指出，為了保證電流環(huán)的這種調(diào)節(jié)作用，在起動(dòng)過(guò)程中ACR不應(yīng)飽和，同時(shí)整流裝置的最大輸出電壓也需留有余地，即晶閘管裝置也不能飽和，這些都是設(shè)計(jì)時(shí)必須注意的。

特征關(guān)系：ACR的輸入電壓偏差ΔUi=U*im-Ui維持一定的恒值，Uc線性上升。

關(guān)鍵位置：n=n*，U*n=Un=αn*。

3．起動(dòng)過(guò)程的第Ⅲ階段(t2以后)(轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段)

這個(gè)階段開(kāi)始時(shí)，轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到給定值n=n*=n0，則轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓ΔUn減小到零(ΔUn=U*n-Un=U*n-αn*=0)。但是，ASR的輸出卻由于積分作用還維持在限幅值U*im，所以電動(dòng)機(jī)仍在最大電流Idm下加速，轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，必然使轉(zhuǎn)速出現(xiàn)超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后(即Un>U*n)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓ΔUn=U*n-Un<0，ASR開(kāi)始退出飽和狀態(tài)，ASR的輸出電壓U*i和電樞電流Id很快下降。但是，由于電樞電流Id仍大于負(fù)載電流IdL，在一段時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)速仍將繼續(xù)上升，直到Id=IdL時(shí)，轉(zhuǎn)速Te=TL，則dn/dt=0，轉(zhuǎn)速n才到達(dá)峰值(t=t3時(shí))。此后，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始在負(fù)載的阻力下減速，與此相應(yīng)，在一小段時(shí)間內(nèi)(t3～t4)，電樞電流Id也出現(xiàn)一段小于負(fù)載電流IdL的過(guò)程，直到穩(wěn)定，如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，也會(huì)有一些振蕩過(guò)程。在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和ACR都不飽和，ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而ACR則力圖使Id盡快跟隨其給定值U*i，或者說(shuō)，電流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動(dòng)子系統(tǒng)。注意：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR在第一階段