電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制課件3-速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)(ppt)

第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)馬昕北京化工大學(xué)計(jì)算機(jī)模擬與系統(tǒng)安全工程研究中心教育部化工安全工程研究中心國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)系統(tǒng)故障預(yù)防及監(jiān)控基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)2開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能和存在的問(wèn)題速度單閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)

速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)多環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)

轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)3開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能和存在的問(wèn)題速度單閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)多環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)主要內(nèi)容2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)4開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1.開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性

加載在直流電動(dòng)機(jī)上的電壓是晶閘管整流裝置的輸出瞬時(shí)電壓ud和平均電壓Ud，如果把整流裝置內(nèi)阻上的電壓降移到整流裝置外面，當(dāng)做負(fù)載電路電壓降的一部分，整流電壓便可用其理想空載值ud0和Ud0來(lái)代替。此時(shí)，瞬時(shí)電壓平衡方程式可以寫為：2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)5開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1.開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)6開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1.開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性

開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性在形式上與直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式類似，但是兩者有本質(zhì)的不同2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)7開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1.開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性

改變晶閘管控制角，就可以改變Ud0。晶閘管整流裝置可以看成是一個(gè)線性的可控電壓源通過(guò)改變觸發(fā)或驅(qū)動(dòng)電路的控制電壓來(lái)改變功率變換電路的輸出平均電壓，達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的控制電壓與輸出轉(zhuǎn)速之間只有順向作用而無(wú)反向聯(lián)系，輸出轉(zhuǎn)速并不影響控制電壓，屬于開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)適用于生產(chǎn)機(jī)械對(duì)靜差率要求不高的場(chǎng)合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)速2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)8許多需要無(wú)級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械常常對(duì)靜差率提出較嚴(yán)格的要求，不能允許很大的靜差率，此時(shí)，開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)不能滿足較高的性能指標(biāo)要求開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)2.開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能和存在的問(wèn)題2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)9開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)2.開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能和存在的問(wèn)題2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)10開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)速度單閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)

速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)多環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)主要內(nèi)容2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)11速度單閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)12速度單閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)2.2.1速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性

2.2.1.1單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成

2.2.1.1轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性

2.2.1.3開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的比較

2.2.1.4單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本特征2.2.2單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)

2.2.2.1問(wèn)題的提出

2.2.2.2電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)

2.2.2.3帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)2.2.3速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析

2.2.3.1動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型

2.2.3.2穩(wěn)定性分析2.2.4無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)13速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成Backto反饋控制規(guī)律Backto系統(tǒng)各單元靜特性（一）速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性1.速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成比較環(huán)節(jié)控制器晶閘管觸發(fā)裝置驅(qū)動(dòng)電路主電路反饋環(huán)節(jié)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)14靜特性：閉環(huán)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流的穩(wěn)態(tài)關(guān)系分析速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性時(shí)，需做出如下假設(shè)：假定各環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系是線性的；假定系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性是連續(xù)的；忽略直流電源和電位器的內(nèi)阻（一）速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性2.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)15Backto動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)組成示意圖（一）速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性2.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)16轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（一）速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性2.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)17速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程如下：閉環(huán)系統(tǒng)理想空載轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)轉(zhuǎn)速降閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)（一）速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性2.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)18（一）速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性3.開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比較

閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性的硬度大大提高當(dāng)理想空載轉(zhuǎn)速相同時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多當(dāng)要求的靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍可以大大提高當(dāng)給定電壓相同時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速大大降低2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)19（一）速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性閉環(huán)系統(tǒng)必須引入放大器3.開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比較2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)20（一）速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性

綜合上述四條特點(diǎn)，可得出以下結(jié)論：閉環(huán)系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，在保證一定靜差率的要求下，大大提高了調(diào)速范圍。但是閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置檢測(cè)裝置和電壓放大器。調(diào)速系統(tǒng)之所以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)速降，根本原因在于負(fù)載電流引起了電樞回路電阻壓降。閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)速降減少，并不是由于閉環(huán)后能使電樞回路電阻減小，而是閉環(huán)系統(tǒng)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，它能隨著負(fù)載的變化相應(yīng)地改變整流裝置輸出電壓。3.開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比較2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)21應(yīng)用比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)系統(tǒng)是有靜差的控制系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)絕對(duì)服從于給定輸入閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)于被包圍在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)的一切主通道上的繞動(dòng)作用都能有效地加以抑制對(duì)給定電源和反饋檢測(cè)元件中的誤差無(wú)能為力速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)組成示意圖（一）速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性4.單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本特征——反饋控制規(guī)律2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)22

電流負(fù)反饋的引入不能影響電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的靜特性

電流截止負(fù)反饋：正常運(yùn)行時(shí)不起作用；一旦電流超過(guò)規(guī)定值，電流負(fù)反饋即投入運(yùn)行限流保護(hù)的具體方法即為：引入電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)

限流保護(hù)是為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過(guò)大的問(wèn)題而采取的一種限流措施過(guò)大的電流會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)和晶閘管反饋控制原理：要維持哪一個(gè)物理量基本不變，就應(yīng)該引入那個(gè)物理量的負(fù)反饋（二）單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)1.問(wèn)題的提出電流負(fù)反饋2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)23電流截止負(fù)反饋裝置原理接線（1）用直流電源做比較電壓（二）單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)2.電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)24電流截止負(fù)反饋裝置原理接線（2）用穩(wěn)壓管的擊穿電壓做比較電壓（二）單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)2.電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)25電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的輸入輸出特性電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的輸入輸出特性是一個(gè)非線性環(huán)節(jié)（兩段線性環(huán)節(jié)）：（二）單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)2.電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)26帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（二）單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)3.帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)27（二）單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)3.帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)28由可得（二）單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)堵轉(zhuǎn)：電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，將轉(zhuǎn)子堵住，強(qiáng)制其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電樞電流將迅速上升3.帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)29

帶電流截止負(fù)反饋速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性下垂特性挖土機(jī)特性（二）單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)3.帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)30建立線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本步驟：寫出描述各環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)過(guò)程的微分方程式；求出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；組成系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖并求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)組成（三）速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析1.動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)31放大器晶閘管觸發(fā)電路及整流裝置轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)晶閘管裝置的失控時(shí)間（三）速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析1.動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)32直流電動(dòng)機(jī)電樞回路總電感電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)（三）速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析1.動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)33直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流機(jī)電時(shí)間常數(shù)（三）速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析1.動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)34直流電動(dòng)機(jī)（三）速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析1.動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)35速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)（三）速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖Backto雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)特性分析Backto無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)1.動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)36速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)（三）速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析1.動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)37速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)（三）速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析1.動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)38（三）速度閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)特性分析2.穩(wěn)定性分析2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)39PI調(diào)節(jié)器原理接線圖（四）采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)1.比例積分調(diào)節(jié)器和比例積分控制規(guī)律2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)40PI調(diào)節(jié)器輸出響應(yīng)1.比例積分調(diào)節(jié)器和比例積分控制規(guī)律（四）采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)412.采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（四）采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)422.采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)（四）采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)43結(jié)論：積分控制和比例積分控制的調(diào)速系統(tǒng)都是無(wú)靜差的2.采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)（四）采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)44開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)速度單閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)多環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)

轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要內(nèi)容2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)45多環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)2.3.1轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性

2.3.1.1問(wèn)題的提出

2.3.1.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成

2.3.1.3轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2.3.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程分析

2.3.2.1啟動(dòng)過(guò)程的三個(gè)階段

2.3.2.2啟動(dòng)過(guò)程特點(diǎn)2.3.3雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)46多環(huán)控制系統(tǒng)：是指按一環(huán)套一環(huán)的嵌套結(jié)構(gòu)組成的具有兩個(gè)或兩個(gè)以上閉環(huán)的控制系統(tǒng)相當(dāng)于過(guò)程控制中的串級(jí)控制系統(tǒng)多環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)47帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的電流和轉(zhuǎn)速波形直流電動(dòng)機(jī)理想啟動(dòng)過(guò)程波形（一）轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性1.問(wèn)題的提出2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)48理想啟動(dòng)特性：當(dāng)電動(dòng)機(jī)最大電流受到限制時(shí)，在過(guò)渡過(guò)程中電流始終保持最大值，電動(dòng)機(jī)以最大轉(zhuǎn)矩加速，調(diào)速系統(tǒng)具有最大啟動(dòng)加速度到達(dá)給定轉(zhuǎn)速時(shí)，電流立刻降低，使轉(zhuǎn)速與負(fù)載達(dá)到平衡，轉(zhuǎn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)（一）轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性1.問(wèn)題的提出2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)49為實(shí)現(xiàn)在允許條件下的最快啟動(dòng)，關(guān)鍵是獲得一段電流維持在最大值的恒流過(guò)程欲維持電流在最大值處和負(fù)載電流值處為恒值，引入電流負(fù)反饋轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的研究目的：快速安全啟動(dòng)（一）轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性1.問(wèn)題的提出2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)50轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器外環(huán)內(nèi)環(huán)（一）轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性2.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)51對(duì)轉(zhuǎn)速和電流分別進(jìn)行控制，設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器

ASR：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器

ACR：電流調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速：主控信號(hào)，有外加給定值，外環(huán)電流：穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)受負(fù)載決定，內(nèi)環(huán)ASR的輸出作為ACR的輸入，ACR的輸出控制觸發(fā)裝置（一）轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性2.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)52轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖PI調(diào)節(jié)器，輸出限幅PI調(diào)節(jié)器，輸出限幅（一）轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性3.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)53

正常運(yùn)行時(shí)，電流不會(huì)達(dá)到最大值，因此ACR始終不會(huì)飽和，只有ASR涉及是否飽和問(wèn)題（一）轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性3.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)54（一）轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性3.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)55雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性（一）轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性3.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)56（一）轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性3.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)57啟動(dòng)過(guò)程的3個(gè)階段：電流上升階段恒流升速階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段啟動(dòng)過(guò)程分析

設(shè)置雙閉環(huán)的重要目的是獲得接近理想啟動(dòng)特性的啟動(dòng)過(guò)程，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程按照ASR處于不飽和、飽和、退飽和的不同狀態(tài)分為三個(gè)階段（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程分析1.啟動(dòng)過(guò)程的三個(gè)階段2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)58啟動(dòng)過(guò)程特點(diǎn)：（１）飽和非線性控制

ASR飽和：恒值電流調(diào)節(jié)

ASR不飽和：電流隨動(dòng)，無(wú)靜差調(diào)速（２）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制（３）退飽和轉(zhuǎn)速超調(diào)（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程分析2.啟動(dòng)過(guò)程特點(diǎn)2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)59系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能：（１）動(dòng)態(tài)跟隨性能（２）動(dòng)態(tài)抗擾性能：抗負(fù)載擾動(dòng)、抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗干擾能力分析速度單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖ASR和ACR的作用：

ASR：轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差；抵抗負(fù)載擾動(dòng)；限制最大電流

ACR：抵抗內(nèi)環(huán)擾動(dòng)；最大啟動(dòng)電流；限制電流最大值；電流跟隨作用（三）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)60本章小結(jié)速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一種基本方式，具有反饋控制的基本規(guī)律限流保護(hù)是為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過(guò)大問(wèn)題而采取的一種限流措施，限流保護(hù)的基本方法之一是電流截止負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)采用比例調(diào)節(jié)時(shí)系統(tǒng)有靜差，為消除靜差可在調(diào)速系統(tǒng)中引入積分環(huán)節(jié)，使之成為比例積分調(diào)速系統(tǒng)，可同時(shí)滿足穩(wěn)定精度高和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的要求2023/6/5第二章速度閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)