電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

直流調(diào)速系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)第1篇電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第1頁直流電機(jī)轉(zhuǎn)速方程:

回顧：直流調(diào)速方法

由上式得出：有三種方法調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。（1）調(diào)整電樞供電電壓U；（2）減弱勵(lì)磁磁通

；（3）改變電樞回路電阻R。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第2頁（1）調(diào)壓調(diào)速工作條件：保持勵(lì)磁=N；保持電阻R=Ra調(diào)整過程：改變電壓UN

U

U

n，n0

調(diào)速特征：轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械特征曲線平行下移。nn0OIILUNU1U2U3nNn1n2n3調(diào)壓調(diào)速特征曲線電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第3頁（2）調(diào)阻調(diào)速工作條件：保持勵(lì)磁=N

；保持電壓U=UN；調(diào)整過程：增加電阻Ra

R

R

n，n0不變；調(diào)速特征：轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械特征曲線變軟。nn0OIILRaR1R2R3nNn1n2n3調(diào)阻調(diào)速特征曲線電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第4頁（3）弱磁調(diào)速工作條件：保持電壓U=UN

；保持電阻R=Ra；調(diào)整過程：減小勵(lì)磁

N

n，n0

調(diào)速特征：轉(zhuǎn)速上升，機(jī)械特征曲線變軟。nn0OTeTL

N

1

2

3nNn1n2n3調(diào)磁調(diào)速特征曲線電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第5頁※自動(dòng)控制直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第6頁第2章單閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)2.1直流調(diào)速系統(tǒng)用可控電源2.2穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特征2.3轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)2.4直流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字控制2.5轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)限流保護(hù)2.6轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)仿真電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第7頁晶閘管整流器——用可控整流器，以取得可調(diào)直流電壓。直流脈寬調(diào)制變換器(PWM)——用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變平均電壓。2.1直流調(diào)速系統(tǒng)用可控直流電源電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第8頁2.1.1晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第9頁思索：1半控整流，電機(jī)可運(yùn)行哪些象限？2全控整流，電機(jī)可運(yùn)行哪些象限3若要四象限運(yùn)行，可怎樣改進(jìn)？電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第10頁晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)機(jī)械特征

當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，V-M系統(tǒng)機(jī)械特征方程式為式中Ce=Ke

N電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第11頁（1）電流連續(xù)情況結(jié)論：只要電流連續(xù)，晶閘管可控整流器就能夠看成是一個(gè)線性可控電壓源。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第12頁（2）V-M系統(tǒng)完整機(jī)械特征當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，特征比較硬；斷續(xù)段特征則很軟，而且呈顯著非線性，理想空載轉(zhuǎn)速翹得很高。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第13頁晶閘管觸發(fā)和整流裝置放大系數(shù)和傳遞函數(shù)在進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，能夠把晶閘管觸發(fā)和整流裝置看成系統(tǒng)中一個(gè)步驟來對待。應(yīng)用線性控制理論進(jìn)行直流調(diào)速系統(tǒng)分析或設(shè)計(jì)時(shí)，須事先求出這個(gè)步驟放大系數(shù)和傳遞函數(shù)。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第14頁（1）晶閘管觸發(fā)和整流裝置放大系數(shù)計(jì)算

晶閘管觸發(fā)和整流裝置放大系數(shù)可由工作范圍內(nèi)特征率決定，計(jì)算方法是

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第15頁假如不可能實(shí)測特征，可依據(jù)裝置參數(shù)估算。比如：設(shè)觸發(fā)電路控制電壓調(diào)整范圍為

Uc=0~10V相對應(yīng)整流電壓改變范圍是

Ud=0~220V可取Ks

=220/10=22晶閘管觸發(fā)和整流裝置放大系數(shù)估算電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第16頁（2）晶閘管觸發(fā)和整流裝置傳遞函數(shù)在動(dòng)態(tài)過程中，可把晶閘管觸發(fā)與整流裝置看成是一個(gè)純滯后步驟，其滯后效應(yīng)是由晶閘管失控時(shí)間引發(fā)。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第17頁

晶閘管觸發(fā)與整流失控時(shí)間分析電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第18頁最大可能失控時(shí)間就是兩個(gè)相鄰自然換相點(diǎn)之間時(shí)間，與交流電源頻率和整流電路形式相關(guān)，由下式確定:

最大失控時(shí)間計(jì)算式中

—交流電流頻率；—一周內(nèi)整流電壓脈沖波數(shù)。fm電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第19頁

Ts

值選取

相對于整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間來說，Ts是不大，在普通情況下，可取其統(tǒng)計(jì)平均值Ts

=Tsmax/2，并認(rèn)為是常數(shù)。下表列出了不一樣整流電路失控時(shí)間。各種整流電路失控時(shí)間（f=50Hz）電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第20頁用單位階躍函數(shù)表示滯后，則晶閘管觸發(fā)與整流裝置輸入-輸出關(guān)系為

傳遞函數(shù)求取按拉氏變換位移定理，晶閘管裝置傳遞函數(shù)為電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第21頁上式中包含指數(shù)函數(shù)，它使系統(tǒng)為非最小相位系統(tǒng)，分析和設(shè)計(jì)麻煩。為了簡化，先將該指數(shù)函數(shù)按臺勞級數(shù)展開，則變成

考慮到Ts

很小，可忽略高次項(xiàng)，則傳遞函數(shù)便近似成一階慣性步驟。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第22頁晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第23頁V-M系統(tǒng)特點(diǎn)(與G-M系統(tǒng)相比較)弱點(diǎn)控制強(qiáng)電。在控制作用快速性上，變流機(jī)組是秒級，而晶閘管整流器是毫秒級，這將大大提升系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第24頁

V-M系統(tǒng)問題因?yàn)榫чl管單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)可逆運(yùn)行造成困難。晶閘管對過電壓、過電流和過高dV/dt與di/dt都十分敏感，若超出允許值會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)損壞器件。由諧波與無功功率引發(fā)電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近用電設(shè)備，造成“電力公害”。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第25頁思索：（1）什么是電壓系數(shù)，不可逆PWM變換電路電壓系數(shù)是什么？（2）P57（2-1）2.1.2直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第26頁機(jī)械特征方程1直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特征式中Cm—電機(jī)在額定磁通下轉(zhuǎn)矩系數(shù)；

n0=

Us

/Ce

—理想空載轉(zhuǎn)速，與電壓系數(shù)成正比。或用轉(zhuǎn)矩表示，電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第27頁P(yáng)WM調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特征電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第28頁2PWM控制與變換器數(shù)學(xué)模型

PWM控制與變換器動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和晶閘管觸發(fā)與整流裝置基本一致。其傳遞函數(shù)能夠?qū)懗?電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第29頁當(dāng)開關(guān)頻率為10kHz時(shí)，T=0.1ms，在普通電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，時(shí)間常數(shù)這么小滯后步驟能夠近似看成是一個(gè)一階慣性步驟，所以,與晶閘管裝置傳遞函數(shù)完全一致。注意：Ts＜T（開關(guān)周期）電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第30頁3電能回饋與泵升電壓限制PWM變換器直流電源通常由交流電網(wǎng)經(jīng)不可控二極管整流器產(chǎn)生，并采取大電容C濾波，以取得恒定直流電壓，電容C同時(shí)對感性負(fù)載無功功率起儲(chǔ)能緩沖作用。

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第31頁泵升電壓產(chǎn)生原因該系統(tǒng)當(dāng)電機(jī)制動(dòng)時(shí)會(huì)反饋能量。因?yàn)橹绷麟娫纯慷O管整流器供電，不可能回饋電能，電機(jī)制動(dòng)時(shí)只好對濾波電容充電，這將使電容兩端電壓升高，稱作“泵升電壓”。

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第32頁泵升電壓限制電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第33頁限流電阻，延時(shí)開關(guān)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第34頁※PWM系統(tǒng)特點(diǎn)（1）主電路線路簡單，需用功率器件少；（2）開關(guān)頻率高，電流輕易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)燒都較小；（3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1:10000左右；（4）若與快速響應(yīng)電機(jī)配合，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第35頁※PWM系統(tǒng)特點(diǎn)（續(xù)）（5）功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)初，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高；（6）直流電源采取不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第36頁小結(jié)兩種可控直流電源，V-M系統(tǒng)在上世紀(jì)60~70年代得到廣泛應(yīng)用，當(dāng)前主要用于大容量、調(diào)速精度要求較低系統(tǒng)。直流PWM調(diào)速系統(tǒng)作為一個(gè)新技術(shù)，發(fā)展快速，在中、小容量系統(tǒng)中應(yīng)用日益廣泛。V-M系統(tǒng)是大容量中主要直流調(diào)速系統(tǒng)。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第37頁1.控制要求（1）調(diào)速（2）穩(wěn)速（3）加、減速2.2.1轉(zhuǎn)速控制要求和穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)2.2穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)和直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特征電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第38頁2.調(diào)速指標(biāo)調(diào)速范圍：生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比用字母

D

表示.其中nmin

和nmax

普通都指電機(jī)額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速.電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第39頁靜差率：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)所對應(yīng)轉(zhuǎn)速降落

nN

與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，稱作靜差率

s

.※如理想空載轉(zhuǎn)速相同,機(jī)械特征越硬,S越低.對系統(tǒng)而言,要求S越低越好.機(jī)械特征硬度一樣,S是否一樣??電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第40頁3.靜差率與機(jī)械特征硬度區(qū)分對于一樣硬度特征，理想空載轉(zhuǎn)速越低時(shí)，靜差率越大，轉(zhuǎn)速相對穩(wěn)定度也就越差。調(diào)速系統(tǒng)靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時(shí)所能到達(dá)數(shù)值為準(zhǔn)。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第41頁4.調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間關(guān)系

設(shè)：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN為最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速降落為

nN，則該系統(tǒng)靜差率應(yīng)該是最低速時(shí)靜差率，即于是，最低轉(zhuǎn)速為

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第42頁而調(diào)速范圍為

將上面式代入nmin，得

慣用公式,了解記憶!!s值越小時(shí)，系統(tǒng)能夠允許調(diào)速范圍也越小。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第43頁eg1:某直流調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為nN=1430r/min，額定速降

nN

=115r/min，當(dāng)要求靜差率30%時(shí)，允許多大調(diào)速范圍？假如要求靜差率20%，則調(diào)速范圍是多少？假如希望調(diào)速范圍到達(dá)10，所能滿足靜差率是多少？結(jié)論1：

一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第44頁2.2.2開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特征開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，即無反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)整控制電壓Uc就能夠改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。晶閘管整流器和PWM變換器都是可控直流電源，用UPE來統(tǒng)一表示可控直流電源.電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第45頁開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第46頁機(jī)械特征開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中各步驟穩(wěn)態(tài)關(guān)系以下： 電力電子變換器

直流電動(dòng)機(jī)

開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特征為電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第47頁開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第48頁開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特征電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第49頁eg2:某龍門刨床工作臺拖動(dòng)采取直流電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)以下：60kW、220V、305A、1000r/min，采取V-M系統(tǒng)，主電路總電阻R=0.18

，Ra=0.05，假如要求調(diào)速范圍D=20，靜差率5%，采取開環(huán)調(diào)速能否滿足？若要滿足這個(gè)要求，系統(tǒng)額定速降最多能有多少？△n（開環(huán)實(shí)際）=275r/min△n（理想）=2.63r/min電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第50頁2.3轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)依據(jù)自動(dòng)控制原理，將系統(tǒng)被調(diào)整量作為反饋量引入系統(tǒng)，與給定量進(jìn)行比較，用比較后偏差值對系統(tǒng)進(jìn)行控制，能夠有效地抑制甚至消除擾動(dòng)造成影響，而維持被調(diào)整量極少改變或不變，這就是反饋控制基本作用。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第51頁2.3.1轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型在負(fù)反饋基礎(chǔ)上“檢測誤差，用以糾正誤差”這一原理組成系統(tǒng)，其輸出量反饋傳遞路徑組成一個(gè)閉合環(huán)路，所以被稱作閉環(huán)控制系統(tǒng)。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，被調(diào)整量是轉(zhuǎn)速，所組成是轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第52頁1．轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)靜特征帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖運(yùn)放（比較）調(diào)整器測速發(fā)電機(jī)給定步驟電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第53頁電壓比較步驟

放大器電力電子變換器

調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特征測速反饋步驟

穩(wěn)態(tài)關(guān)系Kp—放大器電壓放大系數(shù)；Ks—電力電子變換器電壓放大系數(shù)；

—轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)（V·min/r）；Ud0—UPE理想空載輸出電壓；R—電樞回路總電阻。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第54頁反饋控制靜特征方程式式中:—閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特征表示閉環(huán)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流（或轉(zhuǎn)矩）間穩(wěn)態(tài)關(guān)系。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第55頁轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第56頁2．轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型一個(gè)帶有儲(chǔ)能步驟線性物理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程能夠用線性微分方程描述，微分方程解即系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程，它包含兩部分：動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)解。在動(dòng)態(tài)過程中，從施加給定輸入值時(shí)刻開始，到輸出到達(dá)穩(wěn)態(tài)值以前，是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)；系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，可用穩(wěn)態(tài)解來描述系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特征。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第57頁建立系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型基本步驟以下：（1）列出描述該步驟動(dòng)態(tài)過程微分方程；（2）求出各步驟傳遞函數(shù)；（3）組成系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖并求出系統(tǒng)傳遞函數(shù)。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第58頁（1）UPE步驟傳遞函數(shù)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第59頁（2）直流電動(dòng)機(jī)傳遞函數(shù)※主電路電流連續(xù)，則動(dòng)態(tài)電壓方程為

電路方程電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第60頁電機(jī)軸上動(dòng)力學(xué)方程為

額定勵(lì)磁下感應(yīng)電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩分別為

TL—包含電機(jī)空載轉(zhuǎn)矩在內(nèi)負(fù)載轉(zhuǎn)矩GD2—電力拖動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上飛輪慣量Cm—電機(jī)額定勵(lì)磁下轉(zhuǎn)矩系數(shù)，

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第61頁—電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)，s；—電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)，s。定義以下時(shí)間常數(shù)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第62頁整理后得式中為負(fù)載電流。

微分方程電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第63頁取等式兩側(cè)拉氏變換，得電壓與電流間傳遞函數(shù)

電流與電動(dòng)勢間傳遞函數(shù)

傳遞函數(shù)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第64頁電樞回路動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖

1/CeUd0(s)IdL

(s)

E(s)Id(s)E(s)++--1/RTls+1RTmsn(s)整個(gè)直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖控制輸入量擾動(dòng)量電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第65頁n(s)Ud0

(s)+-1/CeTmTls2+Tms+1IdL

(s)R(Tls+1)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖變換和簡化電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第66頁直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中其它步驟還有百分比放大器和測速反饋步驟，它們響應(yīng)都能夠認(rèn)為是瞬時(shí)，所以它們傳遞函數(shù)就是它們放大系數(shù)，即放大器測速反饋（3）控制與檢測步驟傳遞函數(shù)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第67頁（4）閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型

反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖n(s)U*n(s)IdL

(s)

Uct

(s)Un(s)+-KsTss+1KP1/CeTmTl

s2+Tms+1

+-R(Tls+1)Ud0(s)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第68頁（5）反饋控制調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)設(shè)Idl=0，從給定看，閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)是

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第69頁（6）反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定條件由閉環(huán)傳函知:系統(tǒng)特征方程為

它普通表示式為

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第70頁

依據(jù)勞斯判據(jù)，系統(tǒng)穩(wěn)定充分必要條件是

因特征方程中各項(xiàng)系數(shù)顯然都是大于零，所以穩(wěn)定條件就只有整理后得慣用,了解記憶!!電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第71頁斷開反饋回路，則系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特征為

而閉環(huán)時(shí)靜特征可寫成

2.3.2百分比控制直流調(diào)速系統(tǒng)

(閉環(huán)與開環(huán)系統(tǒng)比較)1．開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特征和百分比控制閉環(huán)系統(tǒng)靜特征關(guān)系電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第72頁（1）閉環(huán)系統(tǒng)靜特征能夠比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多。系統(tǒng)特征比較（2）假如比較同一n0開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)靜差率要小得多。

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第73頁（3）當(dāng)要求靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)能夠大大提升調(diào)速范圍。（4）上述三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)若要有效，都取決于一點(diǎn)，即K

要足夠大，所以必須設(shè)置放大器。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第74頁結(jié)論2：

閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能夠取得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多穩(wěn)態(tài)特征，從而在確保一定靜差率要求下，能夠提升調(diào)速范圍，為此所需付出代價(jià)是，須增設(shè)電壓放大器以及檢測與反饋裝置。

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第75頁eg3:已知Ks=30，

=0.015V·min/r，怎樣采取閉環(huán)系統(tǒng)滿足此要求？

eg2:某龍門刨床工作臺拖動(dòng)采取直流電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)以下：60kW、220V、305A、1000r/min，采取V-M系統(tǒng)，主電路總電阻R=0.18

，Ra=0.05，假如要求調(diào)速范圍D=20，靜差率5%，采取開環(huán)調(diào)速能否滿足？若要滿足這個(gè)要求，系統(tǒng)額定速降最多能有多少？△n（開環(huán)實(shí)際）=275r/min△n（理想）=2.63r/min電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第76頁閉環(huán)系統(tǒng)Id

n

Un

Un

n

Ud0

Uc

開環(huán)系統(tǒng)

Id

n比如：在圖中工作點(diǎn)從AA’

系統(tǒng)調(diào)整過程電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第77頁結(jié)論3:

閉環(huán)系統(tǒng)能夠降低穩(wěn)態(tài)速降實(shí)質(zhì)在于它自動(dòng)調(diào)整作用，在于它能伴隨負(fù)載改變而對應(yīng)地改變電樞電壓，以賠償電樞回路電阻壓降。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第78頁2．反饋控制規(guī)律(1)被調(diào)量有靜差(2)抵抗擾動(dòng),服從給定(3)系統(tǒng)精度依賴于給定和反饋檢測精度電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第79頁eg4:當(dāng)電網(wǎng)電壓、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流、電樞電阻、測速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)有沒有調(diào)整作用？KpKs

1/CeU*nUc?UnEnUd0Un++--

R

Id電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第80頁常見擾動(dòng)源電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第81頁結(jié)論4：反饋控制系統(tǒng)規(guī)律是：一方面能夠有效地抑制一切被包在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)前向通道上擾動(dòng)作用；其次，則緊緊地跟隨著給定作用，對給定信號任何變化都是唯命是從。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第82頁3．百分比控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性Eg5:p332-4電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第83頁2.3.3百分比積分控制無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)在百分比控制直流V-M調(diào)速系統(tǒng)中，穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性要求經(jīng)常是相互矛盾。依據(jù)自動(dòng)控制原理，要處理這個(gè)矛盾，必須恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)校正裝置，用來改造系統(tǒng)。在電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，慣用串聯(lián)校正和反饋校正。對于帶電力電子變換器直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，傳遞函數(shù)階次較低，普通采取PID調(diào)整器串聯(lián)校正方案就能完成動(dòng)態(tài)校正任務(wù)。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第84頁1積分調(diào)整器和積分控制規(guī)律

(1)積分調(diào)整器++CUexRbalUinR0+A積分調(diào)整器電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第85頁

UexUinUexmtUinUexOb)階躍輸入時(shí)輸出特征(2)積分調(diào)整器特征電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第86頁(3)轉(zhuǎn)速積分控制規(guī)律假如采取積分調(diào)整器，則控制電壓Uc是轉(zhuǎn)速偏差電壓

Un積分，應(yīng)有每一時(shí)刻Uc

大小和

Un

與橫軸所包圍面積成正比.電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第87頁積分調(diào)整器輸入和輸出動(dòng)態(tài)過程a)階躍輸入b)普通輸入輸入和輸出動(dòng)態(tài)過程電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第88頁積分控制規(guī)律和百分比控制規(guī)律根本區(qū)分：百分比調(diào)整器輸出只取決于輸入偏差量現(xiàn)實(shí)狀況，而積分調(diào)整器輸出則包含了輸入偏差量全部歷史。積分調(diào)整器到穩(wěn)態(tài)時(shí)ΔUn=0，只要?dú)v史上有過ΔUn，其積分就有一定數(shù)值，足以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)運(yùn)行所需要控制電壓。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第89頁(4)百分比與積分控制比較

有靜差調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩由TL1突增到TL2時(shí)，有靜差調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速n、偏差電壓

Un

和控制電壓Uc

改變過程示于右圖。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第90頁無靜差

調(diào)速系統(tǒng)（P22圖1-31）即使現(xiàn)在

Un=0，只要?dú)v史上有過

Un，其積分就有一定數(shù)值，足以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)運(yùn)行所需要控制電壓Uc。積分控制規(guī)律和百分比控制規(guī)律根本區(qū)分就在于此。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第91頁Kpi=R1/R0

τ=R0C1++C1RbalUinR0+AR1Uex(5)百分比積分控制規(guī)律

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第92頁UexUinUexmtUinUexOKpiUinPI調(diào)整器輸入，輸出特征百分比部分能快速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第93頁在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，采取PI調(diào)整器輸出部分Uc由兩部分組成，百分比部分①和ΔUn成正比，積分部分②表示了從t=0到此時(shí)刻對ΔUn(t)積分值，Uc是這兩部分之和。閉環(huán)系統(tǒng)中PI調(diào)整器輸入和輸出動(dòng)態(tài)過程電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第94頁※思索題：1在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)中，突減負(fù)載后系統(tǒng)又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)，輸出電壓Ud是增加，減小還是不變？2在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速和輸出電壓Ud是增加，降低還是不變？電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第95頁3

有一積分器，以下列圖a所表示，其輸入信號Uin為階躍信號，若反饋信號波形如圖b中Uf1或Uf2，問:在不考慮積分器限幅時(shí)，所表示兩種反饋情況下積分輸出是否一樣？電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第96頁2.3.4直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析百分比積分控制直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（轉(zhuǎn)速調(diào)整器用ASR表示）電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第97頁使用百分比調(diào)整器時(shí)，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為

式中

使用積分調(diào)整器時(shí)，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為

式中

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第98頁使用百分比積分調(diào)整器時(shí)，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為

式中

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第99頁依據(jù)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中積分步驟數(shù)目劃分控制系統(tǒng)類型，百分比控制調(diào)速系統(tǒng)是0型系統(tǒng)，積分控制、百分比積分控制調(diào)速系統(tǒng)是Ⅰ型系統(tǒng)。給定穩(wěn)態(tài)誤差定義為輸入量和反饋量差值，即擾動(dòng)誤差定義為擾動(dòng)量輸出響應(yīng)。衡量系統(tǒng)控制準(zhǔn)確度是系統(tǒng)對給定輸入U(xiǎn)n*跟隨能力；衡量系統(tǒng)抑制干擾能力是系統(tǒng)抑制負(fù)載電流IdL抗擾能力。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第100頁1．階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)誤差在分析階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，令I(lǐng)dL(s)=0。百分比調(diào)整器系統(tǒng)誤差傳遞函數(shù)為

階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)誤差是電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第101頁積分調(diào)整器系統(tǒng)誤差傳遞函數(shù)為

階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)誤差是電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第102頁百分比積分調(diào)整器系統(tǒng)誤差傳遞函數(shù)為

階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)誤差是電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第103頁在系統(tǒng)穩(wěn)定情況下:0型系統(tǒng)對于階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)有差，被稱作有差調(diào)速系統(tǒng)；Ⅰ型系統(tǒng)對于階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)無差，被稱作無差調(diào)速系統(tǒng)。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第104頁2．?dāng)_動(dòng)引發(fā)穩(wěn)態(tài)誤差在分析由擾動(dòng)引發(fā)穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，令Un*(s)=0。百分比調(diào)整器系統(tǒng)誤差為

階躍擾動(dòng)引發(fā)穩(wěn)態(tài)誤差是

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第105頁積分調(diào)整器系統(tǒng)誤差為

階躍擾動(dòng)引發(fā)穩(wěn)態(tài)誤差是

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第106頁百分比積分調(diào)整器系統(tǒng)誤差為

階躍擾動(dòng)引發(fā)穩(wěn)態(tài)誤差是

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第107頁百分比控制調(diào)速系統(tǒng)，該傳遞函數(shù)無積分步驟，故存在擾動(dòng)引發(fā)穩(wěn)態(tài)誤差，稱作有靜差調(diào)速系統(tǒng)；積分控制或百分比積分控制調(diào)速系統(tǒng)，該傳遞函數(shù)含有積分步驟，所以由階躍擾動(dòng)引發(fā)穩(wěn)態(tài)誤差為0，稱作無靜差調(diào)速系統(tǒng)。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第108頁微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)除穩(wěn)定性好，可靠性高，能夠提升控制性能外，還擁有信息存放、數(shù)據(jù)通信和故障診療等模擬控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)功效。微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)主要特點(diǎn)是離散化和數(shù)字化。2.4直流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字控制電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第109頁離散化：

為了把模擬連續(xù)信號輸入計(jì)算機(jī)，必須首先在含有一定周期采樣時(shí)刻對它們進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，形成一連串脈沖信號，即離散模擬信號，這就是離散化。采樣周期依據(jù)香農(nóng)采樣定理決定。Otf(t)原信號Onf(nT)1234…采樣電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第110頁數(shù)字化：

采樣后得到離散信號本質(zhì)上還是模擬信號，還須經(jīng)過數(shù)字量化，即用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來迫近離散模擬信號幅值，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這就是數(shù)字化。數(shù)字化OnN(nT)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第111頁離散化和數(shù)字化負(fù)面效應(yīng)（1）A/D轉(zhuǎn)換量化誤差。（2）D/A轉(zhuǎn)換滯后效應(yīng)：經(jīng)過計(jì)算機(jī)運(yùn)算和處理后輸出數(shù)字信號必須由數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A和保持器將它轉(zhuǎn)換為連續(xù)模擬量，再經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)被控對象。保持器會(huì)提升控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)分母階次，使系統(tǒng)穩(wěn)定裕量減小，甚至?xí)茐南到y(tǒng)穩(wěn)定性。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第112頁2.4.2轉(zhuǎn)速檢測數(shù)字化增量式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第113頁1．旋轉(zhuǎn)編碼器光電式旋轉(zhuǎn)編碼器是檢測轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角元件，旋轉(zhuǎn)編碼器與電動(dòng)機(jī)相連，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)編碼器旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角信號。旋轉(zhuǎn)編碼器可分為絕對式和增量式兩種。絕對式編碼器慣用于檢測轉(zhuǎn)角。增量式編碼器在碼盤上均勻地刻制一定數(shù)量光柵，在接收裝置輸出端便得到頻率與轉(zhuǎn)速成正比方波脈沖序列，從而能夠計(jì)算轉(zhuǎn)速。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第114頁增加一對發(fā)光與接收裝置，使兩對發(fā)光與接收裝置錯(cuò)開光柵節(jié)距1/4。正轉(zhuǎn)時(shí)A相超前B相；反轉(zhuǎn)時(shí)B相超前A相。采取簡單鑒相電路能夠分辨出轉(zhuǎn)向。下列圖區(qū)分旋轉(zhuǎn)方向A、B兩組脈沖序列電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第115頁（1）分辯率：

設(shè)被測轉(zhuǎn)速由n1變?yōu)閚2時(shí)，引發(fā)測量計(jì)數(shù)值改變了一個(gè)字，則測速裝置分辯率定義為Q=n1-n2（轉(zhuǎn)/分）

Q越小，測速裝置分辯能力越強(qiáng)；

Q越小，系統(tǒng)控制精度越高。2．?dāng)?shù)字測速方法精度指標(biāo)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第116頁（2）測速精度測速精度是指測速裝置對實(shí)際轉(zhuǎn)速測量準(zhǔn)確程度，慣用測量值與實(shí)際值相對誤差來表示，即：測量誤差

越小，測速精度越高。

大小取決于測速元件制造精度和測速方法。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第117頁（3）檢測時(shí)間Tc

檢測時(shí)間是指兩次轉(zhuǎn)速采樣之間時(shí)間間隔。

檢測時(shí)間越短，系統(tǒng)響應(yīng)越快，對改進(jìn)系統(tǒng)性能越有利。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第118頁（1）M法測速工作原理：由計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)PLG發(fā)出脈沖信號；定時(shí)器每隔時(shí)間Tc向CPU發(fā)出中止請求INTt；CPU響應(yīng)中止后，讀出計(jì)數(shù)值M1，并將計(jì)數(shù)器清零重新計(jì)數(shù)；依據(jù)計(jì)數(shù)值M計(jì)算出對應(yīng)轉(zhuǎn)速值n。測速原理與波形圖3.測速方法電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第119頁轉(zhuǎn)速計(jì)算公式式中：Z為PLG每轉(zhuǎn)輸出脈沖個(gè)數(shù)；M法測速分辨率電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第120頁M法測速誤差率M法測速只適合用于高速段。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第121頁(2)T法測速工作原理：計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)來自CPU高頻脈沖f0；PLG每輸出一個(gè)脈沖，中止電路向CPU發(fā)出一次中止請求；CPU響應(yīng)INTn中止，從計(jì)數(shù)器中讀出計(jì)數(shù)值M2，并馬上清零，重新計(jì)數(shù)。電路與波形電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第122頁轉(zhuǎn)速計(jì)算公式T法測速分辨率結(jié)論：n越小，Q越小。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第123頁Ｔ法測速誤差率故T法測速適合用于低速段。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第124頁M法測速在高速段誤差??；T法測速在低速段分辨率強(qiáng)，誤差小。

所以，能夠?qū)煞N測速方法相結(jié)合，取長補(bǔ)短。既檢測Tc時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖個(gè)數(shù)M1，又檢測同一時(shí)間間隔高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)M2，用來計(jì)算轉(zhuǎn)速，稱作M/T法測速。兩種測速方法比較電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第125頁(3)M/T法測速采樣時(shí)鐘Tc由系統(tǒng)定時(shí)器產(chǎn)生，其數(shù)值一直不變。檢測周期由采樣脈沖Tc邊緣之后第一個(gè)脈沖編碼器輸出脈沖邊緣來決定，即T=Tc–ΔT1+ΔT2。

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第126頁轉(zhuǎn)速計(jì)算公式（1）（2）電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第127頁在高速段，Tc

ΔT1，Tc

ΔT2，可看成T

Tc：

M2＝f0T

f0Tc，代入上式可得：

在高速段，與M法測速分辨率完全相同。在低速段，M1＝1，M2隨轉(zhuǎn)速改變，分辨率與T法測速完全相同。M/T法測速不論是在高速還是在低速都有較強(qiáng)分辨能力。M/T法在高低速時(shí)都含有較高測量精度。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第128頁（1）PI調(diào)整器傳遞函數(shù)PI調(diào)整器時(shí)域表示式其中Kp=Kpi為百分比系數(shù)KI=1/

為積分系數(shù)2.4.3數(shù)字PI調(diào)整器電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第129頁（2）PI調(diào)整器差分方程將上式離散化成差分方程，其第k拍輸出為式中Tsam為采樣周期。位置式算法算法特點(diǎn)是：百分比部分只與當(dāng)前偏差相關(guān)，而積分部分則是系統(tǒng)過去全部偏差累積。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第130頁增量式PI調(diào)整器算法PI調(diào)整器輸出可由下式求得增量式算法電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第131頁（3）限幅值設(shè)置與模擬調(diào)整器相同，在數(shù)字控制算法中，需要對u限幅，這里，只須在程序內(nèi)設(shè)置限幅值um，當(dāng)u(k)>um時(shí)，便以限幅值um作為輸出。增量式PI調(diào)整器算法只需輸出限幅，而位置式算法必須同時(shí)設(shè)積分限幅和輸出限幅，缺一不可。電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第132頁（4）算法流程電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第133頁問題提出：起動(dòng)沖擊電流堵轉(zhuǎn)電流處理方法：電樞串電阻起動(dòng)；加積分給定步驟；引入電流截止負(fù)反饋。本節(jié)主要討論怎樣采取電流截止負(fù)反饋來限制起動(dòng)電流。2.5轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)限流保護(hù)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第134頁電流負(fù)反饋?zhàn)饔迷?/p>

為了處理反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過大問題，系統(tǒng)中必須有自動(dòng)限制電樞電流步驟。依據(jù)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)物理量負(fù)反饋。那么，引入電流負(fù)反饋，應(yīng)該能夠保持電流基本不變，使它不超出允許值。電流負(fù)反饋引入方式同時(shí)采取轉(zhuǎn)速和電流負(fù)反饋電流截止負(fù)反饋？電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第135頁1.電流檢測與反饋方法（1）電樞回路串檢測電阻；（2）電樞回路接直流互感器；（3）交流電路接交流互感器；（4）采取霍爾傳感器。電流截止負(fù)反饋詳細(xì)說明電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第136頁b)利用穩(wěn)壓管產(chǎn)生比較電壓

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RsVSTUi接調(diào)整器a）利用獨(dú)立直流電源作比較電壓M++--UdId

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Ucom接調(diào)整器2電流截止負(fù)反饋步驟

電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第137頁帶電流截止負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)(1)電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第138頁當(dāng)輸入信號IdRc-Ucom>0時(shí)，輸出Ui=IdRc-Ucom，當(dāng)IdRc-Ucom≤0時(shí)，輸出Ui=0。電流截止負(fù)反饋步驟輸入輸出特征電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第139頁c)封鎖運(yùn)算放大器電流截止負(fù)反饋步驟

UbrM+-UdId

RsVSUi++R1UexUinR0+VT2電流截止負(fù)反饋步驟（續(xù)）電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第140頁帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖nKpKs

1/CeU*nUc?UnIdEUd0Un++--RRs-UcomId

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Ucom-3系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)0UiId

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Ucom電力拖動(dòng)控制之單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第141頁4靜特征方程與特征曲線