機電傳動控制課件第九章

第九章直流調速系統(tǒng)

9-2單閉環(huán)轉速負反饋有靜差直流調速系統(tǒng)

9-3其它反饋形式在調速系統(tǒng)中的應用9-4轉速負反饋無靜差直流調速系統(tǒng)9-1直流調速系統(tǒng)的基本概念9-5轉速電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)

9-6直流脈寬調速系統(tǒng)

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something調速系統(tǒng)的調速技術指標靜態(tài)指標動態(tài)指標一、調速技術指標1.靜差度S：

靜差度表示出生產機械運行時轉速穩(wěn)定的程度。

速度穩(wěn)定性指標

電動機的機械特性愈硬，則靜差度愈小，轉速的相對穩(wěn)定性就愈高;

在一個調速系統(tǒng)中，如果在最低轉速運行時能滿足靜差度的要求，則在其他轉速時必能滿足要求。9-1直流調速系統(tǒng)的基本概念（一）、靜態(tài)指標2.調速范圍D

在額定負載下，允許的最高轉速和在保證生產機械對轉速變化率要求的前提下所能達到的最低轉速之比稱為調速范圍。車床龍門刨床鉆床銑床軋鋼機造紙機進給機械20～12020～402～1220～303～1510～205～300003.調速的平滑性

調速的平滑性，通常是用兩個相鄰調速級的轉速差來衡量的。

調速無級調速有級調速

以改變直流電動機電樞外加電壓調速為例，說明調速范圍D與靜差度S之間的關系：最高速度由系統(tǒng)中所使用電動機的額定轉速決定；靜差度S和調速范圍D由生產機械的要求決定；當上述三個參數(shù)確定后，則要求靜態(tài)速降是一個定值。(二)、動態(tài)技術指標1.最大超調量

超調量超調量太大，達不到生產工藝上的要求；超調量太小，會使過渡過程過于緩慢，不利于生產率的提高等范圍：超調量2.過渡過程時間T過渡過程時間3.振蕩次數(shù)N

在過渡過程時間內,被調量n在其穩(wěn)定值上下擺動的次數(shù)。

如圖所示是三種不同調速系統(tǒng)被調量從x1改變?yōu)閤2時的變化情況。系統(tǒng)超調量過渡過程時間T振蕩次數(shù)性能10長無不好2大長多不好3小短中好二、直流調速主要的調速方法

1、直流他勵電動機供電原理圖圖9-1直流他勵電動機供電原理圖

為電源空載電壓；為電動機電樞電壓；E為電樞電動勢；R為電樞回路總電阻，n轉速，單位r/min；Φ為勵磁磁通；Ke為電動機結構決定的電動勢系數(shù)。2.直流他勵電動機轉速方程式中：3、直流他勵電動機的調速方法

(1)電樞回路串電阻調速特點：損耗較大、有級調速，機械特性較軟。(2)弱磁調速特點：只能弱磁，調速范圍小(3)變電樞電壓調速特點：機械特性上下平移、可平滑地調節(jié)轉速n，但只能降壓調速。是主要的調速方式。

工程上，常將調壓與調磁相結合，可以擴大調速范圍。

圖9-2調壓和調磁時的機械特性

二、調壓調速的關鍵裝置--可控直流電源常用的可控直流電源有以下三種：1、旋轉變流機組2、靜止可控整流器3、直流斬波器和脈寬調制變換器1、旋轉變流機組----用交流電動機拖動直流發(fā)電機，以獲得可調的直流電壓（G-M系統(tǒng)）。

組成：由~M拖動=G→=G給=M供電→直流勵磁發(fā)電機GE給=G和=M勵磁。原理：調節(jié)→U改變→轉速n變化。改變方向，n轉向跟著改變。特點：設備多、體積大、費用高、效率低、安裝維護不便、運行有噪聲。2、靜止可控整流器--利用靜止的可控整流器(如晶閘管可控整流器)，獲得可調的直流電壓。（V-M系統(tǒng)）晶閘管整流器可以是單相、三相或多相；電路形式可以是半波、全波、半控、全控等類型；通過調節(jié)觸發(fā)電路的移相電壓，可改變整流電壓Ud，實現(xiàn)平滑調速。

優(yōu)點:整流裝置效率高、體積小、成本低、無噪聲。缺點:可逆難；過電壓、過電流能力差；諧波電流大。組成：原理：3、直流斬波器和脈寬調制變換器——用恒定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波器或脈寬調制變換器產生可變的平均電壓。VT工作于開關狀態(tài)。VT通時，U加到M；VT斷時，U與M斷開，M經VD續(xù)流，兩端電壓接近于零。平均電壓可通過改變VT的導通和關斷時間來調節(jié)，從而調節(jié)M的轉速。優(yōu)點:運行穩(wěn)定、效率高、靜動態(tài)性能好；缺點:容量不大原理：1、系統(tǒng)組成三、開環(huán)V-M系統(tǒng)的機械特性

2.調節(jié)原理調節(jié)→改變移相角α→改變→改變。3.開環(huán)系統(tǒng)機械特性晶閘管整流器可看成是一個線性的可控電壓源特性很軟，呈顯著的非線性，理想空載轉速翹得很高。電流連續(xù)時：電流斷續(xù)時：其中：為轉速降，越小，機械特性的硬度越大。取決于電樞回路電阻R及所加的負載大小。機械特性的近似處理方法：(1)在電流連續(xù)段：把特性曲線與縱軸的直線交點n0作為理想空載轉速。

(2)在斷續(xù)特性比較顯著的情況下，可以改用另一段較陡的直線來逼近斷續(xù)段特性?；蛑苯佑眠B續(xù)段特性的延長線來逼近斷續(xù)段特性。一般可近似的只考慮連續(xù)段。

(2)在斷續(xù)特性比較顯著的情況下，可以改用另一段較陡的直線來逼近斷續(xù)段特性?；蛑苯佑眠B續(xù)段特性的延長線來逼近斷續(xù)段特性。一般可近似的只考慮連續(xù)段。9-2單閉環(huán)轉速負反饋有靜差直流調速系統(tǒng)一、開環(huán)存在的問題：某一車床的拖動電動機的額定轉速，要求，由開環(huán)系統(tǒng)決定的要求S≤0.1，問開環(huán)V-M系統(tǒng)能否滿足要求？如不滿足要求，怎么辦？問題的提出解：要求：D=?而滿足S≤0.1的D=?滿足D、S的分析：因為，所以要引入負反饋。?△n=二、系統(tǒng)的組成及靜特性

(1)原理框圖

1、系統(tǒng)的組成(a)給定環(huán)節(jié)——產生控制信號：由高精度直流穩(wěn)壓電源和用于改變控制信號的電位器組成。(b)比較與放大環(huán)節(jié)——信號的比較與放大；由P、I、PI運放器組成(2)各環(huán)節(jié)介紹(d)速度檢測環(huán)節(jié)：測速機反饋線路求出(反饋系數(shù));單位(c)觸發(fā)器和整流裝置環(huán)節(jié)（組合體）--功率放大GT：單結晶體管、鋸齒波、正弦波觸發(fā)器;整流裝置：單相、三相、半控、全控.

(e)直流電動機環(huán)節(jié)直流他勵電動機的兩個獨立的電路：一個是電樞回路，另一個是勵磁回路。

動態(tài)關系：

穩(wěn)態(tài)關系：

（2）對負載波動等擾動信號的調節(jié)——穩(wěn)速過程：

n基本不受負載波動等擾動輸入的影響（1）對給定信號的調節(jié)——調速過程：改變,則n改變

例如：2、系統(tǒng)的自動調節(jié)過程3、閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性(1)閉環(huán)系統(tǒng)機械特性的定性分析

(2)閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性的定量分析

①系統(tǒng)結構圖

②系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)輸入輸出關系如下：

電壓比較環(huán)節(jié)

放大器

晶閘管整流器及觸發(fā)裝置

V-M系統(tǒng)開環(huán)機械特性

轉速檢測環(huán)節(jié)

③單閉環(huán)轉速負反饋調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖

由系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構圖得到系統(tǒng)的靜特性方程為為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉速為閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降。式中：三、閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性與開環(huán)系統(tǒng)機械特性的比較

1、開環(huán)系統(tǒng)的機械特性

斷開轉速反饋回路（令，則K=0）則得開環(huán)機械特性為：2、閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性：(1)閉環(huán)靜特性比開環(huán)機械特性硬得多。在同樣的負載下，兩者的穩(wěn)態(tài)速降分別為：關系是

(2)閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率比開環(huán)系統(tǒng)的靜差率小得多。閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)的靜差率分別為當

時

比較后得出結論：如果電機的最高速都是nnom，且對最低速的靜差率要求相同，

(4)閉環(huán)系統(tǒng)必須設置放大器。(3)當要求的靜差率一定時，閉環(huán)系統(tǒng)的調速范圍可大大提高。

閉環(huán)時

所以

則開環(huán)時閉環(huán)系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)硬得多的靜特性，且閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)越大，靜特性就越硬，在保證一定靜差率要求下其調速范圍越大，但必須增設轉速檢測與反饋環(huán)節(jié)和放大器。

結論例9-1龍門刨床工作臺采用Z2-93型直流電動機，VAr/min、kWRa=0.05ΩKs=30晶閘管整流器的內阻Rrec=0.13Ω要求D=20，s≤5%問若采用開環(huán)V-M系統(tǒng)能否滿足要求？若采用α=0.015V·min/r轉速負反饋閉環(huán)系統(tǒng)，問放大器的放大系數(shù)為多大時才能滿足要求？問題解（1）設系統(tǒng)滿足D=20，檢驗系統(tǒng)是否滿足s≤5%？

（2）那么同時滿足D=20，s≤5%的可見只要放大器的放大系數(shù)大于或等于46，轉速負反饋閉環(huán)系統(tǒng)就能滿足要求。(在上述閉環(huán)條件下，如何判斷系統(tǒng)能否正常工作？)

（3）采用負反饋，則開環(huán)放大系數(shù)K為：得：課后作業(yè)：四、反饋控制規(guī)律改變給定，轉速n隨之變化。即被調量總是緊緊跟隨給定信號變化的。2、被調量緊緊跟隨給定量變化3、閉環(huán)系統(tǒng)對反饋環(huán)內

主通道上的一切擾動作用都能有效抑制1、采用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)是有靜差的只有當K=∞時→Δncl=0。而比例控制的K≠∞→Δncl≠0。閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為改變給定，轉速n隨之變化。即被調量總是緊緊跟隨給定信號變化的。2、被調量緊緊跟隨給定量變化改變給定，轉速n隨之變化。即被調量總是緊緊跟隨給定信號變化的。2、被調量緊緊跟隨給定量變化擾動：當給定不變時，把引起被調量轉速發(fā)生變化的所有因素稱為擾動。

擾動因素：交流電源電壓波動、電機勵磁電流的變化、放大器放大系數(shù)的飄移、溫度變化引起的主電路電阻的變化、負載變化等等，如下圖所示。結論：反饋環(huán)內且作用在控制系統(tǒng)主通道上的各種擾動，通過反饋控制作用可減小它們對轉速的影響。4、反饋控制系統(tǒng)對給定電源和檢測裝置的擾動是無法抑制的

當給定電源發(fā)生不應有的波動時，轉速會隨之變化。因此高精度的調速系統(tǒng)需要高精度的穩(wěn)壓電源。

反饋控制系統(tǒng)無法抑制由反饋檢測環(huán)節(jié)本身誤差引起的被調量的偏差。為此，高精度的系統(tǒng)還必須有高精度的反饋檢測元件作保證。五、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算

例9-2直流調速系統(tǒng)如下圖所示，根據(jù)給定的技術數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進行靜態(tài)參數(shù)計算。已知數(shù)據(jù)如下：4.測速發(fā)電機：永磁式直流測速發(fā)電機，Pnom=23.1W、Unom=110/V、Inom=0.21/A、nnom=1900/r/min。1.電動機：額定數(shù)據(jù)為Pnom=10kW、Unom=220V、Inom=55A、nnom=1000r/min，電樞電阻Ra=0.5Ω。2.晶閘管裝置：三相全控橋式整流電路，變壓器Y/Y接法，二次線電壓U2l=230V，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ks=44。3.V-M系統(tǒng)：主回路總電阻R=1.0/Ω。5.生產機械：要求調速范圍D=10，靜差率s≤5%。

解：1.為滿足D=10，s≤5%，額定負載時調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降應為2.根據(jù)Δncl，確定系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)K測速反饋系數(shù)α包含測速發(fā)電機的電勢轉速比Cetg和電位器RP2的分壓系數(shù)α2，即根據(jù)測速發(fā)電機的數(shù)據(jù)，

本系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源為15V，最大轉速給定為12V時，對應電動機的額定轉速，即=12V時，n=1000r/min，測速發(fā)電機與電動機直接硬軸聯(lián)接。

3.計算測速反饋環(huán)節(jié)的參數(shù)當系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，近似認為

電位器RP2的選擇方法如下：當測速發(fā)電機輸出最高電壓，且其電流約為額定值的20%時，測速發(fā)電機電樞壓降對檢測信號的線性度影響較小。此時RP2所消耗的功率為

為了使電位器不過熱，實選功率應為消耗功率的一倍以上，故選RP2為10W、1.5kΩ的可調電位器。

4、計算放大器的電壓放大系數(shù)

實?。薖＝20。

如果取放大器輸入電阻Ｒ0＝20/kΩ，則Ｒ１＝ＫPＲ０＝20×20/kΩ＝400/kΩ。

六、限流保護—電流截止負反饋起動或堵轉時：通過自動限流環(huán)節(jié)，使正常運行時：限制電樞電流的環(huán)節(jié)自動取消。

3.措施的實現(xiàn)

(一)為使,可采用電流負反饋。

1.問題的提出2.解決措施全壓起動：會產生很大的沖擊電流，對于M和KP不利。生產機械的堵轉，電流很大。②限流原理

①系統(tǒng)原理圖：

③結構圖

從靜特性方程知：正常運行時，電流負反饋的存在將使系統(tǒng)的靜差大大增加。

④靜特性方程

存在的問題：(二)為在正常運行時自動取消電流負反饋限流環(huán)節(jié)，可采用電流截止負反饋。

①帶電流截止負反饋的調速系統(tǒng)原理圖

圖中電流反饋信號取自小電阻Rs兩端，IdRs正比于電樞電流，設Idcr為臨界截止電流，Ucom=IdcrRs為比較電壓。

當IdRs>Ucom（即Id>Idcr）時，二極管導通，電流調節(jié)器的輸入偏差電壓為，系統(tǒng)靜特性較軟。

當IdRs≤Ucom（即Id≤Idcr）時，二極管截止，電流負反饋被切斷，此時系統(tǒng)就是轉速閉環(huán)調速系統(tǒng)，其靜特性很硬。

調節(jié)Ucom的大小，即可改變臨界截止電流Idcr的大小。其限流原理為：②系統(tǒng)的靜態(tài)結構圖根據(jù)電流截止負反饋的特性和結構圖可推出系統(tǒng)的靜特性方程：當IdRs≤Ucom時，電流截止負反饋不起作用。③系統(tǒng)的靜特性方程：對應于圖9-1的n0′-A段當IdRs>Ucom時，即電流截止負反饋起作用。圖9-1對應于圖9-1的A-B段兩段相比有如下特性：

(1)>>n0，因為Ucom與作用一致，因而提高了。-A段因電流負反饋被截止而不存在。

(2)Δn′>>Δn，因為電流負反饋起作用時，相當于在主電路中串入一個大電阻KpKsRs，因此穩(wěn)態(tài)速降極大，特性急劇下垂。這樣的兩段式靜特性通常稱為“挖土機特性”。

當系統(tǒng)堵轉時，n=0，則

一般KpKsRs>>R，所以

電動機運行于n0-A段，希望有足夠寬的運行范圍。一般取Idcr≥1.2Inom，即

式中λ為電動機過載系數(shù)，一般為1.5~2。由上二式可得

上述關系可作為設計電流截止負反饋環(huán)節(jié)參數(shù)的依據(jù)。電流截止環(huán)節(jié)的其他電路：利用穩(wěn)壓管VST產生比較電壓的原理見圖（a）；采用封鎖運算放大器的原理見圖（b）

ab第三節(jié)其它反饋形式在調速系統(tǒng)中的應用

一、電壓負反饋調速系統(tǒng)

實現(xiàn)轉速負反饋須有測速發(fā)電機。從

可知：如果忽略電樞壓降，則電動機的轉速n近似正比于電樞兩端電壓。可采用電壓負反饋代替轉速負反饋，維持轉速n基本不變。由圖可見，反饋檢測元件是起分壓作用的電位器RP2。電壓反饋信號Uu=γUd，γ為電壓反饋系數(shù)。為了分析方便，把電樞總電阻分成兩部分，即R=Rn+Ra，Rn為晶閘管整流裝置的內阻（含平波電抗器電阻），Ra為電樞電阻。由此可得其穩(wěn)態(tài)結構圖如下圖所示：電壓負反饋調速系統(tǒng)的靜特性方程式為

式中K=γKpKs由方程知，電壓負反饋把反饋環(huán)包圍的整流裝置內阻引起的穩(wěn)態(tài)速降減小到1/（1+K）。擾動量IdRa不包圍在反饋環(huán)內，由它引起的穩(wěn)態(tài)速降得不到抑制。為此引入電流正反饋，以補償電樞電阻引起的穩(wěn)態(tài)速降。二、電壓負反饋帶電流補償?shù)恼{速系統(tǒng)

二、電壓負反饋帶電流補償?shù)恼{速系統(tǒng)

二、電壓負反饋帶電流補償?shù)恼{速系統(tǒng)

二、電壓負反饋帶電流補償?shù)恼{速系統(tǒng)

二、電壓負反饋帶電流補償?shù)恼{速系統(tǒng)

二、電壓負反饋帶電流補償?shù)恼{速系統(tǒng)

二、電壓負反饋帶電流補償?shù)恼{速系統(tǒng)

原理圖第四節(jié)轉速負反饋無靜差直流調速系統(tǒng)一、無靜差調速系統(tǒng)的控制規(guī)律

1.積分調節(jié)器及其控制規(guī)律

積分時間常數(shù)PI調節(jié)器的比例放大系數(shù)為，積分時間常數(shù)為2、比例積分調節(jié)器及其控制規(guī)律

3.有差系統(tǒng)和無差系統(tǒng)控制規(guī)律的比較

無差系統(tǒng)的控制規(guī)律

要使系統(tǒng)無差，則要采用積分控制?？紤]到快速性，工程上通常采用PI調節(jié)器。有差系統(tǒng)的控制規(guī)律二、帶PI調節(jié)器的無靜差直流調速系統(tǒng)

1、系統(tǒng)的組成框圖系統(tǒng)采用轉速負反饋和電流截止負反饋，速度調節(jié)器（ASR）為PI調節(jié)器。

2、無靜差的實現(xiàn)

穩(wěn)態(tài)時，PI調節(jié)器輸入偏差電壓ΔUn=0。當負載由TL1增至TL2時，轉速下降，Un下降使偏差電壓不為零，PI調節(jié)器進入調節(jié)過程。整流裝置的交流側電流與直流側電流成正比。當電流大于截止電流時，則穩(wěn)壓管被擊穿導通，負反饋電壓Ui使晶體管VT導通，而使電流降低下來。

3、電流檢測電路

電流截止反饋信號Ui也可以由交流側的電流互感器測得，再經橋式整流后輸出的直流信號。

第五節(jié)轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)

電流截止負反饋只能在整個啟動過程中限制最大電流，而不能維持最大電流，影響啟動快速性（即啟動時間ts較長）。

一、問題的提出二、解決問題的措施——實現(xiàn)理想的啟動1、理想啟動過程理想啟動波形如下圖示，整個啟動過程中，啟動電流一直保持最大允許值，此時電動機以最大轉矩啟動，轉速以直線規(guī)律上升；啟動結束后，電流從最大值下降為負載電流值且保持不變，轉速維持給定轉速不變。（2）穩(wěn)態(tài)運行時，轉速負反饋外環(huán)起主要作用，使轉速隨轉速給定電壓的變化而變化，電流內環(huán)跟隨轉速外環(huán)調節(jié)電機的電樞電流以平衡負載電流。2、實現(xiàn)理想啟動過程的方法采用轉速電流雙閉環(huán)負反饋調速系統(tǒng)。（1）啟動時，讓轉速外環(huán)飽和不起作用，電流內環(huán)起主要作用，調節(jié)啟動電流保持最大值，使轉速線性變化，迅速達到給定值；三、轉速電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的組成及工作原理轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)原理圖。（一）系統(tǒng)的組成ASR輸出限幅值為U*im，它決定了主回路中的最大允許電流Idm。1、設置了電流調節(jié)器ACR和轉速調節(jié)器ASR。2、ACR和電流檢測-反饋回路構成了電流環(huán)，電流環(huán)為內環(huán)（副環(huán)）；ASR和轉速檢測-反饋環(huán)節(jié)構成了轉速環(huán)，轉速環(huán)為外環(huán)（又稱主環(huán)）。ASR和ACR均為PI調節(jié)器，其輸入輸出設有限幅電路。ACR輸出限幅值為Uctm，它限制了晶閘管整流器輸出電壓Udm的最大值。（二）系統(tǒng)的工作原理雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖。

1、以ACR為核心的電流環(huán)——作用是穩(wěn)定電流穩(wěn)態(tài)時，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U*i一定時，由于電流負反饋的作用，使輸出電流保持在U*i/β數(shù)值上。當Id>U*i/β時，調節(jié)過程如下：

最終保持電流穩(wěn)定。當電流下降時，也有類似的調節(jié)過程。

2.以ASR為核心的轉速環(huán)——作用是穩(wěn)定轉速。穩(wěn)態(tài)時，ΔUn=U*n-αn=0，即n=U*n/α。其中α為轉速反饋系數(shù)。當U*n一定時，轉速n將穩(wěn)定在U*n/α數(shù)值上。當n<U*n/α時，其自動調節(jié)過程如下：最終保持轉速穩(wěn)定。當轉速上升時，也有類似的調節(jié)過程。雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性具有近似理想的“挖土機特性”（見圖中實線）四、雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性及穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算1、雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性

啟動時，突加階躍U*n，ASR飽和，輸出限幅值U*im且不變，轉速環(huán)相當于開環(huán)。電流負反饋起恒流調節(jié)作用，轉速線性上升，獲得極好的下垂特性，如圖中的AB段虛線。當轉速達到給定值且略有超調時，ASR退飽和，轉速負反饋起調節(jié)作用，使轉速保持恒定，即n=U*n/α保持不變。見圖中n0-A段虛線。2、雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算

當ASR和ACR都不飽和且系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，各變量間的關系為轉速反饋系數(shù)

電流反饋系數(shù)

其中U*nm和

U*im是最大轉速給定電壓及轉速調節(jié)器的輸出限幅電壓。（二）雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的起動特性啟動特性如圖所示。動態(tài)響應分為三個階段。

1、啟動過程的第一階段（電流上升）原因：啟動時，最大，ASR的輸出很快達到限幅值。此時，作為電流環(huán)的給定電壓，其輸出電流迅速上升，當時，開始上升，由于ACR的調節(jié)作用，很快使。標志電流上升過程結束。狀態(tài)：ASR達到飽和狀態(tài)，不再起調節(jié)作用。因，Ui比Un增長快，ACR不飽和，起主要調節(jié)作用。特征關系：為電流閉環(huán)的整定依據(jù)關鍵位置：A：

時，n開始升速；時，快速啟動。

B:

2、啟動過程的第二階段（恒流升速）

原因：隨著轉速上升，電流將從Idm回落。但由于ACR的無靜差調節(jié)作用，使，即電流保持最大值Idm。轉速線性上升，接近理想的啟動過程。狀態(tài)：ASR保持飽和，ACR保持線性調節(jié)狀態(tài)。

特征關系：

，Uct線性上升。

關鍵位置：C:

狀態(tài)：ASR退出飽和，速度環(huán)開始調節(jié)，n跟隨變化；ACR保持在不飽和狀態(tài)，Id緊密跟隨變化3、啟動過程的第三階段（轉速趨于穩(wěn)定）

原因：當轉速上升到時，。但此時電樞電流仍保持最大值，電動機轉速繼續(xù)上升，從而出現(xiàn)了轉速超調現(xiàn)象。當轉速n大于時，，ASR退出飽和。經ASR的調節(jié)，最終使n保持在n*的數(shù)值上。而ACR調節(jié)使dLdII=特征關系：穩(wěn)態(tài)時，調節(jié)器輸入/輸出電壓：

關鍵位置：D：n為峰值；E：

穩(wěn)態(tài)。

可以看出：ASR在電動機啟動過程的第一階段由不飽和到飽和、第二階段處于飽和狀態(tài)、第三階段從退飽和到線性調節(jié)狀態(tài)；而ACR始終處于線性調節(jié)狀態(tài)。

五、雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中兩個調節(jié)器的作用（一）ACR的作用：1、起電流調節(jié)作用。（1）啟動時，在ASR的飽和作用下，經ACR調節(jié)，使電樞電流保持允許的最大值Idm，加快過渡過程，實現(xiàn)快速起動。（2）通過設置ASR的飽和限幅值，依靠ACR的調節(jié)作用，可限制最大電樞電流，2、當電網波動時，通過ACR的調節(jié)，使電網電壓的波動幾乎不對轉速產生影響。3、在電機過載甚至堵轉時，一方面限制過大的電流，起到快速保護作用；另一方面，使轉速迅速下降，實現(xiàn)了“挖土機”特性。（二）轉速調節(jié)器的作用：1、起轉速調節(jié)作用。（1）使轉速n跟隨給定電壓變化。（2）穩(wěn)態(tài)運行時，穩(wěn)定轉速。使轉速保持在的數(shù)值上，無靜差。2、在負載變化（或各環(huán)節(jié)產生擾動）而使轉速出現(xiàn)偏差時，靠ASR的調節(jié)作用來消除轉速偏差，保持轉速恒定。3、ASR的輸出限幅值決定了系統(tǒng)允許的最大電流，作用于ACR，以獲得較快的動態(tài)響應。六、雙環(huán)調速系統(tǒng)動態(tài)性能的改進——轉速微分負反饋雙環(huán)系統(tǒng)有轉速超調，且抗擾性能也有限制。在ASR上引入轉速微分負反饋，可抑制超調、降低動態(tài)速降，提高抗擾性能。電路上增加了電容Cdn和電阻Rdn，在轉速負反饋的基礎上疊加上一個轉速微分負反饋。只要有轉速超調和動態(tài)速降的趨勢，微分負反饋就開始進行調節(jié)。第六節(jié)直流脈寬調速系統(tǒng)一、PWM-M直流調速系統(tǒng)的控制電路PWM變換器是調速系統(tǒng)的主電路，是對已有的PWM波形的電壓信號進行功放，并不改變信號的PWM波性質。而PWM電壓波形的產生、分配則是PWM變換器控制電路的功能。為此，由GTR構成的脈寬調速系統(tǒng)還必須具備相應的控制電路。上圖為雙閉環(huán)脈寬調速控制系統(tǒng)的原理框圖。其中屬于脈寬調速系統(tǒng)特有的環(huán)節(jié)有脈寬調制器UPW、調制波發(fā)生器GM、邏輯延時環(huán)節(jié)DLD和電力晶體管的基極驅動器GD、瞬時動作的限流保護FA（一）鋸齒波脈寬調制器（UPW-GM）脈寬調制器是一個電壓-脈沖變換裝置，由ACR的輸出電壓Uc控制，將輸入的直流控制信號轉換成與之成比例的方波脈沖電壓