转速调节器和电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用
转速调节器和电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用
转速调节器和电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用可以分别归纳如下：&&&&1. ASR的作用&&&&（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速 n 很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。&&&&（2）对负载变化起抗扰作用。&&&&（3）其输出限幅值决定电机允许的最大电流。&&&&（4）变结构，实现非线性控制。&&&&2. ACR的作用&&&&（1）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。&&&&（2）在外环转速的调节过程中，使电流紧紧跟随其U i*快速变化，并无静差。&&&&（3）在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程，实现准时间最优控制。&&&&（4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。
发表评论：
TA的推荐TA的最新馆藏转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性
查看: 571|
摘要: 多环系统是指有内环、外环，按一环套一环的嵌套结构组成的具有两个或两个以上闭环的控制系统，又称串级系统。本文以转速、电流双闭环直流调速系统为重点来说明这类系统的特点及工程设计方法。
&&&一、问题的提出 （单闭环调速系统的缺点）&&&&设计的调节器的动态参数，难以保证两种调节过程都具有良好的动态品质。用 一个调节器综合了多种信号，各参数间相互影响。完成两种任务：正常负载时实现转速调节；电流超过临界值时，进行电流调节。&&&&对扰动的抑制能力差：环内的任何扰动，只有等到转速出现偏差才能进行调节，因而转速动态降落Δn大。&&&&电流截止负反馈环节来限制起动电流，不能充分利用的过载能力获得最快的动态响应。起动过程中要等到电枢电流上升到 时，截流负反馈起作用又把电流压了下来，仅靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，其性能还不很令人满意（起动过程长）。&&&&理想起动过程应该在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许的最大值，使拖动系统尽可能用最大的加速度起动，达到稳态转速后，又让电流立即降低下来，使转矩马上与负载相平衡，立即转入稳态运行 。 &&&&理想起动过程波形如右图所示。根据电力拖动系统的运动方程：Jdω/dt=Te-Tl=Cm(Id-Il)，动态时要控制n，就必须控制T，也即Id。这时，起动电流呈方形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动过程。
理想的快速起动过程
&&&&解决思路&&&&为了实现在最大电流允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm 的恒流过程，即对电流进行控制。&&&&① 按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。&&&&② 当系统进入稳态时，有Te =Tl ，即Id =Il ，这时，Jdω/dt = 0，电机稳速。&&&&◎对控制系统的要求：&&&&（1）起动过程中，只有电流负反馈，实现最大电流起动，没有转速负反 馈。&&&&（2）达到稳态转速时，电流立即降为稳态运行值。这时转速负反馈起作用。&&&&怎样才能做到这种既存在转速和电流两种负反馈，又使它们只能分别在不同的阶段里起作用？只用一个调节器时不可能的，必须用两个调节器分别调节n和I，构成转速电流双闭环调节系统。&&&&二、转速、电流双闭环直流调速系统的组成&&&&为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行串级联接，即以转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出晶闸管触发装置的控制电压，这样两种调节作用就互相配合，相辅相成了，如下图所示。
&&&&ASR—转速调节器 ACR—电流调节器 TG—测速发电机&&&&TA—电流 V、GT—晶闸管整流、触发装置&&&&三、稳态结构图和静特性&&&&1.系统稳态结构框图
&&&&2. 系统静特性&&&&① ASR不饱和&&&&这是ACR也不饱和，稳态时两个调节器的输入ΔU＝0。ΔU n＝0（转速无静差），ΔU i＝0（电流无静差）。即
&&&&n0为理想空载转速
&&&&ASR不饱和运行段为一水平的直线
&&&&直线为 段
&&&&即静特性的n0-A段（水平段）&&&&静特性
&&&&② ASR饱和&&&&ASR饱和：a. U*n 起动，n=0&&&&b. U*n↓= 0，ASR输入只剩Un（负饱和）&&&&c. n =0 堵转&&&&ASR 饱和，转速外环开环。稳态时，ASR输出：&&&&U*im=βI dm，（与n无关）&&&&即静特性的A-B段，系统获得一很好的下垂特性&&&&此时系统变成一个电流无静差单闭环调速系统。这一特性正好适合理想快速起动过程对I d的要求。&&&&四、各变量的稳态工作点和稳态参数计算&&&&1. 稳态工作点&&&&双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和（ΔU＝0）时，各变量之间有下列关系： &&&&系统在稳态平衡&&&&点（C点）运行 n=n0， Id=Idl
&&&&上式表明：转速 n 是由
&&&&给定电压U*n决定的。
&&&&表明：U*i（ASR的输出）由负载电流 I dL 决定。
&&&&表明：控制电压 Uct 的大小则同时取决于 n 和 I d，或者说，同时取决于U*n 和 IdL。以上各式说明：稳态时，PI调节器输出量与输入无关，而是由它后面环节的需要决定的。后面需要PI调节器提供多么大的输出值，它就能提供多少，直到饱和为止。它不同于P调节器的特点。比例环节的输出量总是正比于其输入量。&&&&2. 稳态参数（α 和β ）计算：&&&&由于系统无静差，稳态时，PI调节器的输入电压为0（ΔU＝0），给定电压与反馈电压相等。&&&&（1）电流环的β&&&&ΔU i＝0 ， U*im=βI dm
&&&&电流反馈系数 &&&&首先确定I dm（电机的过载能力、机械承受冲击力）。然后，可以选择U*im（ASR的输出限幅值），求出β 。或选择β，求U* im 。&&&&（2）转速环的α&&&&&&&&转速反馈系数
&&&&n max —电动机调压时的最高转速。&&&&U* nm —根据运算放大器允许输入电压和稳压的情况选定，稳压电源要留有余量。&&&&注：双闭环调速系统的稳态参数计算与单闭环有静差系统（根据D 和 S ）完全不同。
上一篇：下一篇：
Powered by &
这里是—这里可以学习 —这里是。
栏目导航：电流转速双闭环直流调速系统的工作原理_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
电流转速双闭环直流调速系统的工作原理
上传于||暂无简介
阅读已结束，如果下载本文需要使用0下载券
想免费下载更多文档？
下载文档到电脑，查找使用更方便
还剩5页未读，继续阅读
你可能喜欢以下试题来自：
问答题简答题双闭环直流调速系统的起动过程有哪些特点？ 参考答案
双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点、
（1）饱和非线性控制
（2）转速超调
（3）准时间最优控制
为您推荐的考试题库
您可能感兴趣的试卷
你可能感兴趣的试题直流电动机转速、电流双闭环调速系统突加给定启动过程分析_陆地方舟电动汽车网
销售热线：
当前用户：[USERNAME],用户ID：[USERID]
直流电动机转速、电流双闭环调速系统突加给定启动过程分析
&　　&直流转速、电流双闭环调速系统突加给定启动过程的动态波形如图1 -16所示。按照启动电流（电枢电流）的变化情况可分为下述三个阶段进行分析。
&　　&1．电流上升阶段(to~t1)
&　　&启动过程开始（to）时，转速给定电压U突加于转速调节器的输入端，通过转速调节器、电流调节器的控制作用使U、I上升。由于机电惯性，只有当I&I时，转速n才从零开始逐步增加，转速负反馈电压U也只能从零开始逐步增加，所以偏差信号△Un=U－U的数值较大，使转速调节器ASR的输出电压U很快达到限幅值U，强迫I迅速上升。由于转速调节器ASR是PI调节器，只要△U=U－U≥0，其输出电压U将一直保持U不变。电流调节器和电流环的调节作用使I很快到达I。在这个阶段，转速调节器ASR由不饱和迅速到达饱和，而电流调节器ACR突加给定启动过程的动态波形一般不饱和，起到调节作用。
&　　&2．恒流升速阶段（t1~t2）
&&&从t1时刻电流上升到最大值I开始一直到t2，转速n上升到给定转速n为止的这一阶段是启动的主要加速阶段。在这个阶段，由于n&n，Uf&U，转速调节器ASR一直处于开环饱和状态，其输出电压U一直处于限幅最大值gim不变。当电流I=I时，电动机以最大的启动转矩等加速度线性上升。随着电动机转速n上升，反电动势En也相应升高。由于电枢电流，Em的升高使I下降，电流反馈电压U也下降。通过电流调节器的调节作用使其输出电压Uk上升，从而使晶闸管变流器输出电压U上升，力图使电流Id又回到最大值I。随着转速n的上升，电流调节器就一直按照上述调节规律，力图使电流Id保持在最大值I，此时控制系统表现为恒值电流调节系统，使电动机以最大启动转矩等加速度线性上升。由图1 -16可看出，在t1~t2的过程中，U、Id、Ufi基本不变，Uk、U、n、Ufn基本上呈线性上升。由以上分析可知，本阶段速度调节器ASR一直处于饱和（限幅）状态，转速环相当于开环状态，而电流调节器ACR的作用是力图使I保持在I状态，系统表现为恒值电流调节系统。
&　　&3．转速调节阶段（t2~t3~t4）
&　　&当电动机转速n经过恒流升速到给定转速n以后，就进入启动的最后阶段，即转速调节阶段。在t时，转速n上升到给定转速n，n=n，U=U，△Un=0，转速调节器ASR的输出电压U仍然不变，电流仍然维持I，故电动机仍在最大电流下加速，使转速超调，即n&n，U&U，△Un&0。转速调节器ASR输入端出现负偏差电压，使转速调节器ASR退出饱和限幅而起调节作用。由于转速调节器ASR退出饱和，其输出电压U（即电流给定值）立即从限幅值U降下来，使电流调节器ACR的输出电压Uk减小，晶闸管变流器U输出电压U也减小，从而使电动机电流从I下降。电动机的加速转矩和加速度减小，当Id &IL时，电动机转速n仍继续上升。在t2~t3阶段，转速n和转速反馈电压U继续上升，而U、Uk、U，Id、U等都下降。t3时Id &IL，转矩小于负载转矩，使电动机在负载转矩阻力作用下减速，直到t4时稳定运行状态n=n。t3~t4阶段取决于系统的动态性能，转速n可能在给定值n上下做数次振荡后进入稳定状态，在此过程中相对应的电流I也有相应的数次振荡。由以上分析可知，本阶段转速调节器ASR和电流调节器ACR同时起调节作用。由于转速环是外环，转速调节器ASR的输出是电流调节器ACR的电流给定，ASR处于主导作用，ACR的作用是力图使电流Id跟随ACR的电流给定，所以电流环是一个电流随动系统。
&　　&综上所述，突加给定的启动过程中的第一、第二阶段，转速调节器ASR处于饱和限幅状态，转速环相当于开环运行，不起调节作用，而仅由电流调节器ACR起恒流调节作用，电动机以最大允许电流等加速启动。在启动过程的第三阶段，转速调节器ASR才退出饱和限幅状态参与转速调节作用。为了保证电流调节器ACR的恒流调节作用，在启动过程中电流调节器不能饱和，而应处于线性工作状态，同时晶闸管变流器输出电压Ud应留有足够裕量以满足调节需要。
&　　&转速、电流双闭环调速系统在扰动作用下的动态过程分析可自行分析。
Loading...Loading...
上一篇: 下一篇:}