转速电流双闭环直流调速系统的研究和设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 转速电流双闭环直流调速系统的研 究和设计 摘 要：在需要高性能调速控制 的工业生产中，直流调速系统有着极其 重要的作用。分析了单闭环控制和双闭 环控制各自的特点，若采用转速电流双 闭环控制，可以使直流调速系统能更好 地满足电机的动态性能要求，实现快速 的启制动。为此进行了双闭环直流调速 系统的的设计，以实现电机的双闭环控 制。 中国论文网 /3/view-12785622.htm 关键词：直流调速系统；电机； 反馈；单闭环；双闭环 调速系统是目前电力拖动自动控 制系统中应用最广泛的系统，近年来， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 交流调速系统迅速发展，基本取代了直 流调速系统，但是，直流电动机由于其 结构简单、调速性能优良，直流拖动系 统在理论和技术上都比较成熟，所以直 流调速系统在生产生活中有着举足轻重 的作用，目前的电力拖动自动控制系统 中在需要高性能调速的领域大多采用直 流调速系统。 1 单闭环和双闭环直流调速系统 的概述 直流调速系统目前虽然被交流调 速取代，但是直流调速在某些场合大有 用处，其中最简单的直流调速控制是采 用单闭环控制，也就是系统中只有一个 转速负反馈，可以实现对转速的自动控 制。单闭环控制的直流调速系统结构简 单、工作稳定性好、可靠性高，当采用 比例积分调节器还可以实现转速的无静 差控制，但是，如果实际调速系统不仅 要求转速稳定，还需要较高的调速动态 性能时，比如要求调速系统能快速的起 制动，系统在负载变化时能减小动态速 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 降等，则单闭环控制的直流调速系统就 难以满足要求了，主要原因在于单闭环 控制的直流调速系统在工作时不能随心 所欲地控制转矩和电流的动态变化过程， 在单闭环直流调速系统中，虽然采用电 流截止负反馈能控制电流，但这种反馈 只能在电机超过临界电流值以后，靠强 烈的负反馈作用来限制电流的冲击，并 不能很理想地控制电流的动态变化波形。 在实际生产中需要频繁正、反转运行的 直流调速系统，提高生产率的重要因素 就是缩短起、制动过程的时间。就这要 求调速系统在起动和制动过程中，要始 终保持电流为电机允许的最大值，以便 使电磁转矩达到最大值，才能使调速系 统以最大的加减速度运行，满足实际工 作中对调速系统的要求。实际系统中除 了要满足快速的启制动外，还要实现当 电机转速达到希望的稳态转速后，电流 降到与负载电流一致，使电机的电磁转 矩与实际负载转矩相平衡，最终使直流 调速系统转入稳态运行。为此在直流调 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 速系统中普遍采用转速环和电流环的双 闭环调速系统，就可以满足对调速系统 的动态性能要求，若其中的转速调节器 和电流调节器采用比例积分控制，还可 以实现转速无静差控制。采用转速电流 调节控制的双闭环调速系统，虽然系统 结构复杂，成本较高，但是能保证调速 系统的可靠运行，同时能满足调速系统 的启动要求，很好地满足了实际生产中 对调速系统的需求。 2 转速电流双闭环直流调速系统 的设计 转速电流双闭环直流调速系统是 在单闭环转速反馈的基础上，又增加了 电流反馈，并且两种反馈要相互限制， 不能同时工作，具体是要使调速系统在 启动时，只有电流负反馈，没有转速负 反馈，以便实现最大恒值电流的启动， 使启动转矩最大，减少电机启动时间， 而在电机正常运行时，则需要转速负反 馈起作用，暂不需要电流负反馈，以实 现电机转速的平衡。为了使转速和电流 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 两个负反馈分别起作用，必须在系统里 设置两个调节器以达到分别控制，才能 实现转速电流双闭环的直流调速控制， 具体系统由给定环节、转速调节器 （ASR） 、电流调节器（ACR） 、整流触 发装置、两个反馈环节的转速检测和电 流检测、被控对象直流电机等。系统中 的转速环是由转速调节器 ASR 和转速 检测反馈回路构成的，电流环是由电流 调节器 ACR 以及电流检测反馈回路构 成的，转速环和电流环的连接采用嵌套 结构，具体来说是电流环在里面，转速 环在外面，所以，电流环也称为内环， 转速环则称为外环，两者之间的连接关 系是外环包围内环，也就是电流环是转 速环的其中一部分。为了使直流调速系 统实现转速无静差，满足工作性能要求， 转速调节器和电流调节器通常都采用比 例积分调节器，以满足对调速系统的各 项要求。 3 转速电流双闭环直流调速系统 单元模块设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 3.1 转速给定模块 转速给定模块 是双闭环直流调速中的给定环节，主要 是通过滑动变阻器调节电阻值来改变给 定信号的电压值。转速给定可以产生极 性可变、幅值可调的可平滑调节的给定 电压。 3.2 转速检测模块 转速检测模块 主要由测速发电机与直流电动机同轴相 连来实现转速测量，并把转速检测信号 反馈到给定输入端，通过给定量与反馈 量的比较，开控制转速调节器。 3.3 电流检测模块 电流检测模块 主要是实现电流负反馈，目的是控制电 流使其满足电机启动和制动的要求，它 是将电机的实际电流反馈送到控制器中， 实现电流的控制。 3.4 电源模块 电源系统是直流调 速系统的重要环节，主要给系统给定模 块提供电源，直流稳压电源主要由整流 电路和滤波电路两部分组成。整流电路 主要将交流电变换成直流电。滤波电路 主要是滤除干扰信号，使输出电源平滑。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 3.5 控制模块 控制模块是双闭环 直流调速系统中的重要环节，主要是通 过控制转速调节器 ASR 和电流调节器 ACR 的不同工作情况，可以实现转速 环和电流环分开工作，有助于直流调速 系统满足实际工作动态性能的要求。 4 结束语 转速电流双闭环直流调速系统通 过转速调节器和电流调节器的相互配合， 可以实现电机启动时，转速环暂不起作 用，让电流环起主要作用，实现最大恒 值电流启动，保证启动转矩最大，电机 启动快，时间短，能满足对电机系统快 速启动的要求。当直流电机稳定运行时， 则转速