电力拖动控制系统PID.doc

同步电机运行于哪种情况取决于定子合成磁场与转子主极磁场之间的夹角。帅帅帅SVPW控制模式有以下特点：（1） 逆变器的一个工作周期分成六个扇区每个扇区相当于常规六拍逆变器的一拍，为了是电动机旋转磁场逼近圆形，每个扇区再分成若干个小区间T，t越短，旋转磁场越接近圆形，但T的缩短收到功率开关器件允许开关频率的制约。（2） 在每个小区间内虽有多次开关状态的切换，但每次切换都只涉及一个功率开关器件，因而开关损耗小。（3） 每个小区间均以零电压矢量开始，又以零矢量结束。（4） 利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简单。（5） 采用SVPWM控制时，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，这比一般的SPWM逆变器输出电压提高了15%。（6） 死区时间的长短因开关器件而异，一般对IGBT为25us。二极管整流器虽然是全波整流装置，但由于其输出端有滤波电容存在，只有当交流电压幅值超过电容电压时，才有充电电流流通，交流电压低于电容电压时，电流便终止，因此输入电流成脉冲波形。%从广义上讲，异步电机可以从定子输入或输出功率，转差功率可以从转子馈出或馈入，故称作双馈调速系统。转差功率（说白了就是转子铜耗）始终是人们比较关心的一个问题，双馈的主要优点在于能把转差功率馈送到电网中去，或由电网馈入，或高效的利用它，使相应的调速系统具有良好的性能。所谓双馈，是指把绕线转子异步电机的定子绕组和转子绕组分别与交流电网或其他含电动势的电路相连接，使他们可以进行电功率的相互传递。在绕线转子异步电机的转子侧引入一个可控的附加电动势，就可以调节电机的转速。那么怎样达到这样的电压呢，对于只用于次同步电动状态的情况来说，比较方便的办法是将转子电压相整流成直流电压，然后在引入一个附加的直流电动势，控制此直流附加电动势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。这种系统叫串级调速系统。电动机能从静止状态启动的必要条件是能产生大于轴上负载转矩的电磁转矩。异步电机调速主要有机械调速、串级调速、变频调速三种交流调速系统正逐渐取代直流调速系统，然而，直流拖动控制系统必将在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制 的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此还是该很好的掌握直流拖动控制系统。，对于要求在一定范围内无级调速的系统来说，以调节电枢电压的方式为最好。改变电阻只能实现有级调速;减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只能配合调压方式，在基速以上作小范围的弱磁升速。PWM双极式控制方法的不足之处：在工作过程中，四个开关器件可能都处于导通状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间，应设置逻辑延时。为了克服上述缺点，可采用单极式控制，使部分器件处于常通或常断状态，以减少开关次数和开关损耗，提高可靠性，但系统的静、动态性能略有降低。电动机的稳态指的是平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态，机械特性是平均转速与平均转矩（电流）的关系。分档（有级调速），平滑（无级调速）为了进行定量的分析，可以针对前两项要求定义两个调速指标，叫做调速范围和静差率，这两个指标合称调速系统的稳态性能指标。生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母D表示当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比，称作静差率，S。它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高。如果低速时的静差率能满足设计要求，则高速时的静差率就更能满足要求了，因此，调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系。它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大不同。反馈控制的三个基本特征：只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是由静差的。反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定爱情是以物质为基础的奢华的精神享受。系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。PID模块P的调节范围是正数由PD调节器构成的超前校正，可提高系统的稳定裕度，并获得足够的快速性，但稳态精度可能受到影响；有PI调节器构成的滞后校正，可以保证稳态精度，却是以对快速性的限制来换取系统稳定的：用PID调节器实现的滞后-超前校正则兼有二者的优点，可以全面提高系统的控制系能，但具体实现与调试要复杂些。一般调速系统的要求以动态稳定性和稳态精度为主，对快速性的要求可以差一些，所以主要采用PI调节器；在随动系统中，快速性是主要要求，须用PD或PID调节器。在一般情况下，稳定裕度也能间接反应系统动态过程的平稳性，稳定裕度大，意味着动态过程震荡弱，超调小。稳定裕度越大，稳定性越好。I是用来提高稳态精度的，P是用来提高动态响应的.自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的抗扰性能指标由于计算机智能处理数字信号，因此与模拟控制系统相比，微机数字控制系统的主要特点是数字化和离散化（1） 一般控制系统的控制量和反馈量都是模拟的连续信号，把它们输入计算机，必须先在具有一定周期的采样时刻对他们进行实时采样，形成一连串的 脉冲信号，即离散的模拟信号，这就是离散化（2） 采样后得到的离散模拟信号本质上还是模拟信号，不能直接进入计算机，还须经过数字量化，即用一组数码（如二进制）来逼近离散模拟信号的幅值，将它转换成数字信号，这就是离散化。离散化和数字化的结果是导致了信号在时间上和量值上的不连续性，从而会引起下述问题（1） 数字信号没有模拟信号那样精确（2） 数字信号显然不能作为被控对象，必须有数模转换器D/A和保持器将他转换为连续的模拟量，在经过放大后驱动被控对象。数字滤波在检测得到的转速信号中，不可避免的要混入一些干扰信号，采用模拟测速时，常用由硬件组成的滤波器（如RC滤波器）来滤除干扰信号；在数字测速中，硬件电路只能对编码器输出脉冲起到整型倍频的作用，往往用软件来实现数字滤波。数字滤波可以用于测速滤波，也可以用于电压、电流检测信号的滤波。下面介绍几种常用的滤波方法。1算数平均值滤波设有N个采样值，算数平均值滤波就是找到一个Y，使Y与各次采样值之差的平方和最小2中值滤波将最近连续三次采样值排序，使得,取这三个采样值的中值为有效信号，舍去另外两个，这样的中值滤波能有效的滤除偶然型干扰脉冲，弱干扰线号作用时间相对较长，则无能为力3中值平均滤波设有N次采样，排序后得到,去掉最大值和最小值，剩下的取算数平均值即为滤波后的Y值 Y=，中值平均滤波是中值滤波和算数平均值滤波的结合，既能滤除偶然干扰脉冲，又能平滑滤波，但程序复杂。励电动机在基速以下是恒转矩运转在基速以上是恒功率运转呢？当磁场恒定，电枢电流恒定，靠改变电枢电压进行调速，为恒转矩调速，此时的运转状态为恒转矩运转。在基速以上，进入弱磁升速时，电枢电压恒定，靠改变磁场激磁进行调速，为恒功率调速。此时的运转状态，为恒功率运转。理解及误解：说直流他励电动机在基速以下是恒转矩运转，这是有先决条件的，那就是电枢电流恒定，要电枢电流恒定，必须是有电流环的自控系统，我们知道直流电动机的转矩与电枢电流激磁电流之积成正比，要是没有电流环电枢电流怎能恒定，试想，一台他励电动机，全磁，全压起动，电枢电流可达几倍甚至于几十倍，怎能是恒转矩呢？同理，“基速以上是恒功率运转”也是有先决条件的，那就是电枢电流恒定，电枢电压恒定. PID方法整定参数寻最佳，从小到大逐步查，先调比例后积分，微分作用最后加；曲线震荡很频繁，比例刻度要放大；曲线漂移波动大，比例刻度要拉小；曲线偏离回复慢，积分时间（相当于TI）往小降；曲线波动周期长，积分时间要加长；曲线震荡动作繁，微分时间要加长。比例环节的作用是对偏差瞬间做出快速响应，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，使控制量向减小偏差的方向变化。控制作用的强弱取决于比例系数Kp，Kp越大，控制越强，但过大的Kp会导致系统震荡，破坏系统的稳定性。 积分是对偏差调节，微分是对偏差的变化趋势进行调节增大积分常数TI，会减慢静态误差的消除过程，但可以减少超调量微分作用的引入将有助于减小超调亮，克服震荡，使系统趋于稳定，但微分的作用对输入先好的噪声很敏感，对那些噪声大的系统一般不用微分，火灾微分起作用之前先对输入信号进行滤波。 常用的指标有一下这些： 第一个波峰B的高度是第二个波峰B的高