2 4 1--PPT-2 4转速反馈双闭环直流调速系统的静特性

转速反馈控制直流调速系统的静特性 主讲人：张敬南 副教授 主主 要要 内内 容容 0101 转速闭环调速系统的构成转速闭环调速系统的构成 0202 转速闭环调速系统转速闭环调速系统的的稳态关系稳态关系 0303 转速闭环转速闭环调速系统的静调速系统的静特性特性 0404 转速闭环转速闭环调速系统的调节过程调速系统的调节过程 静静特性的定义特性的定义 转速闭环调速系统的转速闭环调速系统的静特性静特性表示表示 了电动机转速与给定电压及负载电流了电动机转速与给定电压及负载电流 （或者转矩或者转矩）间间的稳态的稳态关系关系。 显然显然，静特性也就是转速闭环调静特性也就是转速闭环调 速系统的输入速系统的输入- -输出关系输出关系。 + - A GT M + - + - + - Utg n + - - + Un U*n UPE + - M TG Id Un Ud Uc （一（一）转速闭环）转速闭环调速系统的调速系统的构成构成 转速闭环调速系统原理框图转速闭环调速系统原理框图 UPEUPE电力电力电子电子变换器。比如晶闸管变换器。比如晶闸管 整流器、整流器、PWMPWM直流变换器。直流变换器。 + - A GT M + - + - + - Utg n + - - + Un U*n UPE + - M TG Id Un Ud Uc （一（一）转速闭环）转速闭环调速系统的构成调速系统的构成 转速闭环调速系统原理框图转速闭环调速系统原理框图 UPEUPE电力电力电子电子变换器。比如晶闸管变换器。比如晶闸管 整流器、整流器、PWMPWM直流变换器。直流变换器。 + - A GT M + - + - + - Utg n + - - + Un U*n UPE + - M TG Id Un Ud Uc （1 1）转速转速闭环调速系统各环节稳态关系闭环调速系统各环节稳态关系 电压比较环节的稳态关系电压比较环节的稳态关系 n * nn UUU （二）转速闭环调速系统（二）转速闭环调速系统的的稳态关系稳态关系 npc UKU + - A GT M + - + - + - Utg n + - - + Un U*n UPE + - M TG Id Un Ud Uc 比例放大器的稳态关系比例放大器的稳态关系 （1 1）转速转速闭环调速系统各环节稳态关系闭环调速系统各环节稳态关系 （二）转速闭环调速系统（二）转速闭环调速系统的的稳态关系稳态关系 cs0d UKU + - A GT M + - + - + - Utg n + - - + Un U*n UPE + - M TG Id Un Ud（Ud0） Uc 电力电力电子变换器的稳态关系电子变换器的稳态关系 （1 1）转速转速闭环调速系统各环节稳态关系闭环调速系统各环节稳态关系 （二）转速闭环调速系统（二）转速闭环调速系统的的稳态关系稳态关系 + - A GT M + - + - + - Utg n + - - + Un U*n UPE + - M TG Id Un Ud（Ud0） Uc 电动机开环电动机开环机械（转速）机械（转速）特性特性 e d0d C RIU n （1 1）转速转速闭环调速系统各环节稳态关系闭环调速系统各环节稳态关系 （二）转速闭环调速系统（二）转速闭环调速系统的的稳态关系稳态关系 + - A GT M + - + - + - Utg n + - - + Un U*n UPE + - M TG Id Un Ud（Ud0） Uc 测速反馈环节的稳态关系测速反馈环节的稳态关系 nU n （1 1）转速转速闭环调速系统各环节稳态关系闭环调速系统各环节稳态关系 （二）转速闭环调速系统（二）转速闭环调速系统的的稳态关系稳态关系 电压电压比较环节比较环节 比例放大器比例放大器 电力电子电力电子变换器变换器 电动机电动机 测速测速反馈环节反馈环节 nU n e d0d C RIU n cs0d UKU npc UKU n * nn UUU （1 1）转速转速闭环调速系统各环节稳态关系闭环调速系统各环节稳态关系 （二）转速闭环调速系统（二）转速闭环调速系统的的稳态关系稳态关系 U*n Un Un + - （二（二）转速闭环调速系统的稳态关系）转速闭环调速系统的稳态关系 （2 2）转速闭环调速系统）转速闭环调速系统的稳态结构框图的稳态结构框图 电压电压比较环节比较环节 n * nn UUU Kp Uc 比例放大器比例放大器 npc UKU U*n Un Un + - （二（二）转速闭环调速系统的稳态关系）转速闭环调速系统的稳态关系 （2 2）转速闭环调速系统）转速闭环调速系统的稳态结构框图的稳态结构框图 Kp Uc 电力电力电子电子变换器变换器 U*n Un Un + - cs0d UKU Ks Ud0 （二（二）转速闭环调速系统的稳态关系）转速闭环调速系统的稳态关系 （2 2）转速闭环调速系统）转速闭环调速系统的稳态结构框图的稳态结构框图 Kp Uc 电动机电动机开环机械（转速）特性开环机械（转速）特性 U*n Un Un + - Ks Ud0 e d0d C RIU n 1/Ce E n + - IdR （二（二）转速闭环调速系统的稳态关系）转速闭环调速系统的稳态关系 （2 2）转速闭环调速系统）转速闭环调速系统的稳态结构框图的稳态结构框图 Kp Uc 测速测速反馈环节反馈环节 U*n Un Un + - Ks Ud0 1/Ce E n + - IdR nU n 转速转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构图负反馈闭环直流调速系统稳态结构图 （二（二）转速闭环调速系统的稳态关系）转速闭环调速系统的稳态关系 （2 2）转速闭环调速系统）转速闭环调速系统的稳态结构框图的稳态结构框图 （三）转速闭环（三）转速闭环调速系统的静特性调速系统的静特性 闭环闭环调速系统的静特性调速系统的静特性表示闭环表示闭环 调速系统调速系统电动机转速电动机转速与给定电压及负与给定电压及负 载载电流电流（或转矩或转矩）间间的稳态的稳态关系关系。 显然显然，闭环闭环调速系统的静特性调速系统的静特性也也 就是闭环调速系统输入就是闭环调速系统输入- -输出关系输出关系。 （1 1）静）静特性的定义特性的定义 （三）转速闭环（三）转速闭环调速系统的静特性调速系统的静特性 U*n Kp Ks 1/Ce Uc Un n Ud0 Un + - + Kp Ks 1/Ce -IdR n Ud0 + - E 线性叠加原理线性叠加原理 （2 2）转速闭环调速系统输入）转速闭环调速系统输入- -输出关系输出关系 U*n Kp Ks 1/Ce Uc Un n Ud0 Un + - 只只考虑给定作用时的闭环系统考虑给定作用时的闭环系统 )1 ( e * nsp KC UKK n 式中，式中，K为闭环系统的开环放大系数。为闭环系统的开环放大系数。 ps e K K K C （三）转速闭环（三）转速闭环调速系统的静特性调速系统的静特性 （2 2）转速闭环调速系统输入）转速闭环调速系统输入- -输出关系输出关系 Kp Ks 1/Ce -IdR n Ud0 + - E )1( e d KC RI n 只考虑扰动作用时的只考虑扰动作用时的闭环系统闭环系统 ps e K K K C （三）转速闭环（三）转速闭环调速系统的静特性调速系统的静特性 （2 2）转速闭环调速系统输入）转速闭环调速系统输入- -输出关系输出关系 )1( e d KC RI n 线性叠加确定输入线性叠加确定输入- -输出关系输出关系 )1 ( e * nsp KC UKK n * psn d ee (1)(1) K K U RI n CKCK （三）转速闭环（三）转速闭环调速系统的静特性调速系统的静特性 （2 2）转速闭环调速系统输入）转速闭环调速系统输入- -输出关系输出关系 * psn d ee (1)(1) K K U RI n CKCK （三）转速闭环（三）转速闭环调速系统的静特性调速系统的静特性 （3 3）静特性）静特性 注意：注意： 静特性在形式上与开环机械特性相静特性在形式上与开环机械特性相 似似，但本质上却有很大不同但本质上却有很大不同，一条静特一条静特 性是由一族机械特性上的工作点的性是由一族机械特性上的工作点的合成合成。 （四）转速闭环调速系统（四）转速闭环调速系统的调节的调节过程过程 开环系统开环系统 Id n n 0 Id Id1 A 开环机械特性开环机械特性 Ud1 Id2 A Id3 A Id4 A （1 1）开环调速系统）开环调速系统 n 0 Id Id1 A 开环机械特性开环机械特性 Ud4 Ud3 Ud2 Ud1 Id3 A Id4 A Id2 A B C D 闭环静特性闭环静特性 闭环系统闭环系统 Id n Un Un Uc Ud0 n （四）转速闭环调速系统（四）转速闭环调速系统的调节的调节过程过程 （2 2）转速闭环调速系统）转速闭环调速系统 （3 3）减少）减少稳态速降的稳态速降的实质实质 闭环系统能闭环系统能随着负载的变化随着负载的变化而改变电而改变电 枢枢电压，以电压，以补偿转速的降落。补偿转速的降落。 （四）转速闭环调速系统（四）转速闭环调速系统的调节的调节过程过程 n 0 Id Id1 A 开环机械特性开环机械特