电力拖动自动控制系统第七讲

1、第七讲要求：1. 了解电流补偿控制直流调速系统的数学模 型和稳定条件； 2.掌握双闭环调速系统的构成、结构框图和 静特性； 3.理解双闭环调速系统的起动过程； 4.了解双闭环调速系统的动态数学模型从1、2、闭环传递函数 1/1/2strkksttckkswmsplmespcl0/1rkkspspkkr3、第2章 转速电流双闭环直流 调速系统和调节器的 工程设计方法1、问题的提出2.dcri3、 图21 直流调速系统起动过程的电流和转速波形（a）理想的快速起动过程 在带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统中图21 直流调速系统起动过程的电流和转速波形（b）4、dcri 5、1、2、3、图中标出了两

2、个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。 图中表明两个调节器的输出都是带限幅作用的。转速调节器asr的输出限幅电压 决定了电流给定电压的最大值；电流调节器acr的输出限幅电压 限制了电力电子变换器的最大输出电压 。*imucmudmu限幅电路分析静特性的关键是掌握这样的pi调节器的稳态特征。、双闭环直流调速系统的稳态结构图 转速反馈系数 电流反馈系数3、idmonbcan0 0id didn图25 双闭环直流调速系统的静特性 di*i0n*niuunnuu由第一个关系式可得 从而得到图25静特性的段与此同时，由于as

3、r不饱和， ，从上述第二个关系式可知 这就是说ca段特性从理想空载状态的 一直延续到 ，而 一般是大于额定电流的 0*nnun*imiuu dmdii 0didmdii dmidni*imu稳态时dm*imdiuidmi式（2-2）所描述的静特性是图25中的段，它是垂直的特性。这样的下垂特性只适合于 的情况，因为如果 ，则 ，asr将退出饱和状态。0nn 0nn *nnuu 4、dmidmi5、双闭环系统与电流截止负反馈单闭环系统的比较6、1、0n*nnnuudldi*iiiuusdl*nesdesd0c/kriuckrinckuu2、关系式说明*nu*iudlicudi*nudli这些关系3

4、、max*nmnudm*imiu两个给定电压的最大值 和 由设计者选定，设计原则如下：1） 受运算放大器允许输入电压和稳压电源的限制；2） 为asr的输出限幅值。 *nmu*nmu*imu*imu 2.2.1双闭环直流调速系统的动态 数学模型 在单闭环直流调速系统动态数学模型的基础上，考虑双闭环控制的结构，即可绘出双闭环直流调速系统的动态结构图，如图26所示。、图26 双闭环直流调速系统的动态结构图 、sskswnnnasr1)(sskswiiiacr1)(双闭环直流调速系统突加给定电压 由静止状态起动时，转速和电流的动态过程示于下图。1、*nu图27 双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形

5、 *nu*nu1tdididli0ducudlidi*imudi直到 ， 电流调节器很快就压制了 的增长，标志着这一阶段的结束。在这一阶段中，asr很快进入并保持饱和状态，而acr一般不饱和。didli*imudiiuidlidnn*idmooiiiiiit4t3 t2t1 nn*idmiiiiiit4t3 t2t1 tt图27 双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形（a）1t2t*imudi与此同时，电动机的反电动势 也线性增长，对电流调节系统来说，0ducudiiimiuuu*didmi此外还应指出，为了保证电流环的主要调节作用在起动过程中 nidlidn*idmooiiiiiit4t3

6、t2t1idmt4t3t2t1tt图27 双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形（b）2t*imub.转速超调后，asr输入偏差电压变负，使它开始退出饱和状态， 和 很快下降。但是，只要 仍大于负载电流 ，转速就继续上升，直到 时，转矩 ，则 ，转速 才到达峰值（ 时）， dididlididlilett 0/dtdn3tt *iuc.此后，电动机开始在负载的阻力下减速，与此相应，在一小段时间内（34）， ，直到稳定，如果调节器参数整定得不够好，也会有一些振荡过程。在这最后的转速调节阶段内，asr和acr都不饱和，asr起主导的转速调节作用，而acr则力图使 尽快地跟随其给定值 ，或者说，电流内环是一个电流随动子系统*iuidlidnn*idmooiiiiiit4 t3t2t1idlidnn*idmooiiiiiit4 t3t2t1idlidnn*idmooiiiiiit4 t3t2t1tt图27 双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形（b）nu课后思考1.如何建立电流补偿控制直流调速系统的数学模型？电流补偿控制直流调速系统的稳定条件