第四章多环直流调速系统

1、电气传动及控制基础 主要内容主要内容 图图4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统原理图转速、电流双闭环调速系统原理图ASR-ASR-转速调节器；转速调节器；ACR-ACR-电流调节器；电流调节器；TG-TG-测速发电机；测速发电机；TA-TA-电流互感器；电流互感器；GT-GT-触发装置触发装置4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性转速、电流双闭环调速系统及其静特性根据图根据图4.14.1的原理图绘出静态结构图如图的原理图绘出静态结构图如图4.24.2。 图图4.2 4.2 双闭环调速系统的静态结构图双闭环调速系统的静态结构图n n- -转速反馈系数；转速反馈系数；i i- -电

2、流反馈系数电流反馈系数4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性转速、电流双闭环调速系统及其静特性 带输出限幅的带输出限幅的PIPI调节器的稳态特性调节器的稳态特性 饱和饱和输出达到限幅值输出达到限幅值 当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；换句输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；换句话说，饱和调节器暂时隔离了输入和输出间的关系，相话说，饱和调节器暂时隔离了输入和输出间的关系，相当于使调节环开环。当于使调节环开环。不饱和不饱和输出未达到限幅值输出未达到限幅值 当调节器不饱和时，

3、当调节器不饱和时，PIPI调节器的输入偏差在稳态时总是调节器的输入偏差在稳态时总是零。零。4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性转速、电流双闭环调速系统及其静特性 静态特性方程式静态特性方程式nnnUUn0/nnn Un当转速调节器不饱和时当转速调节器不饱和时 可得可得 当转速调节器饱和时当转速调节器饱和时 图图4.3 4.3 双闭环调速系统的静态特性双闭环调速系统的静态特性ddmII/dimidmIUI0nn4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性转速、电流双闭环调速系统及其静特性在稳态工作时，当两个调节器都不饱和时，各变量在稳态工作时，当两个调节器都不饱和时，各变量之

4、间的关系之间的关系 结论结论比例积分调节器的输出量的稳态值由它后面环节的比例积分调节器的输出量的稳态值由它后面环节的需要决定的。需要决定的。 0nnnnUUnniii di dLUUIIdedendLctsssUC n I RC UI RUKKK4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性转速、电流双闭环调速系统及其静特性图图4.4 4.4 转速、电流双闭环系统的动态结构图转速、电流双闭环系统的动态结构图4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性转速、电流双闭环调速系统及其静特性图图4.5 4.5 双闭环调速系统启动过程双闭环调速系统启动过程电流上升阶段电流上升阶段恒流升速阶段恒

5、流升速阶段转速调节阶段转速调节阶段4.2 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性转速、电流双闭环调速系统的动态特性转速调节器作用转速调节器作用 使转速跟随给定电压变化，达到静态无差。使转速跟随给定电压变化，达到静态无差。 对负载变化起抗扰作用。对负载变化起抗扰作用。 其输出限幅用于限制最大电流。其输出限幅用于限制最大电流。电流调节器作用电流调节器作用 对内环内扰动起及时抗扰作用。对内环内扰动起及时抗扰作用。 保证系统在允许的最大电流下恒流启动。保证系统在允许的最大电流下恒流启动。 调节电流，使电流跟随其给定电压变化。调节电流，使电流跟随其给定电压变化。 当电机过载甚至于堵转时，限制电枢电流

6、的最大值，从而起到快速当电机过载甚至于堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到快速的安全保护作用。的安全保护作用。 其输出限幅值用来限制其输出限幅值用来限制 minmin 和和 minmin ，防止丢脉冲、逆变失败。，防止丢脉冲、逆变失败。 4.2 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性转速、电流双闭环调速系统的动态特性 由于采用饱和非线性控制，使两个调节器充分发挥作由于采用饱和非线性控制，使两个调节器充分发挥作用，系统具有很好的动、静特性，是一种非常实用的用，系统具有很好的动、静特性，是一种非常实用的系统。系统。 但当系统降速或制动时，由于晶闸管的单向导电性，但当系统降速或制动时，由于晶闸

7、管的单向导电性，系统只能处于自由降速状态。要产生快速制动作用，系统只能处于自由降速状态。要产生快速制动作用，可采用可逆系统。可采用可逆系统。4.2 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性转速、电流双闭环调速系统的动态特性 调试步骤：先部件、后系统，调试步骤：先部件、后系统，先内环、后外环。先内环、后外环。调节器调节器：调零、输出限幅值：调零、输出限幅值触发触发- -整流电路整流电路：初始相位、传递系数：初始相位、传递系数传动系统参数测试传动系统参数测试：电枢回路电阻、：电枢回路电阻、飞轮矩、电枢回路电感飞轮矩、电枢回路电感反馈系数测定反馈系数测定：电流反馈系数，反馈极性电流反馈系数，反馈极

8、性转速反馈系数，反馈极性转速反馈系数，反馈极性图图4.6 4.6 二极管钳位的外限幅电路二极管钳位的外限幅电路和封锁电路和封锁电路4.2 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性转速、电流双闭环调速系统的动态特性动态设计动态设计：电流调节器、转速调节器参数设计：电流调节器、转速调节器参数设计电流环电流环： 反馈极性确定、闭环、动态性能调试反馈极性确定、闭环、动态性能调试 （确定调节器参数（确定调节器参数）转速环转速环： 反馈极性确定、闭环、动态性能调试反馈极性确定、闭环、动态性能调试 （确定调节器参数）（确定调节器参数）问题问题：反馈极性接反了？反馈极性接反了？启动时启动时ASRASR未达到饱和？未达到饱和？启动时启动时ACRACR达到饱和？达到饱和？4.2 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性转速、电流双闭环调速系统的动态特性主要内容主要内容电流变化率内环作用电流变化率内环作用系统组成系统组成: :转速电流电流变化率三环调速转速电流电流变化率三环调速图图4.7 4.7 带电流变化率环的三环调速系统带电流变化率环的三环调速系统ADR-ADR-电流变化率调节器电流变化率调节器4.3 4.3 三环控制的直流调速系统三环控制的直流调速系统电压内环作用电压内环