双闭环调速系统的动态性能

1、2-2 双闭环调速系统的动态性能,一、动态数学模型,二、起动过程分析,2-2 双闭环调速系统的动态性能,I: 0t1，电流上升段 IdIdL后电机开始转动,数值很大，ASR输出很快达到限幅值,ASR：不饱和饱和不饱和,时,Id不再迅猛增长，该阶段结束。,强迫电流快速上升,当,系统表现为在恒值给定 作用下的电流调节系统，基本上保持电流Id恒定,二、起动过程分析,2-2 双闭环调速系统的动态性能,I: 0t1，电流上升,ASR输出很快达到限幅值,II：t1t2 恒流升速段,ASR饱和，转速环开环,Id,二、起动过程分析,2-2 双闭环调速系统的动态性能,I: 0t1，电流上升段,ASR输出很快达到

2、限幅值,II：t1t2 恒流升速段,III：t2以后 转速调节段,转速出现超调，ASR输入端出现负的偏差电压，迫使其退出饱和状态，其输出 立即从限幅值降下，主电流Id因而下降,恒值给定 下电流调节系统,双闭环调速系统起动过程特点,2-2 双闭环调速系统的动态性能,（一）饱和非线性控制,ASR饱和时，转速环开环，系统表现为恒值电流调节的单闭环系统,ASR不饱和时，转速环闭环，整个系统是一个无静差调速系统，电流内环表现为电流随动系统,不能简单地应用线性控制理论来分析和设计系统，可以采用分段线性化方法处理,双闭环调速系统起动过程特点,（二）准时间最优,与理想快速起动过程有差距，主要表现在第I、II两

3、段电流不是突变,2-2 双闭环调速系统的动态性能,（一）饱和非线性控制,起动过程主要是第II阶段，即恒流升速阶段，电流保持恒定，一般选择为允许的最大值。 这个阶段属于电流受限制条件下的最短时间控制，或称“时间最优控制”,双闭环调速系统起动过程特点,2-2 双闭环调速系统的动态性能,（一）饱和非线性控制,（二）准时间最优,（三）转速超调,由于采用饱和非线性控制，起动过程结束进入第III阶段，必须使转速调节器退出饱和状态。,按照PI调节器特性，只有使转速超调，ASR的输入偏差电压Un为负值，才能使ASR退饱和。即，采用PI调节器的双闭环调速系统的转速动态响应必然有超调,不可逆双闭环调速系统制动、减

4、速过程特点,2-2 双闭环调速系统的动态性能,晶闸管整流器的输出电流是单方向的， 不可能在制动过程中产生负的反馈制动转矩。,制动时，当电流下降到零以后，只好自由停车。 如果必须加快制动，只能采用电阻能耗制动或电磁抱闸。,三、动态性能和两个调节器的作用,2-2 双闭环调速系统的动态性能,（一）动态跟随性能,起动和升速过程中，能够在电流受电机过载能力约束的调节下，表现出很快的动态跟随性能。,减速过程中，由于主电路电流不可逆型，跟随性能变差。,（二）动态抗扰性能,2-2 双闭环调速系统的动态性能,（一）动态跟随性能,1.抗负载扰动,负载扰动在电流环之后，,只能靠转速调节器来产生抗扰作用。,为减少动态

5、速降（升），必须在设计ASR时，要求系统具有较好的抗扰性能。,对于ACR，只要电流环具有良好的跟随性能,三、动态性能和两个调节器的作用,2.抗电网电压扰动,2-2 双闭环调速系统的动态性能,（一）动态跟随性能,（二）动态抗扰性能 1.抗负载扰动,三、动态性能和两个调节器的作用,电网电压扰动Ud和负载电流扰动IdL都在反馈环包围的前向通路上。 静特性而言，系统抗扰效果一样。,动态性能，IdL作用在n之前，它的变化经 就可被转速检测，在ASR上反应。 Ud作用点离n更远，它的波动要受到电磁惯性的阻挠后影响到Id，再经过机电惯性的滞后才能反应到n上，等到转速反馈产生调节作用，已经嫌晚。,三、动态性能

6、和两个调节器的作用,2-2 双闭环调速系统的动态性能,（一）动态跟随性能,（二）动态抗扰性能 1.抗负载扰动,2.抗电网电压扰动,双闭环系统中，,Ud被包围在电流环内,当电压波动时，可以通过电流反馈得到及时的调节，不必等到影响到转速后才在系统中有所反应。,因此，双环调速系统中，由电网电压波动引起的动态速降会比单闭环系统中小的多。,三、动态性能和两个调节器的作用,2-2 双闭环调速系统的动态性能,（一）动态跟随性能,（二）动态抗扰性能 1.抗负载扰动 2.抗电网电压扰动,（三）两个调节器的作用 1.转速调节器的作用 （1）使转速n跟随给定电压 变化，稳态无静差 （2）对负载变化起抗扰作用 （3）

7、其输出限幅值 决定允许的最大电流,三、动态性能和两个调节器的作用,2-2 双闭环调速系统的动态性能,（三）两个调节器的作用 1.转速调节器的作用 （1）使转速n跟随给定电压 变化，稳态无静差 （2）对负载变化起抗扰作用 （3）其输出限幅值决定允许的最大电流,2.电流调节器的作用 （1）对电网电压波动起及时抗扰作用 （2）起动时保证获得允许的最大电流 （3）在转速调节过程中，使电流跟随其给 定电压 变化 （4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电 流最大值,课堂习题,在转速、电流双闭环调速系统中，若ASR、ACR均采用PI调节器，则 1.试作出负载突增时IdL,Id与n在调整过程中的波形 2.若,当,求稳态运行时的,3.若系统中测速机励磁和电网电压发生变化时，系统有没有克服这两种扰动的能力？为什么？,课堂习题,在转速电流双闭环调速系统中，若ASR、ACR均采用PI调节器，则 1.试作出负载突增时IdL,Id与n在调整过程中的波形,答案,1.,课堂习题,在转速电流双闭环调速系统中，若ASR、ACR均采用PI调节器，则 1.试作出负载突增时IdL,Id与n在调整过程中的波形 2.若,当,求稳态运行时的,答案,2.,课堂习题,在转速电流双闭环调速系统中，若ASR、ACR均采用PI调节器，则 1.试作出负载突增时IdL,Id与n在调整过程