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转速、电流双闭环控制的直流调速系统
第 2 章
内容提要
转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。本章着重阐明其控制规律、性能特点和设计方法,是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。重点学****br/>转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性
双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析
调节器的工程设计方法
按工程设计方法设计双闭环系统的调节器
弱磁控制的直流调速系统
转速、电流双闭环直流 调速系统及其静特性
问题的提出
第1章中表明,采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是,如果对系统的动态性能要求较高,例如:要求快速起制动,突加负载动态速降小等等,单闭环系统就难以满足需要。
1. 主要原因
是因为在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。
在单闭环直流调速系统中,电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的,但它只能在超过临界电流值 Idcr 以后,靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击,并不能很理想地控制电流的动态波形。
性能比较
带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程如图所示,起动电流达到最大值 Idm 后,受电流负反馈的作用降低下来,电机的电磁转矩也随之减小,加速过程延长。
图2-1 a) 带电流截止负反馈
的单闭环调速系统
IdL
n
t
Id
O
Idm
Idcr
n
最理想的过渡过程如右图所示,
但无法实现,因为需要无穷大
的转矩,电机不能提供。但由于

因此在励磁磁通Φ不变时,只
能增大电枢电流来提供大的转
矩,加快过渡过程,但能提供
的电流是有限的。
图2-1 b) 理想的起动过程


起动中的矛盾:为了快,希望转矩大,也就是电流大;但电流太大,电机和电源都不允许。解决方法:整个起动过程中,将电流限制在允许的最大值上,既不超过也不减小,实现“恒流调节”。这时,起动电流呈方形波,转速按线性增长。这是在最大电流(转矩)受限制时调速系统所能获得的最快的起动过程,如图所示。
当负载电流为恒值时,电动机加速度为常数,转速n线性增长。此时,主电路中的电感不计, 。因为不计电感,所以电流id可以突变。实际上电感并不等于0,电流id并不能突变,最多使其变得快一些。因为,要想电流id增长得快,只有加大电枢电压ud使其等于最大允许值Udm。
具有电流约束条件的理想起动过程
、电流约束条件 的理想起动过程
1)
使电流id以尽可能快的速度上升到Idm,转速n变化不大。
2)
由电流约束条件维持
不变, ,转速
n线性增长。则电枢电压Ud也线性增长,以保持。
为使电流id 减小最快,
必须有<<0,则
应有。
,转速和电流都稳定, =0。
3)
4)
以后:
具有电压、电流约束条件 的理想起动过程
5. 解决思路
为了实现在允许条件下的最快起动,关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。
按照反馈控制规律,采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变,那么,采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。