第3章 转速、电流反馈控制的直流调速系统.ppt

第3章
转速、电流反馈控制的直流调速系统
电力拖动自动控制系统 —运动控制系统
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内容提要
转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性
转速、电流反馈控制直流调速系统的动态数学模型
转速、电流反馈控制直流调速系统调节器的工程设计方法
MATLAB仿真软件对转速、电流反馈控制的直流调速系统的仿真
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转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性
对于经常正、反转运行的调速系统,缩短起、制动过程的时间是提高生产率的重要因素。
在起动(或制动)过渡过程中,希望始终保持电流(电磁转矩)为允许的最大值,使调速系统以最大的加(减)速度运行。
当到达稳态转速时,最好使电流立即降下来,使电磁转矩与负载转矩相平衡,从而迅速转入稳态运行。
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起动电流呈矩形波,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(制动)过程。
图3-1 时间最优的理想过渡过程
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转速、电流反馈控制直流调速系统 的组成
应该在起动过程中只有电流负反馈,没有转速负反馈,在达到稳态转速后,又希望只要转速负反馈,不再让电流负反馈发挥作用。
在系统中设置两个调节器,分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流,
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
从闭环结构上看,电流环在里面,称作内环;转速环在外边,称作外环。形成了转速、电流反馈控制直流调速系统(简称双闭环系统)。
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稳态结构图与参数计算
图3-2 转速、电流反馈控制直流调速系统原理图
ASR——转速调节器 ACR——电流调节器
TG——测速发电机
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1. 稳态结构图和静特性
转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定的最大值,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,
当调节器饱和时,输出达到限幅值,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;
当调节器不饱和时,PI调节器工作在线性调节状态,其作用是使输入偏差电压在稳态时为零。
对于静特性来说,只有转速调节器饱和与不饱和两种情况,电流调节器不进入饱和状态。
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图3-3 双闭环直流调速系统的稳态结构图
α——转速反馈系数β——电流反馈系数
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(1) 转速调节器不饱和
两个调节器都不饱和,稳态时,它们的输入偏差电压都是零。
(3-1)
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(2)转速调节器饱和
ASR输出达到限幅值时,转速外环呈开环状态,转速的变化对转速环不再产生影响。
双闭环系统变成一个电流无静差的单电流闭环调节系统。稳态时

(3-2)
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