雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng) 第1頁(yè)/共27頁(yè)第2頁(yè)/共27頁(yè)考慮轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的局限性： 僅考慮了靜態(tài)性能，沒考慮啟動(dòng)過程（動(dòng)態(tài)性能僅考慮了靜態(tài)性能，沒考慮啟動(dòng)過程（動(dòng)態(tài)性能）*知知識(shí)識(shí)回回顧顧*轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)速閉環(huán)（P）開環(huán)開環(huán)加電流截加電流截至負(fù)反饋至負(fù)反饋轉(zhuǎn)速無靜差轉(zhuǎn)速無靜差系統(tǒng)（系統(tǒng)（PI）特性特性太軟太軟堵轉(zhuǎn)電堵轉(zhuǎn)電流過大流過大系統(tǒng)系統(tǒng)有靜有靜差差啟動(dòng)波形)1 ()()1 ()(edsspecom*nspKCIRKKRKCUUKKn第3頁(yè)/共27頁(yè)啟動(dòng)波形啟動(dòng)品質(zhì)有誰(shuí)決定？電機(jī)軸上的動(dòng)力學(xué)方程：電機(jī)軸上的動(dòng)力學(xué)方程：dtdnGDT

2、TLe3752dtdnCGDIImdLd3752如何獲得最佳啟動(dòng)波形？充分利用電機(jī)過載能力：充分利用電機(jī)過載能力：Id=Idm 總結(jié)：總結(jié)：控制轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速的本質(zhì)是控制轉(zhuǎn)矩，的本質(zhì)是控制轉(zhuǎn)矩，對(duì)于直流電機(jī)，就對(duì)于直流電機(jī)，就是控制電樞電流。是控制電樞電流。要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速起動(dòng)，必須在啟動(dòng)起動(dòng)，必須在啟動(dòng)過程中保持電樞電過程中保持電樞電流最大。單環(huán)系統(tǒng)流最大。單環(huán)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速、電流共用中轉(zhuǎn)速、電流共用一個(gè)調(diào)節(jié)器，無法一個(gè)調(diào)節(jié)器，無法保證保證Id=IdmId=Idm。 第4頁(yè)/共27頁(yè)n 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)的優(yōu)勢(shì)：轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)的優(yōu)勢(shì)： 將電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器分開，分別用兩個(gè)調(diào)節(jié)器；將電

3、流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器分開，分別用兩個(gè)調(diào)節(jié)器； 轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)的輸出作為電流環(huán)的給定轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)的輸出作為電流環(huán)的給定。第5頁(yè)/共27頁(yè)第6頁(yè)/共27頁(yè)ASRASR的輸出電壓的輸出電壓UiUi* *是是ACRACR的電流給定信號(hào)，其限的電流給定信號(hào)，其限幅值幅值UimUim為最大電流給定值，為最大電流給定值，ASRASR的限幅值完全取的限幅值完全取決于電動(dòng)機(jī)所允許的過載能力和系統(tǒng)對(duì)最大加速?zèng)Q于電動(dòng)機(jī)所允許的過載能力和系統(tǒng)對(duì)最大加速度的需要。度的需要。ACRACR的輸出電壓限幅值的輸出電壓限幅值UcmUcm，表示對(duì)最小角的限，表示對(duì)最小角的限制，也表示對(duì)晶閘管整流輸出電壓的限制。制，也表示

4、對(duì)晶閘管整流輸出電壓的限制。調(diào)節(jié)器輸出限幅第7頁(yè)/共27頁(yè)n當(dāng)調(diào)節(jié)器ASR不飽和時(shí)，ASR、ACR均不飽和，其輸入偏差電壓均為零。轉(zhuǎn)速不變轉(zhuǎn)速不變， 。滿足：dmdII0nn dmimdIUI*問題：如果問題：如果nn0，ASR 如何變化？如何變化？0*nnUUnndiiIUU*0*nUnn對(duì)于靜特性來說，有兩種情況 (穩(wěn)態(tài)時(shí))n當(dāng)調(diào)節(jié)器ASR飽和時(shí)，ASR輸出達(dá)到限幅值，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，電流不變電流不變， ， 。第8頁(yè)/共27頁(yè)ASR不飽和(CA段 )ASR飽和(AB段)0*nnUUnndiiIUU*0*nUnndmimdIUI*啟動(dòng)方向第9頁(yè)/共27頁(yè)第10頁(yè)/共27頁(yè) 穩(wěn)態(tài)時(shí) ：兩個(gè)

5、調(diào)節(jié)器均不飽和（輸入偏差為零，偏差的積分使調(diào)節(jié)器 有恒定的電壓輸出，輸出沒有達(dá)到飽和值） dLi*i0n*n,IUUnnUU0*nnUndm*imdIUImax*nmnUdm*imIU反饋系數(shù)： 第11頁(yè)/共27頁(yè) P調(diào)節(jié)器的輸出量總是正比于其輸入量，而PI調(diào)節(jié)器未飽和時(shí)，其輸出量的穩(wěn)態(tài)值是輸入的積分，最終使PI調(diào)節(jié)器輸入為零，才停止積分。 diIU*ACR的輸出： sdL*nesdesd0c/KRIUCKRInCKUUASR的輸出： 雙環(huán)系統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)：第12頁(yè)/共27頁(yè)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中已知數(shù)據(jù)為：電動(dòng)機(jī)：UN=220v，IN=20A，nN=1000r/min，電樞回路總電阻R=1。設(shè)

6、Unm*=Uim*=Ucm=10V，電樞回路最大電流Idm=40A，Ks=40，ASR與ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。試求：（1）電流反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的Ud，Ui*，Ui和Uc值。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅值分別應(yīng)按什么要求整定？第13頁(yè)/共27頁(yè)討論：分析限幅輸出的PI調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)？s1sK11piASR、ACR：2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和 動(dòng)態(tài)性能分析 第14頁(yè)/共27頁(yè)采用一個(gè)PI調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖: 對(duì)調(diào)速系統(tǒng)而言，Uin為恒值。PI調(diào)節(jié)器輸出Uc，由比例部分Ucp和積分部分Uci組成，即UdtUK

7、Upipic1K 第15頁(yè)/共27頁(yè)第16頁(yè)/共27頁(yè)第17頁(yè)/共27頁(yè)由靜止?fàn)顟B(tài)開始啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流由靜止?fàn)顟B(tài)開始啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流隨時(shí)間變化的波形隨時(shí)間變化的波形對(duì)比：理想的起動(dòng)過程，帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程和雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程-啟動(dòng)過程分析第18頁(yè)/共27頁(yè)由靜止?fàn)顟B(tài)開始啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流由靜止?fàn)顟B(tài)開始啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流隨時(shí)間變化的波形隨時(shí)間變化的波形第19頁(yè)/共27頁(yè)由靜止?fàn)顟B(tài)開始啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流由靜止?fàn)顟B(tài)開始啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流隨時(shí)間變化的波形隨時(shí)間變化的波形第II階段是恒流升速階段，電機(jī)在最大電流Uin*下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流恒定，加速度恒定，

8、轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)。電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)E也按線性增長(zhǎng)，對(duì)電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，E是一個(gè)線性漸增的擾動(dòng)量，為了克服它的擾動(dòng)，Udo和Uc也必須基本上按線性增長(zhǎng)，才能保持恒定。ACR采用PI調(diào)節(jié)器，Id應(yīng)略低于Idm。ASR飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)。ACR不能飽和，保證電流環(huán)的恒流調(diào)節(jié)作用。恒流調(diào)節(jié)過程一直伴隨著對(duì)反電勢(shì)擾動(dòng)的調(diào)節(jié)過程。第II階段（t1-t2）第20頁(yè)/共27頁(yè)由靜止?fàn)顟B(tài)開始啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流由靜止?fàn)顟B(tài)開始啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流隨時(shí)間變化的波形隨時(shí)間變化的波形第21頁(yè)/共27頁(yè)第22頁(yè)/共27頁(yè)第23頁(yè)/共27頁(yè)第24頁(yè)/共27頁(yè)（1）動(dòng)態(tài)降落動(dòng)態(tài)降落Cmax 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，由階躍擾動(dòng)所引起的輸出量最大降落值Cmax。用輸出量原穩(wěn)態(tài)值C的百分?jǐn)?shù)來表示。調(diào)速系統(tǒng)突加額定負(fù)載擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速降落稱為動(dòng)態(tài)速降nmax（2）恢復(fù)時(shí)間恢復(fù)時(shí)間tf 定義：從階躍擾動(dòng)作用開始，到輸出量基本恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，且與新的穩(wěn)態(tài)值C之差