電力拖動自動控制系統(tǒng)陳伯時轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法PPT課件

1、1本節(jié)要點：本節(jié)要點： 1.介紹轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性；2.穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其靜特性；闡述動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并就起動和抗擾兩個方面分析轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR、電流調(diào)節(jié)器ACR的作用。重點、難點: 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本組成、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其參數(shù)計算。 第1頁/共57頁22.1 2.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性系統(tǒng)及其靜特性 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)不能隨意控制電流單閉環(huán)系統(tǒng)不能隨意控制電流和轉(zhuǎn)矩的動態(tài)過程。和轉(zhuǎn)矩的動態(tài)過程。 采用電流截止負反饋環(huán)節(jié)只能限制采用電流截止負反饋環(huán)節(jié)只能限制電流的沖擊，并不能很好地控制電流的電流的沖擊，并不能很好地控制電流的動態(tài)波

2、形。動態(tài)波形。第2頁/共57頁3起動性能起動性能 帶電流截止負反饋的單閉環(huán)直流調(diào)帶電流截止負反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程如圖速系統(tǒng)起動過程如圖 所示，起動電所示，起動電流達到最大值流達到最大值 I Idmdm 后，受電流負反后，受電流負反饋的作用降低下來，電機的電磁轉(zhuǎn)饋的作用降低下來，電機的電磁轉(zhuǎn)矩也隨之減小，加速過程延長。矩也隨之減小，加速過程延長。 IdLntIdOIdmIdcr圖2-1 a) 帶電流截止負反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)第3頁/共57頁4起動性能起動性能（續(xù)） 理想起動過程波形如圖，這時，起理想起動過程波形如圖，這時，起動電流呈方形波，轉(zhuǎn)速按線性增長。動電流呈方形波，轉(zhuǎn)速按線性增

3、長。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限制時這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限制時調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的最快的起動過調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的最快的起動過程。程。IdLntIdOIdm圖2-1 b) 理想的快速起動過程第4頁/共57頁5 希望能實現(xiàn)的控制希望能實現(xiàn)的控制在起動過程的主要階段，只有電流在起動過程的主要階段，只有電流負反饋，沒有轉(zhuǎn)速負反饋。負反饋，沒有轉(zhuǎn)速負反饋。達到穩(wěn)態(tài)后，只要轉(zhuǎn)速負反饋，不達到穩(wěn)態(tài)后，只要轉(zhuǎn)速負反饋，不讓電流負反饋發(fā)揮主要作用。讓電流負反饋發(fā)揮主要作用。 第5頁/共57頁62.1.1 2.1.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反

4、饋為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負反饋轉(zhuǎn)速負反饋和和電流負反饋電流負反饋。 二者之間實行嵌套（或稱串級）二者之間實行嵌套（或稱串級）聯(lián)接如下圖所示。聯(lián)接如下圖所示。第6頁/共57頁7TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAVM+-UdIdUPEL-MTG+圖2-2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ASR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR電流調(diào)節(jié)器 TG測速發(fā)電機TA電流互感器 UPE電力電子變換器內(nèi)環(huán)外 環(huán)1. 1. 系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器

5、，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流 電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán) 第7頁/共57頁8 轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用帶限幅作用的PI調(diào)節(jié)器。第8頁/共57頁9 當(dāng)當(dāng)ASRASR不飽和時，不飽和時，ASRASR成為主導(dǎo)的調(diào)節(jié)器，成為主導(dǎo)的調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速負反饋起主要作用轉(zhuǎn)速負反饋起主要作用。 Ks 1/CeUcIdEnUd0+-IdR R ACR-UiUPE當(dāng)ASR飽和時，相當(dāng)于電流單閉環(huán)系統(tǒng),實現(xiàn)“只有電流負反饋，沒有轉(zhuǎn)速負反饋”*imU第9頁/共57頁102.2.調(diào)節(jié)器輸出限幅的作用調(diào)節(jié)器輸出限幅的作用 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRASR的輸出限幅電壓的輸出限幅電壓U U* *imim決決定電

6、流給定電壓的最大值；定電流給定電壓的最大值； 電流調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器ACRACR的輸出限幅電壓的輸出限幅電壓U Ucmcm限限制了電力電子變換器的最大輸出電壓制了電力電子變換器的最大輸出電壓U Udmdm。第10頁/共57頁113. 限幅電路第11頁/共57頁12限幅電路（續(xù)）第12頁/共57頁134. 電流檢測電路電流檢測電路 TA電流互感器U0第13頁/共57頁141. 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖2.1.2 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性 第14頁/共57頁152. 限幅作用 存在兩種狀況：存在兩種狀況： 飽和飽和輸出達到限幅值輸出達到限幅值 當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反當(dāng)調(diào)節(jié)器飽

7、和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和；換句話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和；換句話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。第15頁/共57頁16不飽和不飽和輸出未達到限幅值輸出未達到限幅值 當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，正如當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，正如1.61.6節(jié)中所闡節(jié)中所闡明的那樣，明的那樣，PI PI 作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總是零。態(tài)時總是零。第16頁/共57頁173. 系統(tǒng)靜特性 實際上，在正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的。 因此

8、，對于靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性如圖所示，第17頁/共57頁18（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和di*i0n*nIUUnnUU由第一個關(guān)系式可得 0*nnUn從而得到上圖靜特性的CA段。 (2-1) 穩(wěn)態(tài)時，兩個調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓都是0第18頁/共57頁19n 靜特性的水平特性靜特性的水平特性 同時，由于同時，由于ASRASR不飽和，不飽和，U U* *i i U U* *imim，從上述第二個關(guān)系式可知，從上述第二個關(guān)系式可知: : I Id d I Idmdm。 這就是說，這就是說， CACA段靜特性從理想空載段靜特性從理想空載狀態(tài)的狀態(tài)的 I I

9、d d = 0 = 0 一直延續(xù)到一直延續(xù)到 I Id d = = I Idmdm ，而而 I Idmdm 一般都是大于額定電流一般都是大于額定電流 I IdNdN 的。的。這就是靜特性的運行段，它是這就是靜特性的運行段，它是水平的特水平的特性性。第19頁/共57頁20（2 2） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和 這時，ASR輸出達到限幅值U*im ，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時 dm*imdIUI式中，最大電流 Idm 是由設(shè)計者選定的，取決于電機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度。(2-2) 第20頁/共57頁

10、21n 靜特性的垂直特性靜特性的垂直特性 式（式（2-22-2）所描述的靜特性是上圖）所描述的靜特性是上圖中的中的ABAB段，它是段，它是垂直的特性垂直的特性。 這樣的下垂特性只適合于這樣的下垂特性只適合于 n n n n0 0 ，則，則U Un n U U* *n n ，ASRASR將退出飽和狀態(tài)。將退出飽和狀態(tài)。 第21頁/共57頁224. 4. 兩個調(diào)節(jié)器的作用兩個調(diào)節(jié)器的作用 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小負載電流小于于I Idmdm時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，這時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速負反饋起主要調(diào)節(jié)作用。速負反饋起主要調(diào)節(jié)作用。 當(dāng)負載電流達到當(dāng)負載電

11、流達到 I Idmdm 后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)和，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護。保護。第22頁/共57頁23 這就是采用了兩個PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個閉環(huán)的效果。這樣的靜特性顯然比帶電流截止負反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)靜特性好。實際上運算放大器的開環(huán)放大系數(shù)并不是無窮大，特別是為了避免零點飄移而采用 “準PI調(diào)節(jié)器”時，靜特性的兩段實際上都略有很小的靜差，如圖中虛線所示。 第23頁/共57頁242.1.3 各變量的穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都不

12、飽和時，各變量之間有下列關(guān)系 0n*nnnUUdLdi*iIIUUsdL*nesdesd0c/KRIUCKRInCKUU(2-3) (2-5) (2-4) 第24頁/共57頁25 上述關(guān)系表明，在穩(wěn)態(tài)工作點上， 轉(zhuǎn)速 n 是由給定電壓U*n決定的； ASR的輸出量U*i是由負載電流 IdL 決定的； 控制電壓 Uc 的大小則同時取決于 n 和 Id，或者說，同時取決于U*n 和 IdL。第25頁/共57頁26第26頁/共57頁27 這些關(guān)系反映了這些關(guān)系反映了PIPI調(diào)節(jié)器不同于調(diào)節(jié)器不同于P P調(diào)節(jié)器的特點調(diào)節(jié)器的特點: :比例環(huán)節(jié)的輸出量總是正比于其輸入比例環(huán)節(jié)的輸出量總是正比于其輸入量，

13、量，PIPI調(diào)節(jié)器則不然，調(diào)節(jié)器則不然，其輸出量的穩(wěn)態(tài)值其輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)與輸入無關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的要決定的。后面需要。后面需要PIPI調(diào)節(jié)器提供多調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止。到飽和為止。第27頁/共57頁28n 反饋系數(shù)計算反饋系數(shù)計算 鑒于這一特點，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算與單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)完全不同，而是和無靜差系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)計算相似，即根據(jù)各調(diào)節(jié)器的給定與反饋值計算有關(guān)的反饋系數(shù)： 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 電流反饋系數(shù) max*nmnUdm*imIU(2-6) (2-7) 第28頁/共57頁29

14、兩個給定電壓的最大值兩個給定電壓的最大值U U* *nmnm和和U U* *imim由設(shè)計者選定，設(shè)計原則如下：由設(shè)計者選定，設(shè)計原則如下：U U* *nmnm受運算放大器允許輸入電壓和穩(wěn)壓受運算放大器允許輸入電壓和穩(wěn)壓電源的限制；電源的限制；U U* *imim 為為ASRASR的輸出限幅值。的輸出限幅值。第29頁/共57頁302.2 2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 和動態(tài)性能分析和動態(tài)性能分析本節(jié)提要本節(jié)提要雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型起動過程分析起動過程分析動態(tài)抗擾性能分析動態(tài)抗擾性能分析轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器的作用轉(zhuǎn)速

15、和電流兩個調(diào)節(jié)器的作用第30頁/共57頁312.2.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型 在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)數(shù)在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，考慮雙閉環(huán)控制學(xué)模型的基礎(chǔ)上，考慮雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，即可繪出雙閉環(huán)直流調(diào)速的結(jié)構(gòu)，即可繪出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖所示。系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖所示。第31頁/共57頁321. 系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)第32頁/共57頁332. 2. 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 圖中圖中WWASRASR(s)(s)和和WWACRACR(s)(s)分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。如果采用如果采用PIPI調(diào)節(jié)器，則

16、有調(diào)節(jié)器，則有 ssKsWnnnASR1)(ssKsWiiiACR1)(第33頁/共57頁342.2.2 2.2.2 起動過程分析起動過程分析 前已指出，設(shè)置雙閉環(huán)控制的前已指出，設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個重要一個重要目的目的就是就是要獲得接近于圖要獲得接近于圖2-2-1b1b的理想起動過程的理想起動過程，因此在分析雙閉，因此在分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能時，有必要首環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能時，有必要首先探討它的起動過程。先探討它的起動過程。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓U U* *n n由靜止?fàn)顟B(tài)起動時，轉(zhuǎn)速和電流由靜止?fàn)顟B(tài)起動時，轉(zhuǎn)速和電流的動態(tài)過程示于下圖。的動態(tài)過

17、程示于下圖。第34頁/共57頁35圖2-7 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動時的轉(zhuǎn)速和電流波形 n OOttIdm IdL Id n* IIIIIIt4 t3 t2 t1 1. 起動過程轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個動態(tài)過程就分成圖中標(biāo)明的I、II、III三個階段第35頁/共57頁36IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第I階段電流上升的階段（0 t1） 突加給定電壓 U*n 后，Id 上升，當(dāng) Id 小于負載電流 IdL 時，電機還不能轉(zhuǎn)動當(dāng) Id IdL 后，電機開始起動，由于機電慣性作用，轉(zhuǎn)速不會很快增長，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入

18、偏差電壓的數(shù)值仍較大，其輸出電壓保持限幅值 U*im，強迫電流 Id 迅速上升直到，Id = Idm ， Ui = U*im 電流調(diào)節(jié)器很快就壓制 Id 了的增長，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束在這一階段中，ASR很快進入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和第36頁/共57頁37n IdL Id n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第 II 階段恒流升速階段（t1 t2） ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流U*im 給定下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流 Id 恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長同時，電機的反電動勢E 也按線性增長，對電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，E

19、是一個線性漸增的擾動量，為了克服它的擾動， Ud0和 Uc 也必須基本上按線性增長，才能保持 Id 恒定當(dāng)ACR采用PI調(diào)節(jié)器時，要使其輸出量按線性增長，其輸入偏差電壓必須維持一定的恒值，也就是說， Id 應(yīng)略低于 Idm第37頁/共57頁38第第 II II 階段（續(xù)）階段（續(xù)） 恒流升速階段是起動過程中恒流升速階段是起動過程中的主要階段。的主要階段。 為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，在起動過程中在起動過程中 ACRACR是不應(yīng)飽和的，是不應(yīng)飽和的，電力電子裝置電力電子裝置 UPE UPE 的最大輸出電的最大輸出電壓也須留有余地，這些都是設(shè)計時壓也須留有余地，這些

20、都是設(shè)計時必須注意的。必須注意的。第38頁/共57頁39IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第 階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（ t2 以后） 當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差減少到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值U*im ，所以電機仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負，使它開始退出飽和狀態(tài)， U*i 和 Id 很快下降。但是，只要 Id 仍大于負載電流 IdL ，轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升第39頁/共57頁40第第 階段（續(xù)）階段（續(xù)） 直到直到I Id d = = I IdLdL時，時，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T Te e= = T TL L ，則則

21、d dn/n/d dt t = 0= 0，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n才到達才到達峰值（峰值（t t = = t t3 3時）。時）。IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第40頁/共57頁41第第 階段（續(xù)）階段（續(xù)） 此后，電動機開始在負載的阻力下減速，與此相應(yīng)，在一小段時間內(nèi)(t3 t4),IdIdL，直到穩(wěn)定。如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，也會有一些振蕩過程。IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第41頁/共57頁42第第 階段（續(xù)）階段（續(xù)） 在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASRASR和和ACRACR都

22、不飽和，都不飽和，ASRASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)作用，而，而ACRACR則力圖使則力圖使 I Id d 盡快盡快地跟隨其給定值地跟隨其給定值 U U* *i i ，或者說，電流，或者說，電流內(nèi)環(huán)是一個內(nèi)環(huán)是一個電流隨動子系統(tǒng)電流隨動子系統(tǒng)。第42頁/共57頁432. 2. 分析結(jié)果分析結(jié)果 綜上所述，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)綜上所述，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點：的起動過程有以下三個特點： （1 1） 飽和非線性控制；飽和非線性控制； （2 2） 準時間最優(yōu)控制；準時間最優(yōu)控制； （3 3） 轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)。 第43頁/共57頁44（1 1） 飽和非線性控制飽和非

23、線性控制 根據(jù)根據(jù)ASRASR的飽和與不飽和，整個系統(tǒng)處于的飽和與不飽和，整個系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)完全不同的兩種狀態(tài)： 當(dāng)當(dāng)ASRASR飽和時，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，系統(tǒng)表飽和時，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)；現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)； 當(dāng)當(dāng)ASRASR不飽和時，轉(zhuǎn)速環(huán)閉環(huán)，整個不飽和時，轉(zhuǎn)速環(huán)閉環(huán)，整個系統(tǒng)是一個無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流系統(tǒng)是一個無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流內(nèi)環(huán)表現(xiàn)為電流隨動系統(tǒng)。內(nèi)環(huán)表現(xiàn)為電流隨動系統(tǒng)。第44頁/共57頁45（2 2）準時間最優(yōu)控制）準時間最優(yōu)控制 起動過程中的主要階段是第起動過程中的主要階段是第II階段的恒流升速，它的特征是電流保持階段的恒流升速

24、，它的特征是電流保持恒定。一般選擇為電動機允許的最大電流，以便充分發(fā)揮電動機的過載能恒定。一般選擇為電動機允許的最大電流，以便充分發(fā)揮電動機的過載能力，使起動過程盡可能最快。力，使起動過程盡可能最快。 這階段屬于有限制條件的最短時間控制。因此，整個起動過程可看作為是這階段屬于有限制條件的最短時間控制。因此，整個起動過程可看作為是一個準時間最優(yōu)控制。一個準時間最優(yōu)控制。第45頁/共57頁46（3 3）轉(zhuǎn)速超調(diào)）轉(zhuǎn)速超調(diào) 由于由于ASRASR采用了飽和非線性控制，起動過程結(jié)束進入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段后，采用了飽和非線性控制，起動過程結(jié)束進入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段后，必必須使轉(zhuǎn)速超調(diào)，須使轉(zhuǎn)速超調(diào)， ASR ASR

25、的輸入偏差電壓的輸入偏差電壓 U Un n 為負值，才能使為負值，才能使ASRASR退出飽和退出飽和。 這樣，采用這樣，采用PIPI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)必然有超調(diào)。調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)必然有超調(diào)。第46頁/共57頁47 最后，應(yīng)該指出，對于不可逆的最后，應(yīng)該指出，對于不可逆的電力電子變換器，雙閉環(huán)控制只能保證電力電子變換器，雙閉環(huán)控制只能保證良好的起動性能，卻不能產(chǎn)生回饋制動，良好的起動性能，卻不能產(chǎn)生回饋制動，在制動時，當(dāng)電流下降到零以后，只好在制動時，當(dāng)電流下降到零以后，只好自由停車。自由停車。 必須加快制動時，只能采用電阻能耗必須加快制動時，只能采用電阻能耗制動或

26、電磁抱閘。制動或電磁抱閘。第47頁/共57頁482.2.3 2.2.3 動態(tài)抗擾性能分析動態(tài)抗擾性能分析 一般來說，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具一般來說，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動態(tài)性能。對于調(diào)速有比較滿意的動態(tài)性能。對于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動態(tài)性能是抗擾性系統(tǒng)，最重要的動態(tài)性能是抗擾性能。能。 主要是主要是抗負載擾動抗負載擾動和和抗電網(wǎng)電抗電網(wǎng)電壓擾動壓擾動的性能。的性能。第48頁/共57頁491. 1. 抗負載擾動抗負載擾動直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)抗負載擾作用負載擾動作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR來產(chǎn)生抗負載擾動的作用。在設(shè)計ASR時，應(yīng)要求有較好的抗擾性能指標(biāo)第49頁/共57頁50圖2-8 直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)抗擾作用a)單閉環(huán)系統(tǒng)2. 抗電網(wǎng)電壓擾動UdU*n-IdLUn+-ASR 1/CenUd01/R Tl s+1R TmsIdKsTss+1-E第50頁/共57頁51抗電網(wǎng)電壓擾動（續(xù)）抗電網(wǎng)電壓擾動（續(xù)）