大學(xué)本科課程設(shè)計

1、第一章 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性第一節(jié) 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)計兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流。即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實(shí)行嵌套聯(lián)接。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)做電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出控制電力電子變換器UPE.為了獲得良好的靜動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。這樣，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖如下圖所示。分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，只要注意用帶限幅的輸出特性表示的PI調(diào)節(jié)器就可以了。PI調(diào)節(jié)器一般存在兩種狀態(tài)，即飽和與不飽和兩種狀態(tài)，當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不

2、在影響輸出，除非有反向的輸出信號使調(diào)節(jié)器退出飽和。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，PI的作用使輸入偏差電壓U在偉臺是總為零。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的偉臺結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示： 實(shí)際上載正常狀態(tài)時電流調(diào)節(jié)器是不會達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，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狀態(tài)。（1）.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和這是，兩個調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓都是零，因此Un= Un=n=n0Ui= Ui=Id因此，可以得到雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性的運(yùn)行段，它是一條水平的特性。（2）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和這是，ASR達(dá)到輸出限幅值Uim，轉(zhuǎn)速外環(huán)成開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再長生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單電

3、流閉環(huán)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時Id=Uim/=Idm這里最大電流Idm由設(shè)計者選定。取決于電動機(jī)的允許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度。因此，可以得到靜特性的令一段，它是一條垂直的特性。所以，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性如下圖所示： 第二節(jié) 穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計算 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)器都不飽和時，各變量之間有下列關(guān)系： Un= Un=n=n0Ui= Ui=IdUc= 上述關(guān)系表明，在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上，轉(zhuǎn)速n是由給定電壓Un決定的。ASR的輸出量Ui是由負(fù)載電流Idl決定的。而控制電壓Uc的大小則同時取決于n和Id。第三節(jié) 起動過程的分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如下所示：

4、由于在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和，飽和，退飽和三種情況，因此，起動的整個動態(tài)過程就分為三個階段。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的轉(zhuǎn)速和電流波形圖如下圖所示： 第一階段（0t1）是電流上升階段。突加給定電壓Un后，經(jīng)過兩個調(diào)節(jié)器的跟隨作用，Uc,Ud0,Id都跟著上升。但是Id沒有達(dá)到負(fù)載電Idl流以前.電動機(jī)還不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)IdIdl后。電動機(jī)開始起動。由于機(jī)電慣性的作用，轉(zhuǎn)速不會很快增長，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓Un的數(shù)值仍較大，其輸出電壓保持限幅值，強(qiáng)迫電樞電流Id迅速上升。直到IdIdm,UiUim,電流調(diào)節(jié)器很快就壓制了電流的增長，標(biāo)志這一階段的結(jié)束。在這個階段中，AS

5、R很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。 第二階段（t1t2）是恒流升速階段，是起動過程的主要階段。在這個階段中，ASR始終飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流給定Uim下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)?；旧媳３蛛娏鱅d恒定。因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速成線性增長。與此同時電動機(jī)的反電動勢E也按線性增長。對電流調(diào)節(jié)器來說，E是一個線性增長的擾動量。為了克服這個擾動，Ud0和Uc也必須基本上按線性增長。才能保持Id很定。當(dāng)ACR采用PI調(diào)節(jié)器時，要使其輸出量按照線性增長，其輸入偏差電壓Ui必須維持一定的恒值。也就是Id應(yīng)略低于Idm. 第三階段（t2以后）是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值n0，后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓減小到零。但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值Uim，所以電動機(jī)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(fù)。使它開始退出飽和狀態(tài)，Ui和Id很快下降。但是，只要Id仍大于負(fù)載電流Idl,轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。Id等于Idl。轉(zhuǎn)矩Te等于Tl,轉(zhuǎn)速達(dá)到峰值，此后，電動機(jī)開始