直流調(diào)速技術--第四章雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

1、第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)1掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結構及各組成部分掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結構及各組成部分的作用。的作用。2掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程及系統(tǒng)的掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程及系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)原理。自動調(diào)節(jié)原理。3了解雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。了解雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。第四章第四章 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)直流調(diào)速系統(tǒng)的應用a) 紡織機械自動絡筒機b) 造紙行業(yè)復卷機第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)一、理想的啟動電流波形一、理想的啟動電流波形啟動過程中電流和轉速波形a) 帶電流截止負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟

2、動電流波形b) 理想的快速啟動電流波形第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)二、轉速二、轉速- -電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結構圖ASR轉速調(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晶閘管觸發(fā)整流裝置第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成關系如下： 第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 從上圖中可以看出系統(tǒng)各物理量之間的關系，如：nsnfnsnUUUUnisifi

3、sidUUUUI轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)組成框圖如下：第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)三、系統(tǒng)的起動過程分析三、系統(tǒng)的起動過程分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動時的轉速和電流波形第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)1第第I階段階段電流上升階段（電流上升階段（0t1）突加給定電壓Usn后，Id上升，當Id小于負載電流IdL時，電動機還不能轉動。當IdIdL后，電動機開始啟動。在第I階段中，ASR很快進入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。 第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2第第II階段階段恒流升速階段（恒流升速階段（t1t2）恒流升速階段是起動過程中

4、的主要階段，在第II階段中，ASR始終是飽和的，為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，ACR是不飽和的。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3第第階段階段轉速調(diào)節(jié)階段（轉速調(diào)節(jié)階段（t2以后）以后）在第III階段，ASR和ACR都不飽和，ASR起主導的轉速調(diào)節(jié)作用，而ACR則力圖使Id盡快地跟隨其給定值Usi，或者說，電流內(nèi)環(huán)是一個電流隨動子系統(tǒng)。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)4系統(tǒng)起動過程特點系統(tǒng)起動過程特點（1）飽和非線性控制（2）時間最優(yōu)控制 恒流升速階段：電流保持恒定為允許的最大值，充分發(fā)揮電動機的過載能力，使啟動過程最快。屬于電流受限制條件下的最短時間限制。

5、 第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（3）轉速超調(diào)在啟動過程的第階段即恒流升速階段，ASR處于飽和狀態(tài)，這是為了使電流維持在最大值，以使得轉速以最大加速度增加。當轉速達到給定值后，要考慮使ASR退出飽和。這樣，當負載變化時， ASR才能起到轉速調(diào)節(jié)的作用。ASR退飽和的方法就是轉速超調(diào)。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)四、系統(tǒng)的工作原理及其自動調(diào)節(jié)過程四、系統(tǒng)的工作原理及其自動調(diào)節(jié)過程1. 電流調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器ACR 的調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)作用假設Id Usi / ，則電流環(huán)的自動調(diào)節(jié)過程如下：第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)這種保持電流不變的特性

6、，使系統(tǒng)具有了以下特性：自動限制最大電流。ASR的輸出限幅值為Usim，電流的最大值： 一般整定為： 。能有效抑制電網(wǎng)電壓波動的影響。 使流過電動機的電流能很快恢復到原值。當電網(wǎng)電壓波動而引起電流波動時。simmUI2 2.5mNII第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2速度調(diào)節(jié)器速度調(diào)節(jié)器ASR的調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)作用速度環(huán)是由ASR和轉速負反饋組成的閉環(huán)，它的主要作用是保持轉速穩(wěn)定，并最后消除轉速靜差。當Usn一定時，達到穩(wěn)定時轉速n=Usn/。假設轉速降低nUsn/，則速度環(huán)的自動調(diào)節(jié)過程如下： 第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3負載變化時的自動調(diào)節(jié)過程負載變

7、化時的自動調(diào)節(jié)過程當負載增大時，自動調(diào)速過程如下：第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結論結論轉速環(huán)主要作用為保持轉速穩(wěn)定，消除轉速偏差；電流環(huán)主要作用為穩(wěn)定電流，即限制最大電流，抑制電網(wǎng)電壓的波動。對于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動態(tài)性能就是抗干擾性能，主要包括抗負載擾動和抗電網(wǎng)電壓擾動的性能。從抗干擾性能方面分析，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。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)五、電動機堵轉過程五、電動機堵轉過程當Id Idm時，此時的調(diào)節(jié)過程如下：第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)如圖所示，實線為理想的“挖土機特性”，虛線為雙閉環(huán)直流

8、調(diào)速系統(tǒng)實際的機械特性，它已很接近理想的“挖土機特性”。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機械特性第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)六、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點六、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點1轉速調(diào)節(jié)器的作用轉速調(diào)節(jié)器的作用（1）轉速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導調(diào)節(jié)器，它使轉速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。（2）對負載變化起抗干擾作用。（3）其輸出限幅值決定電動機允許的最大電流 dmdmsim/（）IIU 第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2電流調(diào)節(jié)器的作用電流調(diào)節(jié)器的作用（1）電動機啟動時保證獲得大而穩(wěn)定的起動電流，縮短啟動時間，從而

9、加快動態(tài)過程。（2）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉速的調(diào)節(jié)過程中，使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（3）當電動機過載或堵轉時，限制電樞電流的最大值，起到電流安全保護的作用（作用等同于電流截止負反饋）。（4）對電網(wǎng)電壓波動起快速抑制作用。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)與雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的比較單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)與雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的比較雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有的優(yōu)點：（1）具有良好的靜特性（接近理想的“挖土機特性”）。（2）具有較好的動態(tài)特性，起動時間短（動態(tài)響應快），超調(diào)量也較小。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速

10、系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（3）系統(tǒng)抗擾動能力強，電流環(huán)能較好地克服電網(wǎng)電壓波動的影響，而速度環(huán)能抑制被它包圍的各個環(huán)節(jié)擾動的影響，并最后消除轉速偏差。（4）由兩個調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)電流和轉速?？梢苑謩e進行設計、調(diào)整（先調(diào)好電流環(huán)，再調(diào)速度環(huán)）。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)一、實訓目的一、實訓目的1. 熟悉轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路結構。2. 熟練掌握轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的接線。3. 掌握轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法及參數(shù)整定。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)二、實訓內(nèi)容二、實訓內(nèi)容1. 轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路接線和

11、控制電路接線。2. 轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)各部件的調(diào)試和系統(tǒng)的通電調(diào)試。3. 求取雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機械特性。4. 觀察系統(tǒng)抑制擾動的調(diào)節(jié)作用并了解其動態(tài)特性。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)三、實訓器材三、實訓器材序號材料型號數(shù)量備注 1電力電子及電氣傳動實驗臺求是公司的 MCL-II型 1臺 2三相可調(diào)交流電源輸出 0 380 V、 50 Hz三相對稱交流電 1個或型號自定 3三相整流及觸發(fā)裝置、可調(diào)電抗器 MCL-33 1套 4給定電位器、轉速調(diào)節(jié)器、速度變換器、電流調(diào)節(jié)器、電流檢測電路 MCL-18 1組實訓設備、工具及儀表清單第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

12、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)序號材料型號數(shù)量備注 5可調(diào)電容器 MEL-11 2個 6直流電動機 PN =185 W、 UN =220 V、 IN =1. 1 A、 n = 1500 r / min 1臺 7測速發(fā)電機及測功機、轉速表 MEL-13組件 1組 8三相可變電阻器 MEL-03 1組 9雙蹤示波器 GOS-620 1臺或型號自定 10萬用表數(shù)字式或指針式 1只或型號自定 11電流表、電壓表 MEL-06各 1只 12一字旋具 1把續(xù)表續(xù)表第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)四、實訓步驟四、實訓步驟1. 轉速轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的接線電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的接線雙閉環(huán)直流

13、調(diào)速系統(tǒng)實驗原理圖第四章第四章 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)直流調(diào)速系統(tǒng)實驗接線示意圖第四章第四章 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)直流調(diào)速系統(tǒng)實物接線圖第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2. 通電調(diào)試通電調(diào)試（1）觸發(fā)電路的檢查（2）開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試（3）閉環(huán)系統(tǒng)各部件調(diào)試（4）閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試（5）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)工作機械特性的測試（6）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)波形的觀察第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3. 與開環(huán)、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機械特性進行與開環(huán)、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機械特性進行比較，得出結論比較，得出結論雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)負載

14、發(fā)生變化、電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，轉速波動很（小、大），可以實現(xiàn) 1 （無靜差、有靜差）調(diào)速。同時, 當突加給定或負載突然變化時，動態(tài)速降（小、大），動態(tài)性能（好、不好）。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實訓實訓7 直流直流調(diào)速柜雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)試與故障排除調(diào)速柜雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)試與故障排除一、實訓目的一、實訓目的1. 熟悉直流調(diào)速柜雙閉環(huán)系統(tǒng)的各組成部分及其結構位置。2. 掌握轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的安裝接線與調(diào)試。3. 能夠對轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進行簡單的故障排除。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實訓實訓7 直流直流調(diào)速柜雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)試與故障排除

15、調(diào)速柜雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)試與故障排除一、實訓目的一、實訓目的1. 熟悉直流調(diào)速柜雙閉環(huán)系統(tǒng)的各組成部分及其結構位置。2. 掌握轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的安裝接線與調(diào)試。3. 能夠對轉速-電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進行簡單的故障排除。第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)二、實訓器材二、實訓器材序號材料型號或規(guī)格數(shù)量備注 1直流調(diào)速柜 DSC-32型或 DSC-5型 1臺 2萬用表數(shù)字式或指針式 1只或型號自定 3雙蹤示波器 GOS-620 1臺或型號自定 4試電筆 1支 5一字旋具 1把實訓設備、工具及儀表清單第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)三、實訓步驟三、實訓步驟1

16、. 認識雙閉環(huán)直流調(diào)速柜各組成部分及結構位置認識雙閉環(huán)直流調(diào)速柜各組成部分及結構位置雙閉環(huán)系統(tǒng)框圖第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)板TJB 實物圖第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉速-電流雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)板內(nèi)部的連接示意圖第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2. 直流調(diào)速柜的安裝接線直流調(diào)速柜的安裝接線直流調(diào)速柜雙閉環(huán)控制盒前視圖第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)測速發(fā)電機檢測反饋信號的接線示意圖第四章第四章 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)速系統(tǒng)各部分連接圖第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電位器

17、功能測試點功能 RP1 ASR輸出正限幅調(diào)整電位器 S1電壓給定值測試點 RP2 ASR輸出負限幅調(diào)整電位器 S2 ASR輸出值測試點 RP3 ACR輸出正限幅調(diào)整電位器 S3 ACR輸出值測試點 RP4 ACR輸出負限幅調(diào)整電位器 S4過流值測試點 RP5過流值大小調(diào)整電位器 S5轉速反饋測試點 RP6保護值調(diào)整電位器 (在線路板上 ) RP7電流反饋電位器 (在線路板上 ) RP8轉速反饋電位器 (在線路板上 )3. 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試雙閉環(huán)調(diào)節(jié)板電位器和測試點含義第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（1）繼電控制電路的通電調(diào)試（2）各控制板的調(diào)試（3）開環(huán)通電調(diào)試（帶電阻性負載）（4）閉環(huán)通電調(diào)試（帶電動機負載）第四章第四章 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)節(jié)板處于開環(huán)位置第四章第四章 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)節(jié)板處于閉環(huán)位置第四章第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)4.