情境二KW軋鋼機龍門刨床雙閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)

情境二10KW軋鋼機(龍門刨床)雙閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)的調速

任務一:雙閉環(huán)調速系統(tǒng)分析

1.1轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的特點

1.1.1單閉環(huán)調速系統(tǒng)存在的問題1.用一個調節(jié)器綜合多種信號，各參數間相互影響，

2.環(huán)內的任何擾動，只有等到轉速出現偏差才能進行調節(jié)，因而轉速動態(tài)降落大。3.電流截止負反饋環(huán)節(jié)限制起動電流，不能充分利用電動機的過載能力獲得最快的動態(tài)響應，起動時間較長。1最佳理想起動過程:在電機最大電流（轉矩）受限制條件下，希望充分利用電機的允許過載能力，最好是在過渡過程中始終保持電流（轉矩）為允許的最大值。改進思路：為了獲得近似理想的過渡過程，并克服幾個信號綜合在一個調節(jié)器輸入端的缺點，最好的辦法就是將主要的被調量轉速與輔助被調量電流分來加以控制，用兩個調節(jié)器分別調節(jié)轉速和電流，構成轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)。21.1.2轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的特點系統(tǒng)特點：（1）兩個調節(jié)器，一環(huán)嵌套一環(huán)；速度環(huán)是外環(huán)，電流環(huán)是內環(huán)。（2）兩個PI調節(jié)器均設置有限幅；一旦PI調節(jié)器限幅（即飽和），其輸出量為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反極性的輸入信號使調節(jié)器退出飽和；即飽和的調節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出間的關系，相當于使該調節(jié)器處于斷開。而輸出未達限幅時，調節(jié)器才起調節(jié)作用，使輸入偏差電壓在調節(jié)過程中趨于零，而在穩(wěn)態(tài)時為零。（3）電流檢測采用三相交流電流互感器。（4）電流、轉速均實現無靜差。由于轉速與電流調節(jié)器采用PI調節(jié)器，所以系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，轉速和電流均為無靜差。轉速調節(jié)器ASR輸入無偏差，實現轉速無靜差。31.2轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的工作原理1.2.1雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的組成雙閉環(huán)調速系統(tǒng)原理圖如下：4靜態(tài)結構圖：51.2.2雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性⑴電流調節(jié)環(huán)電流環(huán)的給定信號是速度調節(jié)器的輸出信號Ui*,電流環(huán)的反饋信號來自交流電流互感器及整流電路或霍爾電流傳感器，其值為電流反饋系數。網壓波動時系統(tǒng)的自動調節(jié)過程：

6⑵轉速調節(jié)環(huán)ASR調節(jié)器的給定輸入由穩(wěn)壓電源提供，其幅值不可能太大，一般在十幾伏以下。當給定為最大值時，電動機應達到最高轉速，一般為時機的額定轉速。當為定值時，由ASR調節(jié)器可使電動機轉速恒定，克服負載擾動的影響，其系統(tǒng)的調節(jié)過程如下：7⑶雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性如圖所示：8雙閉環(huán)調速系統(tǒng)靜特性的分析：-A

段①ASR不飽和。②ACR不飽和?；?/p>

n0為理想空載轉速。此時轉速n與負載電流無關，完全由給定電壓所決定。電流給定有如下關系：。因ASR不飽和，故。n0A這段靜特性從一直延伸到。9A—B段①ASR飽和。②ACR不飽和。電流跟隨,起到了過流保護作用。雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于Idm時表現為轉速無靜差，這時，轉速負反饋起主要調節(jié)作用。在起動或堵轉時，負載電流達到Idm后，轉速調節(jié)器飽和，電流調節(jié)器起主要調節(jié)器作用，系統(tǒng)表現為電流無靜差，得到過電流的自動保護。雙閉環(huán)系統(tǒng)只能抑制起動或堵轉時的過電流，但當系統(tǒng)發(fā)生其他故障引起過電流時，系統(tǒng)不能保護，需另設過電流保護電路。101.2.3雙閉環(huán)調速系統(tǒng)起動過程分析

11突加給定系統(tǒng)起動過程分析：

第I階段

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電流上升階段（0~t1）突加Un*→ΔUn很大→ASR迅速飽和→Ui*＝Uim*→Uct、Ud0、Id迅速上升→n上升→Id↑≈Idm時，Ui＝Uim*。在本階段：ASR由不飽和迅速飽和（Un增長慢）。ACR不飽和（Ui增長快）。

12第II階段

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恒流升速階段（t1~t2）ASR飽和→Ui*≈Uim*→Id≈Idm→電機以恒加速度上升（n線性上升至n*）n↑→E↑→Id↓→Ui↓→ΔUi↑→Uct↑→Ud0↑→Id↑（Id維持Idm不變）在本階段中：（1）由于n的線性增長，使E為一個線性漸增的干擾量，ACR起調節(jié)作用，使Uct和Ud0基本上線性增長；（2）調整過程中，Id略低于Idm，保證ΔU>0,Uct線性上升。恒流升速階段是起動過程中的主要階段。13第Ⅲ階段

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轉速調節(jié)階段（t2以后）ΔUn＝0(n＝n*)→ASR仍飽和→Ui≈Uim*→Id≈Idm>IL→n↑>n*→ΔUn<0→ASR退飽和→Ui*↓<Uim*→Id↓→Id<IL→n↓→n∞（轉速可能會經過幾次振蕩，但轉速環(huán)會進行調節(jié)）。結論：起動過程中，ASR飽和后，系統(tǒng)成為恒流調節(jié)系統(tǒng)；ASR退飽和后，系統(tǒng)達到穩(wěn)定運行時，表現為一轉速無靜差調速系統(tǒng)。

14任務二：雙閉環(huán)可逆直流調速系統(tǒng)

2.1實現可逆的方法：由T＝CmΦId知，改變電機轉矩方向有兩種方法：（1）改變電樞電流Id的方向（電樞可逆）

Id→電樞可逆系統(tǒng)→改變Ud的方向實現（2）改變電機勵磁磁通Φ的方向（磁場可逆）