轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

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1、直流調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第2章2.3轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2.3.1單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性2.3.2單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析2.3.3無靜差調(diào)速系統(tǒng)的積分控制規(guī)律2.3.4單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)2.3.1單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性控制器功率驅(qū)動(dòng)裝置生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速給定電網(wǎng)轉(zhuǎn)速反饋轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理框圖1.單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)+ATG+Utgn?UnU*nMTGIdUnUdUctGT+++放大器L測速發(fā)電機(jī)2.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性（1）

2、忽略各種非線性因素，假定系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系都是線性的；（2）V-M系統(tǒng)工作在開環(huán)機(jī)械特性的連續(xù)段；（3）忽略控制電源和電位器的等效電阻。為分析閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，先作如下的假定：電壓比較環(huán)節(jié)放大器電力電子變換器調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性測速反饋環(huán)節(jié)各環(huán)節(jié)靜態(tài)關(guān)系以上各關(guān)系式中—放大器的電壓放大系數(shù)；—電力電子變換器的電壓放大系數(shù)；—轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，（V·min/r）；—UPE的理想空載輸出電壓；—電樞回路總電阻。KpKsR?Ud0采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)+ATG+Utgn?UnU*nMTGId

3、UnUd0UctGT+++LKpKs?KpKs?1/CeU*nUct?UnEnUd0Un++IdR_UnKs轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖_由上述五個(gè)關(guān)系式可以得到轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。U*nKpKs?1/CeUc?UnnUd0Un+-+KpKs?1/Ce-IdRnUd0+-Ea）只考慮給定作用時(shí)的閉環(huán)系統(tǒng)b）只考慮擾動(dòng)作用時(shí)的閉環(huán)系統(tǒng)靜特性方程式將給定輸入和擾動(dòng)輸入下系統(tǒng)的靜態(tài)方程疊加，推導(dǎo)出整個(gè)系統(tǒng)的靜特性方程式：式中，為閉環(huán)系統(tǒng)的放大倍數(shù)。注意：閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性表示閉環(huán)系統(tǒng)電

4、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流（或轉(zhuǎn)矩）間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系，它在形式上與開環(huán)機(jī)械特性相似，但本質(zhì)上卻有很大不同，故定名為“靜特性”，以示區(qū)別。比較一下開環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性和閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性，就能清楚地看出反饋閉環(huán)控制的優(yōu)越性。如果斷開反饋回路，則上述系統(tǒng)的開環(huán)機(jī)械特性為而閉環(huán)時(shí)的靜特性可寫成3.開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性和閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的關(guān)系在同樣的負(fù)載擾動(dòng)下，兩者的轉(zhuǎn)速降落分別為和它們的關(guān)系是(1)閉環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性的硬度大大提高閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)的靜差率分別為和當(dāng)n0op=n0cl時(shí)，(2)n0op=n0cl時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)靜差率小許

5、多如果電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速都是nmax；而對最低速靜差率的要求相同，那么：開環(huán)時(shí)，閉環(huán)時(shí)，再考慮Δnop和Δncl之間的關(guān)系，得(3)靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)速范圍大大提高如要維持系統(tǒng)運(yùn)行速度不變，需要閉環(huán)系統(tǒng)的是開環(huán)系統(tǒng)的(1+K)倍。同時(shí)，前三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)若要有效，也要有足夠大的K，因此必須設(shè)置放大器。(4)給定電壓相同時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)空載轉(zhuǎn)速大大降低閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價(jià)是，須增設(shè)電壓放大器（控制器）以及檢測與反饋裝

6、置。結(jié)論3：例2.2對于例2.1所示的開環(huán)系統(tǒng)，采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)成單閉環(huán)系統(tǒng)，且已知晶閘管整流器與觸發(fā)裝置的電壓放大系數(shù)Ks=30，?=0.015V·min/r，為了滿足給定的要求，計(jì)算放大器的電壓放大系數(shù)KP。KpKs?1/CeU*nUct?UnEnUd0Un++IdR_UnKs_解：在例2.1中已經(jīng)求得Δnop=275r/min，但為了滿足D=20，s<5%的調(diào)速要求，須Δncl=2.63r/min，由式：可得代入已知參數(shù)，則得即只要放大器的放大系數(shù)等于或大于46，閉環(huán)系統(tǒng)就能滿足所需的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)

7、。nOIdId1Id2AA’開環(huán)機(jī)械特性圖2.19閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開環(huán)機(jī)械特性的關(guān)系Ud4Ud3Ud2Ud1Kp?U*n?UnUn+_Un1/CeUctEnUd0+IdRKs_BId3Id4CD閉環(huán)靜特性由此看來，閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降。轉(zhuǎn)速反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是一種基本的反饋控制系統(tǒng)，它具有以下三個(gè)基本特征，也就是反饋控制的基本規(guī)律，各種不另加其他調(diào)節(jié)器的基本反饋控制系統(tǒng)都服從于這些規(guī)律。4.單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的

8、基本特征閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為只有K=?，才能使?ncl=0，而這是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此，這樣的調(diào)速系統(tǒng)叫做有靜差調(diào)速系統(tǒng)。實(shí)際上，這種系統(tǒng)正是依靠被調(diào)量的偏差進(jìn)行控制的。(1)具有比例放大器的單閉環(huán)系統(tǒng)存在靜差(2)閉環(huán)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾性能調(diào)速系統(tǒng)的擾動(dòng)源：負(fù)載變化的擾動(dòng)（使Id變化）；交流電源電壓波動(dòng)的擾動(dòng)（使Ks變化）；電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁的變化的擾動(dòng)（造成Ce變化）；放大器輸出電壓漂移的擾動(dòng)（使Kp變化）；溫升引起主電路電阻增大的擾動(dòng)（使R變