電力拖動控制系統(tǒng)1

1、2021-10-2912021-10-292 調(diào)速系統(tǒng)是最基本的電力拖動自動系統(tǒng)。調(diào)速系統(tǒng)又調(diào)速系統(tǒng)是最基本的電力拖動自動系統(tǒng)。調(diào)速系統(tǒng)又可分為直流調(diào)速和交流調(diào)速兩種，稱為直流拖動系統(tǒng)可分為直流調(diào)速和交流調(diào)速兩種，稱為直流拖動系統(tǒng)和交流拖動系統(tǒng)。和交流拖動系統(tǒng)。 調(diào)速具有兩個方面的含義：一是能在一定范圍內(nèi)調(diào)速具有兩個方面的含義：一是能在一定范圍內(nèi)“變變速調(diào)速速調(diào)速”，電動機負載不變時，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。二是，電動機負載不變時，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。二是“恒速調(diào)速恒速調(diào)速” ” ，當生產(chǎn)機械在某一速度下運行時，當生產(chǎn)機械在某一速度下運行時，總要受到外界的干擾，為保證工作速度不受干擾的影總要受到外界的干擾，為

2、保證工作速度不受干擾的影響，也要進行調(diào)速。例如負載增加，電動機轉(zhuǎn)速要降響，也要進行調(diào)速。例如負載增加，電動機轉(zhuǎn)速要降低，為維持轉(zhuǎn)速恒定，就得調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速，使其回低，為維持轉(zhuǎn)速恒定，就得調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速，使其回升，并等于或接近于原來的轉(zhuǎn)速升，并等于或接近于原來的轉(zhuǎn)速 直流電動機轉(zhuǎn)速直流電動機轉(zhuǎn)速 n=(U-IR)/(Ce) n=(U-IR)/(Ce) 調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的方法：調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的方法：（1 1）調(diào)電樞電壓（）調(diào)電樞電壓（2 2）弱磁升速（）弱磁升速（3 3）變電樞回路電阻）變電樞回路電阻2021-10-293 閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)多環(huán)控制

3、的直流調(diào)速系統(tǒng) 可逆調(diào)速系統(tǒng)可逆調(diào)速系統(tǒng) 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng) 位置隨動系統(tǒng)位置隨動系統(tǒng) 變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng) 串級調(diào)速系統(tǒng)串級調(diào)速系統(tǒng)2021-10-294第一章第一章 閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源 VM系統(tǒng)的特殊問題 反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的的穩(wěn)態(tài)分析和設計 反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的的動態(tài)分析和設計 2021-10-29551 51 直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源對于要求廣范圍無級調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)對于要求廣范圍無級調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞電壓供電電壓方式為最好，弱磁雖然也能電樞電壓供電電壓方式為最好

4、，弱磁雖然也能平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速以上作小范圍升速。壓方案，在基速以上作小范圍升速。在調(diào)壓調(diào)速方案中，從供電電源又分為下面兩在調(diào)壓調(diào)速方案中，從供電電源又分為下面兩種情況：在交流供電系統(tǒng)中，采用可控變流裝種情況：在交流供電系統(tǒng)中，采用可控變流裝置，以獲得直流可調(diào)電源；在具有恒定直流供置，以獲得直流可調(diào)電源；在具有恒定直流供電電源地方，采用可控硅斬波器，實現(xiàn)脈沖調(diào)電電源地方，采用可控硅斬波器，實現(xiàn)脈沖調(diào)壓調(diào)速。壓調(diào)速。旋轉(zhuǎn)變流機組旋轉(zhuǎn)變流機組G-MG-M靜止變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)靜止變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)V-MV-

5、M直流斬波器和脈寬調(diào)制變換直流斬波器和脈寬調(diào)制變換PWMPWM2021-10-296旋轉(zhuǎn)變流機組旋轉(zhuǎn)變流機組G-MG-M 調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速；同時改變勵磁電流的方向，發(fā)電機輸出動機的轉(zhuǎn)速；同時改變勵磁電流的方向，發(fā)電機輸出電壓的極性也會改變，從而使轉(zhuǎn)速的方向發(fā)生變化，電壓的極性也會改變，從而使轉(zhuǎn)速的方向發(fā)生變化，實現(xiàn)實現(xiàn)GMGM的可逆運行。設備多、體積大、費用高、效的可逆運行。設備多、體積大、費用高、效率低、安裝及維護不方便、運行有噪音等缺點。率低、安裝及維護不方便、運行有噪音等缺點。 勵勵磁磁機機負負載載20

6、21-10-297靜止變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)靜止變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng) 晶閘管晶閘管電動機調(diào)速系統(tǒng)（電動機調(diào)速系統(tǒng)（VMVM系統(tǒng)）系統(tǒng)） 半控整流電路只允許單象限運行；全控整流電路可以半控整流電路只允許單象限運行；全控整流電路可以實現(xiàn)有源逆變；采用正反兩組整流電路即可實現(xiàn)中象實現(xiàn)有源逆變；采用正反兩組整流電路即可實現(xiàn)中象限運行，只是硅整流設備要增加一倍。限運行，只是硅整流設備要增加一倍。 優(yōu)點：優(yōu)點：1 1、經(jīng)濟性和可靠性都有很大提高、經(jīng)濟性和可靠性都有很大提高 2 2、速度有很大提高，機組秒級；晶閘管整流器毫秒級、速度有很大提高，機組秒級；晶閘管整流器毫秒級 3 3、功率放大倍數(shù)在、

7、功率放大倍數(shù)在10104 4以上以上 2021-10-298 缺點：缺點：1 1、由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，半控整流電路、由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，半控整流電?只能單象限運行；全控整流電路能二象限運行；要可只能單象限運行；全控整流電路能二象限運行；要可逆運行，必須實現(xiàn)四象限運行，只好采用正、反兩組逆運行，必須實現(xiàn)四象限運行，只好采用正、反兩組全控整流電路，所以整流設備要增加一倍。全控整流電路，所以整流設備要增加一倍。 2 2、元件對過電壓、過電流及過高的電壓變化、元件對過電壓、過電流及過高的電壓變化率和電流變化率都十分敏感，所以需加可靠的保護裝率和電流變化率都十分敏感，所以需加可靠的保護裝置和符

8、合要求的散熱設備。置和符合要求的散熱設備。 3 3、系統(tǒng)處于深調(diào)速狀態(tài)，晶閘管的導通小，、系統(tǒng)處于深調(diào)速狀態(tài)，晶閘管的導通小，系統(tǒng)功率因數(shù)低，會產(chǎn)生較大的諧波電流，引起電網(wǎng)系統(tǒng)功率因數(shù)低，會產(chǎn)生較大的諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，會殃及附近的用電設備，造成電壓波形畸變，會殃及附近的用電設備，造成“電力電力公害公害”。增調(diào)無功補償和諧波濾波裝置。增調(diào)無功補償和諧波濾波裝置。響響應應時時間間功率放大倍數(shù)功率放大倍數(shù) 變流機組變流機組v-m2021-10-299直流斬波器和脈寬調(diào)制變換直流斬波器和脈寬調(diào)制變換 直流斬波器適用于地鐵、電力機車、無軌電車及電瓶直流斬波器適用于地鐵、電力機車、無軌電車及

9、電瓶車等。此時晶閘管工作在開關狀態(tài)，工作原理及電路車等。此時晶閘管工作在開關狀態(tài)，工作原理及電路圖所下所示：圖所下所示：VTVT導通時，導通時，UsUs加到電動機上；加到電動機上；UTUT關斷時，關斷時，電動機經(jīng)二極管續(xù)流。這里電動機經(jīng)二極管續(xù)流。這里VTVT工作在開關狀態(tài)。電動工作在開關狀態(tài)。電動機得到的平均電壓為機得到的平均電壓為 TT晶閘管的開關周期晶閘管的開關周期 tonVTtonVT開通時間開通時間 =ton/T=tonf=ton/T=tonf占空比占空比 ff開關頻率（開關頻率（100200hz100200hz）ssonUUTtUd 強迫關斷電路強迫關斷電路MTton2021-10

10、-2910 直流斬波器的幾種控制方式直流斬波器的幾種控制方式1 1脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制PWMPWM：T T不變，只改變不變，只改變ton, ton, 也就也就是變脈寬是變脈寬2 2脈沖頻率調(diào)制脈沖頻率調(diào)制PFMPFM：T T改變，改變， tonton不變，也就是不變，也就是變晶閘管關斷時間。變晶閘管關斷時間。3 3兩點式控制：當負載電流或電壓低于某一最小兩點式控制：當負載電流或電壓低于某一最小值時，值時，VTVT導通；當負載電流或電壓達到某一最導通；當負載電流或電壓達到某一最大值時，大值時，VTVT關斷。導通和關斷時間不確定。關斷。導通和關斷時間不確定。2021-10-2911 PWMPW

11、M調(diào)速系統(tǒng)（脈寬調(diào)速系統(tǒng)）調(diào)速系統(tǒng)（脈寬調(diào)速系統(tǒng)） 主要是近年來研制了既能控制開通又能控制關斷的主要是近年來研制了既能控制開通又能控制關斷的“全控式全控式”電力電子器件，如門極可關晶閘管電力電子器件，如門極可關晶閘管GTOGTO、電力晶體管電力晶體管GTRGTR、電力場效應管、電力場效應管PMOSFETPMOSFET等，全控式等，全控式器件的關斷時間短，其構(gòu)成的斬波器工作頻率可達器件的關斷時間短，其構(gòu)成的斬波器工作頻率可達20KHz20KHz，在其實行開關控制時，采用了脈沖寬度的調(diào)，在其實行開關控制時，采用了脈沖寬度的調(diào)制方法，簡稱制方法，簡稱PWMPWM調(diào)速系統(tǒng)或脈寬調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速系統(tǒng)或脈寬

12、調(diào)速系統(tǒng)。 其與其與VMVM系統(tǒng)相比要以下優(yōu)點系統(tǒng)相比要以下優(yōu)點1.1.開關頻率高，電樞電流連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，開關頻率高，電樞電流連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，損耗和發(fā)熱小。調(diào)速范圍較寬，損耗和發(fā)熱小。2.2.與電機配合使用時，頻帶寬，快速響應性能好，動態(tài)與電機配合使用時，頻帶寬，快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強?？箶_能力強。3.3.由于電力電子器件只工作在開關狀態(tài)，主電路損耗較由于電力電子器件只工作在開關狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高小，裝置效率較高直流直流PWMPWM系統(tǒng)只適用于中、小型系統(tǒng)。系統(tǒng)只適用于中、小型系統(tǒng)。2021-10-291252 VM52 VM系統(tǒng)的特

13、殊問題系統(tǒng)的特殊問題觸發(fā)脈沖相位控制觸發(fā)脈沖相位控制 把整流裝置內(nèi)部壓降、器件的正向壓降、變壓器的漏抗把整流裝置內(nèi)部壓降、器件的正向壓降、變壓器的漏抗 引起的換向壓降都移到整流裝置外部。引起的換向壓降都移到整流裝置外部。 UdoUdo理想空載電壓；理想空載電壓； 對一般全控式整流電路，當電路波形連續(xù)時對一般全控式整流電路，當電路波形連續(xù)時 m m交流電源一周期內(nèi)整流交流電源一周期內(nèi)整流 電壓脈動數(shù)；電壓脈動數(shù)；UdoUdo為為=0=0時時 輸出電壓的峰值。輸出電壓的峰值。dtdiLRiEUdddocossinmUmUmdo2021-10-2913電流脈動的影響及其抑制措施電流脈動的影響及其抑制

14、措施影響：影響： 1 1、脈動電流產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機械不利。、脈動電流產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機械不利。 2 2、脈動電流造成較大的諧波分量，流入電源后對電網(wǎng)不利，、脈動電流造成較大的諧波分量，流入電源后對電網(wǎng)不利，同時也增加電機發(fā)熱。同時也增加電機發(fā)熱。抑制電流脈動的措施。抑制電流脈動的措施。 1 1、增加整流電路的相數(shù)。、增加整流電路的相數(shù)。 2 2、設置平波電抗器，按低速輕載時保證電流連續(xù)的條、設置平波電抗器，按低速輕載時保證電流連續(xù)的條 件來選擇平波電抗器的電感量。件來選擇平波電抗器的電感量。電流波形的連續(xù)和斷續(xù)電流波形的連續(xù)和斷續(xù) VMVM系統(tǒng)最主要特點系統(tǒng)最主要特點 當電阻性負

15、載及電感性負載電感量不是很大時都會引起當電阻性負載及電感性負載電感量不是很大時都會引起 波形斷續(xù)，電流波形斷續(xù)會給平均值描述帶來一種非線波形斷續(xù)，電流波形斷續(xù)會給平均值描述帶來一種非線 性因素，造成機械特性的非線性。性因素，造成機械特性的非線性。2021-10-2914 VMVM系統(tǒng)的機械特性系統(tǒng)的機械特性 當電流連續(xù)時，只要是電流連續(xù)就可以看成是一個線當電流連續(xù)時，只要是電流連續(xù)就可以看成是一個線性可控電壓源。性可控電壓源。 斷續(xù)時，機械特性很復雜。斷續(xù)時，機械特性很復雜。 完整的完整的VMVM系統(tǒng)的機械特性，系統(tǒng)的機械特性， 包含整流狀態(tài)和逆變狀態(tài)、連包含整流狀態(tài)和逆變狀態(tài)、連 續(xù)區(qū)和斷續(xù)

16、區(qū)。連續(xù)時特性較續(xù)區(qū)和斷續(xù)區(qū)。連續(xù)時特性較 硬；斷續(xù)段特性較軟呈顯著非硬；斷續(xù)段特性較軟呈顯著非 線性，可采用直線逼近斷續(xù)特線性，可采用直線逼近斷續(xù)特 性。性。)cossin(1)(1RImUmCRIUCndmeddoe2021-10-29155353反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析和設計反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析和設計一、轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標一、轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標（一）控制要求：（一）控制要求：調(diào)速：在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)，分檔地（有級）調(diào)速：在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)，分檔地（有級）或平滑地（無級）調(diào)節(jié)調(diào)速?；蚱交兀o級）調(diào)節(jié)調(diào)速。穩(wěn)速：以一定的精度在所需

17、的轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行，在各種可能的穩(wěn)速：以一定的精度在所需的轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行，在各種可能的干擾下，不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。干擾下，不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。加、減速：頻繁起、制動的設備要求盡量快地加、減速以提高加、減速：頻繁起、制動的設備要求盡量快地加、減速以提高生產(chǎn)率，不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機械則要求起、制動生產(chǎn)率，不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機械則要求起、制動盡量平穩(wěn)。盡量平穩(wěn)。 （二）穩(wěn)態(tài)指標：電力拖動控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的性能指標稱（二）穩(wěn)態(tài)指標：電力拖動控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的性能指標稱作穩(wěn)態(tài)指標作穩(wěn)態(tài)指標 調(diào)速范圍調(diào)速范圍D D：生產(chǎn)機械要求電動機提供的最高轉(zhuǎn)速：生產(chǎn)機

18、械要求電動機提供的最高轉(zhuǎn)速n nmaxmax和最低和最低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n nminmin之比叫調(diào)速范圍。之比叫調(diào)速范圍。n nmaxmax和和n nminmin通常是指電動機額通常是指電動機額定負載時的轉(zhuǎn)速。對于少數(shù)負載很輕的機械，也可以用定負載時的轉(zhuǎn)速。對于少數(shù)負載很輕的機械，也可以用實際負載時的轉(zhuǎn)速。實際負載時的轉(zhuǎn)速。 minmaxnnD 2021-10-2916靜差率靜差率S S：衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度。當系統(tǒng)：衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度。當系統(tǒng) 某一轉(zhuǎn)速下運行，負載由理想空載增加到滿載所對應的轉(zhuǎn)某一轉(zhuǎn)速下運行，負載由理想空載增加到滿載所對應的轉(zhuǎn)速降落速降落n nnom

19、nom與理想空載轉(zhuǎn)速與理想空載轉(zhuǎn)速n n0 0之比。之比。 或或 靜差率和硬度有關，靜差率和硬度有關，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度越高定度越高；硬度相同時，理想空載轉(zhuǎn)速越低，靜差率越大，硬度相同時，理想空載轉(zhuǎn)速越低，靜差率越大，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定度也就越差。轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定度也就越差。一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在是指在最低速時最低速時還能滿足還能滿足靜差率要求靜差率要求的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)速范圍、靜差率與額定轉(zhuǎn)速之間的關系調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)速范圍、靜差率與額定轉(zhuǎn)速之間的關系 在直流電機在直流電機調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中

20、，常以電系統(tǒng)中，常以電動機額定轉(zhuǎn)速動機額定轉(zhuǎn)速n nnomnom為最高轉(zhuǎn)速為最高轉(zhuǎn)速，若帶額定負載時的轉(zhuǎn)速降落為，若帶額定負載時的轉(zhuǎn)速降落為n nnomnom，則系，則系統(tǒng)的靜差率應該是統(tǒng)的靜差率應該是最低速最低速時的靜差率。時的靜差率。onomnnS%100onomnnS2021-10-2917而而 得得當當n nnomnom一定時一定時S S越小越小D D也越小也越小。例例5151龍門刨床工作臺拖動采用直流電動機：龍門刨床工作臺拖動采用直流電動機：Z293Z293型，型，60KW60KW、220V220V、305A305A、1000r/min 1000r/min 、要求、要求D=20D=2

21、0、S5%S5%，用，用VMVM系統(tǒng)。已系統(tǒng)。已知：主電路電阻知：主電路電阻R=0.18R=0.18歐，電動機歐，電動機Ce=0.2 Vmin/rCe=0.2 Vmin/r，則當電流連，則當電流連續(xù)時，在額定負載下的轉(zhuǎn)速降落為多少續(xù)時，在額定負載下的轉(zhuǎn)速降落為多少 ？minonomnnSminminmaxnnnnDnom)1(snsnDnomnomnomnomnomnomonssnsnnnn1minmin2021-10-2918單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能1.1.組成及靜特性組成及靜特性假定：（假定：（1）忽略各種非線性因素，假定各環(huán)節(jié)輸入輸）忽略各種非線性因素，假定各環(huán)節(jié)

22、輸入輸出關系都是非線性的出關系都是非線性的（2）假定只工作在）假定只工作在VM系統(tǒng)開環(huán)機械特性的連續(xù)段系統(tǒng)開環(huán)機械特性的連續(xù)段（3）忽略直流電源和電位器的內(nèi)阻）忽略直流電源和電位器的內(nèi)阻AGTMTG2021-10-2919閉環(huán)系統(tǒng)的靜特：表示閉環(huán)系統(tǒng)電動機轉(zhuǎn)速與負閉環(huán)系統(tǒng)的靜特：表示閉環(huán)系統(tǒng)電動機轉(zhuǎn)速與負載電流（轉(zhuǎn)矩）的穩(wěn)態(tài)關系。載電流（轉(zhuǎn)矩）的穩(wěn)態(tài)關系。nnnUUUnpctUKUctsdoUKUeddoCRIUnnUtgKpKseC1-2021-10-2920 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù))1 ()1 ()1 ()(KCRIKCUKKCKKCRIUKKnedenspespednspespCKKK2

23、021-10-29212.2.開環(huán)系統(tǒng)機械特性與閉環(huán)靜特性的比較開環(huán)系統(tǒng)機械特性與閉環(huán)靜特性的比較開環(huán)機械特性開環(huán)機械特性 閉環(huán)靜特性閉環(huán)靜特性 （1 1）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比開環(huán)系統(tǒng)機械特性硬得多）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比開環(huán)系統(tǒng)機械特性硬得多（2 2）同一）同一n n。下，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多。下，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多opopedenspeddonnCRICUKKCRIUn0clcledenspeddonnKCRIKCUKKKCRIUn0)1 ()1 ()1 (edopCRIn)1 (KCRInedcl )1(KnnopclclclclnnS0opopopnnS0當n0op=n0cl時 )1

24、(KSSopcl2021-10-2922（3 3）當）當S S一定時，閉環(huán)系統(tǒng)提高調(diào)速范圍一定時，閉環(huán)系統(tǒng)提高調(diào)速范圍（4 4）如取得上述三條優(yōu)越性，需設置放大器，）如取得上述三條優(yōu)越性，需設置放大器，K K要足夠大要足夠大. .也也會得出如下的公式：會得出如下的公式：結(jié)論：閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性比開環(huán)硬，在保證在一定靜差率要結(jié)論：閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性比開環(huán)硬，在保證在一定靜差率要求下，能提高調(diào)速范圍，須增檢測與反饋裝置和電壓放大器。求下，能提高調(diào)速范圍，須增檢測與反饋裝置和電壓放大器。轉(zhuǎn)速降落的實質(zhì)：轉(zhuǎn)速稍有降落，反饋電壓就能檢測出來，轉(zhuǎn)速降落的實質(zhì)：轉(zhuǎn)速稍有降落，反饋電壓就能檢測出來，通過比較和放大

25、，提高晶閘管輸出電壓，使系統(tǒng)工作在新的通過比較和放大，提高晶閘管輸出電壓，使系統(tǒng)工作在新的機械特性上，轉(zhuǎn)速又有所回升。機械特性上，轉(zhuǎn)速又有所回升。系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質(zhì)在與它的自動調(diào)節(jié)作用，在于系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質(zhì)在與它的自動調(diào)節(jié)作用，在于它能夠隨負載的變化而相應地改變整流電壓。它能夠隨負載的變化而相應地改變整流電壓。 )1 (snsnDopnomop)1 (snsnDclnomclopclDKD)1 ( 1clopnnKsepKKCK2021-10-29233.3.反饋控制規(guī)律反饋控制規(guī)律（1 1）被控量有偏差）被控量有偏差, K, K越大，靜特性越硬，越大，靜特性越硬，穩(wěn)態(tài)速降小

26、，在一定的靜差率要求下的調(diào)速范圍越廣，穩(wěn)態(tài)速降小，在一定的靜差率要求下的調(diào)速范圍越廣，K K越越大，穩(wěn)態(tài)性能越好。大，穩(wěn)態(tài)性能越好。KK無窮無窮ncl 0 ncl 0 ，所以調(diào)速系統(tǒng)，所以調(diào)速系統(tǒng)叫有靜差調(diào)速系統(tǒng)，依靠偏差（被調(diào)量）的變化才能實現(xiàn)叫有靜差調(diào)速系統(tǒng)，依靠偏差（被調(diào)量）的變化才能實現(xiàn)控制作用控制作用（2 2）抵抗擾動與服從給定）抵抗擾動與服從給定. .具有良好的抗擾性能，對于被具有良好的抗擾性能，對于被負反饋環(huán)包圍的前向通道上的一切擾動都能有效地加以抑負反饋環(huán)包圍的前向通道上的一切擾動都能有效地加以抑制，但對給定作用的變化卻惟命是從制，但對給定作用的變化卻惟命是從)1 (KCRIn

27、edclKpKsReC12021-10-2924（3 3）閉環(huán)系統(tǒng)精度依賴于給定和反饋檢測精度）閉環(huán)系統(tǒng)精度依賴于給定和反饋檢測精度 給定電源發(fā)生波動，反饋控制系統(tǒng)無法鑒別，因此需給定電源發(fā)生波動，反饋控制系統(tǒng)無法鑒別，因此需高精度的穩(wěn)壓電源，反饋檢測元件本身的誤差，測速機高精度的穩(wěn)壓電源，反饋檢測元件本身的誤差，測速機的誤差，需高精度的反饋檢測元件的誤差，需高精度的反饋檢測元件 . .4.4.反饋控制調(diào)速系統(tǒng)的主要部件和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算反饋控制調(diào)速系統(tǒng)的主要部件和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算（1 1）運算放大器）運算放大器 高放大倍數(shù)、實現(xiàn)各種運算、輸入電阻大、輸入信號高放大倍數(shù)、實現(xiàn)各種運算、輸入電阻大、輸入

28、信號共地、輸出可用鉗位限幅或接地保護，使系統(tǒng)工作安全共地、輸出可用鉗位限幅或接地保護，使系統(tǒng)工作安全可靠?？煽俊Ｔ韴D原理圖Kp1RURURUexoxox)(xxpexUUKU01RRKp2021-10-2925（2 2）晶閘管觸發(fā)裝置和整流裝置）晶閘管觸發(fā)裝置和整流裝置在一定范圍內(nèi)近似成線性環(huán)節(jié)在一定范圍內(nèi)近似成線性環(huán)節(jié) Ud=f(Uct)Ud=f(Uct)也可據(jù)電路參數(shù)估算：如也可據(jù)電路參數(shù)估算：如UctUct的范圍的范圍010V010V， UdUd的范圍的范圍0220V0220V則：則：Ks=220/10=22Ks=220/10=22穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算: :AMTGuct2021-

29、10-2926例題：電動機：例題：電動機：10KW10KW、220V220V、50A50A、1000r/min1000r/min，Ra=0.5,Ra=0.5,晶閘管三相橋式可控整流電路，整流變壓器，整流變壓器晶閘管三相橋式可控整流電路，整流變壓器，整流變壓器Y/YY/Y聯(lián)結(jié)，二次線電壓聯(lián)結(jié)，二次線電壓E2f=230VE2f=230V，觸發(fā)整流電路環(huán)節(jié)的放，觸發(fā)整流電路環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)大倍數(shù)Ks=44Ks=44，測速機：永磁式，測速機：永磁式ZYS231/110ZYS231/110型，額定數(shù)據(jù)型，額定數(shù)據(jù)23.1W23.1W、110V110V、0.21A0.21A、1900r/min1900r/m

30、in生產(chǎn)機械要求：生產(chǎn)機械要求：D=10D=10，S5%S5%解：解： ncl=5.26% )1 (snsnDnomnomrVnRIUCenomnomnommin/1925. 0edopCRIn)1 (Knnopcl K=53.301158. 019001102 . 02Cetg21KsKCeKp Ro=40K R1=KpRo=840K2021-10-29275.5.限流保護限流保護起動時：無限流措施會產(chǎn)生很大的沖擊電流，對電機換起動時：無限流措施會產(chǎn)生很大的沖擊電流，對電機換向不利，系統(tǒng)突加上給定電壓，此時向不利，系統(tǒng)突加上給定電壓，此時Un=0，Un=Un*是穩(wěn)態(tài)工作的是穩(wěn)態(tài)工作的（1+K

31、1+K）倍）倍, ,相當于全壓起動，當然是不允相當于全壓起動，當然是不允許的；同時如故障，機械軸被卡住等，無限流環(huán)節(jié)，硬許的；同時如故障，機械軸被卡住等，無限流環(huán)節(jié)，硬干下去，電流將遠遠超過允許值，只靠過流繼電器或熔干下去，電流將遠遠超過允許值，只靠過流繼電器或熔斷器保護斷器保護過載就跳閘，給正常工作帶來不便過載就跳閘，給正常工作帶來不便。為解決上述問題，引入電流負反饋，只在起動和堵轉(zhuǎn)時為解決上述問題，引入電流負反饋，只在起動和堵轉(zhuǎn)時存在，在正常運行時又得取消，讓電流自由地隨負載增存在，在正常運行時又得取消，讓電流自由地隨負載增減，當電流大到一定程度時才出現(xiàn)電流截止負反饋叫電減，當電流大到一定

32、程度時才出現(xiàn)電流截止負反饋叫電流截止負反饋，也叫截流反饋即電流截止負反饋。帶電流截止負反饋，也叫截流反饋即電流截止負反饋。帶電流截止負反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下流截止負反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下2021-10-2928工作原理：工作原理： IdRsUcomIdRsUcom，時二極管，時二極管D D導通，電流反饋信號加到放大導通，電流反饋信號加到放大器上去。器上去。IdRsUcomIdRsUcom，時二極管，時二極管D D截止，截止，UiUi消失饋信號加消失饋信號加到放大器上去。截止電流到放大器上去。截止電流Idcr=Ucom/RsIdcr=Ucom/Rs。IdIdcrIdIdcr時

33、，反饋截止時，反饋截止IdIdcrIdIdcr時，反饋截止時，反饋截止 KpKsRRsM)1()1(KCRIKCUKKnedensp)1 ()()1 ()(KCIRKKRKCUUKKnedsspecomnsp2021-10-2929靜特性如右圖：下垂特性或挖土機特性）靜特性如右圖：下垂特性或挖土機特性）n no oA A段，閉段，閉環(huán)系統(tǒng)本身的靜特性；環(huán)系統(tǒng)本身的靜特性；A AB B段電流負反饋起作用（段電流負反饋起作用（1 1）相）相當于在主回路中串入一個大電阻當于在主回路中串入一個大電阻KpKsRsKpKsRs，穩(wěn)態(tài)速降增，穩(wěn)態(tài)速降增大，特性急劇下降；（大，特性急劇下降；（2 2）比較電壓與給定電壓一致，）比較電壓與給定電壓一致，nono提高提高nono。當挖土機遇到堅硬的石塊而過載時，電機停下，當挖土機遇到堅硬的石塊而過載時，電機停下，n=0n=0得堵得堵轉(zhuǎn)電流