第4章機電傳動速度連續(xù)控制

1、目目 錄錄機電傳動斷續(xù)控制機電傳動斷續(xù)控制可編程控制器（可編程控制器（PLC）及其應(yīng)用）及其應(yīng)用機電傳動速度連續(xù)控制機電傳動速度連續(xù)控制機電傳動伺服系統(tǒng)機電傳動伺服系統(tǒng)步進電動機傳動控制步進電動機傳動控制機電傳動控制機電傳動控制Page 1緒論緒論第第4 4章章 機電傳動機電傳動速度連續(xù)速度連續(xù)控制控制4 4.1 .1 概述概述 4 4.2 .2 電力電子器件簡介電力電子器件簡介4 4.3 .3 直流電機無極調(diào)速系統(tǒng)直流電機無極調(diào)速系統(tǒng)4 4.4 .4 交流電機無極調(diào)速系統(tǒng)交流電機無極調(diào)速系統(tǒng)機電傳動控制機電傳動控制第第4章章機電傳動速機電傳動速度連續(xù)控制度連續(xù)控制4.1概述概述4.2電力電力

2、電力電力電子器件簡介電子器件簡介4.3直流電機無直流電機無級調(diào)速級調(diào)速 4.4交交流電機無流電機無級調(diào)速級調(diào)速4 4.1 .1 概述概述4.1.1 無級調(diào)速無級調(diào)速4.1.2 調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)4.1.1 無級調(diào)速無級調(diào)速第第4章章機電傳動速機電傳動速度連續(xù)控制度連續(xù)控制4.1概述概述4.2電力電力電力電力電子器件簡介電子器件簡介4.3直流電機無直流電機無級調(diào)速級調(diào)速 4.4交交流電機無流電機無級調(diào)速級調(diào)速 無級調(diào)速：機電傳動速度連續(xù)控制是指在一定的控制下，工作機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)任意連續(xù)的速度變化。 電氣無級調(diào)速：通過不同的電氣控制系統(tǒng)對直流電動機和交流電動機進行控制 直流調(diào)速：改變電

3、壓； 交流調(diào)速：變頻變壓等；4.1.2 調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)000nnnnnSeeen1靜差度靜差度S速度穩(wěn)定性指標(biāo)。靜差度表示出生產(chǎn)機械運行時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。用S 表示，即：其中： 靜態(tài)速降。4.1.2 調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)000nnnnnSee1靜差度靜差度S速度穩(wěn)定性指標(biāo)。靜差度表示出生產(chǎn)機械運行時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。用S 表示，即：機械特性與S；理想空載轉(zhuǎn)速與S；4.1.2 調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)000nnnnnSee1靜差度靜差度S速度穩(wěn)定性指標(biāo)。靜差度表示出生產(chǎn)機械運行時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。用S 表示，即：電動機的機械特性愈硬，則靜差度愈小，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定

4、性就愈高。在一個調(diào)速系統(tǒng)中，如果在最低轉(zhuǎn)速運行時能滿足靜差度的要求，則在其他轉(zhuǎn)速時必能滿足要求。4.1.2 調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)2. 2. 調(diào)速范圍調(diào)速范圍D DminmaxeennD 在額定負(fù)載下允許的最高轉(zhuǎn)速nemax和在保證生產(chǎn)機械對轉(zhuǎn)速變化率要求的前提下所能達到的最低轉(zhuǎn)速nemin 之比稱為調(diào)速范圍，用D表示，即：4.1.2 調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo))1 ()1 ()1 (22max22max0202max02maxminmaxSnSnSSnnnnnnnnnnnDeeeeeeeeeeD D與與S S之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：4.1.2 調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)

5、3 3. . 調(diào)速調(diào)速的平滑性的平滑性 調(diào)速的平滑性，通常是用兩個相鄰調(diào)速級的轉(zhuǎn)速差來衡量的。在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，可以得到的穩(wěn)定運行轉(zhuǎn)速級數(shù)越多，調(diào)速的平滑性就越高。 若級數(shù)趨近于無窮大，即表示轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，稱為無級調(diào)速。4 4. .2 2 電力電子器件簡介電力電子器件簡介4.2.1 電力電子器件分類電力電子器件分類4.2.2 電力電子器件的開關(guān)特性電力電子器件的開關(guān)特性4.2.1 電力電子器件分類電力電子器件分類GTRGTOMOS-FETIGBT半控型：晶閘管電力電子器件全控型：、半控型：能控制開通、不能控制關(guān)斷電力電子器件全控型： 雙極型、單極型、混合型 4.2.1 電力電子器件的開關(guān)特性

6、電力電子器件的開關(guān)特性1 1. . 晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 晶閘管（晶閘管（Silicon Controlled Rectifier 簡稱簡稱SCR）又稱可控硅，又稱可控硅，是在是在60年代發(fā)展起來的一種新型電力半導(dǎo)年代發(fā)展起來的一種新型電力半導(dǎo)體器件。體器件。結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖表示符號表示符號4.2.1 電力電子器件的開關(guān)特性電力電子器件的開關(guān)特性1 1. . 晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 工作原理：主電路加上交流電壓u2，控制極電路接入Eg，在t1 瞬間合上開關(guān)S，在t4 瞬間拉開開關(guān)S，則u2、ug和電阻上RL的電壓ud的波形關(guān)系如圖（b）所示。（1）在）在0t1之間之間:

7、開關(guān)開關(guān)S未合上，未合上，ug=0，盡管，盡管uAK0，但，但ud=0，即晶閘管未導(dǎo)通；，即晶閘管未導(dǎo)通；（2）在）在t1t2之間之間: uAK0 ，由于開關(guān)，由于開關(guān)S合上，使合上，使ug0，而，而 ， 即晶閘管導(dǎo)通；即晶閘管導(dǎo)通； （3）在）在 t2t3 之間，之間， uAK0，但，但 ud=0，即晶閘管關(guān)斷；，即晶閘管關(guān)斷； （4）在）在 t3t4 之間，之間， uAK0，這時，這時ug0 ,而而 ，所以，晶閘管又導(dǎo)通；，所以，晶閘管又導(dǎo)通；2uud （5）當(dāng)）當(dāng) t=t4 時，時， ug=0 ，但，但uAK0 ， ，即晶閘管仍處于導(dǎo)通狀態(tài)；，即晶閘管仍處于導(dǎo)通狀態(tài)；2uud2uud （

8、6）當(dāng)）當(dāng) t=t5 時，時， uAK=0 ， ug=0 ，而，而ud=0，即晶閘管關(guān)斷，晶閘管處于阻斷狀態(tài)。，即晶閘管關(guān)斷，晶閘管處于阻斷狀態(tài)。 4.2.1 電力電子器件的開關(guān)特性電力電子器件的開關(guān)特性1 1. . 晶閘管（晶閘管（SCRSCR）綜上所述可得出以下結(jié)論：綜上所述可得出以下結(jié)論： （1）起始時若控制極不加電壓，則不論陽極）起始時若控制極不加電壓，則不論陽極加正向電壓還是反向電壓，晶閘管均不導(dǎo)通，加正向電壓還是反向電壓，晶閘管均不導(dǎo)通，說明晶閘管具有正、反向阻斷能力；說明晶閘管具有正、反向阻斷能力；4.2.1 電力電子器件的開關(guān)特性電力電子器件的開關(guān)特性1 1. . 晶閘管（晶閘

9、管（SCRSCR）綜上所述可得出以下結(jié)論：綜上所述可得出以下結(jié)論： （2）晶閘管的陽極和控制極同時正向電壓時）晶閘管的陽極和控制極同時正向電壓時晶閘管才能導(dǎo)通，這是晶閘管導(dǎo)通必須同時具晶閘管才能導(dǎo)通，這是晶閘管導(dǎo)通必須同時具備的兩個條件；備的兩個條件；4.2.1 電力電子器件的開關(guān)特性電力電子器件的開關(guān)特性1 1. . 晶閘管（晶閘管（SCRSCR）綜上所述可得出以下結(jié)論：綜上所述可得出以下結(jié)論： （3）在晶閘管導(dǎo)通之后，其控制極就失去控）在晶閘管導(dǎo)通之后，其控制極就失去控制作用，欲使晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)，必須把陽制作用，欲使晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)，必須把陽極正向電壓降低到一定值（或斷開，或反向）。

10、極正向電壓降低到一定值（或斷開，或反向）。4.2.1 電力電子器件的開關(guān)特性電力電子器件的開關(guān)特性2 2. . 其他電力電子器件其他電力電子器件（1）GTO：工作電流大，在大容量變頻器中：工作電流大，在大容量變頻器中占主要地位；占主要地位；（2）GTR：用電流信號驅(qū)動，所需驅(qū)動功率：用電流信號驅(qū)動，所需驅(qū)動功率較大，故基極驅(qū)動系統(tǒng)比較復(fù)雜，并使工作頻較大，故基極驅(qū)動系統(tǒng)比較復(fù)雜，并使工作頻率難以提高，這是其不足之處。率難以提高，這是其不足之處。（3）MOSFET：和：和GTR比驅(qū)動系統(tǒng)比較簡單，比驅(qū)動系統(tǒng)比較簡單，工作頻率較高。工作頻率較高。（4）IGBT：起動功率小，工作頻率：起動功率小，工

11、作頻率10KHz整流將交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程；整流將交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程；整流電路將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娐?；整流電路將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娐?；補充一：整流電路整整流流單相單相 三相三相 不可控不可控可控可控 不可控不可控可控可控晶閘管整流電路1. 1. 單相單相可控整流電路可控整流電路 u2輸入電壓輸入電壓 ；ud輸出電壓輸出電壓 ； 控制角控制角 ；晶閘管元件承晶閘管元件承受正向電壓起始點到觸發(fā)受正向電壓起始點到觸發(fā)脈沖的作用點之間的電角脈沖的作用點之間的電角度。度。 導(dǎo)通角導(dǎo)通角 ；是晶閘管在一是晶閘管在一周期時間內(nèi)導(dǎo)通的電角度。周期時間內(nèi)導(dǎo)通的電角度。 對單相半波可控整流電路：對單相半

12、波可控整流電路： 的的范范圍圍 00 1）帶電阻性負(fù)載的可控整流電路帶電阻性負(fù)載的可控整流電路 的范圍晶閘管整流電路1. 1. 單相單相可控整流電路可控整流電路 1）帶電阻性負(fù)載的可控整流電路帶電阻性負(fù)載的可控整流電路 214502 cosRU.RUIdd 2145022122cosU.)t(tdsinUUdtsinUu 222 輸入輸入電壓電壓：負(fù)載負(fù)載電壓電壓：負(fù)載負(fù)載電流電流：晶閘晶閘管管承受的最大正反向電壓承受的最大正反向電壓：22U晶閘管整流電路1. 1. 單相單相可控整流電路可控整流電路 2）帶電感性負(fù)載的可控整流電路帶電感性負(fù)載的可控整流電路晶閘管整流電路1. 1. 單相單相可控

13、整流電路可控整流電路 3）續(xù)流二極管的作用）續(xù)流二極管的作用晶閘管整流電路1. 1. 單相單相可控整流電路可控整流電路 3）續(xù)流二極管的作用）續(xù)流二極管的作用晶閘管整流電路2. 2. 單相單相橋式橋式可控整流電路可控整流電路2.12.1單相單相半半控控橋式整流電路橋式整流電路 1）電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載(a) 單相橋式整流電路 (b)電阻性負(fù)載時的電壓電流波形21902122 cosU.)t(tdsinUUd21902 cosRU.RUIdd負(fù)載電壓負(fù)載電壓：負(fù)載電流負(fù)載電流：晶閘管承受的最大正反向電壓晶閘管承受的最大正反向電壓：22U晶閘管整流電路1）電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載2. 2. 單相單相橋

14、式橋式可控整流電路可控整流電路2.22.2單相單相全全控控橋式整流電路橋式整流電路 晶閘管整流電路3. 3. 三相可控整流電路三相可控整流電路3.13.1三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 自然換相點：自然換相點：0 觸發(fā)相序：觸發(fā)相序：ABC觸發(fā)脈沖的相位：觸發(fā)脈沖的相位：1200晶閘管整流電路3. 3. 三相可控整流電路三相可控整流電路3.13.1三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 時時：當(dāng)當(dāng)01 .PPdU.)t(tdsinUU265621712321 設(shè)輸入電壓為：設(shè)輸入電壓為：tsinUuPA 22自然換相點：自然換相點：0 觸發(fā)相序：觸發(fā)相序：ABC觸發(fā)脈沖的相位：觸發(fā)

15、脈沖的相位：1200晶閘管整流電路3. 3. 三相可控整流電路三相可控整流電路3.13.1三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 自然換相點：自然換相點：0 觸發(fā)相序：觸發(fā)相序：ABC觸發(fā)脈沖的相位：觸發(fā)脈沖的相位：1200 cosU.)t(tdsinUUP)()(Pd265621712321時時：當(dāng)當(dāng)602 .晶閘管整流電路3. 3. 三相可控整流電路三相可控整流電路3.23.2三相全波可控整流電路三相全波可控整流電路 三相半波可控整流電路單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）單相半控橋式整流電路單相全控橋式整流電路（帶電感負(fù)載）電路名稱特點適應(yīng)范圍單相半波電路電路最簡單，各項指標(biāo)都較差只適用

16、于小功率和輸出電壓波形要求不高的場合單相橋式電路各項性能較好，電壓脈動頻率較大最適合于小功率的電路直流負(fù)載側(cè)的單相橋式電路只用一只晶閘管，接線簡單，各項性能較好一般用于小功率的反電勢負(fù)載三相半波可控整流電路各項指標(biāo)都一般用得不多三相橋式可控整流電路各項指標(biāo)都好，元件承受的峰值電壓最低最適合于大功率高壓電路4 4. .3 3 直流電動機無級調(diào)速系統(tǒng)直流電動機無級調(diào)速系統(tǒng)4.3.1 他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)4.3.2 他勵直流電動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法4.3.3 可控整流電路可控整流電路4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)4.3.5 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)直

17、流脈寬調(diào)速系統(tǒng)4.3.1 他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)（一）直流電動機的工作原理（一）直流電動機的工作原理 當(dāng)線圈當(dāng)線圈ax中通入直流電流時，線圈邊中通入直流電流時，線圈邊a和和x上均受到上均受到電磁力，根據(jù)左手定則確定力的方向。這一對電磁力電磁力，根據(jù)左手定則確定力的方向。這一對電磁力形成了作用于電樞的一個電磁轉(zhuǎn)矩。形成了作用于電樞的一個電磁轉(zhuǎn)矩。4.3.1 他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)（一）直流電動機的工作原理（一）直流電動機的工作原理4.3.1 他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)4.3.1 他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)4.3.1

18、他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu) 直流電動機電樞電壓平衡方程式 aaUEI ReEKn4.3.1 他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu)他勵直流電動機基本結(jié)構(gòu) 直流電動機電樞電壓平衡方程式 aaUEI ReEKneaeeRUnIKK02aeetRUnTnnKK KtaTKI直流電動機機械特性方程4.3.2 他勵直流電動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法02aeetRUnTnnKK KTKKRRKUnteadae2 直流電動機的調(diào)速方法: 機械特性方程式中, Ke,Kt,Ra 均為常數(shù),因此,電動機有3種調(diào)速方法 1.變電樞電路外接電阻Rad; 2.變電樞電壓U; 3.變磁通 .4.3.2 他勵直流電

19、動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法1.改變電源電壓調(diào)速4.3.2 他勵直流電動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法1.改變電源電壓調(diào)速4.3.2 他勵直流電動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法2.改變電動機主磁通調(diào)速4.3.2 他勵直流電動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法2.改變電動機主磁通調(diào)速4.3.2 他勵直流電動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法3.改變電樞電路外接電阻調(diào)速TKKRRKUnteadae24.3.2 他勵直流電動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法3.改變電樞電路外接電阻調(diào)速4.3.2 他勵直流電動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法4.調(diào)速時的轉(zhuǎn)矩和功率調(diào)壓調(diào)速這種調(diào)速方法=N=常數(shù),所

20、以允許的輸出轉(zhuǎn)矩為: 常數(shù)NNTxICT允許的輸出轉(zhuǎn)矩功率為: 95509550nTnTPNxx調(diào)壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 4.3.2 他勵直流電動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法4.調(diào)速時的轉(zhuǎn)矩和功率調(diào)磁調(diào)速當(dāng)U=UN,Ix=IN時，則常數(shù)955095503CnTPxx調(diào)壓調(diào)速屬于恒功率調(diào)速方式 nCnCRIUN2ENnCInCCICTNTNNTx324.3.2 他勵直流電動機調(diào)速方法他勵直流電動機調(diào)速方法4.調(diào)速時的轉(zhuǎn)矩和功率4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)1.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)(1)組成和原理組成和

21、原理（1）穩(wěn)態(tài)（Ug、Uf 不變）（2）調(diào)速（Uf 不變，改變Ug的大小）Ug U = Ug Uf Uk Ud n Ug U = Ug Uf Uk Ud n U = Ug Uf不變Uk不變不變Ud不變n不變即當(dāng)Ug、Uf 不變時，電動機的轉(zhuǎn)速不變，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。即：改變Ug的大小可改變電動機的轉(zhuǎn)速，這種狀態(tài)稱為調(diào)速。4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)(2)靜特性分析靜特性分析4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)(2)靜特性分析靜特性分析4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)(2)靜特性分析靜特性分析4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流

22、調(diào)速系統(tǒng)(2)靜特性分析靜特性分析轉(zhuǎn)速降與負(fù)載的關(guān)系理想空載轉(zhuǎn)速與給定電壓4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)(2)靜特性分析靜特性分析4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)2.電流截止負(fù)反饋電流截止負(fù)反饋4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)2.電流截止負(fù)反饋電流截止負(fù)反饋（1) 在電流較小時，Ia R Ub 時，二極管D導(dǎo)通，電流負(fù)反饋信號Ia R 經(jīng)過二極管與比較電壓Ub比較后送到放大器，其極性與Ug極性相反，經(jīng)放大后控制移相角 ，使 增大，輸出電壓Ud減小，電動機轉(zhuǎn)速下降。4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)2.電流截止負(fù)反饋

23、電流截止負(fù)反饋（3) 如果負(fù)載電流一直增加下去，則電動機速度最后將降到零。電動機速度降到零后，電流不再增大，這樣就起到了“限流”的作用。4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)2.電流截止負(fù)反饋電流截止負(fù)反饋其中：Iao堵轉(zhuǎn)電流，一般 I ao = ( 2 3 ) IaN Io 轉(zhuǎn)折點電流，一般Io = 1.35IaN4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)有靜差調(diào)速系統(tǒng)無靜差調(diào)速系統(tǒng)特點：靜態(tài)時系統(tǒng)的反饋量總等于給定量，即偏差為零。實現(xiàn)無靜差調(diào)速條件：系統(tǒng)中必須接入無差元件，它在系統(tǒng)出現(xiàn)偏差時動作以消除偏差，當(dāng)偏差為零時停止動作。PI調(diào)節(jié)器是一個典型的無差元件。4.3

24、.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)有靜差調(diào)速系統(tǒng)4.3.4 閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)3.雙閉環(huán)直流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)的運動方程：電力拖動系統(tǒng)的運動方程：結(jié)論：結(jié)論：要得到好的動態(tài)性能，必須要得到好的動態(tài)性能，必須控制好控制好 轉(zhuǎn)矩，即控制好電流。轉(zhuǎn)矩，即控制好電流。dtdnGDTTLe3752dtdnCGDIImLd37521)1) 單閉環(huán)系統(tǒng)的主要問題單閉環(huán)系統(tǒng)的主要問題 單閉環(huán)系統(tǒng)不能控制電流和轉(zhuǎn)矩的單閉環(huán)系統(tǒng)不能控制電流和轉(zhuǎn)矩的動態(tài)過程。動態(tài)過程。 電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)只是用來限電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)只是用來限制電流的沖擊，并不能很好地控制制電流

25、的沖擊，并不能很好地控制電流的動態(tài)波形。電流的動態(tài)波形。a) 理想的快速起動過程IdLntIdOIdmb) 帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)圖 直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形n2 2) ) 理想的起動過程理想的起動過程IdLntIdOIdmIdcrn3 3) ) 解決思路解決思路 為了實現(xiàn)在允許條件下的最快起動，關(guān)鍵為了實現(xiàn)在允許條件下的最快起動，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值是要獲得一段使電流保持為最大值I Idmdm的恒流過的恒流過程。程。 按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負(fù)按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變，那么，采用電反饋就可以保持該量基本不變，

26、那么，采用電流負(fù)反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過程流負(fù)反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過程。 現(xiàn)在的問題希望能實現(xiàn)控制：現(xiàn)在的問題希望能實現(xiàn)控制：起動過程，只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋。起動過程，只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋。穩(wěn)態(tài)時，只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，沒有電流負(fù)反饋。穩(wěn)態(tài)時，只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，沒有電流負(fù)反饋。 怎樣才能做到這種既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種怎樣才能做到這種既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋，又使它們只能分別在不同的階段里起作負(fù)反饋，又使它們只能分別在不同的階段里起作用呢？用呢？-轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)+TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAM+-UdIdUPE-MTG圖 轉(zhuǎn)速

27、、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ASR轉(zhuǎn)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電力電子變換器內(nèi)環(huán)外 環(huán)ni4)4) 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器子變換器UPEUPE。 從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。 這就形成了這就形

28、成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 +-TG+-+-RP2U*nR0R0UcUiRiCi+-R0R0RnCnASRACRLMRP1UnU*iLM+MTAIdUdMTGUPE+-+-限幅的作用：限幅的作用： 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓的輸出限幅電壓U*im電流給定電壓的最大值，電流給定電壓的最大值，即限制了最大電流；即限制了最大電流； 電流調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓的輸出限幅電壓Ucm Uc的最大值，即限制了電的最大值，即限制了電力電子變換器的最大輸出電壓力電子變換器的最大輸出電壓Udm。限幅

29、電路（外限幅，輸出限幅）限幅電路（外限幅，輸出限幅）二極管鉗位的外限幅電路限幅電路（內(nèi)限幅，輸出和積分限幅）限幅電路（內(nèi)限幅，輸出和積分限幅）圖2-4(a) 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖(ASR未飽和)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 電流反饋系數(shù) Ks 1/CeU*nUcIdEnUd0Un+-ASR+U*i-IdR R ACR-UiUPE雙閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性雙閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性1. 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖：圖：圖圖2-4 (b) ASR2-4 (b) ASR飽和，相當(dāng)于電流閉環(huán)系統(tǒng)飽和，相當(dāng)于電流閉環(huán)系統(tǒng) Ks 1/CeUcIdEnUd0+U*i-IdR R ACR-UiUPEASRASR飽和，相當(dāng)于電流閉環(huán)系統(tǒng)飽和，相當(dāng)于電流閉環(huán)系統(tǒng) 2.