電力拖動(dòng)自動(dòng)控制(32)匯編資料

1、電力拖動(dòng)自動(dòng)(zdng)控制系統(tǒng)廣東石油化工(sh yu hu n)學(xué)院自動(dòng)化 王濤共二十四頁(yè)3.2 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)(xtng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)過(guò)程分析3.2.1 轉(zhuǎn)速、電流(dinli)反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型圖3-5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 U*n Uc-IdLnUd0Un+- +-UiWASR(s)WACR(s)Ks Tss+11/RTl s+1RTmsU*iId1/Ce+E共二十四頁(yè) WASR(s)和WACR(s)表示(biosh)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，采用PI調(diào)節(jié)器，即共二十四頁(yè)1. 起動(dòng)(q dn)過(guò)程 起動(dòng)(q dn)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷

2、了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程分成I、II、III三個(gè)階段。 3.2.2 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程分析 共二十四頁(yè)圖3-6 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)(q dn)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形 n OOttIdm IdL Id n* IIIIIIt4 t3 t2 t1 共二十四頁(yè)IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt 第I階段(jidun)：電流上升的階段(jidun)（0t1） 突加給定電壓 U*n ，Id 上升，當(dāng) Id IdL 時(shí)，電機(jī)還不能轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng) Id IdL后，電機(jī)開(kāi)始起動(dòng)，ASR的輸出電壓保持限幅值 U*im，強(qiáng)迫電流(dinl

3、i) Id 迅速上升。直到Id = Idm ， Ui = U*im，ACR限制了Id 的增長(zhǎng)，第I階段結(jié)束。 在這一階段中，ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。共二十四頁(yè) 第II階段(jidun)：恒流升速階段(jidun)（t1t2） 在這個(gè)(zh ge)階段中，ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流U*im給定下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流Id恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)。共二十四頁(yè)n IdL Id n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt電機(jī)(dinj)反電動(dòng)勢(shì)E隨n線性增長(zhǎng)，為克服它的擾動(dòng)，Ud0和 Uc也須按線性增長(zhǎng)，

4、以保持Id恒定。當(dāng)ACR采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，要使其輸出量按線性增長(zhǎng)，其輸入偏差電壓必須維持一定的恒值，也就是說(shuō)，Id應(yīng)略低于Idm。注：為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，起動(dòng)(q dn)過(guò)程中ACR不應(yīng)飽和，UPE的最大輸出電壓也須留有余地，這些都是設(shè)計(jì)時(shí)必須注意的。共二十四頁(yè)IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt 第 階段(jidun)：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段(jidun)（t2以后） 當(dāng)n上升到給定值時(shí)，ASR的輸入偏差減少到零，輸出維持在限幅值U*im ，所以(suy)電機(jī)仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負(fù)，開(kāi)始退出飽和狀態(tài)，U*i和Id很快下

5、降。但是，只要Id仍大于負(fù)載電流IdL，轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。共二十四頁(yè)直到(zhdo)Id = IdL時(shí)，轉(zhuǎn)矩Te= TL ，則dn/dt =0，轉(zhuǎn)速n才到達(dá)峰值（t = t3時(shí)）。IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt共二十四頁(yè)n達(dá)峰值后，開(kāi)始在負(fù)載的阻力下減速，在一小段時(shí)間內(nèi)（t3t4），IdIdL，直到(zhdo)穩(wěn)定。注：如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，也會(huì)有一些振蕩過(guò)程。IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt注：在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和ACR都不飽和，ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而ACR則力圖使Id盡快地跟

6、隨其給定值 U*i，即電流(dinli)內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流(dinli)隨動(dòng)子系統(tǒng)。 共二十四頁(yè) 分析(fnx)結(jié)果： 綜上所述，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)(q dn)過(guò)程有以下三個(gè)特點(diǎn)： （1）飽和非線性控制； （2）轉(zhuǎn)速超調(diào)； （3）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。 共二十四頁(yè)（1）飽和(boh)非線性控制 根據(jù)ASR的飽和與不飽和，整個(gè)系統(tǒng)處于完全(wnqun)不同的兩種狀態(tài)：當(dāng)ASR飽和時(shí)，轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)；當(dāng)ASR不飽和時(shí)，轉(zhuǎn)速環(huán)閉環(huán)，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流內(nèi)環(huán)表現(xiàn)為電流隨動(dòng)系統(tǒng)。共二十四頁(yè)（2）轉(zhuǎn)速(zhun s)超調(diào) 由于ASR采用了飽和(boh)非線性控制

7、，起動(dòng)過(guò)程結(jié)束進(jìn)入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段后，必須使轉(zhuǎn)速超調(diào)，ASR的輸入偏差電壓Un為負(fù)值，才能使ASR退出飽和。共二十四頁(yè)（3）準(zhǔn)時(shí)間(shjin)最優(yōu)控制 起動(dòng)過(guò)程中的主要階段是第II階段的恒流升速，它的特征是電流保持(boch)恒定。一般選擇為電動(dòng)機(jī)允許的最大電流，以便充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，使起動(dòng)過(guò)程盡可能最快。 這階段屬于有限制條件的最短時(shí)間控制。因此，整個(gè)起動(dòng)過(guò)程可看作為是一個(gè)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制(I、III段電流不能突變）。共二十四頁(yè) 2.動(dòng)態(tài)抗擾性能(xngnng)分析 對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)，另一個(gè)重要的動(dòng)態(tài)性能是抗擾性能（主要是負(fù)載(fzi)擾動(dòng)、電網(wǎng)電壓擾動(dòng)）。（1）抗負(fù)載擾動(dòng) 1/CeU*nn

8、Ud0Un+-ASR1/R Tl s+1R TmsKsTss+1ACR U*iUi-EIdIdL共二十四頁(yè) 負(fù)載擾動(dòng)作用在電流環(huán)之后，因此(ync)只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR來(lái)產(chǎn)生抗負(fù)載擾動(dòng)的作用。在設(shè)計(jì)ASR時(shí)，應(yīng)要求有較好的抗擾性能指標(biāo)。 共二十四頁(yè)（2）.抗電網(wǎng)電壓(diny)擾動(dòng)UdU*n-IdLUn+-ASR 1/CenUd01/R Tl s+1R TmsIdKsTss+1-E單閉環(huán)系統(tǒng)(xtng)共二十四頁(yè)-IdLUd雙閉環(huán)系統(tǒng)Ud電網(wǎng)(dinwng)電壓波動(dòng)在整流電壓上的反映 1/CeU*nnUd0Un+-ASR1/R Tl s+1R TmsIdKsTss+1ACR U*iUi-E共

9、二十四頁(yè)分析(fnx)：?jiǎn)伍]環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的作用點(diǎn)離被調(diào)量較遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)作用受到多個(gè)環(huán)節(jié)的延滯，因此單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)抵抗電壓擾動(dòng)的性能要差一些。雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于增設(shè)了電流內(nèi)環(huán)，電壓波動(dòng)可以通過(guò)電流反饋得到比較及時(shí)的調(diào)節(jié)，不必等它影響到轉(zhuǎn)速以后才能反饋回來(lái)，抗擾性能大有改善。結(jié)論：在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)變化會(huì)比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。共二十四頁(yè)1. 轉(zhuǎn)速(zhun s)調(diào)節(jié)器的作用（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)(zhdo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。（2）對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。（3）其輸出限幅值決定

10、電機(jī)允許的最大電流。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用可以分別歸納如下： 共二十四頁(yè) 2.電流(dinli)調(diào)節(jié)器的作用（1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過(guò)程中，使電流緊緊跟隨其給定電壓（即ASR的輸出量）變化。（2）對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用(zuyng)。（3）在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過(guò)程。（4）當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。這個(gè)作用對(duì)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來(lái)說(shuō)是十分重要的。共二十四頁(yè)未完待續(xù)共二十四頁(yè)內(nèi)容摘要電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)(kn zh x tn)。3.2 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)過(guò)程分析。圖3-5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。WASR(s)和WACR(s)表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，采用PI調(diào)。起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三。種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程分成I、II、III