電力傳動與自動控制系統(tǒng)

電力傳動與自動控制系統(tǒng)第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.3單環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型一、各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)1.額度勵磁下的直流電動機(jī)第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.3單環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型一、各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)1.額度勵磁下的直流電動機(jī)第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.3單環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型一、各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)1.額度勵磁下的直流電動機(jī)第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.3單環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型一、各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)2.晶閘管裝置的傳遞函數(shù)晶閘管導(dǎo)通后由反壓關(guān)斷，產(chǎn)生失控時間，或者稱死區(qū)有兩種描述第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.3單環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型一、各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)2.晶閘管裝置的傳遞函數(shù)第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.3單環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型一、各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)3.比例放大器和測速發(fā)電機(jī)二、系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.3單環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型二、系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖動態(tài)數(shù)學(xué)模型與靜態(tài)模型的比較第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.4單環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)靜特性為比例(Kp)調(diào)節(jié)為有靜差調(diào)速系統(tǒng)第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.4單環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)一、積分與比例積分調(diào)節(jié)器積分調(diào)節(jié)器第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.4單環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)一、積分與比例積分調(diào)節(jié)器比例積分調(diào)節(jié)器第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.4單環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)一、積分與比例積分調(diào)節(jié)器積分調(diào)節(jié)器比例積分調(diào)節(jié)器當(dāng)且僅當(dāng)否則Usr=0但是Usc<>0,Usc的值決定于Usr的變化過程，具有記憶功能第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.4單環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)一、帶PI調(diào)節(jié)器的單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)且僅當(dāng)ΔU=0，PI調(diào)節(jié)器輸出不變（穩(wěn)態(tài)），導(dǎo)致Ud不變，轉(zhuǎn)速n不變（穩(wěn)態(tài)/靜態(tài)）→無靜差閉環(huán)系統(tǒng)采用采用積分(I,PI，PID)調(diào)節(jié)，成為無靜差調(diào)速系統(tǒng)第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.4單環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)一、帶PI調(diào)節(jié)器的單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能夠滿足靜態(tài)性能s、D，PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)無靜差動態(tài)性能如何？如何提高動態(tài)性能？(最佳過渡過程、最小時間控制)希望Te越大越好，但是它受到的限制第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制，采用速度反饋。電樞繞組—電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)系統(tǒng)電流需要控制，需要實現(xiàn)電流反饋起動時，應(yīng)使Ia=Iamax，即Te=Temax穩(wěn)態(tài)時，會使Ia=IL，即Te=TL第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速n閉環(huán)實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)(控制)，速度調(diào)節(jié)器為ASR電樞電流Ia閉環(huán)實現(xiàn)對電流的調(diào)節(jié)(控制)，速度調(diào)節(jié)器為ACR轉(zhuǎn)速環(huán)在外、電流環(huán)在內(nèi)，ASR、ACR為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，被稱為串級控制第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)一、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)一、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理若ACR為PI調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)電流無靜差若ASR為PI調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差為使電機(jī)運行中，應(yīng)使，將ASR設(shè)計為限幅調(diào)節(jié)器。第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)一、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理ASR為PI調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差A(yù)CR為PI調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)電流無靜差A(yù)SR為限幅調(diào)節(jié)器：當(dāng)則當(dāng)則當(dāng)時，第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5章晶閘管自動調(diào)速系統(tǒng)

5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)二、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學(xué)模型晶閘管整流器電壓平衡方程式運動方程式第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)三、雙閉環(huán)系統(tǒng)的啟動過程（三個階段）(1)ASR、ACR都是PI調(diào)節(jié)器，穩(wěn)態(tài)時有(2)ASR是限幅PI調(diào)節(jié)器準(zhǔn)最佳過渡過程－－最小時間控制第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)三、雙閉環(huán)系統(tǒng)的啟動過程（三個階段）階段I：電流上升階段從有轉(zhuǎn)速給定開始，到Ia=Imax為止第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)三、雙閉環(huán)系統(tǒng)的啟動過程（三個階段）階段II：恒流升速階段從Ia=Imax開始，轉(zhuǎn)速等于給定值為止第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)三、雙閉環(huán)系統(tǒng)的啟動過程（三個階段）階段III：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段從轉(zhuǎn)速首次到給定值開始，到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定為止第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)三、雙閉環(huán)系統(tǒng)的啟動過程（三個階段）啟動過程的特點啟動基本上實現(xiàn)了最佳過渡過程，在最大電流(最大轉(zhuǎn)矩)下升速啟動中由于ASR為限幅調(diào)節(jié)器，存在由于ASR退飽和而產(chǎn)生的超調(diào)，與系統(tǒng)參數(shù)無關(guān)穩(wěn)態(tài)時系統(tǒng)各點數(shù)值第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)四、三閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)的特殊性能要求，增加其他的反饋量，實現(xiàn)閉環(huán)控制，例如：對于位置控制系統(tǒng)，在外環(huán)增加位置反饋；對于需要加加速度限制的系統(tǒng)，再加入加加速度的反饋；對于需要電流變化率限制的系統(tǒng)，再加入電流變化率的反饋；對于需要電壓限制的系統(tǒng)，再加入電壓的反饋；等等第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)四、三閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1.帶電流變化率內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)限制電流變化率：電機(jī)換向情況惡化、機(jī)械沖擊嚴(yán)重等三個調(diào)節(jié)器：ASR：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，限幅，對電流限幅。ACR：電流調(diào)節(jié)器限幅，對電流變化率限幅ADR：電流變化率調(diào)節(jié)器。第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)四、三閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1.帶電流變化率內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)ADR：積分(I)調(diào)節(jié)器反饋環(huán)節(jié)：比例+微分第29頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)四、三閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1.帶電流變化率內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)第30頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.5電樞區(qū)串級控制的調(diào)速系統(tǒng)四、三閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1.帶電流變化率內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電流變化率內(nèi)環(huán)等效為第