第二章-多环调速系统.pptVIP

第二章多环调速系统;第一节转速、电流双闭环调速系统;（a）带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程（b）理想快速起动过程

图2-1调速系统起动过程的电流和转速波形;为了实现理想的起动过程，工程上常采用转速、电流双闭环调速系统，起动时转速外环饱和，让电流负反馈内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，让电机转速跟随转速给定电压变化，电流内环跟随转速环调节电机电枢电流平衡负载电流。;二、转速、电流双闭环直流调速系统

的组成及工作原理;为了实现转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统中设置了电流调节器ACR和转速调节器ASR。由图可见，电流调节器ACR和电流检测-反馈回路构成了电流环；转速调节器ASR和转速检测-反馈环节构成了转速环。故称为双闭环调速系统。

图中，ASR和ACR均为比例积分调节器，其输入输出均设有限幅电路。ACR输出限幅值为Uctm，它限制了晶闸管整流器输出电压Udm的最大值。ASR输出限幅值为U*im，它决定了主回路中的最大允许电流Idm。;图2-3为双闭环调速系统的稳态结构图。;由于ACR为PI调节器，稳态时，其输入偏差电压ΔUi=-U*i+Ui=-U*i+βId=0，即Id=U*i/β。

当U*i为一定时，由于电流负反馈的调节作用，使整流装置的输出电流保持在U*i/β数值上。当IdU*i/β时，自动调节过程如图2-4。;同理，ASR也为PI调节器，稳态时输入偏差电压ΔUn=U*n-αn=0，即n=U*n/α。当U*n为一定时，转速n将稳定在U*n/α数值上。当nU*n/α时，其自动调节过程见图2-5。;三、双闭环调速系统的

静特性及稳态参数的计算;当转速PI调节器线性调节输出未达到限幅值，即U*iU*im，IdIdm，同前面讨论的相同，由于积累作用使ΔUn=0，即n=U*n/α保持不变，直到Id=Idm。见图2-6中n0-A段。

当转速PI调节器饱和输出为限幅值U*im，转速PI调节器相当于开环运行，这样双闭环变为单闭环电流负反馈系统，系统由恒转速调节变为恒电流调节，从而获得极好的下垂特性（如图2-6中的AB段）。;图2-6双闭环系统的静特性;当两个调节器都不饱和且系统处于稳态工作时，由前面讨论可知，n=/α和Id=U*im/β。由于稳态时两个PI调节器输入偏差电压ΔU=0，给定电压与反馈电压相等，可得参数为：;四、双闭环调速系统的动态特性;双闭环调速系统的动态结构图见图2-7。;（二）双闭环调速系统的起动特性;图2-８双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形;起动时n为零，为最大，它使速度调节器ASR的输出电压|-|迅速增大，很快达到限幅值。此时，为电流调节器的给定电压，其输出电流迅猛上升，当Id=IL时，n才开始上升，由于电流调节器的调节作用，很快使Id≈Idm。标志电流上升过程结束。

ASR迅速达到饱和状态，不再起调节作用；ACR的输出不饱和，起主要调节作用。;第I阶段;第Ⅱ阶段：恒流升速阶段

在这个阶段中，ASR始终是饱和的，转速环相当于开环，系统成为在恒值电流给定U*im下的电流调节系统，基本上保持电流Id略低于Idm恒定，因而系统的加速度恒定，转速呈线性增长。

与此同时，电机的反电动势E=Cen也按线性增长，对电流调节系统来说，E是一个线性渐增的扰动量，为了克服它的扰动，Ud0和Uc也必须基本上按线性增长，才能保持Id恒定。;第II阶段;当ACR采用PI调节器时，要使其Uct输出量按线性增长，其输入偏差电压ΔUi必须维持一定的恒值，也就是说，Id应略低于Idm。即

;第Ⅲ阶段转速调节阶段;此后，电动机开始在负载的阻力下减速，与此相应，在一小段时间内（t3~t4），IdIdL，直到稳定，如果调节器参数整定得不够好，也会有一些振荡过程。

直到Id=IdL时，转矩Te=TL，则dn/dt=0，转速n才到达峰值（t=t3时）。;第Ⅲ阶段;在这最后的转速调节阶段内，ASR和ACR都不饱和，ASR起主导的转速调节作用，而ACR则力图使Id尽快地跟随其给定值U*i，或者说，电流内环是一个电流随动子系统。

综上所述，双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点：

（1）饱和非线性控制

（2）转速超调