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机电传动课件第10章.ppt

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机电传动课件第10章.ppt
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,第1节 直流调速控制系统的基本概念 第2节 速度负反馈单闭环直流电动机调速系统 第3节 无静差调速控制系统 第4节 直流电动机转速电流双闭环调速系统,第10章 直流电动机调速控制,第1节 直流调速控制系统的基本概念,1. 直流电动机工作原理,,2. 直流电动机的机械特性方程,他励直流电动机电路示意图,直流调速控制系统的基本概念,3. 调速方式,a) 负载类型,* 恒功率负载—— 调速过程中,输出功率不变。但此时转矩变化(P = 常量、M 随速度上升而下降),* 恒转矩负载—— 调速过程中,输出转矩不变。但此时功率变化(M = 常量、P 随速度上升而增加),b)调速方式,* 调压调速(恒转矩调速),* 调磁调速(恒功率调速),直流调速控制系统的基本概念,3. 调速方式,* 调压调速(恒转矩调速),* 调磁调速(恒功率调速),直流调速控制系统的基本概念,4. 调速装置,* 静止可控整流器(V-M 静止Ward-Leonard系统),直流调速控制系统的基本概念,调速装置,* PWM 系统(直流斩波器和脉宽调制变换器),,PWM 系统(直流斩波器和脉宽调制变换器),直流斩波器和脉宽调制变换器工作原理示意,④ 调速的经济性调速设备等硬件费用运行费用,5. 调速指标,③ 静差率(s)定义:额定负载时转速落差与理想空载转速之比;,① 调速范围(D)定义:额定负载下,最高转速与最低转速之比;,② 调速的平滑性定义:相邻两个转速之比;,(1) 静态性能指标,直流调速控制系统的基本概念,(2) 静差率与调速范围的关系,关系:静差率、调速范围、 静态速降、最高转速;,调速指标,(3) 动态性能指标,1) 跟随性指标,* 最大超调量 * 振荡次数N,2) 抗干扰性能指标,* 动态降落 * 恢复时间 t v,调速指标,⑴ 开环系统构成,开环调速系统—— 调速而不稳速,⑵ 闭环系统构成整流调节电压控制部分直流拖动部分测速反馈部分,闭环调速系统—— 调速并稳速,1. 调速系统组成,第2节 转速负反馈单闭环直流电动机调速系统,2. 速度负反馈的直流调速系统,转速负反馈单闭环直流电动机调速系统,(1) 闭环系统机械特性方程 ( M—n关系 ),3. 调速系统静特性分析,,转速负反馈单闭环直流电动机调速系统,(2) 开环系统机械特性方程 ( M—n关系 ),(3) 系统静特性分析,转速负反馈单闭环直流电动机调速系统,闭环系统机械特性方程,,,,,第3节 无静差直流调速系统,有差调速:必须存在 ΔU 调节器调速:无差调速,有差调速与调节器调速,(1) 调节器原理,1. 调节器,A 点为虚地点:,,(2) 比例调节器,调节器,(3)积分调节器,调节器,(4)比例积分调节器,调节器,2. 单闭环自动调速系统(采用PI调节器),组成:测速系统,整流系统,直流驱动系统,调速系统; 调节量:n,(1) 系统组成,无静差直流调速系统,(2) 系统分析,1) 调速,2) 稳速,负载增加 I1- I2, 速度出现,单闭环自动调速系统(采用PI调节器),1. 问题的提出,自动调速系统工作要求:,但是在系统动态性能要求较高时,例如: 要求快速起动、制动,突加负载时要求动态速降小等,此时, 单闭环自动调速系统中不能完全按照需要控制动态过程的电流 和转矩。,单闭环自动调速系统,已能够实现无静差调速。,问题:,第4节 直流电动机转速、电流双闭环调速系统,满足控制动态过程中电流和转矩的要求,需要恒流源;,实际运行要求:,起动时只有电流反馈起作用,到达稳态转速后,只有转速反馈起作用。,电流负反馈能够得到近似的恒流过程。,实际工作过程要求:,2. 转速、电流双闭环调速系统组成,组成: 系统内环—— 电流环; 系统外环—— 速度环;,直流电动机转速、电流双闭环调速系统,3. 转速、电流双闭环调速系统分析,(1) 调速系统组成分析,(2) 调节器工作特性,*调速系统由速度调节器和电流调节器串级联接构成;,*两个调节器均为PI调节器,输出均带有限幅值;,*速度调节器ASR的输出限幅(饱和)电压Uim;,*电流调节器ACR的输出限幅(饱和)电压Udm,限制整流输出的最大值;,调节器稳态工作为两种状态,饱和状态—— 输出达到限幅值;输出为恒值,与输入无关,反向输入后,退出饱和;,非饱和状态—— 输出未达到限幅值;输出使偏差电压Δu=0;,调节器处于饱和状态时,输出达到限幅值,相当于调节器开环。,直流电动机转速、电流双闭环调速系统,(3) 调速,1)起动过程分析,到达给定转速no后,速度调节器起作用,电流下降到 IdL,电流调节器仅起传递作用。,电流调节器输入端的Ui迫使主回路电流 Id 迅速增大到Idm为止,系统在电流调节器保持输出电流为最大值Idm情况下加速。,输出转速由 n
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