机电传动课件第10章.ppt

,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tv,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Mn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Mn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Δu0；,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n0上升到nno之前，速度调节器输出端一直处于限幅值不变。此时速度调节器工作在饱和状态，开路，不起作用。,调速,