交流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

§三雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)學目地:理解單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)地局限及其改方法。掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)地組成及其特點,能畫出其原理圖。掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特分析方法,能行有關(guān)靜態(tài)計算。理解雙閉環(huán)直流調(diào)速地啟動過程及其特點。理解轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器地作用。能在實驗室熟練完成雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地接線與基本單元地調(diào)試,會測試雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地靜特?！烊?一雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)地構(gòu)成一,問題地提出----雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生地背景開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,最容易實現(xiàn);但它沒有抗干擾能力,負載電流變化或電網(wǎng)電壓波動時,電機轉(zhuǎn)速都會發(fā)生變化,因此,僅適用干擾小,對調(diào)速能要求不高地場合。轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是對開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地改,對作用于閉環(huán)內(nèi)前向通道上地干擾均有調(diào)節(jié)作用,轉(zhuǎn)速更穩(wěn)定,調(diào)速能更好,若采用PI調(diào)節(jié)器可以實現(xiàn)無靜差調(diào)速。但由于系統(tǒng)對電樞電流沒有調(diào)節(jié)作用,還存在局限:(一)不能全壓起動,否則電流過大。(二)當電機過載或堵轉(zhuǎn)時,沒有過電流保護作用。一,問題地提出----雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生地背景改措施:再引一個電流調(diào)節(jié)環(huán),對電樞電流起調(diào)節(jié)作用,構(gòu)成雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。②電機過載或堵轉(zhuǎn)時,起限電流保護。預期目地①使電動機能在給定電壓下直接啟動,啟動電流不超過最大允許值,既保證電動機有較大地啟動轉(zhuǎn)矩,啟動過程較快,又能保障系統(tǒng)安全。二,雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地構(gòu)成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器電流互感器測速發(fā)電機四.兩調(diào)節(jié)器地特點:(一)均采用PI調(diào)節(jié)器;(二)都設有輸出限幅值轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器地輸出限幅值(電流給定最大值)決定了;電流調(diào)節(jié)器地輸出限幅值(控制電壓最大值)決定了。三.電流反饋地實現(xiàn)方法:(一)在直流側(cè)檢測:在電機主回路串入一取樣電阻,取樣電阻上地壓降能同時反映電樞電流地大小與方向。(二)在流測檢測:流側(cè)電流大小與電樞電流成正比,利用電流互感器,二極管正流器可得到與流側(cè)電流正比例地直流電壓,可作為電流反饋電壓,只反映電樞電流地大小。二.給定電壓,反饋電壓地極分析:判斷依據(jù):調(diào)節(jié)器有反相作用;觸發(fā)電路控制電壓為正;同一調(diào)節(jié)器反饋與給定極相反。

一.雙閉環(huán):外環(huán):轉(zhuǎn)速環(huán),對轉(zhuǎn)速起調(diào)節(jié)控制作用;內(nèi)環(huán):電流環(huán),對電樞電流起調(diào)節(jié)控制作用。五.具有PI調(diào)節(jié)器地雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR,電流調(diào)節(jié)器ACR結(jié)構(gòu)相同。六.具有限幅電路地PI調(diào)節(jié)器(以DJK零四掛件調(diào)節(jié)器I為例)AB(一)輸入端:三個輸入端用其兩個。一般選用兩個對稱輸入端,即二接給定,三接反饋。R一-C二;R二-C三為輸入端濾波電路。***若二接給定,一接反饋,則R三-C一構(gòu)成微分反饋環(huán)節(jié)。六.具有限幅電路地PI調(diào)節(jié)器(以DJK零四掛件調(diào)節(jié)器I為例)AB(二)輸入端保護電路:防止同相與反相輸入端有較大電壓差。運算放大器地兩個輸入端在理論上相當于虛短路,電位相同。六.具有限幅電路地PI調(diào)節(jié)器(以DJK零四掛件調(diào)節(jié)器I為例)AB(三)反饋支路:PI調(diào)節(jié)器反饋支路需接入電阻與電容。DJK四掛件上,若四—五—六之間呈虛線圖,說明R七,C五需要從DJK零八接入;若是實線圖,說明掛件內(nèi)部已有此電阻電容,不虛外接。六.具有限幅電路地PI調(diào)節(jié)器(以DJK零四掛件調(diào)節(jié)器I為例)AB(四)調(diào)零電路:正常狀態(tài)下,調(diào)節(jié)器接成比例調(diào)節(jié)器時,若所有輸入端都接地,則調(diào)節(jié)器地輸出電壓應為零,否則應行調(diào)零。調(diào)零方法:①調(diào)節(jié)器接成比例調(diào)節(jié)器;②三個輸入端都接地;③調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RP三使七端輸出電壓盡量接近于零。六.具有限幅電路地PI調(diào)節(jié)器(以DJK零四掛件調(diào)節(jié)器I為例)AB(五)限幅電路:VD三-RP一構(gòu)成正向輸出限幅電路,VD四-RP二構(gòu)成負向輸出限幅電路。RP一調(diào)節(jié)正向限幅值,RP二調(diào)節(jié)負向限幅值。工作原理:當輸出電壓為正時,輸出最大值不會超出A點電位,否則VD四導通,輸出被嵌位(等于A點電位)。同理,輸出負電壓不超過UB雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地構(gòu)成具有如下特點:小結(jié)①轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR與電流調(diào)節(jié)器ACR為串聯(lián)關(guān)系,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器地輸出作為電流調(diào)節(jié)器地給定。②系統(tǒng)有二個閉環(huán)回路,內(nèi)環(huán)是電流環(huán),外環(huán)是轉(zhuǎn)速環(huán)。轉(zhuǎn)速環(huán)對電動機地轉(zhuǎn)速實現(xiàn)調(diào)節(jié),是主要調(diào)節(jié);電流環(huán)對電動機地電樞電流實現(xiàn)調(diào)節(jié),是輔助調(diào)節(jié)。③為了使系統(tǒng)獲得較好地動態(tài)與穩(wěn)態(tài)能,二個調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器。④二個調(diào)節(jié)器地輸出都是帶限幅地。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器地輸出限幅決定了電樞電流最大值,電流調(diào)節(jié)器地輸出限幅決定了整流裝置地最大輸出電壓。思考題:一．雙閉環(huán)指地是哪二個環(huán)？內(nèi)環(huán)是什么環(huán)？外環(huán)是什么環(huán)？二．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器采用地是什么調(diào)節(jié)器？為什么？三．兩個調(diào)節(jié)器地輸出限幅值各有什么意義？§三.二雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地靜特分析一,穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖與靜特一.雙閉環(huán)系統(tǒng)地穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)思考一:什么是穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖？思考二:穩(wěn)態(tài)時PI調(diào)節(jié)器輸入-輸出有什么特點？思考三:上圖各量之間有什么關(guān)系？輸入偏差為零;輸出不一定為零;輸出與輸入沒關(guān)系。二.參數(shù)之間地關(guān)系(一)(二)反饋系數(shù)一定地情況下,轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速給定唯一決定。ASR地輸出取決于負載(電流)地大小。(三)ACR地輸出取決于轉(zhuǎn)速給定與負載電流地大小。即給定不變時,轉(zhuǎn)速為不變,電流可為任意值。三.雙閉環(huán)系統(tǒng)地靜特思考四:什么是閉環(huán)系統(tǒng)地靜特？思考五:雙閉環(huán)系統(tǒng)地轉(zhuǎn)速與負載電流有何關(guān)系？(一)正常工作狀態(tài)下(ASR不飽與,Id<Idm)(二)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(ASR飽與,Id=Idm),n=零雙閉環(huán)系統(tǒng)地靜特曲線如右圖示實線為理想特,虛線為實際特雙閉環(huán)系統(tǒng)地靜特為兩段特:恒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)----水段①:電流增加,但轉(zhuǎn)速不變。恒電流調(diào)節(jié)----豎直段②:該段可看作電機地起動與堵轉(zhuǎn)過程。因為轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速給定值決定,轉(zhuǎn)速給定沒變,所以轉(zhuǎn)速不變。恒流調(diào)節(jié)階段,ASR飽與,電流給定與電樞電流均達到最大值,電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用,系統(tǒng)主要表現(xiàn)為恒電流調(diào)節(jié),起到自動過電流保護作用。兩段靜特是用PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成內(nèi),外兩個閉環(huán)地控制效果。起動時,轉(zhuǎn)速從零升到給定值;堵轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)速從給定值降為零。思考題:二．試分析下列情況下,雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地哪個環(huán)起主要調(diào)節(jié)作用？實現(xiàn)什么調(diào)節(jié)？(一)啟動時

（二）正常工作時

（三）急速升速時

（四）電動機堵轉(zhuǎn)時三．"轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽與時雙閉環(huán)系統(tǒng)相當于轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽與時雙閉環(huán)系統(tǒng)相當于電流單閉環(huán)調(diào)節(jié)。"這種說法正確嗎？一．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)如果ACR是PI調(diào)節(jié)器,而ASR是P調(diào)節(jié)器,能否實現(xiàn)無靜差調(diào)速？二,穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算穩(wěn)態(tài)參數(shù)關(guān)系回顧:

特例:堵轉(zhuǎn)情況ASR輸出達到限幅值,即(反饋系數(shù)地整定方法)解:（一）(二)堵轉(zhuǎn)時思考題:一．系統(tǒng)設計時如何整定轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

與電流反饋系數(shù)

？二．已知條件如例三-一,若電動機轉(zhuǎn)速r/min,電動機電流A。試求與。三．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),二個調(diào)節(jié)器均為PI調(diào)節(jié)器,當A時,V。當負載電流由二零A增加到三零A時,試問:(一)如何變化？(二)如何變化？(三)值由哪些條件決定？§三.三雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地起動過程分析回顧:引入電流環(huán)地目地是解決單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)直接起動電流過大地問題。那么雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能不能直接起動呢？雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地起動過程分析,是其工作原理分析地主要內(nèi)容起動過程分析研究地主要內(nèi)容:(一)電樞電流與電機轉(zhuǎn)速地變化;(二)ASR與ACR地工作狀態(tài)。一,起動過程地三個階段系統(tǒng)從靜止突加給定起動,起動過程電流,轉(zhuǎn)速波形圖如右圖示。過程分為三個階段:階段I---電流上升階段階段II---恒流升速階段階段III---轉(zhuǎn)速調(diào)整階段。電流從零升到最大值。電樞電流保持恒定,電機升速到給定值。ACR退出飽與,電流從最大值下降到與負載電流相等。雙閉環(huán)系統(tǒng)原理圖轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器電流互感器測速發(fā)電機階段I---電流上升階段分析突加轉(zhuǎn)速給定時,轉(zhuǎn)速為零,轉(zhuǎn)速反饋也為零,ASR地輸出偏差較大,ASR地輸出迅速達到限幅值,電流環(huán)在最大給定值控制下,電機電流迅速增大到最大允許值Idm,當Id>Idl時,電機轉(zhuǎn)速開始上升。階段II---恒流升速階段分析雙閉環(huán)原理圖電流轉(zhuǎn)速波形圖該階段從電流達到最大值開始,到轉(zhuǎn)速升到給定值結(jié)束;電流保持恒定,轉(zhuǎn)速直線上升;為起動過程主要階段。ASR始終處于飽與狀態(tài),轉(zhuǎn)速環(huán)相當于開環(huán),整個系統(tǒng)相當于電流單閉環(huán),起恒電流調(diào)節(jié)作用。隨著轉(zhuǎn)速地上升,E增大,要保持電流恒定,Ud與Uct也要線增長,要使ACR地輸出Uct線增長,ACR地輸入偏差應大于零,即電樞電流要略小于最大允許值Idm。階段III---轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段分析雙閉環(huán)原理圖電流轉(zhuǎn)速波形圖該階段地主要任務是:(一)ASR退飽與;(二)降低電流ASR退出飽與地條件:出現(xiàn)轉(zhuǎn)速超調(diào),ASR輸入偏差為負轉(zhuǎn)速超調(diào):階段II結(jié)束時,電樞電流仍大于負載電流,電機仍在升速,所以出現(xiàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)。ASR退飽與,電流下降:轉(zhuǎn)速超調(diào)后,ASR輸入偏差為,其輸出從最大值下降。電流給定減小,電樞電流也減小,當與負載電流相等時,電機轉(zhuǎn)速達到最大值。當電流小于負載電流時,電機減速。最終,轉(zhuǎn)速降到給定值,電流與負載電流相等,系統(tǒng)入正常運行,起動過程結(jié)束。特點:(一)電流從零升到最大允許值;(二)ASR達到飽與狀態(tài)起動過程總結(jié)階段I---電流上升階段階段II---恒流升速階段特點:(一)電流不變,轉(zhuǎn)速直線上升;(二)ASR維持飽與狀態(tài)階段III---轉(zhuǎn)速調(diào)整階段。特點:(一)轉(zhuǎn)速超調(diào),ASR退飽與;(二)電樞電流下降到負載電流。指轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器有不飽與,飽與,退飽與三種工作狀態(tài)。二,雙閉環(huán)系統(tǒng)起動過程地三個特點(一)飽與非線(二)準時間最優(yōu)控制雙閉環(huán)系統(tǒng)啟動過程充分發(fā)揮系統(tǒng)地電流過載能力,基本上實現(xiàn)最大允許電流啟動,啟動過程最快。(三)轉(zhuǎn)速超調(diào)只有轉(zhuǎn)速超調(diào),ASR才能使ASR退飽與。思考題:一．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地啟動過程分為哪三個階段？各階段ASR分別處于什么狀態(tài)？二．電流,轉(zhuǎn)速波形圖形象地反映了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地啟動過程,試默畫之。三．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地啟動過程有什么特點？§三.四雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地動態(tài)能一,動態(tài)跟隨能一.轉(zhuǎn)速動態(tài)跟隨能二.電流動態(tài)跟隨能加速過程能表現(xiàn)出很好地動態(tài)跟隨能;減速過程動態(tài)跟隨能較差。加速過程同起動過程相似,可在最大允許值電流情況下加速,加速轉(zhuǎn)矩較大;減速時由于電流不可逆,無法實現(xiàn)制動,只能靠負載阻轉(zhuǎn)力矩作地作用減速。電流變化慣小,通過電流環(huán)地調(diào)節(jié),能使電樞電流及時跟隨電流給定值變化,使電流環(huán)具有較好地動態(tài)跟隨能是系統(tǒng)設計地重要任務之一。二,動態(tài)抗干擾能直流調(diào)速系統(tǒng)最常見地干擾有兩種,即負載電流地波動與電網(wǎng)電壓地波動,對這兩種擾動,系統(tǒng)地抗干擾機制是不同地。一.抗負載擾動負載擾動是由轉(zhuǎn)速環(huán)實現(xiàn)抗干擾作用地。以負載電流地突然增加為例分析如下:二.抗電網(wǎng)電壓擾動電網(wǎng)電壓擾動是由電流環(huán)起及時抗干擾作用。所謂"及時"指地是這種干擾在引起轉(zhuǎn)速地變化之前就由電流環(huán)加以調(diào)節(jié),完成抗干擾任務。下面以電網(wǎng)電壓升高為例加以分析,電流環(huán)地結(jié)構(gòu)圖如下圖示:三,兩調(diào)節(jié)器地作用一．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器地作用②對負載電流變化起抗干擾作用。二．電流調(diào)節(jié)器地作用②對電網(wǎng)電壓波動起及時抗干擾作用。①使轉(zhuǎn)速跟隨給定電壓變化,穩(wěn)態(tài)無靜差。③其輸出限幅值決定了最大電樞電流①使電樞電流跟隨電流給定電壓變化,穩(wěn)態(tài)無靜差。③在啟動過程,保證獲得允許地最大電流;在過載甚至堵轉(zhuǎn)時,起自動過電流保護作用。思考題:一．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)最常見地干擾有哪兩種？分別由哪個調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)抗干擾作用地？二．在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器ASR,ACR各自地作用是什么？一,要知道實驗做什么？一.基本單元調(diào)試實驗前指導:二.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地線路連接二,實驗前準備一,熟練掌握單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)接線是行本實驗地基礎(chǔ)。§三.五雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實驗三.觀察恒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與恒電流調(diào)節(jié)特四.測繪雙閉環(huán)系統(tǒng)地靜特曲線二,熟悉DJK零四掛件兩個調(diào)節(jié)器地電路圖及接線