電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課件

1、第1篇,直流調(diào)速系統(tǒng),電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),直流電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速,式中 n轉(zhuǎn)速（r/min）; U電樞電壓（V）； I電樞電流（A）； R電樞回路總電阻(）； 勵(lì)磁磁通（Wb）； Ke 由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。,調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法,（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓； （2）減弱勵(lì)磁磁通； （3）改變電樞回路電阻。 自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以變壓調(diào)速為主。,第2章,轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng),電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),內(nèi) 容 提 要,直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源 穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性 轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制 轉(zhuǎn)速反饋控制直

2、流調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù) 轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真,2.1 直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源,晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),2.1.1 晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),圖21 晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）原理圖,在理想情況下，Ud和Uc之間呈線性關(guān)系： （2-1） 式中， Ud平均整流電壓， Uc 控制電壓， Ks晶閘管整流器放大系數(shù)。,1觸發(fā)脈沖相位控制,調(diào)節(jié)控制電壓Uc， 移動(dòng)觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位， 改變可控整流器VT輸出瞬時(shí)電壓ud的波形，以及輸出平均電壓Ud的數(shù)值。,(2-2),式中 E電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)(V)； id整流電流瞬時(shí)值(A)； L主電路總

3、電感(H)； R主電路總電阻(), ；,圖2-2 V-M系統(tǒng)主電路的等效電路圖,對(duì)于一般的全控整流電路，當(dāng)電流波形連續(xù)時(shí)， 可用下式表示,(2-3),式中，從自然換相點(diǎn)算起的觸發(fā)脈沖控制角； Um=0時(shí)的整流電壓波形峰值； m交流電源一周內(nèi)的整流電壓脈波數(shù)。,表2-1不同整流電路的整流電壓波峰值、脈沖數(shù)及平均整流電壓,2電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù),在整流變壓器二次側(cè)額定相電壓u2的瞬時(shí)值大于反電動(dòng)勢(shì)E時(shí)，晶閘管才可能被觸發(fā)導(dǎo)通。 導(dǎo)通后如果u2降低到E以下，靠電感作用可以維持電流id繼續(xù)流通。 由于電壓波形的脈動(dòng)，造成了電流波形的脈動(dòng)。,圖2-3 帶負(fù)載單相全控橋式整流電路的輸出電壓和電流波

4、形,在Id上升階段，電感儲(chǔ)能； 在Id下降階段，電感中的能量將釋放出來(lái)維持電流連續(xù)。,圖24 V-M系統(tǒng)的電流波形 (a) 電流連續(xù),圖24 V-M系統(tǒng)的電流波形 （b）電流斷續(xù),當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)，電感中的儲(chǔ)能較少， 等到Id下降到零時(shí)，造成電流波形斷續(xù)。,抑制電流脈動(dòng)的措施,（1）增加整流電路相數(shù)，或采用多重化技術(shù)； （2）設(shè)置電感量足夠大的平波電抗器。,3晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性,當(dāng)電流波形連續(xù)時(shí)，V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性方程式為 （2-7） 式中，Ce電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的電動(dòng)勢(shì) 系數(shù),圖2-5 電流連續(xù)時(shí)V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性,圖26 V-M系統(tǒng)機(jī)械特性,在電流連續(xù)區(qū)，顯示出較硬的機(jī)

5、械特性；,在電流斷續(xù)區(qū)，機(jī)械特性很軟，理想空載轉(zhuǎn)速翹得很高。,當(dāng)電流斷續(xù)時(shí)，由于非線性因素，機(jī)械特性方程要復(fù)雜得多。 電流斷續(xù)區(qū)與電流連續(xù)區(qū)的分界線是 的曲線，當(dāng) 時(shí)，電流便開(kāi)始連續(xù)了。 一個(gè)電流脈波的導(dǎo)通角。,4晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù) 和傳遞函數(shù),晶閘管觸發(fā)電路和整流電路的特性是非線性的。 在設(shè)計(jì)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，只能在一定的工作范圍內(nèi)近似地看成線性環(huán)節(jié)， 得到了它的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)后，用線性控制理論分析整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)。,放大系數(shù)的計(jì)算,圖2-7 晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入輸出特性和Ks的測(cè)定,（2-12）,晶閘管觸發(fā)和整流裝置的輸入量是Uc，輸出量是Ud，晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)K

6、s可由工作范圍內(nèi)的特性斜率決定 。 如果沒(méi)有得到實(shí)測(cè)特性，也可根據(jù)裝置的參數(shù)估算。,失控時(shí)間和純滯后環(huán)節(jié),滯后作用是由晶閘管整流裝置的失控時(shí)間引起的。 失控時(shí)間是個(gè)隨機(jī)值。 最大失控時(shí)間是兩個(gè)相鄰自然換相點(diǎn)之間的時(shí)間，它與交流電源頻率和晶閘管整流器的類型有關(guān)。,圖28 晶閘管觸發(fā)與整流裝置的失控時(shí)間,最大失控時(shí)間,(2-13),平均失控時(shí)間,式中，f 交流電源頻率(Hz)， m 一周內(nèi)整流電壓的脈 波數(shù)。,表2-2 晶閘管整流器的失控時(shí)間（f=50Hz）,晶閘管觸發(fā)電路與整流裝置的傳遞函數(shù),滯后環(huán)節(jié)的輸入為階躍信號(hào)1(t)，輸出要隔一定時(shí)間后才出現(xiàn)響應(yīng)1(t-Ts)。 輸入輸出關(guān)系為：,傳遞函

7、數(shù)為,（214）,傳遞函數(shù)的近似處理,按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，可得,依據(jù)工程近似處理的原則，可忽略高次項(xiàng)，把整流裝置近似看作一階慣性環(huán)節(jié),（2-16）,圖29 晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖,準(zhǔn)確的,近似的,5. 晶閘管整流器運(yùn)行中存在的問(wèn)題,（1）晶閘管是單向?qū)щ姷摹?（2）晶閘管對(duì)過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)高的du/dt與di/dt都十分敏感。 （3）晶閘管的導(dǎo)通角變小時(shí)會(huì)使得系統(tǒng)的功率因數(shù)也隨之減少，稱之為“電力公害”。,2.1.2 直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),全控型電力電子器件問(wèn)世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開(kāi)關(guān)控制方式, 形成了脈寬調(diào)制變換器-直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直

8、流PWM調(diào)速系統(tǒng)。 與V-M系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性。 直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，特別在中、小容量的高動(dòng)態(tài)性能系統(tǒng)中，已經(jīng)完全取代了V-M系統(tǒng)。,1PWM變換器的工作狀態(tài)和電壓、電流波形,脈寬調(diào)制變換器的作用是：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 PWM變換器電路有多種形式，總體上可分為不可逆與可逆兩大類。,圖2-10 簡(jiǎn)單的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),電路原理圖,圖2-10 簡(jiǎn)單的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),電壓和電流波形,在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期T內(nèi)， 當(dāng)

9、 時(shí)，Ug為正，VT飽和導(dǎo)通，電源電壓Us通過(guò)VT加到直流電動(dòng)機(jī)電樞兩端。 當(dāng) 時(shí)， Ug為負(fù)， VT關(guān)斷，電樞電路中的電流通過(guò)續(xù)流二極管VD續(xù)流，直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓近似等于零。,直流電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓為 （2-17） 改變占空比 ，即可實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速。 令 為PWM電壓系數(shù)，則在不可逆PWM變換器中 （2-18）,不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不允許電流反向， 續(xù)流二極管VD的作用只是為id提供一個(gè)續(xù)流的通道。 如果要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)，必須為其提供反向電流通道 。,圖2-11 有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),電路原理圖,圖2-11 有制動(dòng)電流通路的不可

10、逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),一般電動(dòng)狀態(tài)的電壓、電流波形,一般電動(dòng)狀態(tài),在一般電動(dòng)狀態(tài)中，id始終為正值（其正方向示于圖2-11(a)中）。 在0tton期間，VT1導(dǎo)通，VT2關(guān)斷。電流id沿圖中的回路1流通。 在tontT期間，VT1關(guān)斷，id沿回路2經(jīng)二極管VD2續(xù)流。 VT1和VD2交替導(dǎo)通， VT2和VD1始終關(guān)斷。,圖2-11 有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),的正脈沖比 負(fù)脈沖窄 ，,始終為負(fù)。,制動(dòng)狀態(tài)的電壓、電流波形,制動(dòng)狀態(tài),在tontT期間，Vg2為正，VT2導(dǎo)通，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的作用下，反向電流沿回路3能耗制動(dòng)。 在TtT+ton（即下一周期的0t

11、2fmax采樣頻率進(jìn)行采樣，取出的樣品序列就可以代表（或恢復(fù)）模擬信號(hào)。 在電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流，是快速變化的物理量，必須具有較高的采樣頻率。 微型計(jì)算機(jī)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是一種快速數(shù)字采樣系統(tǒng)，要求微型計(jì)算機(jī)在較短的采樣周期之內(nèi)，完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換、采集，完成按某種控制規(guī)律實(shí)施的控制運(yùn)算，完成控制信號(hào)的輸出。,2.4.2 轉(zhuǎn)速檢測(cè)的數(shù)字化,圖2-33 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖,1旋轉(zhuǎn)編碼器,光電式旋轉(zhuǎn)編碼器是檢測(cè)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角的元件，旋轉(zhuǎn)編碼器與電動(dòng)機(jī)相連，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)編碼器旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角信號(hào)。 旋轉(zhuǎn)編碼器可分為絕對(duì)式和增量式兩種。 絕對(duì)式編碼器常用于檢測(cè)轉(zhuǎn)角。

12、 增量式編碼器在碼盤上均勻地刻制一定數(shù)量的光柵，在接收裝置的輸出端便得到頻率與轉(zhuǎn)速成正比的方波脈沖序列，從而可以計(jì)算轉(zhuǎn)速。,增加一對(duì)發(fā)光與接收裝置，使兩對(duì)發(fā)光與接收裝置錯(cuò)開(kāi)光柵節(jié)距的1/4。 正轉(zhuǎn)時(shí)A相超前B相；反轉(zhuǎn)時(shí)B相超前A相。 采用簡(jiǎn)單的鑒相電路可以分辨出轉(zhuǎn)向。,圖2-34 區(qū)分旋轉(zhuǎn)方向的A、B兩組脈沖序列,2數(shù)字測(cè)速方法的精度指標(biāo),（1）分辨率 用改變一個(gè)計(jì)數(shù)值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速變化量來(lái)表示分辨率，用符號(hào)Q表示。 當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)速由n1變?yōu)閚2時(shí)，引起記數(shù)值增量為1，則該測(cè)速方法的分辨率是 （2-75） 分辨率Q越小，說(shuō)明測(cè)速裝置對(duì)轉(zhuǎn)速變化的檢測(cè)越敏感，從而測(cè)速的精度也越高。,（2）測(cè)速誤差率 轉(zhuǎn)

13、速實(shí)際值和測(cè)量值之差與實(shí)際值之比定義為測(cè)速誤差率，記作 （2-76） 測(cè)速誤差率反映了測(cè)速方法的準(zhǔn)確性，越小，準(zhǔn)確度越高。,3M法測(cè)速,記取一個(gè)采樣周期內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)算出轉(zhuǎn)速的方法稱為M法測(cè)速，又稱頻率法測(cè)速。 (2-77) 式中: n轉(zhuǎn)速，單位為r/min； M1時(shí)間Tc內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)； z旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)輸出的脈沖個(gè)數(shù); Tc采樣周期，單位為s。,由系統(tǒng)的定時(shí)器按采樣周期的時(shí)間定期地發(fā)出一個(gè)采樣脈沖信號(hào)， 計(jì)數(shù)器記錄下在兩個(gè)采樣脈沖信號(hào)之間的旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖個(gè)數(shù)。,圖235 M法測(cè)速原理示意圖,M法測(cè)速分辨率為 （2-78） M法測(cè)速的分辨率與實(shí)際轉(zhuǎn)速的大小無(wú)關(guān)。 M法的測(cè)速誤差

14、率的最大值為 （2-79） max與M1成反比。轉(zhuǎn)速愈低，M1愈小，誤差率愈大。,4T法測(cè)速,T法測(cè)速是測(cè)出旋轉(zhuǎn)編碼器兩個(gè)輸出脈沖之間的間隔時(shí)間來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)速，又被稱為周期法測(cè)速。 與M法測(cè)速不同的是， T法測(cè)速所計(jì)的是計(jì)算機(jī)發(fā)出的高頻時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)，以旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的相鄰兩個(gè)脈沖的同樣變化沿作為計(jì)數(shù)器的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)。,圖2-36 T法測(cè)速原理示意圖,準(zhǔn)確的測(cè)速時(shí)間是用所得的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)M2計(jì)算出來(lái)的，即 ， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 （2-80）,T法測(cè)速的分辨率定義為時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)由M2變成(M2-1)時(shí)轉(zhuǎn)速的變化量， （2-81） 綜合式（2-80）和式（2-81），可得 (2-82) T法測(cè)速的分

15、辨率與轉(zhuǎn)速高低有關(guān)，轉(zhuǎn)速越低，Q值越小，分辨能力越強(qiáng)。,T法測(cè)速誤差率的最大值為 （2-83） 低速時(shí)，編碼器相鄰脈沖間隔時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)得的高頻時(shí)鐘脈沖M2個(gè)數(shù)多，誤差率小，測(cè)速精度高。 T法測(cè)速更適用于低速段。,5M/T法測(cè)速,在M法測(cè)速中，隨著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的降低，計(jì)數(shù)值減少，測(cè)速裝置的分辨能力變差，測(cè)速誤差增大。 T法測(cè)速正好相反，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，計(jì)數(shù)值減小，測(cè)速裝置的分辨能力越來(lái)越差。 綜合這兩種測(cè)速方法的特點(diǎn)，產(chǎn)生了M/T測(cè)速法，它無(wú)論在高速還是在低速時(shí)都具有較高的分辨能力和檢測(cè)精度。,圖2-37 M/T法測(cè)速原理示意圖,關(guān)鍵是和計(jì)數(shù)同步開(kāi)始和關(guān)閉，實(shí)際的檢測(cè)時(shí)間與旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈

16、沖一致，能有效減小測(cè)速誤差。 采樣時(shí)鐘Tc 由系統(tǒng)的定時(shí)器產(chǎn)生，其數(shù)值始終不變。 檢測(cè)周期由采樣脈沖Tc的邊沿之后的第一個(gè)脈沖編碼器的輸出脈沖的邊沿來(lái)決定，即T= Tc T1+ T2 。,檢測(cè)周期T內(nèi)被測(cè)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角為 (2-84) 旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)出Z個(gè)脈沖，在檢測(cè)周期T內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖數(shù)是M1，則 (2-85) 若時(shí)鐘脈沖頻率是f0，在檢測(cè)周期T內(nèi)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)值為M2 ，則 (2-86) 綜合式(2-74)、式(2-75)和式(2-76)便可求出被測(cè)的轉(zhuǎn)速為： (2-87),在高速段，TcT1，TcT2，可看成TTc： (2-88) M2f0Tf0Tc，代入式（2-78)可得： (2-

17、89) 在高速段，與M法測(cè)速的分辨率完全相同。 在低速段，M11，M2隨轉(zhuǎn)速變化，分辨率與T法測(cè)速完全相同。 M/T法測(cè)速無(wú)論是在高速還是在低速都有較強(qiáng)的分辨能力。,在M/T法測(cè)速中，檢測(cè)時(shí)間是以脈沖編碼器的輸出脈沖的邊沿為基準(zhǔn)，計(jì)數(shù)值M2最多產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖的誤差。 M2的數(shù)值在中、高速時(shí)，基本上是一個(gè)常數(shù) M2Tf0Tcf0，其測(cè)速誤差率為 ， 在低速時(shí)， M2 Tf0 Tcf0 ， M/T法測(cè)速具有較高的測(cè)量精度。,2.4.3 數(shù)字PI調(diào)節(jié)器,PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)列出如下： （2-56） 輸出函數(shù)和輸入誤差函數(shù)關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式為 （2-90） 式中 Kp 為比例系數(shù)，KI 為積分系數(shù)。

18、轉(zhuǎn)換為差分方程，其第k拍輸出為 （2-91） 式中Tsam為采樣周期。,數(shù)字PI調(diào)節(jié)器有位置式和增量式兩種算法， 位置式算法中，u(k)為第k拍的輸出值。比例部分只與當(dāng)前的偏差有關(guān)，積分部分則是系統(tǒng)過(guò)去所有偏差的累積。 增量式算法只需要當(dāng)前的和上一拍的偏差即可計(jì)算輸出值。,（2-93）,（2-94）,在數(shù)字控制算法中，要對(duì)u限幅，須在程序內(nèi)設(shè)置限幅值 um，當(dāng)|u(k)|um時(shí)，便以限幅值 um作為輸出。 增量式PI調(diào)節(jié)器算法只需輸出限幅， 位置式算法必須同時(shí)設(shè)積分限幅和輸出限幅，缺一不可。若沒(méi)有積分限幅，積分項(xiàng)可能很大，將產(chǎn)生較大的退飽和超調(diào)。,2.5 轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的 限流保護(hù),

19、2.5.1 轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)流問(wèn)題 在轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)上突加給定電壓時(shí)，電樞電壓立即達(dá)到它的最高值，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于全壓起動(dòng)，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)過(guò)流。 當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)被堵轉(zhuǎn)時(shí)，電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)允許值。如果只依靠過(guò)流繼電器或熔斷器來(lái)保護(hù)，過(guò)載時(shí)就跳閘。,系統(tǒng)中必須有自動(dòng)限制電樞電流的環(huán)節(jié)。 引入電流負(fù)反饋，可以使它不超過(guò)允許值。但這種作用只應(yīng)在起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)存在，在正常的穩(wěn)速運(yùn)行時(shí)又得取消。 當(dāng)電流大到一定程度時(shí)才出現(xiàn)的電流負(fù)反饋，叫做電流截止負(fù)反饋。,2.5.2 帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的 直流調(diào)速系統(tǒng),圖2-38 電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié) （a）利用獨(dú)立直流電源作比較電壓（b）利用穩(wěn)壓管產(chǎn)

20、生比較電壓,1電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié),電流反饋信號(hào)取自串入電動(dòng)機(jī)電樞回路中的小阻值電阻Rs，IdRc正比于電流。 圖2-38(a)中用獨(dú)立的直流電源作為比較電壓Ucom，其大小可用電位器調(diào)節(jié)， 在IdRc與Ucom之間串接一個(gè)二極管VD，當(dāng)IdRc Ucom時(shí)，二極管導(dǎo)通，電流負(fù)反饋信號(hào)Ui即可加到放大器上去；當(dāng)IdRc Ucom時(shí)，二極管截止， Ui消失。 圖2-38(b)中利用穩(wěn)壓管VST的擊穿電壓Ubr作為比較電壓Ucom 。 截止電流 Idcr=Ucom/Rs,當(dāng)輸入信號(hào)IdRc-Ucom0時(shí)，輸出Ui=IdRc-Ucom， 當(dāng)IdRc-Ucom 0時(shí)，輸出Ui=0。,圖2-39 電流截止

21、負(fù)反饋環(huán)節(jié) 的輸入輸出特性,圖2-40 帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖,2帶電流截止負(fù)反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性,當(dāng)IdIdcr時(shí)，電流負(fù)反饋被截止，靜特性與只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜特性相同， （2-32） 當(dāng)IdIdcr后，引入了電流負(fù)反饋，靜特性變成 （2-95）,圖2-41 帶電流截止負(fù)反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性,CA段 : 電流負(fù)反饋被截止 AB段 : 電流負(fù)反饋起作用,電流負(fù)反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻 。 比較電壓與給定電壓的作用一致，好象把理想空載轉(zhuǎn)速提高到,（2-96）,令n=0，得到堵轉(zhuǎn)電流Iabl ， （2-9

22、7） 一般KpKsRsR，因此 （2-98） Iabl應(yīng)小于電動(dòng)機(jī)允許的最大電流，一般為 Iabl =（1.52）IN 截止電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的額定電流，取 Idcr= （ 1.11.2 ）IN,3帶電流截止的無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng),圖2-42 無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng),TA為檢測(cè)電流的交流互感器，經(jīng)整流后得到電流反饋信號(hào)Ui。 當(dāng)電流達(dá)到截止電流Idcr時(shí)， Ui高于穩(wěn)壓管VS的擊穿電壓，使晶體三極管VBT導(dǎo)通， 忽略晶體三極管VBT導(dǎo)通壓降，則PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓Uc為零， 電力電子變換器UPE的輸出電壓Ud=0，達(dá)到限制電流的目的。,圖2-43 無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（IdIdcr）,轉(zhuǎn)速反

23、饋系數(shù) (2-99) 式中 nmax電動(dòng)機(jī)調(diào)壓時(shí)的最高轉(zhuǎn)速； U*nmax相應(yīng)的最高給定電壓。,圖2-44 帶電流截止的無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性,2.6 轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真,MATLAB下的SIMULINK軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真是十分簡(jiǎn)單和直觀的， 用戶可以用圖形化的方法直接建立起仿真系統(tǒng)的模型，并通過(guò)SIMULINK環(huán)境中的菜單直接啟動(dòng)系統(tǒng)的仿真過(guò)程，同時(shí)將結(jié)果在示波器上顯示出來(lái)，,2.6.1 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 仿真框圖及參數(shù),直流電動(dòng)機(jī)：額定電壓 ， 額定電流 ,額定轉(zhuǎn)速 ， 電動(dòng)機(jī)電勢(shì)系數(shù) 晶閘管整流裝置輸出電流可逆，裝置的放大系數(shù) ，滯后時(shí)間常數(shù) ， 電樞回路總電阻 ，電

24、樞回路電磁時(shí)間常數(shù) ，電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù) ， 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) ， 對(duì)應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓 。,圖2-45 比例積分控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖,2.3.2 仿真模型的建立,圖2-46 SIMULINK模塊瀏覽器窗口,進(jìn)入MATLAB，單擊MATLAB命令窗口工具欄中的SIMULINK圖標(biāo)， 或直接鍵入SIMULINK命令，打開(kāi)SIMULINK模塊瀏覽器窗口，,(1)打開(kāi)模型編輯窗口：通過(guò)單擊SIMULINK工具欄中新模型的圖標(biāo)或選擇FileNewModel菜單項(xiàng)實(shí)現(xiàn)。 (2)復(fù)制相關(guān)模塊：雙擊所需子模塊庫(kù)圖標(biāo)，則可打開(kāi)它，以鼠標(biāo)左鍵選中所需的子模塊，拖入模型編輯窗口。 在本例中拖入模型編

25、輯窗口的為：Source組中的Step模塊；Math Operations組中的Sum模塊和Gain模塊；Continuous組中的Transfer Fcn模塊和Integrator模塊；Sinks組中的Scope模塊；,圖2-47 模型編輯窗口,(3)修改模塊參數(shù)： 雙擊模塊圖案，則出現(xiàn)關(guān)于該圖案的對(duì)話框， 通過(guò)修改對(duì)話框內(nèi)容來(lái)設(shè)定模塊的參數(shù)。,圖2-48 加法器模塊對(duì)話框,描述加法器三路輸入的符號(hào)，|表示該路沒(méi)有信號(hào)，用|+-取代原來(lái)的符號(hào)。得到減法器。,圖2-49 傳遞函數(shù)模塊對(duì)話框,例如，0.002s+1是用向量0.002 1來(lái)表示的。,分子多項(xiàng)式系數(shù),分母多項(xiàng)式系數(shù),圖2-50 階躍輸入模塊對(duì)話框,階躍時(shí)刻，可改到0 。,階躍值，可改到10 。,圖2-51 增益模塊對(duì)話框,填寫所需要的放大系數(shù),圖2