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1、电气传动及控制(kngzh)基础廖晓钟第一页，共18页。第第4 4章章 多环直流调速系统多环直流调速系统(xtng)(xtng)4.1 4.1 转转速速、电电流流(dinli)(dinli)双双闭闭环环调调速速系系统统及及其其静特性静特性4.2 4.2 转转速速、电电流流(dinli)(dinli)双双闭闭环环调调速速系系统统的的动动态特性态特性4.3 4.3 三环控制的直流调速系统三环控制的直流调速系统第二页，共18页。4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统转速、电流双闭环调速系统(xtng)(xtng)及其及其静特性静特性 主要内容主要内容 1.1.转速转速(zhun s)(zhun s
2、)、电流双闭环调速系统的组成、电流双闭环调速系统的组成 第三页，共18页。1.1.转速转速(zhun s)(zhun s)、电流双闭环调速系统、电流双闭环调速系统的组成的组成 图4.1 转速、电流双闭环调速系统(xtng)原理图ASR-转速调节器；ACR-电流调节器；TG-测速发电机；TA-电流互感器；GT-触发装置4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统转速、电流双闭环调速系统(xtng)(xtng)及其及其静特性静特性第四页，共18页。静态静态(jngti)(jngti)结构图结构图先根据图的原理图绘出静态先根据图的原理图绘出静态(jngti)(jngti)结构图如图。结构图如图。图4.1
3、 转速、电流(dinli)双闭环调速系统原理图4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统转速、电流双闭环调速系统(xtng)(xtng)及其及其静特性静特性第五页，共18页。静态静态(jngti)(jngti)结构图结构图先根据图的原理图绘出静态先根据图的原理图绘出静态(jngti)(jngti)结构图如图。结构图如图。图4.2 双闭环调速系统(xtng)的静态结构图n-转速反馈系数；i-电流反馈系数4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统转速、电流双闭环调速系统(xtng)(xtng)及其静及其静特性特性第六页，共18页。静态特性方程式静态特性方程式 带输出限幅的带输出限幅的PIPI调节器的稳
4、态特性调节器的稳态特性 饱和饱和(boh)(boh)输出达到限幅值输出达到限幅值 当当调调节节器器饱饱和和(boh)(boh)时时，输输出出为为恒恒值值，输输入入量量的的变变化化不不再再影影响响输输出出，除除非非有有反反向向的的输输入入信信号号使使调调节节器器退退出出饱饱和和(boh)(boh)；换换句句话话说说，饱饱和和(boh)(boh)调调节节器器暂暂时时隔隔离离了了输输入入和和输出间的关系，相当于使调节环开环。输出间的关系，相当于使调节环开环。不饱和不饱和(boh)(boh)输出未达到限幅值输出未达到限幅值 当当调调节节器器不不饱饱和和(boh)(boh)时时，PIPI调调节节器器的的
5、输输入入偏偏差差电电压压在在稳稳态时总是零。态时总是零。4.1 4.1 转速、电流转速、电流(dinli)(dinli)双闭环调速系统及其双闭环调速系统及其静特性静特性第七页，共18页。静态静态(jngti)(jngti)特性方程式特性方程式当转速当转速(zhun s)(zhun s)调节调节器不饱和时器不饱和时 可得可得 当转速当转速(zhun s)(zhun s)调调节器饱和时节器饱和时 图4.3 双闭环调速系统的静态特性4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性转速、电流双闭环调速系统及其静特性第八页，共18页。在稳态工作时，当两个调节器都不饱和时，在稳态工作时，当两个调节器都不
6、饱和时，各变量各变量(binling)(binling)之间的关系之间的关系 结论结论(jiln)(jiln)：比例积分调节器的输出量的稳态值由：比例积分调节器的输出量的稳态值由它后面环节的需要决定的。它后面环节的需要决定的。4.1 4.1 转速、电流转速、电流(dinli)(dinli)双闭环调速系统及其静双闭环调速系统及其静特性特性第九页，共18页。动态动态(dngti)(dngti)结构图结构图图4.4 转速、电流双闭环系统(xtng)的动态结构图4.1 4.1 转速、电流双闭环调速系统转速、电流双闭环调速系统(xtng)(xtng)及其及其静特性静特性第十页，共18页。启启 动动(qd
7、ng)(qdng)过程分析过程分析图4.5 双闭环调速系统启动过程(guchng)电流上升电流上升(shngshng)(shngshng)阶段阶段恒流升速阶段恒流升速阶段转速调节阶段转速调节阶段4.2 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性转速、电流双闭环调速系统的动态特性第十一页，共18页。转速调节器作用转速调节器作用 使转速跟随给定电压变化，达到静态无差。使转速跟随给定电压变化，达到静态无差。对负载变化起抗扰作用。对负载变化起抗扰作用。其输出限幅用于限制最大电流。其输出限幅用于限制最大电流。电流调节器作用电流调节器作用 对内环内扰动起及时抗扰作用。对内环内扰动起及时抗扰作用。保证系统在
8、允许的最大电流下恒流启动。保证系统在允许的最大电流下恒流启动。调节电流，使电流跟随其给定电压变化。调节电流，使电流跟随其给定电压变化。当当电电机机过过载载甚甚至至于于堵堵转转时时，限限制制电电枢枢电电流流的的最最大大值值，从从而而起起到到快快速速(kui s)(kui s)的安全保护作用。的安全保护作用。其输出限幅值用来限制其输出限幅值用来限制 min min 和和 min min，防止丢脉冲、逆变失败。，防止丢脉冲、逆变失败。抗扰过程抗扰过程(guchng)(guchng)分析分析 4.2 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态转速、电流双闭环调速系统的动态(dngti)(dngti)特性特
9、性第十二页，共18页。转速转速转速转速(zhun s)(zhun s)(zhun s)(zhun s)、电流双闭环调速系统的性能评、电流双闭环调速系统的性能评、电流双闭环调速系统的性能评、电流双闭环调速系统的性能评价价价价由由于于采采用用饱饱和和非非线线性性控控制制，使使两两个个调调节节器器充充分分发发挥挥作作用用，系统具有很好的动、静特性，是一种非常实用的系统。系统具有很好的动、静特性，是一种非常实用的系统。但但当当系系统统降降速速或或制制动动时时，由由于于晶晶闸闸管管的的单单向向导导电电性性，系系统统只只能能处处于于自自由由降降速速状状态态(zhungti)(zhungti)。要要产产生生
10、快快速速制制动动作作用用，可采用可逆系统。可采用可逆系统。4.2 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态转速、电流双闭环调速系统的动态(dngti)(dngti)特性特性第十三页，共18页。转速转速转速转速(zhun s)(zhun s)(zhun s)(zhun s)、电流双闭环调速系统的、电流双闭环调速系统的、电流双闭环调速系统的、电流双闭环调速系统的调试调试调试调试调试步骤：先部件调试步骤：先部件(bjin)(bjin)、后、后系统，先内环、后外环。系统，先内环、后外环。1.1.部件调试、单元参数测试部件调试、单元参数测试调节器：调零、输出限幅值调节器：调零、输出限幅值触发触发-整流电路
11、：初始相位、传递系整流电路：初始相位、传递系数数传动系统参数测试：电枢回路电阻、传动系统参数测试：电枢回路电阻、飞轮矩、电枢回路电感飞轮矩、电枢回路电感反馈反馈(fnku)(fnku)系数测定：系数测定：电流反馈电流反馈(fnku)(fnku)系数，反馈系数，反馈(fnku)(fnku)极性极性转速反馈转速反馈(fnku)(fnku)系数，反馈系数，反馈(fnku)(fnku)极性极性图4.6 二极管钳位的外限幅电路和封锁电路4.2 4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态特性转速、电流双闭环调速系统的动态特性第十四页，共18页。转速、电流转速、电流(dinli)(dinli)双闭环调速系双闭环
12、调速系统的调试统的调试2.2.系统调试系统调试(dio sh)(dio sh)动态设计：电流调节器、转速调节器参数设计动态设计：电流调节器、转速调节器参数设计电电流流环环：反反馈馈极极性性确确定定、闭闭环环、动动态态性性能能调调试试(dio(dio sh)sh)（确定调节器参数）（确定调节器参数）转转速速环环：反反馈馈极极性性确确定定、闭闭环环、动动态态性性能能调调试试(dio(dio sh)sh)（确定调节器参数）（确定调节器参数）问题：问题：反馈极性接反了？反馈极性接反了？启动时启动时ASRASR未达到饱和？未达到饱和？启动时启动时ACRACR达到饱和？达到饱和？4.2 4.2 转速、电流
13、双闭环调速系统转速、电流双闭环调速系统(xtng)(xtng)的动态的动态特性特性第十五页，共18页。4.3 4.3 三环控制三环控制(kngzh)(kngzh)的直流调速系统的直流调速系统主要内容主要内容1.1.带电流变化率的三环调速系统带电流变化率的三环调速系统(xtng)(xtng)2.2.带电压内环的三环调速系统带电压内环的三环调速系统(xtng)(xtng)第十六页，共18页。电流变化率内环作用电流变化率内环作用系统系统(xtng)(xtng)组成组成:转速电流电流变化率三环调速，如下图。转速电流电流变化率三环调速，如下图。图4.7 带电流(dinli)变化率环的三环调速系统ADR-电流(dinli)变化率调节器4.3 4.3 三环控制三环控制(kngzh)(kngzh)的直流调速系统的直流调速系统第十七页，共18页。电压内环作用电压内环作用系统组成：转速电流系统组成：转速电流(dinli)(dinli)电压三环控制，如下图。电压三环控制，如下图。图4.8 带电压内环的调速系统(xtng)AVR-电压调节器；TVD-直流电压隔离变换器4.3 4.3 三环控制三环控制(kngzh)(kngzh)的直流调速系统的直流调速系统第十八页，共18页。