武汉理工大学：《电力拖动自动控制系统》第2章 转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法

电力拖动自动控制系统 第2章 转速、电流双闭环直流调速系统和 调节器的工程设计方法

转速、电流双闭环直流调速系统和 调节器的工程设计方法 电力拖动自动控制系统 第 2 章

内容提要 转速、电流双闭环控制的直流调速系统是 应用最广性能很好的直流调速系统。本章 着重阐明其控制规律、性能特点和设计方 法,是各种交、直流电力拖动自动控制系 统的重要基础。我们将重点学习:

内容提要 转速、电流双闭环控制的直流调速系统是 应用最广性能很好的直流调速系统。本章 着重阐明其控制规律、性能特点和设计方 法，是各种交、直流电力拖动自动控制系 统的重要基础。我们将重点学习：

内容提要 口转速、电流双闭环直流调速系统及其静 特性; ■双闭环直流调速系统的数学模型和动态 性能分析; ■调节器的工程设计方法; ■按工程设让方法设计双闭环系统的调节 口口 ■弱磁控制的直流调速系统

◼ 转速、电流双闭环直流调速系统及其静 特性； ◼ 双闭环直流调速系统的数学模型和动态 性能分析； ◼ 调节器的工程设计方法； ◼ 按工程设计方法设计双闭环系统的调节 器 ◼ 弱磁控制的直流调速系统。 内容提要

2.1转速、电流双闭环直流调速系统 及其静特性 ■问题的提出 第1章中表明,采用转速负反馈和P调 节器的单闭环直流调速系统可以在保证系 统稳定的前提下实现转速无静差。但是 如果对系统的动态性能要求较高,例如: 要求快速起制动,突加负载动态速降小等 等,单闭环系统就难以满足需要

2.1 转速、电流双闭环直流调速系统 及其静特性 ◼ 问题的提出 第1章中表明，采用转速负反馈和PI调 节器的单闭环直流调速系统可以在保证系 统稳定的前提下实现转速无静差。但是， 如果对系统的动态性能要求较高，例如： 要求快速起制动，突加负载动态速降小等 等，单闭环系统就难以满足需要

1.主要原因 是因为在单闭环系统中不能随心所欲 地控制电流和转矩的动态过程 在单闭环直流调速系统中,电流截止 负反馈环节是专门用来控制电流的,但 它只能在超过临界电流值Ⅰ以后,靠 强烈的负反馈作用限制电流的冲击,并 不能很理想地控制电流的动态波形

1. 主要原因 是因为在单闭环系统中不能随心所欲 地控制电流和转矩的动态过程。 在单闭环直流调速系统中，电流截止 负反馈环节是专门用来控制电流的，但 它只能在超过临界电流值 Idcr 以后，靠 强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并 不能很理想地控制电流的动态波形

2.理想的起动过程 dm dm a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统b)理想的快速起动过程 图2-1直流调速系统起动过程的电流和转速波形

b) 理想的快速起动过程 IdL n t Id O Idm a) 带电流截止负反馈的单闭环调速系统 图2-1 直流调速系统起动过程的电流和转速波形 2. 理想的起动过程 IdL n t Id O Idm Idcr

性能比较 ■带电流截止负反馈的 单闭环直流调速系统 dm 起动过程如图所示,lm 起动电流达到最大值 m 后,受电流负反 馈的作用降低下来, 电机的电磁转矩也随 之减小,加速过程延 图2-1a)带电流截止负反馈 长 的单闭环调速系统

• 性能比较 ◼ 带电流截止负反馈的 单闭环直流调速系统 起动过程如图 所示， 起动电流达到最大值 Idm 后，受电流负反 馈的作用降低下来， 电机的电磁转矩也随 之减小，加速过程延 长。 IdL n t Id O Idm Idcr 图2-1 a) 带电流截止负反馈 的单闭环调速系统

性能比较(续) 理想起动过程波形 如图,这时,起动 dm 电流呈方形波,转 速按线性增长。这 是在最大电流(转 矩)受限制时调速 系统所能获得的最 快的起动过程 图2-1b)理想的快速起动过程

性能比较（续） ◼ 理想起动过程波形 如图，这时，起动 电流呈方形波，转 速按线性增长。这 是在最大电流（转 矩）受限制时调速 系统所能获得的最 快的起动过程。 IdL n t Id O Idm 图2-1 b) 理想的快速起动过程

3.解决思路 为了实现在允许条件下的最快起动, 关键是要获得一段使电流保持为最大值 Jan的恒流过程。 按照反馈控制规律,采用某个物理量 的负反馈就可以保持该量基本不变,那 么,采用电流负反馈应该能够得到近似 的恒流过程

3. 解决思路 为了实现在允许条件下的最快起动， 关键是要获得一段使电流保持为最大值 Idm的恒流过程。 按照反馈控制规律，采用某个物理量 的负反馈就可以保持该量基本不变，那 么，采用电流负反馈应该能够得到近似 的恒流过程

现在的问题是,我们希望能实现控制: ■起动过程,只有电流负反馈,没有转速 负反馈; ■稳态时,只有转速负反馈,没有电流负 反馈。 怎样才能做到这种既存在转速和电流两 种负反馈,又使它们只能分别在不同的阶 段里起作用呢?

现在的问题是，我们希望能实现控制： ◼ 起动过程，只有电流负反馈，没有转速 负反馈； ◼ 稳态时，只有转速负反馈，没有电流负 反馈。 怎样才能做到这种既存在转速和电流两 种负反馈，又使它们只能分别在不同的阶 段里起作用呢？