情境二KW轧钢机龙门刨床双闭环不可逆直流调速系统.ppt

情境二情境二 10KW 10KW轧钢机轧钢机( (龙门刨床龙门刨床) )双双闭环不可逆直流调速系统的调速闭环不可逆直流调速系统的调速      任务一:双闭环调速系统分析    1.1转速、电流双闭环调速系统的特点             1.1.1单闭环调速系统存在的问题单闭环调速系统存在的问题         1.         1.用一个调节器综合多种信号，各参数间相互用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，影响，           2.        2.环内的任何扰动，只有等到转速出现偏差才能环内的任何扰动，只有等到转速出现偏差才能进行调节，因而转速动态降落大进行调节，因而转速动态降落大        3.        3.电流截止负反馈环节限制起动电流，不能充分电流截止负反馈环节限制起动电流，不能充分利用电动机的过载能力获得最快的动态响应，起利用电动机的过载能力获得最快的动态响应，起动时间较长动时间较长1                        最佳理想起动过程最佳理想起动过程: :在电机最大电流（转矩）在电机最大电流（转矩）受限制条件下，希望充分利用电机的允许过载能受限制条件下，希望充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流（转矩）力，最好是在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许的最大值。

为允许的最大值                        改进思路：为了获得近似理想的过渡过程，改进思路：为了获得近似理想的过渡过程，并克服几个信号综合在一个调节器输入端的缺点，并克服几个信号综合在一个调节器输入端的缺点，最好的办法就是将主要的被调量转速与辅助被调最好的办法就是将主要的被调量转速与辅助被调量电流分来加以控制，用两个调节器分别调节转量电流分来加以控制，用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统21.1.21.1.2转速、电流双闭环调速系统的特点转速、电流双闭环调速系统的特点        系统特点：系统特点：     （（1 1）两个调节器，一环嵌套一环；速度环是外环，电流环）两个调节器，一环嵌套一环；速度环是外环，电流环是内环是内环        （（2 2）两个）两个PIPI调节器均设置有限幅调节器均设置有限幅   ；一旦；一旦PIPI调节器限幅（即调节器限幅（即饱和），其输出量为恒值，输入量的变化不再影响输出，饱和），其输出量为恒值，输入量的变化不再影响输出，除非有反极性的输入信号使调节器退出饱和；即饱和的除非有反极性的输入信号使调节器退出饱和；即饱和的调节器暂时隔断了输入和输出间的关系，相当于使该调调节器暂时隔断了输入和输出间的关系，相当于使该调节器处于断开。

而输出未达限幅时，调节器才起调节作节器处于断开而输出未达限幅时，调节器才起调节作用，使输入偏差电压在调节过程中趋于零，而在稳态时用，使输入偏差电压在调节过程中趋于零，而在稳态时为零     （（3 3））   电流检测采用三相交流电流互感器电流检测采用三相交流电流互感器     （（4 4））   电流、转速均实现无静差由于转速与电流调节器采电流、转速均实现无静差由于转速与电流调节器采用用PIPI调节器，所以系统处于稳态时，调节器，所以系统处于稳态时，   转速和电流均为无转速和电流均为无静差转速调节器静差转速调节器ASRASR输入无偏差，实现转速无静差输入无偏差，实现转速无静差31.21.2转速、电流双闭环调速系统的工作原理转速、电流双闭环调速系统的工作原理1.2.11.2.1双闭环调速系统的组成双闭环调速系统的组成双闭环调速系统原理图如下：双闭环调速系统原理图如下：4静态结构图：静态结构图：51.2.2双闭环系统的静特性⑴⑴电流调节环电流调节环                      电流环的给定信号是速度调节器的输出信号电流环的给定信号是速度调节器的输出信号Ui*,Ui*,电流环的反馈信号来自交流电流互感器及整电流环的反馈信号来自交流电流互感器及整流电路或霍尔电流传感器，其值为流电路或霍尔电流传感器，其值为                                          电电流反馈系数。

流反馈系数        网压波动时系统的自动调节过程：网压波动时系统的自动调节过程：   6                    ⑵⑵转速调节环转速调节环                              ASRASR调调节节器器的的给给定定输输入入由由稳稳压压电电源源提提供供，，其其幅幅值值不不可可能能太太大大，，一一般般在在十十几几伏伏以以下下当当给给定定为为最最大大值值                           时时   ，，电电动动机机应应达达到到最最高高转转速速            ，，一一般般为为时时机的额定转速机的额定转速                                                当当                                 为为定定值值时时，，由由ASRASR调调节节器器可可使使电电动动机机转转速速恒恒定定，，克克服服负负载载扰扰动动的的影影响响，，其其系系统统的的调调节节过过程如下：程如下：7⑶双闭环调速系统的静特性  双闭环系统的静特性如图所示：8双闭环调速系统静特性的分析：        -A 段段①ASR不饱和。

 ②ACR不饱和                                      或                 n0为理想空载转速此时转速n与负载电流       无关，完全由给定电压       所决定电流给定有如下关系：                  因ASR不饱和，      故              n0A这段静特性从           一直延伸到                     9     A—B     A—B段段段段①①ASRASR饱和   ②②ACRACR不饱和                                        电流跟电流跟随随 ,                             ,                            起到了过流保护作用起到了过流保护作用                    双闭环调速系统的静特性在负载电流小于双闭环调速系统的静特性在负载电流小于IdmIdm时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要调节作用在起动或堵转时，负载电流达到调节作用。

在起动或堵转时，负载电流达到IdmIdm后，后，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节器作用，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节器作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护双闭环系统只能抑制起动或堵转时的过电流，但双闭环系统只能抑制起动或堵转时的过电流，但当系统发生其他故障引起过电流时，系统不能保当系统发生其他故障引起过电流时，系统不能保护，需另设过电流保护电路护，需另设过电流保护电路101.2.3双闭环调速系统起动过程分析           11    突加给定系统起动过程分析 ： 第I阶段 ：   电流上升阶段（0 ~ t1）   突加Un* → ΔUn很大→ASR迅速饱和→Ui*＝ Uim* →Uct、Ud0、Id迅速上升→n上升→Id↑≈Idm时， Ui＝ Uim* 在本阶段：ASR由不饱和迅速饱和（Un增长慢）ACR不饱和（Ui增长快）          12第 II 阶段  ：  恒流升速阶段（t1 ~ t2）ASR饱和→Ui*≈Uim*→Id≈Idm→电机以恒加速度上升（n线性上升至n*）n↑→E↑→Id↓→Ui↓→ΔUi↑→Uct↑→Ud0↑→Id↑（Id维持Idm不变 ）在本阶段中：（1）由于n的线性增长，使E为一个线性渐增的干扰量，ACR起调节作用，使Uct和Ud0基本上线性增长；（2）调整过程中，Id略低于Idm，保证ΔU>0,Uct线性上升。

恒流升速阶段是起动过程中的主要阶段13 第Ⅲ阶段  ：  转速调节阶段（t2以后）   ΔUn＝0 (n＝ n*)→ASR仍饱和→Ui≈ Uim* →Id≈ Idm>IL→n↑>n* →ΔUn<0 →ASR退饱和→Ui*↓