电力拖动自动控制系统重点 本人亲手总结适合自动化专业.docx

电力拖动自动控制系统 【陈伯时、阮毅编著】 自动化三班XXX•静特性的含义静特性方程式转速负反馈闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流(或转矩)间的稳态关系 他在形式上与开环机械特性相似，但木质上却有很大不同KKU* -1 R KKU* RIn = p s n d = p s n d C (1 + KK a / C ) C (1 + K) C (1 + K)e p s e e e• 转速负反馈闭环调速系统的稳态结构图(a) 闭环调速系统(b) 只考虑给定作用时的闭环系统如 +(c) 只考虑扰动作用时的闭环系统•开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较(p29—30)开环机械特性为 比例控制闭环系统的静特性为K KU * RIn = p_s__n — d = n — AnC (1 + K) C (1 + K) 0ci cie e比较后不难得出：(1)闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多AnAn = opci 1 + Kss = op -cl 1 + K(2)闭环系统的静差率要比开环系统小得多当n = n时，0op 0cl(3) 如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围D = (1 + K) Dcl op(4) 把以上三点概括起来，可得下述结论：比较控制的直流调速系统可以获得比开环调速 系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此，需设 置电压放大器和转速检测装置。

5.反馈控制规律(转速反馈闭环调速系统的三个基本特性)1)比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统(2)反馈控制系统的作用是：抵 抗扰动，服从给定(3)系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度电流截止负反馈• 电流截止负反馈环节的特点" &从/ 图2-39电流截止负反馈环节的输入输出特性当输入信号 IdRc-Ucom〉0 时，输出 Ui=IdRc-Ucom，当 IdRc-UcomW 0 时，输出 Ui=0• 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性图2-40带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图 静特性:当IdWIdcr时，电流负反馈被截止，静特性与只有转速负反馈调速系统的静特性相同,K K U * RIn = p s n — dC (1 + K) C (1 + K)e e当Id〉Idcr后，引入了电流负反馈，静特性变成KKU * KK …”、 RIn = p s n~ — p s (R I — U ) — d C (1 + K) C (1 + K) s d com C(1 + K)e e eK K (U* + U ) (R + K KR )Ip s n com — p s s dCA段：电流负反馈被截止AB段：电流负反馈起作用双闭环直流调速系统1双闭环直流调速系统PI调节器在稳态时的特征:1）饱和——输出达到限幅值2）不饱和一一输出未达到限幅值2.双闭环直流调速系统的静特性图3-4双闭环直流调速系统的静特性AB段是两个调节器都不饱和时的静特性，Id〈Idm, n=nO。

BC段是ASR调节器饱和时的静特性，Id=Idm, n〈nO图3-3态结构图【动态结构图，书上62页】双闭环直流调速系统的稳双闭环直流调速系统起动过程中电流和转速的三个阶段：1）电流上升阶段（0~tl）；电流从0到达最大允许值I ，在这个阶段ASR很快进入饱和状态，而ACR 一般不饱和 dm2）恒流升速阶段（t 1~t2） ； Id基本保持在Idm,电动机加速到了给定值n*在这个 阶段，ASR调节器始终保持在饱和状态■ 3）转速调节阶段（t2以后）；起始时刻是n上升到了给定值n*，在这个阶段ASRn和ACR都不饱和■起动过程的三个特点，波形分析（P63）■双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点:（1）饱和非线性控制（2）转速超调（3）准时间最优控制1）动态抗扰性能：抗负载扰动和抗电网电压扰动转速、电流两个调节器的作用转速调节器的作用 1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速很快地跟随给定电压变化，如果米用PI 调节器，则可实现无静差 2）对负载变化起抗扰作用 3）其输出限幅值决定电动机允 许的最大电流电流调节器的作用1）在转速外环的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。

对电网电压的波动起及时抗扰的作用2）在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流3）当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用一旦故障 消失，系统立即自动恢复正常调节器的工程设计方法的基本思路第一步：先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足所需的稳态精度第二步：再选择调节器的参数，以满足动态性能指标的要求转速频率控制T u K ① 2 _s_e mm R'rI）转差频率控制的基本概念；转差率s较小，转矩可近似表示■ 保持气隙磁通不变，在s值较小的稳态运行范围内，异步电动机的转矩就近似与转 差角频率成正比■ 在保持气隙磁通不变的前提下，可以通过控制转差角频率来控制转矩，这就是转差 频率控制的基本思想2）转差频率控制的规律：W Ws sm（1） 转矩基本上与转差频率成正比，条件是气隙磁通不变，且（2） 在不同的定子电流值时，按定子电压补偿控制的电压-频率特性关系控制定子电 压和频率，就能保持气隙磁通恒定转子磁链定向矢量控制的基本思想通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型，仿 照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变 换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。

矢量控制系统特点（1） 按转子磁链定向，实现了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦，需要电流闭环控制（2） 转子磁链系统的控制对象时稳定的惯性环节，可以采用磁链闭环控制，也可以采用开环 控制（3）采用连续的PI控制，转矩与磁链变化平稳，电流闭环控制可有效地限制起、制动 电流图矢量控制系统原理结构图（例2—1）某直流调速系统电动机额定转速为n =1430r/min,额定速降An =115r/min,当N N要求静差率sW30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率sW20%,贝I」调速范围是多少？如果希望调速范围达到10,所能满足的静差率是多少? 解：在要求sW 30%时，允许的调速范围为八 ns 1430 x 0.3 _ -D = n = = 5.3叫(1 - s) 115 x (1 - 0.3)若要求sW 20%，则允许的调速范围只有若调速范围达到10，则静差率只能是DAnN——n + DAnN N10 x 1151430 +10 x 115=0.446 = 44.6%(例题2-2 )某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下:60kW, 220V, 305A, 1000r/min, 采用V-M系统，主电路总电阻R=0.18Q，电动机电动势系数C亍0.2Vmin/r。

如果要求调速 范围D=20,静差率sW5%,采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降AnN 最多能有多少？解：当电流连续时，V-M系统的额定速降为AnNI Re305 x 0.180.2=275r/min开环系统在额定转速时的静差率为Ans = NN n + AnN N2751000+275=0.216 = 21.6%如要求D = 20， s < 5%，即要求AnNn s 1000 x 0.05N