电流转速双闭环直流调速系统的工作原理.docx

电流转速双闭环直流调速系统的工作原理（吴欢欢）（山东工商学院 信息与电子工程学院 电气 122 班 山东省 烟台 264005 ）摘要：在工业生产中，需要高性能速度控制的电力拖动场合，直流调速系统发挥着极为重要的作用 而采用电流转速双闭环直流调速系统，就可以充分利用电动机的过载能力获得最快的动态过程本次设计 主要了解电流转速双闭环直流调速系统的工作原理、系统组成、静态几动态特性并绘出工作原理图关键词：双闭环控制系统、直流调速系统、ASR、直流电动机The working principle of current and speed double closed loop DC speed regulatingsystemWuhuanhuan（Shandong Institute of Business and Technology Yan Tai 264005）ABSTRACT： In industrial production, need to electric drive applications where high performance speed control, DC speed control system plays a very important role. While the current speed double loop speed control system, it can make full use of the overload capacity of a motor to obtain the dynamic process of the fastest. The working principle, the design of the main understanding current speed double loop DC motor control system, the static and dynamic characteristics. And draw the operating system diagram.KEYWORDS： The double closed loop control system、DC speed regulating system、ASR、continuous current motor一、引言直流电机调速，在额定转速 以下，保持励磁电流恒定，可用 改变电枢电压的方法实现恒转矩 调速；在额定转速以上，保持电 枢电压恒定，可用改变励磁的方 法实现恒功率调速。

近代采用晶 闸管供电的转速、电流双闭环直 流调速系统可获得优良的静、动 态调速特性因此长期以来在变 速传动领域中，直流调速一直占 据主导地位二、双闭环直流调速的原理1. 电流转速双闭环反馈控制 系统结构如下图起主导作用，以此来获得理想的性能三、电流转速双闭环调速系统静态特性分析1.双闭环直流调速系统的静态结构如下图双闭环系统稳态运行时，电流调节器 ACR 永远不会达到饱和状态，只存在转速调节 器ASR饱和与不饱和两种状态当ASR不 饱和时，ASR成为主导调节器，电流调节 器只跟随转速调节器变化而变化当 ASR 饱和时，转速调节器不起作用，电流源调 节器 ACR 成为主导调节器2.静态特性如图在转速调节器（ASR）的基础上增加电流调节 器（ACR）,两级调节器采用串联结构转速 调节器的输出作为电流调节器的输入，电流 调节器的输出去控制电力电子变换装置（ UPE ）的占空比或者相位角，从而获得与 电流调节器相对应的输出电压，以期获得需 要的转速2. 双闭环调速系统的具体工作方式 双闭环在启动过程中，只有电流负反 馈，没有转速负反馈，以获得允许的最大 电磁转矩；达到稳态后，只有转速负反馈， 不让电流负反馈发挥主要作用，以获得希望的转速。

两个调节器在不同的时段分别1）C—A 段ASR 不饱和ACR 不饱和A27M = 0?A^ =0-U^ = Un = cmn0为理想空载转速此时转速n与 负载电流佥无关，完全由给定电压 决定电 流 给 定 有 如 下 关电流跟随起到了过流保护作因ASR不饱和，5 < UiK ,€ Gn0A这段静特性从打=° 一直2） A—B 段①ASR饱和②ACR不饱和用3）双闭环调速系统的静特性在负载 电流小于Idm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Idm后，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，系统不能保护，需另设过电流保 护电路四、电流转速双闭环调速系统动态特性分析1. 电流转速双闭环调速系统结构图如 虚线部分为直流电机，W （S）和W （S）分ASR ACR别为转速和电流调节器，转速的反馈系数 为a,电流的反馈系数为Bo2. 启动过程中，转速调节器 ASR 经过 了不饱和，饱和，退饱和过程，依次把过 程分为电流上升，恒流升速和转速调节三 个阶段。

转速和电流波形如下图所示：1） I阶段：电流上升阶段（0 ~ tl）突加Un* - A Un很大一ASR迅速饱 和-Ui*= Uim* -Uct、UdO、Id 迅速上 升—n 上升—Idf^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）2） 第II阶段：恒流升速阶段（t1~t2）ASR 饱和f Ui*~Uim*f Id^Idmf 电 机以恒加速度上升（n线性上升至n*） n ff E ff Id Ui A Ui ff Uct 一 Ud0ffIdt（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；调整过程 中，Id略低于Idm，保证AU〉O,Uct线性 上升恒流升速阶段是起动过程中的主要 阶段3）第III阶段：转速调节阶段（t2以后）A Un=0 （n= n*） f ASR 仍饱和f Ui 〜Uim* f Id〜Idm>IL f n f >n* f A Un<0 f ASR 退饱和f Ui* ；

启动过程的三个阶段中，第二阶段 是主要阶段，这一阶段主要实现了在最 大电流条件下的加速启动，实现了准时 间最优控制；不足之处是存在 ASR 退饱和过程，转速必然出现超调五、电流转速双闭环调速系统的动态抗干扰性能分析1. 抗负载扰动：抗负载扰动作用：由 双闭环调速系统抗负载扰动作用的动态结 构图可以看出，负载扰动作用在电流环之 外，转速环之内，所以双闭环调速系统在 抗负载扰动方面和单闭环调速系统只能依 靠转速环来进行抗扰调节2. 抗电网电压扰动：抗电网电压扰动作用: 由动态结构图知：电网电压扰动在电流环之内，电压扰动尚未影响到转速 前就已经为电流环所抑制因而双闭环系 统中电网电压扰动引起的动态速降（升） 比单闭环小得多参考文献[1] 黄俊•王兆安•电力电子技术[M].北京：机械工业出版社,2008[2] 贺昱曜•运动控制系统[M].西安•西安电子科技大学出版社，2009[3] 陈维钧.阮毅.运动控制系统[M].北京：清华大学出版社，2007等。