运动控制系统06

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1、第 六 讲2.1 转 速 、 电 流 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 及 其 静 特 性2.2 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 数 学 模 型 和 动 态 性 能分 析 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 。转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法内 容 提 要 2.1 转 速 、 电

2、流 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 及 其 静 特 性 问 题 的 提 出 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 。 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 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

3、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 。 b) 理 想 的 快 速 起 动 过 程IdLn tIdO Idma) 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IdLn tIdO IdmIdcr 性

4、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 。 IdLn tIdO IdmIdcr 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 动电 流 呈 方 形 波 ， 转速 按 线 性 增 长 。 这是 在 最 大 电 流 （ 转矩 ） 受

5、限 制 时 调 速系 统 所 能 获 得 的 最快 的 起 动 过 程 。 I dLn tIdO 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 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

6、 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 ？ 2.1.1 转 速 、 电 流 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 组 成 为 了 实 现 转 速 和 电 流 两 种 负 反 馈 分别 起 作 用 ， 可 在 系 统 中 设 置 两 个 调 节 器， 分 别 调 节 转 速 和 电 流 ， 即 分

7、 别 引 入 转速 负 反 馈 和 电 流 负 反 馈 。 二 者 之 间 实 行嵌 套 （ 或 称 串 级 ） 联 接 如 下 图 所 示 。 TG nASR ACRU*n+ -Un UiU*i+ - Uc TAV M+-Ud IdUPE L -+图 2-2 转 速 、 电 流 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 结 构 1). 系 统 的 组 成ASR转 速 调 节 器 ACR电 流 调 节 器 TG测 速 发 电 机TA电 流 互 感 器 UPE电 力 电 子 变 换 器内 环外 环 图 中 ， 把 转 速 调 节 器 的 输 出 当 作 电流 调 节 器 的 输 入 ， 再 用 电 流

8、 调 节 器 的 输出 去 控 制 电 力 电 子 变 换 器 UPE。 从 闭 环结 构 上 看 ， 电 流 环 在 里 面 ， 称 作 内 环 ；转 速 环 在 外 边 ， 称 作 外 环 。 这 就 形 成 了 转 速 、 电 流 双 闭 环 调 速系 统 。 2). 系 统 电 路 结 构 为 了 获 得 良 好 的 静 、 动 态 性 能 ， 转 速和 电 流 两 个 调 节 器 一 般 都 采 用 P I 调 节 器， 这 样 构 成 的 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 电 路原 理 图 示 于 下 图 。 图 中 标 出 了 两 个 调 节 器输 入 输 出 电 压 的

9、实 际 极 性 ， 它 们 是 按 照 电力 电 子 变 换 器 的 控 制 电 压 Uc为 正 电 压 的 情况 标 出 的 ， 并 考 虑 到 运 算 放 大 器 的 倒 相 作用 。 系 统 原 理 图 图 2-3 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 电 路 原 理 图 + +- +-MTG +-+- RP2 nU*n R0R0 UcUi TA LIdRi Ci Ud+ +-R0R0 Rn CnASR ACRLM GT VRP1Un U*i LM TGUPE 图 中 表 出 ， 两 个 调 节 器 的 输 出 都 是带 限 幅 作 用 的 。 转 速 调 节 器 ASR的 输 出 限 幅

10、 电 压 U*im决定 了 电 流 给 定 电 压 的 最 大 值 ； 电 流 调 节 器 ACR的 输 出 限 幅 电 压 Ucm限 制了 电 力 电 子 变 换 器 的 最 大 输 出 电 压 Udm。 3). 限 幅 电 路 二 极 管 钳 位 的 外 限 幅 电 路C1R1R0 RlimVD1VD2 限 幅 电 路 （ 续 ） 稳 压 管 钳 位 的 内 限 幅 电 路R1 C1VS1 VS2R0 Rlim 4). 电 流 检 测 电 路 电 流 检 测 电 路 TA电 流 互 感 器TA 2.1.2 稳 态 结 构 图 和 静 特 性 为 了 分 析 双 闭 环 调 速 系 统 的

11、静 特 性 ，必 须 先 绘 出 它 的 稳 态 结 构 图 ， 如 下 图 。它 可 以 很 方 便 地 根 据 上 图 的 原 理 图 画 出来 ， 只 要 注 意 用 带 限 幅 的 输 出 特 性 表 示PI 调 节 器 就 可 以 了 。 分 析 静 特 性 的 关 键是 掌 握 这 样 的 PI 调 节 器 的 稳 态 特 征 。 1). 系 统 稳 态 结 构 图图 2-4 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 稳 态 结 构 图 转 速 反 馈 系 数 ; 电 流 反 馈 系 数 Ks 1/CeU*n Uc Id E nUd0Un+ +- ASR +U*i - R ACR-U

12、i UPE 2). 限 幅 作 用 存 在 两 种 状 况 ： 饱 和 输 出 达 到 限 幅 值 当 调 节 器 饱 和 时 ， 输 出 为 恒 值 ， 输 入 量 的 变 化不 再 影 响 输 出 ， 除 非 有 反 向 的 输 入 信 号 使 调 节 器 退出 饱 和 ； 换 句 话 说 ， 饱 和 的 调 节 器 暂 时 隔 断 了 输 入和 输 出 间 的 联 系 ， 相 当 于 使 该 调 节 环 开 环 。 不 饱 和 输 出 未 达 到 限 幅 值 当 调 节 器 不 饱 和 时 ， 正 如 1.6节 中 所 阐 明 的 那 样， PI 作 用 使 输 入 偏 差 电 压 在

13、稳 态 时 总 是 零 。 3). 系 统 静 特 性实 际 上 ， 在 正 常 运行 时 ， 电 流 调 节 器是 不 会 达 到 饱 和 状态 的 。 因 此 ， 对 于静 特 性 来 说 ， 只 有转 速 调 节 器 饱 和 与不 饱 和 两 种 情 况 。 双 闭 环 直 流 调 速系 统 的 静 特 性 如 图所 示 ， 图 2-5 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 静 特 性 n0 IdIdmIdnomOn ABC （ 1） 转 速 调 节 器 不 饱 和di*i 0n*n IUU nnUU 式 中 ， 转 速 和 电 流 反 馈 系 数 。由 第 一 个 关 系 式 可 得

14、 0*n nUn 从 而 得 到 上 图 静 特 性 的 CA段 。 (2-1) n 静 特 性 的 水 平 特 性 与 此 同 时 ， 由 于 ASR不 饱 和 ， U*i U*im， 从 上 述 第 二 个 关 系 式 可 知 : Id Idm。 这 就 是 说 ， CA段 静 特 性 从 理 想 空 载状 态 的 Id = 0 一 直 延 续 到 Id = Idm ， 而 Idm一 般 都 是 大 于 额 定 电 流 IdN 的 。 这 就是 静 特 性 的 运 行 段 ， 它 是 水 平 的 特 性 。 （ 2） 转 速 调 节 器 饱 和 这 时 ， ASR输 出 达 到 限 幅 值

15、 U*im ， 转 速 外 环呈 开 环 状 态 ， 转 速 的 变 化 对 系 统 不 再 产 生 影 响 。双 闭 环 系 统 变 成 一 个 电 流 无 静 差 的 单 电 流 闭 环 调节 系 统 。 稳 态 时 dm*imd IUI 式 中 ， 最 大 电 流 Idm 是 由 设 计 者 选 定 的 ， 取 决 于电 机 的 容 许 过 载 能 力 和 拖 动 系 统 允 许 的 最 大 加 速度 。 (2-2) n 静 特 性 的 垂 直 特 性 式 （ 2-2） 所 描 述 的 静 特 性 是 上 图 中的 AB段 ， 它 是 垂 直 的 特 性 。 这 样 的 下 垂 特 性

16、只 适 合 于 n n0 ， 则 Un U*n ，ASR将 退 出 饱 和 状 态 。 4). 两 个 调 节 器 的 作 用 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 。 当 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 作 用 ， 系 统表 现 为 电 流 无 静 差 ， 得 到 过 电 流 的 自 动保 护 。 这 就 是 采 用 了 两 个 PI调 节 器 分 别 形成 内 、 外 两 个 闭

17、 环 的 效 果 。 这 样 的 静 特性 显 然 比 带 电 流 截 止 负 反 馈 的 单 闭 环 系统 静 特 性 好 。 然 而 实 际 上 运 算 放 大 器 的开 环 放 大 系 数 并 不 是 无 穷 大 ， 特 别 是 为了 避 免 零 点 飘 移 而 采 用 “ 准 PI调 节 器 ”时 ， 静 特 性 的 两 段 实 际 上 都 略 有 很 小 的静 差 ， 如 上 图 中 虚 线 所 示 。 2.1.3 各 变 量 的 稳 态 工 作 点 和 稳 态 参 数 计 算 双 闭 环 调 速 系 统 在 稳 态 工 作 中 ， 当 两 个调 节 器 都 不 饱 和 时 ， 各

18、变 量 之 间 有 下 列 关 系 0n*n nnUU dLdi*i IIUU s dL*nes desd0c /K RIUCK RInCKUU (2-3) (2-5) (2-4) 上 述 关 系 表 明 ， 在 稳 态 工 作 点 上 ， 转 速 n 是 由 给 定 电 压 U*n决 定 的 ； ASR的 输 出 量 U*i是 由 负 载 电 流 IdL 决 定 的 ； 控 制 电 压 Uc 的 大 小 则 同 时 取 决 于 n 和 Id，或 者 说 ， 同 时 取 决 于 U*n 和 IdL。 这 些 关 系 反 映 了 PI调 节 器 不 同 于 P调 节 器 的 特 点 。 比 例

19、环 节 的 输 出 量 总 是正 比 于 其 输 入 量 ， 而 PI调 节 器 则 不 然 ，其 输 出 量 的 稳 态 值 与 输 入 无 关 ， 而 是 由它 后 面 环 节 的 需 要 决 定 的 。 后 面 需 要 PI调 节 器 提 供 多 么 大 的 输 出 值 ， 它 就 能 提供 多 少 ， 直 到 饱 和 为 止 。 n 反 馈 系 数 计 算 鉴 于 这 一 特 点 ， 双 闭 环 调 速 系 统 的 稳 态 参数 计 算 与 单 闭 环 有 静 差 系 统 完 全 不 同 ， 而 是和 无 静 差 系 统 的 稳 态 计 算 相 似 ， 即 根 据 各 调节 器 的 给

20、 定 与 反 馈 值 计 算 有 关 的 反 馈 系 数 ： 转 速 反 馈 系 数 电 流 反 馈 系 数 max*nmnU dm*imIU (2-6) (2-7) 两 个 给 定 电 压 的 最 大 值 U*nm和 U*im由 设计 者 选 定 ， 设 计 原 则 如 下 ： U*nm受 运 算 放 大 器 允 许 输 入 电 压 和 稳 压 电源 的 限 制 ； U*im 为 ASR的 输 出 限 幅 值 。 2.2 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 数 学 模 型 和 动 态 性 能 分 析本 节 提 要 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 动 态 数 学 模 型 起 动 过

21、 程 分 析 动 态 抗 扰 性 能 分 析 转 速 和 电 流 两 个 调 节 器 的 作 用 2.2.1 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 动 态 数 学 模 型 在 单 闭 环 直 流 调 速 系 统 动 态 数 学模 型 的 基 础 上 ， 考 虑 双 闭 环 控 制 的 结构 ， 即 可 绘 出 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的动 态 结 构 图 ， 如 下 图 所 示 。 1). 系 统 动 态 结 构 图 2-6 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 动 态 结 构 图 U*n Uc -IdL nUd0Un+ - + -UiWASR(s) WACR(s) Ks Ts

22、s+1 1/RTl s+1 RTmsU*i Id 1/Ce+ E 2). 数 学 模 型 图 中 WASR(s)和 WACR(s)分 别 表 示 转 速调 节 器 和 电 流 调 节 器 的 传 递 函 数 。 如 果采 用 PI调 节 器 ， 则 有 ssKsW nnnASR 1)( ssKsW iiiACR 1)( 2.2.2 起 动 过 程 分 析 前 已 指 出 ， 设 置 双 闭 环 控 制 的 一 个重 要 目 的 就 是 要 获 得 接 近 理 想 起 动 过 程， 因 此 在 分 析 双 闭 环 调 速 系 统 的 动 态 性能 时 ， 有 必 要 首 先 探 讨 它 的 起

23、动 过 程 。 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 突 加 给 定 电 压U*n由 静 止 状 态 起 动 时 ， 转 速 和 电 流 的 动态 过 程 示 于 下 图 。 图 2-7 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 起 动 时 的 转 速 和 电 流 波 形 n OO ttIdm IdL Id n* I II III t4 t3 t2 t1 1). 起 动 过 程 由 于 在 起 动 过 程 中 转 速 调 节 器 ASR经历 了 不 饱 和 、 饱 和 、 退 饱 和 三 种 情 况 ， 整个 动 态 过 程 就 分 成 图 中 标 明 的 I、 II、 III三 个 阶 段 。 第

24、I阶 段 电 流 上 升 的 阶 段 （ 0 t1） 突 加 给 定 电 压 U*n 后 ， Id 上 升 ， 当 Id 小于 负 载 电 流 IdL 时 ， 电 机 还 不 能 转 动 。 当 Id IdL 后 ， 电 机 开 始 起 动 ， 由 于 机 电惯 性 作 用 ， 转 速 不 会 很 快 增 长 ， 因 而 转速 调 节 器 ASR的 输 入 偏 差 电 压 的 数 值 仍较 大 ， 其 输 出 电 压 保 持 限 幅 值 U*im， 强迫 电 流 Id 迅 速 上 升 。 IdL Id n n* Idm OO I II III t4 t3 t2 t1 tt第 I阶 段 （ 续

25、） 第 I 阶 段 （ 续 ） 直 到 ， Id = Idm ， Ui = U*im 电 流 调 节 器很 快 就 压 制 Id 了 的 增 长 ， 标 志 着 这 一阶 段 的 结 束 。 在 这 一 阶 段 中 ， ASR很 快 进 入 并 保持 饱 和 状 态 ， 而 ACR一 般 不 饱 和 。 第 II 阶 段 恒 流 升 速 阶 段 （ t1 t2） 在 这 个 阶 段 中 ， ASR始 终 是 饱 和 的 ， 转速 环 相 当 于 开 环 ， 系 统 成 为 在 恒 值 电 流U*im 给 定 下 的 电 流 调 节 系 统 ， 基 本 上 保持 电 流 Id 恒 定 ， 因 而

26、 系 统 的 加 速 度 恒定 ， 转 速 呈 线 性 增 长 。 n I dL Id n* Idm OO I II III t 4 t3 t2 t1 tt 第 II 阶 段 （ 续 ） 第 II 阶 段 （ 续 ） 与 此 同 时 ， 电 机 的 反 电 动 势 E 也 按 线 性 增长 ， 对 电 流 调 节 系 统 来 说 ， E 是 一 个 线 性渐 增 的 扰 动 量 ， 为 了 克 服 它 的 扰 动 ， Ud0和 Uc 也 必 须 基 本 上 按 线 性 增 长 ， 才 能 保 持 Id 恒 定 。 当 ACR采 用 PI调 节 器 时 ， 要 使 其 输 出 量 按线 性 增

27、长 ， 其 输 入 偏 差 电 压 必 须 维 持 一 定的 恒 值 ， 也 就 是 说 ， I d 应 略 低 于 Idm。 第 II 阶 段 （ 续 ） 恒 流 升 速 阶 段 是 起 动 过 程 中 的 主 要 阶 段。 为 了 保 证 电 流 环 的 主 要 调 节 作 用 ， 在 起动 过 程 中 ACR是 不 应 饱 和 的 ， 电 力 电 子 装置 UPE 的 最 大 输 出 电 压 也 须 留 有 余 地 ， 这些 都 是 设 计 时 必 须 注 意 的 。 第 阶 段 转 速 调 节 阶 段 （ t2 以 后 ） 当 转 速 上 升 到 给 定 值 时 ， 转 速 调 节 器

28、 ASR的 输 入 偏 差 减 少 到 零 ， 但 其 输 出 却 由 于 积分 作 用 还 维 持 在 限 幅 值 U*im ， 所 以 电 机 仍在 加 速 ， 使 转 速 超 调 。 转 速 超 调 后 ， ASR输 入 偏 差 电 压 变 负 ， 使它 开 始 退 出 饱 和 状 态 ， U*i 和 Id 很 快 下 降。 但 是 ， 只 要 Id 仍 大 于 负 载 电 流 IdL ， 转速 就 继 续 上 升 。 IdL Id n n* Idm OO I II III t4 t3 t2 t1 tt第 阶 段 （ 续 ） 第 阶 段 （ 续 ） 直 到 Id = IdL时 ，转 矩

29、Te= TL ， 则dn/dt = 0， 转 速n才 到 达 峰 值（ t = t3时 ） 。 I dL Id n n* Idm OO I II III t 4 t3 t2 t1 tt 第 阶 段 （ 续 ） 此 后 ， 电 动 机 开始 在 负 载 的 阻 力下 减 速 ， 与 此 相应 ， 在 一 小 段 时间 内 （ t3 t4 ） ， Id IdL ， 直 到 稳定 ， 如 果 调 节 器参 数 整 定 得 不 够好 ， 也 会 有 一 些振 荡 过 程 。 I dL Id n n* Idm OO I II III t 4 t3 t2 t1 tt 第 阶 段 （ 续 ） 在 这 最 后

30、 的 转 速 调 节 阶 段 内 ， ASR和 ACR都 不 饱 和 ， ASR起 主 导 的 转 速 调节 作 用 ， 而 ACR则 力 图 使 Id 尽 快 地 跟 随其 给 定 值 U*i ， 或 者 说 ， 电 流 内 环 是 一个 电 流 随 动 子 系 统 。 2). 分 析 结 果 综 上 所 述 ， 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） 饱 和 非 线 性 控 制 根 据 ASR的 饱 和 与 不 饱 和 ，

31、 整 个 系 统 处于 完 全 不 同 的 两 种 状 态 ：当 ASR饱 和 时 ， 转 速 环 开 环 ， 系 统 表 现为 恒 值 电 流 调 节 的 单 闭 环 系 统 ；当 ASR不 饱 和 时 ， 转 速 环 闭 环 ， 整 个 系统 是 一 个 无 静 差 调 速 系 统 ， 而 电 流 内 环表 现 为 电 流 随 动 系 统 。 （ 2） 转 速 超 调 由 于 ASR采 用 了 饱 和 非 线 性 控 制 ， 起 动过 程 结 束 进 入 转 速 调 节 阶 段 后 ， 必 须 使 转速 超 调 ， ASR 的 输 入 偏 差 电 压 Un 为 负值 ， 才 能 使 ASR

32、退 出 饱 和 。 这 样 ， 采 用 PI调 节 器 的 双 闭 环 调 速 系统 的 转 速 响 应 必 然 有 超 调 。 （ 3） 准 时 间 最 优 控 制 起 动 过 程 中 的 主 要 阶 段 是 第 II阶 段 的 恒流 升 速 ， 它 的 特 征 是 电 流 保 持 恒 定 。 一 般选 择 为 电 动 机 允 许 的 最 大 电 流 ， 以 便 充 分发 挥 电 动 机 的 过 载 能 力 ， 使 起 动 过 程 尽 可能 最 快 。 这 阶 段 属 于 有 限 制 条 件 的 最 短 时 间 控制 。 因 此 ， 整 个 起 动 过 程 可 看 作 为 是 一 个准 时

33、间 最 优 控 制 。 最 后 ， 应 该 指 出 ， 对 于 不 可 逆 的 电力 电 子 变 换 器 ， 双 闭 环 控 制 只 能 保 证 良好 的 起 动 性 能 ， 却 不 能 产 生 回 馈 制 动 ，在 制 动 时 ， 当 电 流 下 降 到 零 以 后 ， 只 好自 由 停 车 。 必 须 加 快 制 动 时 ， 只 能 采 用电 阻 能 耗 制 动 或 电 磁 抱 闸 。 2.2.3 动 态 抗 扰 性 能 分 析 一 般 来 说 ， 双 闭 环 调 速 系 统 具 有 比较 满 意 的 动 态 性 能 。 对 于 调 速 系 统 ， 最重 要 的 动 态 性 能 是 抗 扰

34、 性 能 。 主 要 是 抗负 载 扰 动 和 抗 电 网 电 压 扰 动 的 性 能 。 1/CeU*n nUd0Un+ - ASR 1/R Tl s+1 R TmsKsTss+1ACR U*i Ui- - EId1). 抗 负 载 扰 动 IdL直 流 调 速 系 统 的 动 态 抗 负 载 扰 作 用 抗 负 载 扰 动 （ 续 ） 由 动 态 结 构 图 中 可 以 看 出 ， 负 载 扰动 作 用 在 电 流 环 之 后 ， 因 此 只 能 靠 转 速调 节 器 ASR来 产 生 抗 负 载 扰 动 的 作 用 。在 设 计 ASR时 ， 应 要 求 有 较 好 的 抗 扰 性能 指

35、 标 。 图 2-8 直 流 调 速 系 统 的 动 态 抗 扰 作 用a)单 闭 环 系 统2). 抗 电 网 电 压 扰 动 UdU*n -IdLUn+ - ASR 1/Ce nUd0 1/R Tl s+1 R TmsIdKsTss+1 - E 抗 电 网 电 压 扰 动 （ 续 ） -IdL Ud b)双 闭 环 系 统 Ud电 网 电 压 波 动 在 整 流 电 压 上 的 反 映 1/CeU*n nUd0Un+ - ASR 1/R Tl s+1 R TmsIdKsTss+1ACR U*i Ui- - E 3). 对 比 分 析 在 单 闭 环 调 速 系 统 中 ， 电 网 电 压

36、扰 动 的 作用 点 离 被 调 量 较 远 ， 调 节 作 用 受 到 多 个 环节 的 延 滞 ， 因 此 单 闭 环 调 速 系 统 抵 抗 电 压扰 动 的 性 能 要 差 一 些 。 双 闭 环 系 统 中 ， 由 于 增 设 了 电 流 内 环 ， 电压 波 动 可 以 通 过 电 流 反 馈 得 到 比 较 及 时 的调 节 ， 不 必 等 它 影 响 到 转 速 以 后 才 能 反 馈回 来 ， 抗 扰 性 能 大 有 改 善 。 4). 分 析 结 果 因 此 ， 在 双 闭 环 系 统 中 ， 由 电 网电 压 波 动 引 起 的 转 速 动 态 变 化 会 比 单闭 环

37、系 统 小 得 多 。 2.2.4 转 速 和 电 流 两 个 调 节 器 的 作 用 综 上 所 述 ， 转 速 调 节 器 和 电 流 调节 器 在 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 中 的 作 用可 以 分 别 归 纳 如 下 ： 1). 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 n 很 快 地 跟 随 给 定 电 压 变化 ， 稳 态 时 可 减 小 转 速 误 差 ， 如 果 采 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

38、输 出 限 幅 值 决 定 电 机 允 许 的 最 大电 流 。 2). 电 流 调 节 器 的 作 用（ 1） 作 为 内 环 的 调 节 器 ， 在 外 环 转 速 的 调 节过 程 中 ， 它 的 作 用 是 使 电 流 紧 紧 跟 随 其 给 定 电 压（ 即 外 环 调 节 器 的 输 出 量 ） 变 化 。（ 2） 对 电 网 电 压 的 波 动 起 及 时 抗 扰 的 作 用 。（ 3） 在 转 速 动 态 过 程 中 ， 保 证 获 得 电 机 允 许的 最 大 电 流 ， 从 而 加 快 动 态 过 程 。（ 4） 当 电 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 。 这 个 作 用 对 系 统 的可 靠 运 行 来 说 是 十 分 重 要 的 。 作 业 课 外 作 业 ： P： 9 4 2 -2 2 -8 课 内 作 业 ： 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 起 动 过 程 具 有 哪几 个 特 点 ？