电力拖动自动控制系统第七讲.ppt
《电力拖动自动控制系统第七讲.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力拖动自动控制系统第七讲.ppt(68页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第七讲,要求:1.了解电流补偿控制直流调速系统的数学模 型和稳定条件;2.掌握双闭环调速系统的构成、结构框图和 静特性;3.理解双闭环调速系统的起动过程;4.了解双闭环调速系统的动态数学模型,1.7.3 电流补偿控制直流调速系统的 数学模型和稳定条件,从稳态上看,电流正反馈是对负载扰动的补偿控制;但是从动态上看,电流(代表转矩)包含了负载电流和动态电流,电流正反馈就不纯粹是负载扰动的补偿了。,1、动态结构框图为了突出主要矛盾,先分析只有电流正反馈的系统,其动态结构框图示于图157a,并将结构图中电流反馈引出点右移到转速处,化简后,最后得到闭环传递函数:,图157 电流正反馈直流调速系统动态结构
2、框图及其等效变换(a)原始框图,图157 电流正反馈直流调速系统动态结构框图及其等效变换(b)等效图1,图157 电流正反馈直流调速系统动态结构框图及其等效变换(c)等效图2,图157 电流正反馈直流调速系统动态结构框图及其等效变换(d)最终等效图,2、闭环传递函数由图157(d)可得显然系统的的临界稳定条件是:或者,3、结论只有电流正反馈的调速系统的临界稳定条件是静特性的补偿条件,因此过补偿系统是不稳定的,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,2.1 转速、电流双闭环直流调速系 统及其静特性,1、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
3、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.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。第一章介绍的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 以后,靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击,并不能随心所欲地控制电流的动态波形。,3、理想的起动过程A.理想起动过程波形如图2-1(a),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。B.近似的方波电流实际上由于电路存在着电感,因此电流是不能突跳的,只能
4、近似的得到方波电流。,图21 直流调速系统起动过程的电流和转速波形(a)理想的快速起动过程,在带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统中,起动过程如图21(b)所示,起动电流达到后,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。,图21 直流调速系统起动过程的电流和转速波形(b)带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统,4、实现方法应尽可能获得一段电流保持为最大值 的恒流过程以实现在允许条件下的最快起动按照反馈控制规律,采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变因此,采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。,5、控制要求起动过程,只有电流负反馈,没有转速负反馈;稳态时,只有转
5、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,1、双闭环调速系统 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)联接如图22所示。,2、系统电路结构特点图22中,把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流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。形成了转速、电流双闭环调速系统。,图22 转速、电流双闭环调速系统,3
6、、电路原理图为了获得良好的静、动态性能,转速和电流两个调节器一般都采用PI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图23。,图23 双闭环直流调速系统的电路原理图,图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性,它们是按照电力电子变换器的控制电压为正电压的情况标出的,并考虑到运算放大器的倒相作用。图中表明两个调节器的输出都是带限幅作用的。,转速调节器ASR的输出限幅电压 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 限制了电力电子变换器的最大输出电压。,限幅电路,2.1.2稳态结构图和静特性,分析静特性的关键是掌握这样的PI调节器的稳态特征。1、系统稳态结构图为了分析双闭
7、环调速系统的静特性,必须先绘出它的稳态结构图,如图24。它可以很方便地根据图23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。,图24 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,2、限幅作用存在两种状况饱和当调节器饱和时,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
8、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25所示。,图25 双闭环直流调速系统的静特性,转速调节器不饱和此时两个调节器都不饱和,因此稳态时他们的输入偏差电压都是0,即:,式中,转速和电流反馈系数,由第一个关系式可得 从而得到图25静特性的CA段与此同时,由于ASR不饱和,从上述第二个关系式可知 这就是说CA段特性从理想空载状态的 一直延续到,而 一般是大于额定电流的,转速调节器饱和这时,ASR输出达到限幅值,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(2-2)式中最大电流 是由设计者选定的,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电力 拖动 自动控制系统 第七
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6478830.html