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积分调节过程：积分部分的输出电压正比于偏差电
压的积分，积分作用使晶闸管整流输出电压增长量 △Ud增长的速度与偏差电压△Un成正比。开始阶段， △n较小，△Un也较小，△Ud增长得十分缓慢；当△n 最大时，△Ud增长得最快；在调节过程的末段，电动 机转速开始回升，△n减小,△Ud的增长也变慢，当△n 完全等于零时△Ud便停止增长，之后就一直保持这个 数值不变。积分作用虽然不再增长，但它却记住了以 往积累的调节结果。正因为如此，整流输出电压在最 后被保持在比原来数值Ud高出△Ud的新的数值上。 △Ud是比例调节器和积分调节器的综合效果。
△U=Ug－Uf
①
UC=Kp△U
②
Ud=KtrUC
③
在反馈环节中 Uf=αn ④
直流电动机的电压和电动势方程为：Ud=E－IdR∑，
E=CeΦn，则系统的开环特性为：
nC U e d C R e IdK m U d K m R Id n 0 k n k ⑤
将①、②、③、④各式带入⑤式，得系统的闭环特性：
二、交流调速系统
根据 n (1s) 60f1 ，所以交流电动机有三种
p
调速方法：变极调速、变转差率调速和变频调速。
第二节 有静差直流自动调速系统
1.单闭环有静差调速系统（转速负反馈有静差调速系统）
+
+
Kp
U0 R1 Ug △U 放大器 UC －
－
Ktr
+
U－d
M
负载
+ Rf
TG
Uf
－
系统各环节的关系如下：
－
Un
－ Kp
+
Rb
R0
－
Ui*
△Uic
电流调节 器ACR
Ci Ri
－
+
Kp +
Uct
GT R′
－
R TG 2+
～ TA L
Id
Ud
M
V
该系统采用了两个PI调节器，其中ASR为速度调节器，称为外 环；ACR为电流调节器，称为内环。两环进行串联。启动时，转 速调节器饱和，作用很小，只有电流调节器起作用，系统在允许 的最大电流下快速启动。启动完毕，速度调节器退出饱和，起转 速调节作用。在整个控制过程中只有速度调节器会饱和，电流调 节器不会饱和。
速度、电流双闭环自动调速系统的工作过程
1.启动过程 速度、电流双闭环自动调速系统的启动分为以下
三个阶段。
（1）第一阶段即电流上升阶段 突加给定电压Un*后，由于转速很低，Un较小，所 以转速调节器进入饱和状态，输出限幅值U*im，这个电 压加到电流调节器ACR的输入端，使Uct上升，从而使 整流电压、电枢电流很快上高，直到设计时所选定的电 流最大值Idm为止。此阶段因为转速调节器饱和而失去 调节作用。
特点：
（1）电流正反馈反映的物理量是电动机负载的 大小，不是被调量电压和转速的大小。
（2）电流正反馈是一种补偿环节，不是反馈环 节。
（3）在电流正反馈对转速进行补偿中，负载增 加，转速量上升；负载减小时，则反之。
（4）这种调速系统的调速范围没有转速负反馈 系统宽，适用于D≤20，s>10%的场合。
4.带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统 转速负反馈虽然解决了静态速降等问题，但没解决
+
M
Ed －
n
Udβ －
VF 电网
发电机运行
Id
正转整流
+ Udα 电能 +
－
M
Ed －
n
电动机运行
反转整流
Id
－ VR
电能
电网
－
M + Ed n
Udα +
电动机运行
VF 电网
Id
反转逆变
－ Udβ 电能 －
+
M + Ed n
发电机运行
VR
T VR
－n
3.可逆电路中的环流
所谓环流是指不流过电动机而直接在两组变流器 之间流通的短路电流。
第五章 电动机的调速系统
第一节 概述
电动机的调速系统有直流调速系统和交流调速系 统两大类。
一、直流调速系统 直流电动机的方程式：
Ea=CeΦn T=Cm ΦIa U=Ea+IaRa
n U Ra T Ce CeCm
直流电动机的调速有三种方法： 1.电枢回路串电阻调速，为有级调速； 2.弱磁调速，可实现无级调速，为恒功率调速，调 速范围小，一般在高于额定转速时应用； 3.调压调速，可实现无级调速，为恒转矩调速，调 速范围大，一般在低于额定转速时应用，应用范围广。
2.负载变化时的自动调节过程 当负载最大时，自动调节过程如下：由于负载最大，
转速下降，转速调节器的输入偏差电压最大，其输出开
始增加，电流调节器的输入偏差电压也增大，其输出开
始增加，在电流调节器的作用下，使电流增加并超过负
载电流，转速开始回升，经过一段时间的调节，使电动 机转速重新回到给定转速。
3.电动机堵转时的自动调节过程 电动机堵转时，转速调节器迅速饱和，由于Id>Idm 使△Uic>0，从而使电流调节器的输出迅速下降，Ud和Id 迅速下降，转速急剧下降。但由于电流调节器的调节作
启动电流的问题，要限制启动电流，必须加电流负反馈。 但是，电流负反馈的引入会使系统的静特性变得很软， 不能满足一般调速系统的要求，电流负反馈的限流作用 只应在启动和堵转时存在，在正常运行时必须去掉。
n n0
Id Idu
－
Ug R0
U0 Rp
R0
Rf
+Ufi +Ufn
Rf
－∞ + Kp R′
Ktr
－ R2 TG +
L
Ud
M
Ia
－ R3 +
U0 V1
+ R1
带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统
特点： （1）电动机启动时，电流截止负反馈起作用，从 而限制启动电流。正常工作时，电流截止负反馈作用很 少。 （2）当系统工作超过额定值时，电流截止负反馈 起作用，从而保证系统的安全。 （3）电流截止负反馈采用的方法有电压比较法和 在反馈回路中串联一个稳压二极管。
第三节 无静差直流自动调速系统
一、转速单闭环无静差直+
Ug
R0
U0 Rp
R0
－∞
+ Kp
Uct
Ud
M
－
R′
－ Un R TG
2+
比例调节过程：在△Un的作用下，PI调节器立即输出比例调 节部分△Uct=KP△Un ,它使晶闸管整流输出电压增加△Ud。这个电压 使电动机转速迅速回升，其大小与偏差电压△Un成正比，即△Un 越大，调节作用越强，电动机转速回升也就越快。当转速回升到 原来的转速n1以后，△Ud也减到零。这表明与偏差成比例的调节 作用与偏差共存亡，偏差不存在，比例调节作用便结束。
第四节 可逆直流调速系统
一、可逆调速系统的基本概念
1.两组晶闸管反并联的变流装置
由于晶闸管整流装置的电流不能反向，所以在电
动机需要反转和回馈制动时，必须需要两套反并联的
变流装置。
正组VF
反组VR
+
－
～
Id M
Id
－
+
2.电动机的四象限运行及正反组变流器的状态
VF
－T VF
正转逆变
Id
n
电能
+
VR 电网
为了实现在允许条件下最快启动，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可以保持该量基本不变， 因此采用电流负反馈可以得到近似的恒流过程。
id
idm
n
idl
0
t
△Uis
转速调节 器ASR + Ui
Cn Rn R0
+
Un* R0
U0 Rp
R0 +
－
+
Ug
R0
U0 Rp
R0
－
Ufv
Rf
∞ －
Kp + R′
Ktr
R1
+
Ud － R2
M
n U gK 1 p K K tK r vm I1 d R 0 K K v m IdR a K m n 0 n 1 n 2
式中R0为电源的内阻，Ra为电动机电枢绕组的内阻。
特点：
VF + －
－ VR
Ic
M
+
环流的存在会增加损耗、降低效率，过大的环流
会损坏晶闸管，因此必须控制环流。但少量环流的存在 也有有利的一面，它有利于晶闸管中电流的连续，保证 电流无间断的反向，加速反向时的过渡过程。
可逆调速系统根据环流的有无，分为有环流系统和 无环流系统两大类。
二、α=β配合控制的有环流可逆系统 1. α=β工作制配合控制 在这种工作之中，若正组工作在整流状态，则让 反组工作在逆变状态，且α=β，或让α>β，所以消除直
用，使Id维持Idm不变，直到堵转为止。
转速调节器和电流调节器的作用可以归纳如下： （1）转速调节器的作用 ①使电动机转速n跟随给定电压Ug变化，保证稳态转速无静差。 ②对负载扰动起抗扰作用。 ③其输出限幅值决定允许的最大电流，在启动时给出最大电流给 定信号Uim。 （2）电流调节器的作用 ①对电网电压扰动起及时抗扰作用。 ②启动时保证获得恒定的最大允许电流。 ③当电动机过载或堵转时，限制电枢电流的最大值，起到快速的 安全保护作用。 ④在转速调节过程中，使电流Id跟随给定电压Ug的变化。 转速、电流双闭环调速系统的特性： （1）启动时，速度调节器饱和，作用小，主要依靠电流调节器 起作用。 （2）负载突然增加时，主要依靠电流调节器的调节作用清除转 速偏差。