电压反馈电流补偿控制的直流调速系统
双闭环直流调速系统特性与原理
双闭环直流调速系统特性与原理双闭环直流调速系统是一种用于控制直流电动机转速的调速系统。
它由两个闭环控制回路组成,分别是转速外环和电流内环。
其中,转速外环控制直流电机的转速,通过调节电压来控制直流电机的转矩;而电流内环则控制直流电机的电流,通过调节电压来控制直流电机的转矩。
1.稳定性:双闭环控制系统能够有效地控制直流电动机的转速和电流,使其在运行过程中保持稳定的转矩输出。
通过转速外环对转速进行控制,可以实现精确的转速调节;而电流内环则能够控制电机的电流,防止过载和短路等故障。
2.响应速度:双闭环控制系统的转速外环具有较快的响应速度,能够实现快速的转速调节。
而电流内环的响应速度则相对较慢,主要起到电机保护的作用。
3.鲁棒性:双闭环控制系统具有较好的鲁棒性,能够对外部干扰和参数变化具有一定的抗干扰能力。
通过合理的控制策略和参数调整,可以提高系统的鲁棒性。
1.转速外环控制原理:转速外环将输出电压与给定的转速进行比较,得到转速误差,并通过调节电压反馈回内环控制器中。
转速外环控制器通常采用PI控制器,根据转速误差和积分项来控制输出电压。
通过不断调节输出电压,使得转速误差趋于零,从而实现对直流电机转速的调节。
2.电流内环控制原理:电流内环控制器将输出电压与给定的电流进行比较,得到电流误差,并通过调节输出电压来控制电流。
电流内环控制器通常也采用PI控制器,根据电流误差和积分项来控制输出电压。
通过不断调节输出电压,使得电流误差趋于零,从而实现对直流电机电流的调节。
3.反馈信号处理:双闭环直流调速系统中,转速和电流测量信号需要经过滤波和放大等处理,以便传递给控制器进行计算。
滤波器通常采用低通滤波器,用于去除高频噪声,放大器则用于放大信号强度。
4.控制指令处理:由上位机或人机界面输入的控制指令需要经过处理,包括限幅、线性化等,以确保输入信号符合控制系统的要求。
处理后的指令将送入控制器,进行计算和控制输出电压。
通过双闭环直流调速系统的控制,可以实现对直流电机的转速和电流的精确调节,并具有较好的稳定性、响应速度和鲁棒性,广泛应用于工业自动化领域。
直流电动机调速系统
直流电动机调速系统的能耗分析
能效比
直流电动机的能效比通常较高,可以在较高的效率下运行,减少 能源浪费。
功率因数
直流电动机的功率因数较高,可以减少无功损耗,提高电网效率。
热效率
直流电动机的热效率也较高,可以在长时间运行下保持稳定的性 能。
直流电动机调速系统的稳定性分析
抗干扰能力
直流电动机的调速系统通常具有较强的抗干扰能力,可以在复杂 的工作环境下稳定运行。
直流电动机调速系统的调速性能
调速范围
直流电动机的调速范围通常较大,可以在较 宽的转速范围内实现平滑调节,满足不同工 况下的需求。
调速精度
直流电动机的调速精度较高,可以通过精确的控制 算法实现转速的精确控制,提高生产过程的稳定性 和产品质量。
动态响应
直流电动机的动态响应较快,可以在短时间 内达到稳定转速,满足动态负载变化的需求 。
输标02入题
调压调速是通过改变电枢电压来控制电动机的转速, 具有调节方便、平滑性好等优点,但调速过程中能量 损失较大。
01
03
串级调速是通过改变转子回路的电阻来控制电动机的 转速,具有调节方便、能量损失较小等优点,但调节
范围较小且对电机结构有特殊要求。
04
调磁调速是通过改变励磁电流来控制电动机的转速, 具有调节方便、能量损失较小等优点,但调节范围较 小。
系统调试
在系统集成完成后,进行全面的 调试,确保各部分工作正常,满 足设计要求。
性能测试
对系统的性能进行测试,包括调 速范围、动态响应、稳态精度等 指标,确保系统性能达标。
优化改进
根据测试结果和实际应用情况, 对系统进行必要的优化和改进, 提高系统的稳定性和可靠性。
04
直流调速原理
直流调速原理直流调速是指通过改变直流电机的电压、电流或者电机的磁通量来实现电机的转速调节。
直流电机是一种常见的电动机,广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
直流调速原理是通过改变电机的输入电压、电流或者磁通量来控制电机的转速,以满足不同工况下的需求。
直流调速的原理主要包括电压调速、电流调速和磁通量调速三种方式。
电压调速是通过改变电机的输入电压来控制电机的转速,电流调速是通过改变电机的输入电流来实现调速,而磁通量调速则是通过改变电机的磁通量来控制电机的转速。
这三种方式可以单独使用,也可以组合使用,以实现更精确的调速效果。
在直流调速系统中,控制电机的转速需要通过调节电机的输入电压、电流或者磁通量来实现。
其中,电压调速是最常见的一种方式。
通过改变电机的输入电压,可以改变电机的转矩和转速,从而实现对电机的调速。
电流调速则是通过改变电机的输入电流来实现调速,通过控制电机的电流大小,可以改变电机的输出转矩和转速。
而磁通量调速则是通过改变电机的磁通量来控制电机的转速,通过改变电机的磁场强度,可以改变电机的输出转矩和转速。
直流调速系统通常由控制器、功率电子器件和电机三部分组成。
控制器用于接收输入信号,并根据设定的转速要求来控制功率电子器件的开关,从而改变电机的输入电压、电流或者磁通量。
功率电子器件则用于实现对电机的电压、电流或者磁通量的调节,通常包括可控硅、晶闸管、IGBT等。
电机作为被控对象,根据控制器和功率电子器件的控制信号来实现对转速的调节。
在实际应用中,直流调速系统通常需要考虑到电机的动态特性、负载变化、系统稳定性等因素。
为了实现更精确的调速效果,通常需要采用闭环控制方式,即通过反馈电机的转速、电流等信息,来实时调节控制器的输出信号,以实现对电机的精确控制。
闭环控制系统通常包括传感器、编码器等用于反馈电机状态信息的装置,以及用于处理反馈信号并调节控制器输出的控制算法。
总的来说,直流调速原理是通过改变电机的输入电压、电流或者磁通量来实现对电机转速的调节。
高级维修电工应知试题4及参考答案
高级维修电工应知试题(4)一二总分得分得分评分人一、单项选择(选择一个正确的答案,将相应的字母填入题内的括号中。
每题1分。
)1. 双闭环调速系统包括电流环和速度环,其中两环之间关系是()。
A、电流环为内环,速度环为外环B、电流环为外环,速度环为内环C、电流环为内环,速度环也为内环D、电流环为外环,速度环也为外环2. 工时定额通常包括作业时间、布置工作地时间、()与生活需要的时间、以及加工准备和结束时间等。
A、辅助B、休息C、停工损失D、非生产性工作时所消耗3. 空心杯转子交流测速发电机励磁绕组产生()。
A、频率不同的交流电B、频率相同的交流电C、直流电D、电势为零4. ()不属于微机在工业生产中的应用。
A、智能仪表B、自动售票C、机床的生产控制D、电机的启动、停止控制5. 影响模拟放大电路静态工作点稳定的主要因素是()。
A、三极管的β值B、三极管的穿透电流C、放大信号的频率D、工作环境的温度6. 缩短基本时间的措施有()。
A、提高工艺编制水平B、缩短辅助时间C、减少准备时间D、减少休息时间7. PLC可编程序控制器,整个工作过程分五个阶段,当PLC通电运行时,第四个阶段应为()。
A、与编程器通讯B、执行用户程序C、读入现场信号D、自诊断8. 缩短基本时间的措施有()。
A、提高职工的科学文化水平和技术熟练程度B、缩短辅助时间C、减少准备时间D、减少休息时间9. PLC可编程序控制器,整个工作过程分五个阶段,当PLC通电运行时,第一个阶段应为()。
A、与编程器通讯B、执行用户程序C、读入现场信号D、自诊断10. 输入采样阶段是PLC的中央处理器,对各输入端进行扫描,将输入端信号送入()。
A、累加器B、指针寄存器C、状态寄存器D、存贮器11. 在梯形图编程中,常开触头与母线连接指令的助记符应为()。
A、LDIB、LDC、ORD、ORI12. 关于绕线式转子异步电动机串级调速说法正确的是()。
A、串级调速可以提高电动机的运行效率B、串级调速降低电动机的运行效率C、串级调速就是在定子电路里串电阻调速D、串级调速就是在转子回路串电阻调速13. 国内外PLC各生产厂家都把()作为第一用户编程语言。
运动控制复习要点及答案
第一部分运动控制复习要点(IRON)1、直流调速系统用的三种可控直流电源和各自的特点。
P21)旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组,以获得可调的直流电压。
2)静止式可控整流器——用静止式的可控整流器,以获得可调的直流电压。
3)直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电,利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制,以产生可变的平均电压。
2.电流连续和断续时,V-M系统机械特性的差别,电流断续有何不良影响。
P91)当电流连续时,特性还比较硬;断续段特性则很软,而且呈显著的非线性,理想空载转速翘得很高。
2)电流断续给用平均值计算描述的系统带来一种非线性因素,也引起机械特性的非线性,影响系统的运行性能。
3、直流调速系统闭环静特性和开环机械特性的联系和区别(画图分析)。
P23~24a、闭环系统的静态特性可以比开环系统的机械特性硬很多;b、闭环系统的静差率比开环系统小得多;c、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、要取得上述三项优势,闭环系统必须设置放大器。
4、电流截止负反馈及其作用。
P28当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈叫做电流截止负反馈,简称截流反馈。
作用:限流保护,即解决反馈闭环调速系统启动和堵转时电流过大的问题。
5、比例调节器、积分调节器、比例积分调节器各自的控制规律和特点。
比例调节器:a、Uc=KpΔUn输出信号与偏差信号成比例;有差调节。
b、能迅速响应控制作用。
积分调节器:a、输出信号的速度与偏差信号成正比。
b、无静差调速。
比例积分调节器:a、稳态精度高,动态响应快;b、比例部分能迅速响应控制作用,积分部分则最终消除稳态偏差。
(控制规律即公式)6、无静差调速系统的稳态结构图和稳态结构参数关系。
P43无静差调速系统的稳态参数计算很简单,在理想情况下,稳态时Un=0,因而Un=Un*=α*n,即m ax*m axn n U =α(1-66),α为转速反馈系数(V.min/r ),Nmax 为电动机调压时的最高转速(r/min ),U*nmax 为相应的最高给定电压(V )。
《运动控制系统》期末复习资料
第1章 绪论1. 什么是运动控制? 电力传动又称电力拖动,是以电动机作为原动机驱动生产机械的系统的总称。
运动控制系统是将电能转变为机械能的装置,用以实现生产机械按人们期望的要求运行,以满足生产工艺及其它应用的要求。
2. 运动控制系统的组成:现代运动控制技术是以电动机为控制对象,以计算机和其它电子装置为控制手段,以电力电子装置为弱电控制强电的纽带,以自动控制理论和信息处理理论为理论基础,以计算机数字仿真或计算机辅助设计为研究和开发的工具。
3. 运动控制系统的基本运动方程式:第2章 转速反馈控制的直流调速系统1. 晶闸管-电动机( V-M )系统的组成:纯滞后环节,一阶惯性环节。
2. V-M 系统的主要问题:由于电流波形的脉动,可能出现电流连续和断续两种情况。
3. 稳态性能指标:调速范围D 和静差率s 。
D =n N s∆n N (1−s) ,额定速降 ∆n N ,D =n maxn min ,s =∆n N n 04. 闭环控制系统的动态特性;静态特性、结构图?5. 反馈控制规律和闭环调速系统的几个实际问题,积分控制规律和比例积分控制规律。
积分控制规律:⎰∆=t0n c d 1t U U τ 比例积分控制规律:稳态精度高,动态响应快6. 有静差、无静差的主要区别:比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状;而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。
比例积分放大器的结构:PI 调节器7. 数字测速方法:M 法测速、T 法测速、M/T 法测速。
8. 电流截止负反馈的原理:采用某种方法,当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流,而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。
电流截止负反馈的实现方法:引入比较电压,构成电流截止负反馈环节9. 脉宽调制:利用电力电子开关的导通与关断,将直流电压变成连续可变的电压,并通过控制脉冲宽度或周期达到变压变频的目的。
10. 直流蓄电池供电的电流可反向的两象限直流斩波调速系统,已知:电源电压Us=300V,斩波器占空比为30%,电动机反电动势E=100V,在电机侧看,回路的总电阻R=1Ω。
第3章转速、电流反馈控制的直流调速系统-PPT文档资料
第3章 转速、电流反馈控制 的直流调速系统
内 容 提 要
转速、电流反馈控制直流调速系统的组成 及其静特性 转速、电流反馈控制直流调速系统的动态 数学模型 转速、电流反馈控制直流调速系统调节器 的工程设计方法 MATLAB仿真软件对转速、电流反馈控制 的直流调速系统的仿真
第Ⅱ阶段:恒流升速阶段(t1~t2)
n n
*
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Id基本保持在 Idm,
0 Id Idm t
电动机加速 到了给定值 n*。
ASR输出达到限幅值时,转速外环呈开环 状态,转速的变化对转速环不再产生影响。 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
Id
U
* im
Idm
(3-2)
AB段是两个调 节器都不饱和 时的静特性, Id<Idm, n=n0。 BC段是ASR调 节器饱和时的 静特性,Id=Idm, n < n 0。
3.1.2 稳态结构图与参数计算
图3-2 转速、电流反馈控制直流调速系统原理图 ASR——转速调节器 ACR——电流调节器 TG——测速发电机
1. 稳态结构图和静特性
转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定 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, 当调节器饱和时,输出达到限幅值,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; 当调节器不饱和时,PI调节器工作在线性调节状 态,其作用是使输入偏差电压在稳态时为零。 对于静特性来说,只有转速调节器饱和与不饱和 两种情况,电流调节器不进入饱和状态 。
自动控制技术第三章 直流调速系统
第三章 直流调速系统
与旋转变流机组及离子拖动变流装置相比, 晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有 很大提高,而且在技术性能上也显示出较大的 优越性。由图可见,晶闸管可控整流器的功率 放大倍数在104以上,其门极电流可以直接用晶 体三极管来控制,不再像直流电动机那样需要 较大功率放大装置。在控制作用的快速性方面, 变流机组是秒级,而晶闸管整流器是毫秒级, 这将会大大提高系统的动态性能。
直流斩波器的控制方式 b)脉冲频率调制
第三章 直流调速系统
用全控式器件实行开关控制时,多用脉冲宽度调制的控制方式,形成近年来 应用日益广泛的PWM装置—电动机系统,简称PWM调速系统或脉宽调速系统。
直流斩波器的控制方式 c)两点式控制
第三章 直流调速系统
与V-M系统相比,PWM调速系统有下列优点: (1)由于PWM调速系统的开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就足以 获得脉动很小的直流电流,电枢电流容量连续,系统的低速运行平稳,调速范围 较宽,可达1∶10 000左右。又由于电流波形比V-M系统好,在相同的平均电流即 相同的输出转矩下,电动机的损耗和发热都较小。 (2)同样由于开关频率高,若与快速响应的电动机相配合,系统可以获得很 宽的频带,因此快速响应性能好。动态抗干扰能力强。 (3)由于电力电子器件只工作在开关状态,主电路损耗较小,装置效率较高。 因受到器件容量的限制,直流PWM调速系统目前只用于中、小功率的系统。
在静止可控整流方面,离子拖动系统是最早应用的静止变流装置供电的直流 调速系统。它虽然克服了旋转变流机组的许多缺点,而且还缩短了响应时间,但 汞弧整流器造价较高,维护麻烦,特别是水银如果泄漏,将会污染环境,危害人 体健康。
电力电子技术及自动控制系统实验指导书:晶闸管直流调速系统的调试
实验三 晶闸管直流调速系统的调试一、实验目的1.分析晶闸管半控桥式整流电路电机负载(反电动势负载)时的电压、电流波形。
2.熟悉典型小功率晶闸管直流调速系统的工作原理,掌握直流调速系统的整定与调试。
3.测定直流调速系统的机械特性。
二、实验设备高自EAD —I 型电力电子与自控系统实验装置 万用表 双踪示波器 滑动变阻器直流电机机组,带涡流制动和机械制动负载,并有光电数字测速计及转速反馈模拟量输出。
机组的直流电机为SZD01型稀土高性能永磁直流电动机,电机的额定值为P nom =100W ,U nom =90V ,I nom =1.5A ,n nom =1000,T nom =1Nm ,Ω=11a R 。
三、实验电路实验电路具体接线如图3-1所示 四、实验原理此调速系统是小容量晶闸管直流调速装置,适用于4kW 以下直流电动机无级调速。
装置的主回路采用单相半控桥式晶闸管可控整流电路,触发电路采用电压控制的单结晶体管移相触发电路。
具有电压负反馈和电流正反馈及电流截止负反馈环节,电路均为分离元件,用于要求不太高的小功率传动调速场合。
1.晶闸管直流调速系统的基本工作原理虽然采用转速负反馈可以有效地保持转速的近似恒定,但安装测速发电机比较麻烦,费用也多。
所以在要求不太高的场合,往往以电压负反馈加电流正反馈来代替转速负反馈。
这是由于当负载转矩变化(设转矩增加)而使转速降低时,电动机的电枢电流将增加,而电流的增加,整流装置的内阻和平波电抗器上的电压降落也成正比地增加,这样,电动机电枢两端的电压将减小,转速也因此要下降,因而可考虑引入电压负反馈,使电压保持不变。
另一方面,电枢电流(d I )的大小也间接地反映了负载转矩l T (扰动量)的大小(d T m l I K T T Φ=≈),因此可考虑采用扰动顺馈补偿,引入电流正反馈,以补偿因负载转矩l T (扰动)增加而形成的转速降。
电压负反馈不能弥补电枢压降所造成的转速降落,调速性能不太理想。
直流调速控制系统的分析及仿真
当电流负反馈环节起主导作用时的自动调节过程如图7-1-8所示。
7.1.4系统的性能分析
代入图7-1-5中,由图可见,它是一个二阶系统,已知 二阶系统总是稳定的。但若考虑到晶闸管有延迟,晶 闸管整流装置的传递函数便为
相反。
5.电流截止负反馈环节
当 时,(亦即 ),则二极管VD截止,电流截止负反馈不起作用。当 时,(亦即 ),则二极管VD导通, [此处略去二极管的死区电压],电流截止负反馈环节起作用,它将使整流输出电压 下降,使整流电流下降到允许最大电流。 的数值称为截止电流,以 表示。调节电位器RP3即可整定 ,亦即整定 的数值。一般取 〔 为额定电流〕。 由于电流截止负反馈环节在正常工作状况下不起作用,所以系统框图上可以省去。
在图7-1-1中,主电路中串联了一个阻值很小的取样电阻
(零点几欧)。电阻
上的电压
与
成正比。比 较阈值电压
是由一个辅助电源经电位器RP3提供的。电 流反馈信号(
图7-1-7调速系统的“挖土机”机械特性
当电流负反馈环节起主导作用时的自动调节过程如图7-1-8所示。 机械特性很陡下垂还意味着,堵转时(或起动时)电流不是很大。 这是因为在堵转时,虽然转速n=0,反电动势E=0,但由于电流 截止负反馈的作用,使
大大下降,从而
不致过大。此时 电流称为堵转电流
⑥ 晶闸管整流电路的调节特性为输出的 平均电压
与触发电路的控制电压
之间的关系,即
图7-1-4为晶闸管整流装置的调节特性。
由图可见,它既有死区,又会饱和。 (当全导通以后,
再增加, 也不会再 上升了),且低压段还有弯曲段。面对 这非线性特性,常用的办法是讲它“看 作”一条直线,即处理成
为
直流调速的工作原理
直流调速的工作原理
直流调速系统是通过控制直流电机的电压和电流来实现调速的。
其工作原理如下:
1. 直流电源供电:首先,将直流电源连接到直流电机的电源端,以提供电机所需的电压和电流。
2. 转换器及控制器:在直流电源和直流电机之间,需要使用一个电流转换器(如可控硅、可逆整流器等)和一个控制器来实现对电机的调速控制。
3. 电机驱动:通过控制器对电流转换器的控制信号,调节转换器的开关状态,从而控制直流电机的驱动电压和电流。
通过调节驱动电压和电流的大小和方向,可以实现对电机转速的控制。
4. 反馈系统:为了保持电机转速的稳定性和精确性,通常需要使用一个反馈系统来监测电机的转速,并将实际转速与期望转速进行比较,从而实现闭环控制。
反馈系统通常使用编码器或速度传感器来测量电机转速,并将测量值发送给控制器进行处理。
5. 控制算法:控制器根据反馈系统的测量值和期望转速之间的差异,通过控制电流转换器的开关状态,调整驱动电压和电流的大小和方向,从而实现对电机转速的调节。
常用的控制算法有比例积分控制(PI控制)、模糊控制和遗传算法等。
综上所述,直流调速系统通过对直流电机的电压和电流进行控
制,结合反馈系统和控制算法,实现对电机转速的调节。
这种调速系统广泛应用于许多领域,如工业生产、交通运输、机械设备等。
pwm直流双闭环调速系统设计
PWM直流双闭环调速系统设计引言PWM(Pulse Width Modulation)直流双闭环调速系统是一种常用于电动机调速的控制系统。
在许多应用中,需要对电动机的速度进行精确控制,以满足不同的工作需求。
PWM直流双闭环调速系统通过不断调整电动机输入电压的占空比,使电动机保持稳定的转速,具有快速响应、良好的稳定性和较大的负载适应能力等优点。
本文将介绍PWM直流双闭环调速系统的设计原理、硬件电路和控制算法,并提供代码示例和性能分析。
设计原理闭环控制系统PWM直流双闭环调速系统由两个闭环控制回路组成:速度闭环和电流闭环。
速度闭环通过反馈电动机的实际转速来调整电动机输入电压,以使其达到期望转速。
电流闭环通过反馈电动机的实际电流来调整PWM信号的占空比,以使电动机输出的扭矩与负载要求相匹配。
速度闭环控制速度闭环控制由速度传感器、比例积分控制器和电动机驱动器组成。
速度传感器通常采用编码器或霍尔传感器来测量电动机转速,并将其转换为电压信号。
比例积分控制器根据速度误差和积分误差来计算控制器输出,并将其输入给电动机驱动器。
电流闭环控制电流闭环控制由电流传感器、比例积分控制器和PWM模块组成。
电流传感器用于测量电动机的电流,并将其转换为电压信号。
比例积分控制器计算电流误差和积分误差,并生成控制器输出,将其输入给PWM模块。
硬件电路设计PWM直流双闭环调速系统的硬件电路设计包括电源模块、电流传感器、速度传感器、比例积分控制器、PWM模块和电动机驱动器等。
电源模块电源模块用于提供系统所需的直流电压。
它可以采用稳压稳流电路来稳定输出电压和电流。
电流传感器电流传感器用于测量电动机的电流。
常用的电流传感器包括霍尔传感器和电阻传感器。
它将电动机的电流转换为电压信号,并输入给比例积分控制器。
速度传感器速度传感器用于测量电动机的转速。
常用的速度传感器有编码器、霍尔传感器和光电传感器等。
比例积分控制器比例积分控制器是PWM直流双闭环调速系统的核心控制模块。
直流电机的调速方法有哪些
直流电机的调速方法有哪些直流电机的调速方法有许多种,以下是一些常见的调速方法:1. 电压调速方法:通过改变电源电压的大小来调整电机的转速。
这种方法简单可行,但对电机的负载能力影响较大,不适用于需要大范围调速的场合。
2. 变极调速方法:利用电枢绕组和磁场绕组之间的电磁耦合原理,通过调节电枢绕组的绕组连接方式,改变电机的磁通量,从而实现调速。
这种调速方法的优点是结构简单,速度调节范围较大,但调速性能较差。
3. 变频调速方法:利用频率变换器将交流电源转换为不同频率的交流电源供给直流电机,通过改变频率来控制电机的转速。
这种调速方法具有调速范围广、调速性能好等优点,但设备价格较高。
4. 串电阻调速方法:通过在电枢电路中串联电阻,降低电枢电压,从而调速。
这种调速方法简单易行,适用于轻载和小功率的直流电机调速。
5. 并电阻调速方法:通过在电枢电路中并联电阻,降低电枢回路的电阻,从而调节电枢电流和转速。
这种调速方法比串电阻调速方法具有调速范围广、对电机性能影响较小等优点。
6. 脉宽调制(PWM)调速方法:利用脉冲宽度调制技术,调节电机的平均电压值,控制电机的转速。
这种调速方法具有调速范围广、调速稳定等优点,被广泛应用于直流电机调速控制系统中。
7. 电流反馈调速方法:通过测量电机的电流信号,对电机控制系统进行反馈控制,使得输出速度与设定速度保持一致。
这种调速方法具有调速精度高、控制稳定等优点,适用于对速度要求较高的场合。
8. 矢量控制调速方法:利用矢量控制技术,对电机的磁场和电压进行分别控制,使电机既能调速,又能提供较大的转矩。
这种调速方法具有快速响应、控制精度高等优点,被广泛应用于高性能调速系统中。
总之,直流电机的调速方法有电压调速、变极调速、变频调速、串电阻调速、并电阻调速、脉宽调制调速、电流反馈调速和矢量控制调速等多种。
不同的调速方法适用于不同的场合,根据实际需要选择合适的调速方案。
转速﹑电流双闭环直流调速系统
—转速反馈系数;—电流反馈系数
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。
1.转速调节器不饱和
这时,两个调节器都不饱和,稳态时,它们的输入偏差电压都是零,因此
由第一个关系式可得
(2-1)
从而得到图2-5所示静特性的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 一般都是大于额定电流 的。这就是静特性的运行段,它是一条水平的特性。
由图2—1可见,对一个调速系统来说,如果能满足最低转速运行的静差率s,那么,其它转速的静差率也必然都能满足。
图2—1
事实上,调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的,必须同时提才有意义。一个调速系统的调速范围,是指在最低速时还能满足所提静差率要求的转速可调范围。脱离了对静差率的要求。任何调速系统都可以得到极高的调速范围;反过来,脱离了调速范围,要满足给定的静差率也就容易得多了。
1)上升时间
在典型的阶跃响应跟随过程中,输出量从零起第一次上升到稳态值 所经过的时间称为上升时间,它表示动态响应的快速性,见图2—2。
图2—2
2)超调量
在典型的阶跃响应跟随系统中,输出量超出稳态值的最大偏离量与稳态值之比,用百分数表示,叫做超调量:
(2—4)
超调量反映系统的相对稳定性。超调量越小,则相对稳定性越好,即动态响应比较平稳。
对于不同的负载电阻L R,测速发电机输出特性的斜率也不同,它将随负载电阻的增大而增大,如图3-4中实线所示。
双闭环调速系统的静特性在负载电流小于 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 时,对应于转速调节器的饱和输出 ,这时,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。静特性的两段实际上都略有很小的静差,见图2-5中的虚线。总之,双闭环系统在突加给定信号的过渡过程中表现为恒值电流调节系统,在稳定和接近稳定运行中表现为无静差调速系统,发挥了转速和电流两个调节器的作用,获得了良好的静、动态品质。
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END
n0 nb
电流正反馈产生
电压负反馈产生
3.无静差的条件是:nb 0
K pKs
(1 K )
R pe Rs (1 K )
Ra
0
R KRa K p Ks
cr
根据电流反馈系数的大小,可以决定补偿的强弱:
全补偿,nb 0 欠补偿,nb 0 过补偿,nb 0
补偿控制是一种参数配合控制,一般采用欠补偿。
(1)计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降 。
(2)采用转速负反馈系统,画出系统的稳态结构图。
(3)调整该系统,使Un*=20V时转速为1000r/min,转速反馈 系数应为多少?
(4)计算所需的放大器放大系数。
(5)如果改用电压负反馈,能否达到调速要求?若放大器的 放大系数不变,最大给定电压为30V,在静差率s=30%时用 电压负反馈最多能够得到多大的调速范围。
4.比较: 补偿和反馈控制的静特性
1--电压负反馈加电流正反馈, 全补偿; 2--电压负反馈加电流正反馈, 欠补偿; 3--电压负反馈加电流正反馈, 过补偿(特性上翘); 4--只有电压负反馈; 5--开环系统
注意以下两点:
(1)电流正反馈和电压负反馈(或转速负反馈)是性 质完全不同的两种控制作用。 电流正反馈:不是“反馈控制”而是“补偿控制”; 电压负反馈:属于被调量的负反馈控制,具有反馈控 制规律。
1、静态分析 (仅有电流正反馈)
静态方 框图
n
K
p
K
sU
* n
K p Ks Id
R
Id
b 0
K p Ks Id
R
Id
0
则全补偿条件:
R
Ce
Ce
K p Ks
2、动态分析 (仅有电流正反馈) 加电流正反馈,忽略晶闸管失控时间,简化为:
3.整个系统的闭环传递函数为:
Wcl
(s)
TmTl
s2
K (1
p Ks
K
/ Ce pKs
/
R)Tms
1
4.该系统的临界稳定条件是:
1 KpKs / R 0
R
K p Ks
总之,电流正反馈可以用来补偿一部分静差,以提高调 速系统的稳态性能。但是,不能指望电流正反馈来实现无静 差,因为这时系统已经达到了稳定的边缘。
举例:
已知V-M调速系统,其额定数据如下:2.5kW,220V,15A ,1500r/min,Ra=2,整流装置内阻Rrec=1 ,Ks=30, 如 果要求调速范围 D = 20,静差率s= 10%,
1.加电流正反馈的电压负反馈直流调速系统原理图 2.稳态结构图 3.静特性方程 4.无静差的条件 5.补偿和反馈控制的静特性
1.加电流正反馈的电压负反馈直流调速系统 原理图
2.稳态结构图&静特性方程
n
K
p
K
sU
* n
KpKs Id
(K pe Rs )Id
Ra Id
Ce (1 K) Ce (1 K) Ce (1 K) Ce
1.系统原理图
电压反馈信号为: Uu= γUd
2.比例控制的电压负反馈直流调速系统稳态结构 框图
静特性方程:
n
K
p
K
sU
* n
Rpe I d
Ra I d
Ce (1 K ) Ce (1 K ) Ce
cf.带转速负反馈系统:n
K
p
K
sU
* n
RId
Ce (1 K ) Ce (1 K )
二、电流正反馈和补偿控制规律
(2)反馈控制只能使静差尽量减小,补偿控制 却能把静差完全消除。但是实际上, 反馈控制:无论环境怎么变化都可有效地减小静 差; 补偿控制:完全依赖于参数配合。
三、电流补偿控制直流调速系统的数学模型 和稳定条件
1、静态分析 (仅有电流正反馈) 2、动态分析 (仅有电流正反馈) 3、整个系统的闭环传递函数 4、该系统的临界稳定条件
第1章 闭环控制的直流调速系统
1.6 电压反馈电流补偿控制的直流调速系统
---主要内容---
一、电压负反馈直流调速系统 二、电流正反馈和补偿控制规律 三、电流补偿控制直流调速系统的数学模型和
稳定条件
一、电压负反馈直流调速系统
• 1.系统原理图; • 2.比例控制的电压负反馈直流调速系统
稳态结构框图; • 3.静特性方程; • 4.比较:带转速负反馈系统。