电力拖动自动控制系统(陈伯时)1-4闭环控制的直流拖动系统
《电力拖动自动控制系统》课程综述
电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统简介电力拖动自动控制系统包括：直流调速系统和交流调速系统。
直流调速系统包括：直流调速方法、直流调速电源和直流调速控制。
交流调速系统包括：交流调速系统的主要类型、交流变压调速系统、交流变频调速系统、绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统和同步电动机变压变频调速系统。
电力拖动自动控制系统课程内容介绍第一篇直流调速系统闭环反馈直流调速系统1.1 直流调速系统用的可控直流电源根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。
常用的可控直流电源有以下三种: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。
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。
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。
1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题本节讨论V-M系统的几个主要问题：（1）触发脉冲相位控制；（2）电流脉动及其波形的连续与断续；（3）抑制电流脉动的措施；（4）晶闸管-电动机系统的机械特性；（5）晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。
1.3 直流脉宽调速系统的主要问题自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM 调速系统。
（1）PWM变换器的工作状态和波形；（2）直流PWM调速系统的机械特性；（3）PWM 控制与变换器的数学模型；（4）电能回馈与泵升电压的限制。
1.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计本节提要:转速控制的要求和调速指标；开环调速系统及其存在的问题；闭环调速系统的组成及其静特性；开环系统特性和闭环系统特性的关系；反馈控制规律；限流保护——电流截止负反馈1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型;反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件; 动态校正——PI调节器的设计;系统设计举例与参数计算转速、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：转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。
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电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
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6. 课程的性质、任务和内容 ◆本课程性质及其特点：
▲本课程属于专业必修课
▲主要以系统设计为主 ▲该课程涉及到自动控制理论、电力电子技术 和电机与拖动基础三门课
◆要求：
▲作笔记
▲准备两个作业本，按要求交作业
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7．课程内容及学时分配
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5.电气传动的发展
◆直流电气传动功率部分的发展 ▲ 最早出现的直流电气传动是交流电动机拖
动直流发电机机组作为功率部分。 ▲ 20世纪50年代,推出了水银整流器给直流电
动机供电, 是静止变流装置。玻壳易碎,运输不方 便, 造价高, 维护麻烦。
▲ 第一代电力电子器件—晶闸管，第二代— 电流控制型自关断器件(如GTO和BJT，低频(数千 赫兹) 直流脉宽调制变换器)；第三代—电场控制 型自关断器件(如功率P-MOSFET和IGBT ，高频(数 十甚至数百千赫兹) 直流脉宽调制变换器)。
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10.课程在本专业培养中的地位与作用(续)
1）系统的观念：一个电路从信号输入、 中间的处理到最后的输出，各级之间的增益 分配、参数设置、逻辑关系都是相互协调、 相互制约的，只有通盘考虑、全面调试才能 获得理想效果。《运动控制系统》课程特别 有利于学生系统集成的能力、综合应用能力 、仿真能力的培养。
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10.课程在本专业培养中的地位与作用(续)
2）工程的观念：数学、物理的严格论证及 精确计算到工程实际之间往往有很大差距， 《运动控制系统》中的“工程设计”方法能 引导学生的思维更切合工程实际。因而特别 有利于学生工程观念的培养。
电力拖动自控制系统答案(陈伯时)主编上海大学 - 副本
1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为m in /1500max 0r n =，最低转速特性为m in /150min 0r n =，带额定负载的速度降落m in /15r n N =∆，且不同转速下额定速降Nn ∆不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多大？ 解1115150151500min 0max 0min max =--=∆-∆-==N N n n n n n n D %1015015min 0==∆=n n s 1-5闭环调速系统的调速范围是1500----150r/min ，要求系统的静差 S<=2%,那末系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min 则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 1，min /06.3%)21(10%21500)1(101501500min max r S D S n n n n D N =-⨯≤-=∆===则 2，7.31106.31001=-≥+=∆∆K K n n clop 则1-6某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8 r/min ，如果将开环放大倍数他提高到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？min /4813011511/1/11;;30;151********21121r n K K n n n K K n n K n K K K cl cl cl cl cl cl ≈⨯++=∆++=∆∆∆=++∆∆→∆→==）（）成反比，则（与开环放大倍数加同样负载扰动的条件下同样静差率的条件下调速范围与开环放大倍数加1成正比94.111513011/1/112122121≈++=++==++K K D D D D K K cl cl cl cl ）（）（ 1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速min /1500r n =，开环转速降落min /240r n Nop =∆，若要求静差率由10%减少到5%则系统的开环增益将如何变化？解：原系统在调速范围D=20，最小转速为：min /75201500max min r D n n ===，原系统在范围D=20，静差率为10%时，开环增益为：8.27133.82401min /5.31111=-=-∆∆=→=+∆=∆clNop Nop cl n n K r K n n 静差率10%时原系统的开环增益为：76.598.2776.59%522增加到将从所以系统的开环增益时，同理可得当K K s ==1-10有一V-M 调速系统，电动机参数为：m in,/1500,5.12,220,2.2r n A I V U kW P N N N N ====电枢电阻Ω=2.1a R ，整流装置内阻Ω=5.1rec R ，触发整流环节的放大倍数35=S K 。
《电力拖动自动控制系统》第三版陈伯时课后答案《电力拖动自动控制系统》第三版陈伯时课后答案
第一章 闭环控制的直流调速系统1－1 为什么 PWM —电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：PWM —电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1） 主电路线路简单，需用的功率器件少。
（2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
（3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达 1：10000 左右。
（4） 若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
（5） 功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。
（6） 直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
1－2 试分析有制动通路的不可逆 PWM 变换器进行制动时，两个 VT 是如何工作的。
答：在制动状态中，i d 为负值，VT 2 就发挥作用了。
这种情况发生在电动运行过程中需要降 速的时候。
这时，先减小控制电压，使U g 1 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低。
但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成 E > U d ，很 快使电流 i d 反向，VD 2 截止，在 t on ≤ t ＜Ｔ时，U g 2 变正，于是VT 2 导通，反向电流沿回路3 流通，产生能耗制动作用。
在T ≤ t ＜Ｔ+ t on 时，VT 2 关断，−i d 沿回路 4 经VD 1 续流，向电源回馈制动，与此同时，VD 1 两端压降钳住VT 1 使它不能导通。
在制动状态中，VT 2 和VT 1 轮流导通，而VT 1 始终是关断的。
在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT 1 关断后 i d 经VD 2 续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD 2 两端电压也降为零，VT 2 便提前导通了，使电流反向， 产生局部时间的制动作用。
１－３ 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？ 答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即D = n maxn min其中，n max 和 n min一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。
电力拖动自动控制系统第三版陈伯时word资料10页
电力拖动自动自动系统——运动控制系统上海大学陈博时第三版习题答案第一章：闭环控制的直流调速系统1-1 为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM系统与V-M系统相比，在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少；（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右；（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也大，因而装置效率较高；（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高；1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。
答：如图P13，1-17，制动状态时，先减小控制电压，使U g1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。
但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E＞U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤t＜T时，U g2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。
在T≤t＜T+t on(即下一周期的0≤t＜T on)时，VT2关断，-i d沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。
在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT 1始终是关断的。
有一种特殊状态，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT 1关断后i d 经VD 2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD 2两端电压也降为零，VT 2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。
1-3 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系?为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”? 答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母D 表示,即：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比，称作静差率s ，即调速范围、静态速降和最小静差率之间的关系是：按上述关系可得出：D 越小，s 越小，D 越大，s 越大；D 与s 相互制约，所以说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”。
电力拖动自动控制系统_(第三版)_陈伯时
1-17在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？并说明理由。
答：转速的稳态精度还受给定电源和测速发电机精度的影响，因为系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度， 。例如，若给定应为15V～1500转；当给定发生错误为13V时，转速n不为1500转。当反馈检测环节的精度不准时，即α有误差时，转速n也不为1500转。
1-4某一调速系统，测得的最高转速特性为 ，最低转速特性为 ，带额定负载时的速度降落 ，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？
解：思路一：
系统能够达到的调速范围为：
系统允许的静差率：
思路二：
系统允许的静差率：
系统能够达到的调速围为：
1-5某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/min，要求系统的静差率 ，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？
（1）系统开环工作时，试计算调速范围 时的静差率s值。
（2）当 ， 时，计算系统允许的稳态速降。
（3）如组成转速负反馈有静差调速系统，要求 ， ，在 时 ， ，计算转速负反馈系数 和放大器放大系数 。
（4）如将上述调速系统改为电压负反馈有静差调速系统，仍要求在 时， ， ，并保持系统原来的开环放大系数 不变，试求在 时的静差率。
②抵抗扰动，服从给定。
③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
（2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。
（3）如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比会改变转速，因为反馈信号与给定信号的比较值发生了变化，破坏了原先的平衡，调速系统就要继续动作，使反馈信号与给定信号达到新的平衡为止。
电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt1-6闭环控制的直流调速系统讲诉
46电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
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4. 稳态参数计算
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* ，可以按式（1-67）直接计算转速反馈系
数
U* n max
nm a x
+ +
TG
Un -
RP2
-
46电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
+
-
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3. 稳态结构与静特性
当电动机电流低于其截止值时，上述系统的稳 态结构图示于下图，其中代表PI调节器的方框中 无法用放大系数表示，一般画出它的输出特性， 以表明是比例积分作用。
46电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
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稳态结构与静特性（续）
分项中的超前时间常数，它和积分时间
常数 当的初物始理意条义件是为不零同的时。，取式（1-60）两侧的
拉氏变换，移项后，得PI调节器的传递函数。
Wpi (s)
Uex (s) Uin (s)
Kpi
1
s
Kpis s
1
(1-61)
令 1 Kpi，则R1C传1 递函数也可以写成如下形式
无静差系统的理想静 特性如右图所示。 当 Id < Idcr 时，系统无 静差，静特性是不同转 速时的一族水平线。 当 Id > Idcr 时，电流截 止负反馈起作用，静特 性急剧下垂，基本上是 一条垂直线。整个静特 性近似呈矩形。
46电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
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必须指出
电力拖动自动控制系统陈伯时一
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
▲第二代电力电子器件构成的VVVF装置主要的控制模 式是模拟和数字电路实现的矢量控制。
▲第三代电力电子器件构成的VVVF 装置主要的控制 模式是数字电路及软件实现的矢量控制、解耦控制、 模糊控制等。
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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6. 课程的性质、任务和内容
◆本课程性质及其特点：
▲本课程属于专业必修课
▲硬件设备标准化、模块化。采用微处理
机扩大存储器容量的基础上,将硬件设备(
包括微处理器、存储器、I/O、各种接口、
电源等)标准化、模块化,以增强通用性和
提高柔性。
▲软件标准化、模块化,并采用可编程方
式大力开发软件
▲现代控制理论及新型控制技术的开发应
用。现代控制理论与微处理机技术相结合,
实现了自适应调节、观测器等。
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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2.构成
♦ 电力拖动控制技术是以电动机为对象，以 电力电子技术功率变换器为弱电控制强电的 媒质，以自动控制理论为分析和设计基础， 以电子线路或计算机为控制手段，掌握运动 控制系统的控制规律及设计方法。
以控制规律为主线，根据实际学时，按照 循序渐进的原则组织教学内容。
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♦ 位置控制系统：即位置随动(伺服)系统。例如：液面位置
的控制，雷达方位角的控制，火炮角位置的控制，机械加 工小的轨迹控制等等。
电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt1-5闭环控制的直流调速系统
Uct (s) Un (s) KP
Ks
Ud0 (s) +
1/Ce TmTl s2+Tms+1
n(s)
Tss+1
将电力电子变换器按一阶惯性环节处理 图1-36 反馈控制闭环调速系统的动态结构图 后，带比例放大器的闭环直流调速系统 可以看作是一个三阶线性系统
51电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统
1/Ce TmTl s2+Tms+1
51电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统
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3. 控制与检测环节的传递函数
直流闭环调速系统中的其他环节还有比例放 大器和测速反馈环节，它们的响应都可以认为是 瞬时的，因此它们的传递函数就是它们的放大系 数，即 放大器
U c ( s) Wa (s) Kp U n (s)
为了分析调速系统的稳定性和动态品质，必须 首先建立描述系统动态物理规律的数学模型，对 于连续的线性定常系统，其数学模型是常微分方 程，经过拉氏变换，可用传递函数和动态结构图 表示,基本步骤如下：
（1）根据系统中各环节的物理规律，列出描述该环 节动态过程的微分方程；
（2）求出各环节的传递函数； （3）组成系统的动态结构图并求出系统的传递函数。
比例积分（PI）
比例积分微分（PID）
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一般的调速系统要 PID调节器的功能 求以动态稳定和稳 态精度为主，对快 速性的要求可以差 由PD调节器构成的超前校正，可提高系 一些，所以主要采 统的稳定裕度，并获得足够的快速性，但 用PI调节器
稳态精度可能受到影响； 由PI调节器构成的滞后校正，可以保证稳 在随动系统中，快速性 态精度，却是以对快速性的限制来换取系 PD 是主要要求，须用 或PID 调节器 统稳定的； 用PID调节器实现的滞后—超前校正则兼 有二者的优点，可以全面提高系统的控制 性能，但具体实现与调试要复杂一些。
电力拖动自动控制系统课件陈伯时PPT课件
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四 学习重点
•理 论 技 能 直流调速系统（第1、2章） 交流调速系统（第5、6、7章） •实 验 技 能 双闭环直流调速系统的调试与机械特性的测试
*应用自动控制理论解决电力拖动系统的分析和设计问题， 以控制规律为主线，由简入繁，讨论拖动系统的动、静态性能。
想空载增加到额定值时所对应的转速降落 nnom ， 与理想空载转速 n0 之比，称作静差率 s ，即
s nnom n0
或用百分数表示 s nnom 100% n0
式中 nnom = n0 - nnom
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说 明 • 静差率s表示调速系统的相对稳定性， s越小，相对稳定性越好。
➢n0相同，Δn不同：电 机机械特性硬，转速稳 定性好（s小）；电机 机械特性软，转速的稳 定性差（s大）。
➢制造工艺复杂，费时费料，成本增加； ➢换向器的换向能力限制了电机的容量和速度； ➢电刷火化和环火限制了直流电机的安装环境； ➢转子散热条件差，电机效率低； ➢换向器和电刷的磨损使电机可靠性低，维修量大。
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• 交流电动机在低成本、高速、大容量、恶劣环境可使用、维修量小等方面明显优于 直流电动机；
s nnom nnom n0min nmin nnom
于是，最低转速为
nmin
nnom s
nnom
(1
s)nnom s
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而调速范围为
D nmax nnom nmin nmin
将上面的式代入 nmin，得
D nnoms nnom (1 s)
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D nnoms n (1 s) ➢ 从公式角度充分体现了D和s不是孤立的，而是相互依n存om的；
电力拖动与自动控制系统 陈伯时
t
e) 0 O uV T f)
t
0 O
t
• 等效电路分析
如果把整流装置 内阻移到装置外边， 看成是其负载电路 电阻的一部分，那 么，整流电压便可 以用其理想空载瞬 时值 ud0 和平均值 Ud0 来表示，相当于 用图示的等效电路 代替实际的整流电 路。
R +
L
Id E
+
Ud0
_
_
图1-7 V-M系统主电路的等效电路图
• 整流电压的平均值计算
m π U m sin cos π m
U d0
式中
(1-5)
—从自然换相点算起的触发脉冲控制角； Um— = 0 时的整流电压波形峰值；
m —交流电源一周内的整流电压脉波数；
对于不同的整流电路，它们的数值如表1-1所示。
表1-1 不同整流电路的整流电压值
整流电路 Um m Ud0 单相全波 2U2 * 2 0.9U 2 cos 三相半波 三相全波 六相半波
• V-M系统的问题
由于晶闸管的单向导电性，它不允许电
流反向，给系统的可逆运行造成困难。 晶闸管对过电压、过电流和过高的dV/dt 与di/dt 都十分敏感，若超过允许值会在 很短的时间内损坏器件。 由谐波与无功功率引起电网电压波形畸 变，殃及附近的用电设备，造成“电力 公害”。
1.1.3 直流斩波器或脉宽调制变换器 在干线铁道电力机车、工矿电力机 车、城市有轨和无轨电车和地铁电机车 等电力牵引设备上，常采用直流串励或 复励电动机，由恒压直流电网供电，过 去用切换电枢回路电阻来控制电机的起 动、制动和调速，在电阻中耗电很大。
（2）减弱励磁磁通 ；
（3）改变电枢回路电阻 R。
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电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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本节要点
1.调速系统的基本稳态指标（调速范围及静差率）定义 和相互关系；
2.闭环调速系统各组成环节的静态结构推导； 3.闭环调速系统静特性方程中开环放大系数K对误差控 制的意义; 4.反馈控制闭环调速系统的稳态设计中,开环增益K与调
速范围D、静差率s的对应关系，误差放大器增益Kp的确定
因此，闭环调速系统可以获得比开环调速系统 硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要 求下，能够提高调速范围。
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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例1-2 :某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机：Z2-93 型、60kw、220V、305A、1000r／min，如果采用 V-M系统，已知主回路总电阻R＝0.18Ω，电动机Ce＝ 0.2V·min/r。如果要求D＝20，s＜5％，则开环调速能 否满足？解： 当电流连续时，V-M系统的额定速降为
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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例题1-1 某直流调速系统电动机额定转速为1430r/min，
额定速降 nN = 115r/min，当要求静差率30%时，允
许多大的调速范围？如果要求静差率20%，则调速范围 是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率 是多少？
解: 要求30%时，调速范围为
原则。
➢ 重点、难点: 1.闭环调速系统各组成环节的静态结构推导
2.闭环调速系统静特性方程中开环放大系数K对误差控
制的意义
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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1.4.1 转速控制的要求和调速指标
对于调速系统转速控制的要求有以下三个方面： （1）调速—在一定的最高转速和最低转速范围内 ，分档地或平滑地调节转速； （2）稳速—以一定的精度在所需转速上稳定运 行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动； （3）加、减速—频繁起、制动的设备要求加、 减速尽量快，不宜经受剧烈速度变化的机械则要求 起、制动尽量平稳。
nNIC de R N30 0 .2 0.5 1r8 /m i2 n7 r/m 5 in
开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率为 sN n N n N n N 12 0 2 7 07 5 0 0 .5 21 26 .6 1 %
这已大大超过了5％的要求！
如果要满足生产工艺D＝20，s＜5％的要求，ΔnN应该是多少呢?
D nNs nN(1s)
nN 值一定时，对静差率要求越高， 即要求 s 值越小时，系统能够允许的调
速范围也越小。
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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结论1
◆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。 ◆调速系统的静差率指标应以最低速时所能达 到的数值为准。 ◆调速系统的调速范围，是指在最低速时还能 满足所需静差率的转速可调范围。
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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为了进行定量的分析，可以针对前 两项要求定义两个调速指标:
(1) 调速范围
D n max n min
(2) 静差率 s n N 或 n0
s nN 100% n0
这两个指标合称调速系统的稳态性能指标。
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(3)静差率与机械特性硬度的关系
如果在只有10r/min时，再降落10r/min，就 占100%，这时电动机已经停止转动，转速全部 降落完了。
因此，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。调速系统 的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为 准。
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(4) 调速范围、静差率和额定速降 之间的关系
调压调速系统在 不同转速下的机械 特性是互相平行的。 对于同样硬度的特 性，理想空载转速 越低时，静差率越 大。调速系统的静 差率应以最低速的 数值为准。
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静差率与机械特性硬度的关系（续）
例如：在1000r/min时降落10r/min，只占1%； 在100r/min时同样降落10r/min，就占10%；
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1.4.2开环调速系统和闭环调速系统
要求S不能 太大，一般
S《5%
电力电拖力动速系统往往不能满足调速范围和静差率 的要求。
◆反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控 制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产 生纠正偏差的作用。
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第1 章
闭环控制的直流拖动系统
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本章提要
1.1 直流调速系统用的可控直流电源 1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题 1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计 1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计 1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统
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稳态分析
电压比较环节
Un Un *Un
放大器
Uc KpUn
电力电子变换器 调速系统开环机械特性 测速反馈环节
Ud0 KsUc
n Ud0 IdR Ce
Un n
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静特性方程
从上述五个关系式中消去中间变量，整理后， 即得转速负反馈闭环直流调速系统的静特性方程 式
D nN s 143 0.305.3 nN (1s) 11 (1 50.3)
若要求20%，则调速范围只有
D 14300.2 3.1 115(10.2)
若调速范围达到10，则静差率只能是
sD n N 1 1 01 5 0 .4 4 4.6 % 4 n N D n N 1 4 13 1 00 1 5
n N D ( n 1 N ss)2 1 0 (1 0 0 0 .0 .0 0)0 r 5 5 /m i2 .6 nr/3 min
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假定；
1.4.3闭环调速系1出统.各关的环系节都组的是成输线入性及输的其静特性
2.忽略控制电源和 电位器的内阻
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闭环系统的稳态结构框图
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b）只考虑给定作用时的 闭环系统