2直流电动机转速负反馈单闭环调速的静特性(精)

转速负反馈单闭环直流调速系统的静特性

转速负反馈单闭环调速系统的静特性为一直线，其特性硬度较开环系统机械特性为大。硬度的大小取决于闭环系统的结构及有关参数的选取。

为了分析方便起见，对系统作如下假定：

(1)忽略系统中各种非线性因素，假定系统为纯线性系统；

(2)假定晶闸管变流器提供的电流是连续的；

(3)忽略电位器的等效内阻。

在以上的假定下 , 转速负反馈系统中各环节的静态(稳态)方程式如下：

电压比较环节 fn gd U U U -=∆

放大器 U K U p c ∆=

晶闸管变流器 c v d U K U =0 晶闸管—电动机系统的开环机械特性φ

C R R I U n n d )(0+-= 测速发电机 n K U fn fn ⋅=

式中 c U ——触发器的移相控制电压

0d U ——晶闸管变流器的空载电压

fn K ——测速发电机的转速反馈系数

消去上式中的中间变量U ∆，c U ，0d U ，fn U ，并经过整理后，即可求得转速负反馈单闭环调速系统的静特性方程为 b b d n gd

v p n n K C I R R K C U K K n ∆-=++-+=0)

1()()1(φφ （1.2） 式中 φ

C K K K K fn v p /=——闭环系统开环放大倍数 由上式可见，闭环系统的静特性方程是斜率为)1()(K C I R R d n ++φ、截距为)

1(K C U K K gd v p +φ的直线方程，当gd U 变化时，截距改变，但斜率恒定。故改变给定电压gd U 进行调速时，静特性将平行移动。当断开反馈回路，系统为开环工作状态是，其机械特性方程应为

k k d n gd

v p n n C I R R C U K K n ∆-=+-=0)(φ

φ （1.3） 比较式(1.2)及式(1.3)可看出：

⑴ 在gd U 相同时，开环系统机械特性的理想空载转速0n 为闭环系统静特性的理想空载转速b n 0的(1+K)倍。这是由于负反馈电压fn U 抵消了大部分给定电压，使加在放大器输入端的电压为fn gd U U U -=∆，这是—个较小的电压，为了保证闭环时电动机工作转速仍能按要求转速基本不变，即使k b n n 00≈，这就需要增大闭环系统给定电压。然而gd U 是由专门设置的稳压电源提供的，一般都在15V 以下，无法使U 更高。因此，提高b n 0的任务就落在放大器身上了。事实上，在gd U 不变的情况下，通过提高P K 值就可以达到提高b n 0的目的。

⑵ 当负载相同时，闭环系统的静态降速b n ∆仅为开环系统静态降速k n ∆的K

+11倍，即闭环系统静特性的硬度大大提高了，这是闭环系统的突出优点。闭环系统开环放大系数K 越大，b n ∆就越小，则静特性硬度越大。(注意：K 值的上限受闭环系统稳定性的限制。为了提高K ，应在系统中引入校正环节)。

⑶ 如果开环系统和闭环系统的电动机的最高转速都是n ，而要求最低静差率相同，那么闭环系统的调速范围可达开环时调速范围的(1+K)倍。

总之，闭环控制可以获得比开环控制硬得多的特性，从而可以保证在限定的静差率要求下，提高调速范围。

值得提出的是：转速负反馈系统不仅能抑制因负载变化对转速带来的影响，而且因闭环系统前向通道中的各种扰动(如：电网电压波动、参数变化…等)对转速的影响均有抑制作用。这是负反馈闭环系统的基本性能。共原理在自动控制理论中已有分析，此处不再重复。