电力拖动自动控制系统(直流部分)陈伯时版课件3.ppt

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

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。本章着重说明其控制规律、性

能特点和设计方法，是各种交、直流

电力拖动自动控制系统的重要根底。

我们将重点学习：

内容提要

n转速、电流双闭环直流调速系统及其静

特性；

n双闭环直流调速系统的数学模型和动态

性能分析；

n调节器的工程设计方法；

n按工程设计方法设计双闭环系统的调节

器

n弱磁控制的直流调速系统。

2.1转速、电流双闭环直流调速系统

及其静特性

n问题的提出

n第1章中说明，采用转速负反响和PI

调节器的单闭环直流调速系统可以在保证

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。

1.主要原因

是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。

在单闭环直流调速系统中，电流截止

负反响环节是专门用来控制电流的，但

它只能在超过临界电流值Idcr以后，靠

强烈的负反响作用限制电流的冲击，并

不能很理想地控制电流的动态波形。

2.理想的起动过程

IdId

IdmIdm

Idcrnn

IdLIdL

OtOt

a)带电流截止负反响的单闭环调速系统b)理想的快速起动过程

图2-1直流调速系统起动过程的电流和转速波形

•性能比较

n带电流截止负反响的

Id

单闭环直流调速系统Idm

起动过程如图所示，Idcrn

起动电流到达最大值

Idm后，受电流负IdL

反响的作用降低下来，

O

电机的电磁转矩也随t

之减小，加速过程延图2-1a)带电流截止负反响

的单闭环调速系统

长。

性能比较〔续〕

n理想起动过程波形

Id

如图，这时，起动Idm

电流呈方形波，转n

速按线性增长。这

是在最大电流〔转IdL

矩〕受限制时调速

Ot

系统所能获得的最

快的起动过程。图2-1b)理想的快速起动过程

3.解决思路

为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得

一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。

按照反响控制规律，采用某个物理量的负反响就可

以保持该量根本不变，那么，采用电流负反响应该能

够得到近似的恒流过程。

现在的问题是，我们希望能实现控制：

起动过程，只有电流负反响，没有转速负反

响；

稳态时，只有转速负反响，没有电流负反响。

怎样才能做到这种既存在转速和电流两

种负反响，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

为了实现转速和电流两种负反响分别起作用，

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响和电流负反响。

二者之间实行嵌套〔或称串级〕联接如以下图

所示。

1.系统的组成

TA