电力拖动自动控制系统要点1.ppt

要点综述根据直流电机转速方程（1）调压调速（2）调阻调速（3）调磁调速三种调速方法的性能与比较第1章闭环控制的直流调速系统常用的可控直流电源有以下三种a）原理图这样，电动机得到的平均电压为PWM系统的优点PWM系统的优点（续）1.2晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题电流脉动及其波形的连续与断续抑制电流脉动的措施1.2.4晶闸管-电动机系统的机械特性V-M系统机械特性的特点晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数考虑到Ts很小，可忽略高次项，则传递函数便近似成一阶惯性环节。（1-15、28）（6）晶闸管触发与整流装置动态结构1.3直流脉宽调速系统的主要问题图1-16简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统工作状态与波形（2）有制动的不可逆PWM变换器电路图1-17a有制动电流通路的不可逆PWM变换器表1-3二象限不可逆PWM变换器的不同工作状态2.桥式可逆PWM变换器+Us调速范围性能评价性能评价（续）n泵升电压产生的原因1.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计2.调速指标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。4.调速范围、静差率和额定速降之间的关系解要求30%时，调速范围为若要求20%，则调速范围只有若调速范围达到10，则静差率只能是开环调速系统及其存在的问题解当电流连续时，V-M系统的额定速降为开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率为这已大大超过了5%的要求，更不必谈调到最低速了。如果要求D=20，s≤5%，则由式（1-29）可知由上例可以看出，开环调速系统的额定速降是275r/min，而生产工艺的要求却只有2.63r/min，相差几乎百倍！由此可见，开环调速已不能满足要求，需采用反馈控制的闭环调速系统来解决这个问题。闭环调速系统的组成及其静特性转速负反馈直流调速系统中各环节的稳态关系如下：Kp开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系系统特性比较（续）解在上例中已经求得Δnop=275r/min，但为了满足调速要求，须有Δncl=2.63r/min，由式（1-38）可得反馈控制规律扰动作用与影响抗扰能力（续）反馈控制系统的规律是：一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随着给定作用，对给定信号的任何变化都是唯命是从的。电流截止负反馈2.系统稳态结构3.静特性方程与特性曲线Idbl4.电流截止负反馈环节参数设计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、闭环调速系统的动态结构图调速系统的开环传递函数反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件系统稳态参数计算（2）求闭环系统应有的开环放大系数先计算电动机的电动势系数：V·min/r=0.1925V·min/r系统稳定性分析1.6比例积分控制规律和无静差调速系统当负载转矩由TL1突增到TL2时，有静差调速系统的转速n、偏差电压Un和控制电压Uc的变化过程示于右图。无静差调速系统1.系统组成稳态结构与静特性（续）转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法b)理想的快速起动过程3.解决思路TG系统原理图1.系统稳态结构图系统静特性各变量的稳态工作点和稳态参数计算反馈系数计算1.系统动态结构图2-7双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形2.分析结果1.转速调节器的作用2.电流调节器的作用工程设计方法的基本思路控制系统的动态性能指标系统典型的阶跃响应曲线突加扰动的动态过程和抗扰性能指标2.抗扰性能指标表2-2典型I型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系（与KT的关系服从于式2-16）表2-6典型II型系统阶跃输入跟随性能指标（按Mrmin准则确定关系时）表2-7典型II型系统动态抗扰性能指标与参数的关系（控制结构和阶跃扰动作用点如图2-18，参数关系符合最小Mr准则）分析结果由此可见，h=5是较好的选择，这与跟随性能中调节时间最短的条件是一致的（见表2-6）。因此，把典型Ⅱ型系统跟随和抗扰的各项性能指标综合起来看，h=5应该是一个很好的选择。两种系统比较比较分析的结果可以看出，典型I型系统和典型Ⅱ型系统除了在稳态误差上的区别以外，在动态性能中，典型I型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差，典型Ⅱ型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。这是设计时选择典型系统的重要依据。1.调节器结构的选择基本思路:将控制对象校正成为典型系统。表2-8校正成典型I型系统的几种调节器选择表2-9校正成典型II型系统的几种调节器选择直流调速系统的数字控制图3-5主程序框图3．中断服务子程序数字PI调节器算法可逆调速系统和位置随动系统有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力