电力拖动自动控制系统
—运动控制系统
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
章着重阐明其控制规律、性能特点和设计
方法,是各种交、直流电力拖动自动控制
系统的重要基础。我们将重点学习:
内 容 提 要
n 转速、电流反馈控制直流调速系统的组成
及其静特性
n 转速、电流反馈控制直流调速系统的动态
数学模型
n 转速、电流反馈控制直流调速系统调节器
的工程设计方法
n MATLAB仿真软件对转速、电流反馈控制
的直流调速系统的仿真
3.1 转速、电流反馈控制直流调速系统
的组成及其静特性
n 对于经常正、反转运行的调速系统,缩短起、制
动过程的时间是提高生产率的重要因素。
n 在起动(或制动)过渡过程中,希望始终保持电
流(电磁转矩)为允许的最大值,使调速系统以
最大的加(减)速度运行。
n 当到达稳态转速时,最好使电流立即降下来,使
电磁转矩与负载转矩相平衡,从而迅速转入稳态
运行。
3.1 转速、电流双闭环直流调速系统
及其静特性
n 问题的提出
第2章中表明,采用转速负反馈和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
负反馈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
强烈的负反馈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
Id
Idcr
O
Idm
Id
Idm
n
IdL
n
IdL
t
O
t
a) 带电流截止负反馈的单闭环调速系统
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
图3-1 时间最优的理想过渡过程
起动电流呈矩形波,转速按
线性增长。这是在最大电流
(转矩)受限制时调速系统
所能获得的最快的起动(制
动)过程。