自動控制系統(tǒng)論文

1、<p><b>　　自動控制系統(tǒng)論文</b></p><p><b>　　直</b></p><p><b>　　流</b></p><p><b>　　調</b></p><p><b>　　速</b></p>

2、<p><b>　　系</b></p><p><b>　　統(tǒng)</b></p><p><b>　　院系：機電工程學院</b></p><p><b>　　班級：電氣二班</b></p><p><b>　　姓名：**</b&

3、gt;</p><p>　　學號：10*******</p><p><b>　　指導老師：**</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　直流電動機和交流電動機相比, 其制造工藝復雜,生產(chǎn)成本高, 維修困難, 需備有直流電源才能使用。但因直流電動機具有寬廣的調速范圍,

4、平滑的調速特性，較高的過載能力和較大的起動、制動轉矩, 因此被廣泛地應用于調速性能要求較高的場合。在工業(yè)生產(chǎn)中, 需要高性能速度控制的電力拖動場合, 直流調速系統(tǒng)發(fā)揮著極為重要的作用, 高精度金屬切削機床, 大型起重設備、軋鋼機、礦井卷揚、城市電車等領域都廣泛采用直流電動機拖動。特別是晶閘管—直流電動機拖動系統(tǒng),具有自動化程度高、控制性能好、起動轉矩大, 易于實現(xiàn)無級調速等優(yōu)點而被廣泛應用。而且，直流調速系統(tǒng)在理論和實踐上都比較成熟，從

5、控制技術角度來看，它又是交流調速系統(tǒng)的基礎。因此加強對直流調速系統(tǒng)的發(fā)展有利于更進一步發(fā)展交流調速系統(tǒng)，促進調速系統(tǒng)的進一步完善。</p><p>　　晶閘管直流調速系統(tǒng)有可逆調速和不可逆調速兩種。不可逆直流調速系統(tǒng)只適用于不要求改變電動機轉向或不要求經(jīng)常改變電動機轉向, 同時在停車時對快速性又無特殊要求的生產(chǎn)機械, 如車床、鏜床等。在工業(yè)生產(chǎn)中, 某些生產(chǎn)機械要求電動機既能頻繁正反轉又能快速起動、制動, 如龍門

6、刨床、可逆軋鋼機等,這些生產(chǎn)機械就需要采用可逆直流調速系統(tǒng)。</p><p>　　直流電動機的調速方法有三種, 即電樞回路串電阻調速、弱磁調速和調壓調速。其中弱磁調速和調壓調速均可實現(xiàn)無級平滑調速, 調壓調速的調速范圍大, 調速性能最好, 是應用最為廣泛的自動調速方法。采用調壓調速的直流調速系統(tǒng), 需要一可控直流電源為直流電動機電樞供電。常見的可控直流電源有三種:旋轉變流機組、靜止可控整流器和直流斬波器。相應的直

7、流調速系統(tǒng)也有三種: 即發(fā)電機- 電動機調速系統(tǒng), 晶閘管相位控制直流調速系統(tǒng)和直流斬波器調速系統(tǒng)。晶閘管相位控制直流調速系統(tǒng)和發(fā)電機- 電動機 調速系統(tǒng)相比,具有放大倍數(shù)大、快速好、效率高、經(jīng)濟性好、體積小、控制方便、運行噪聲小等優(yōu)點; 而直流斬波器調速系統(tǒng)和晶閘管相位控制直流調速系統(tǒng)相比, 又具有功率器件少、線路簡單、調速范圍寬、快速響應好、效率和功率因數(shù)高等優(yōu)點, 但因受器件容量等因素的限制, 目前主要用于中小功率的調速系統(tǒng)。在工

8、業(yè)生產(chǎn)上, 早期應用的是發(fā)電機- 電動機 調速系統(tǒng), 隨著電子技術的發(fā)展, 晶閘管相位控制直流調速系統(tǒng)獲得越來越廣泛的應用。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1、直流調速概念</b></p><p>　　1．1調速概念……………………………………………………4</p>&

9、lt;p>　　1.2直流調速類型……………………………………………4</p><p>　　1.3直流調速性能指標………………………………………6</p><p>　　2、自動控制系統(tǒng)概念</p><p>　　2.1開環(huán)控制系統(tǒng)……………………………………………9</p><p>　　2.2閉環(huán)控制系統(tǒng)……………………………………………9

10、</p><p>　　3、晶閘管-電動機直流調速控制系統(tǒng)</p><p>　　3.1 開環(huán)直流調速系統(tǒng)存在的問題………………………..10</p><p>　　3.2 速度負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的組成及靜特性………...11</p><p>　　3.3 單閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)分析…………………………12</p><p>　

11、　3.4 單閉環(huán)無靜差直流調速系統(tǒng)…………………………12</p><p>　　3.5 單閉環(huán)調速系統(tǒng)的限流保護——電流截止負反饋…14</p><p>　　3.6 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)組成及靜特性……15</p><p>　　4、總結…………………………………………………………16</p><p>　　5、參考文獻………………………

12、……………………………17</p><p>　　1、調速概念及直流調速類型</p><p><b>　　1.1調速概念</b></p><p>　　被控對象：電動機 被調量：速度</p><p>　　調速：為了滿足生產(chǎn)機械的要求，人為的改變電機的轉速。</p><p>　　穩(wěn)速：把負載變化、電

13、網(wǎng)波動等因素對電機轉速的影響，通過調節(jié)作用降到最低限度，甚至消除。</p><p>　　調速系統(tǒng)要求調速和穩(wěn)速相結合。速度要求可調，但調至到某一速度運行時，要求速度要穩(wěn)定。</p><p><b>　　1.2流調速分類</b></p><p>　　機械調速：人為的改變傳動比，有級調速（汽車）。</p><p>　　電氣調

14、速：改變電機轉速。</p><p>　　直流電機的轉速和其它參數(shù)的關系可以表示為：</p><p>　　n ： 電機轉速（r/min）；</p><p>　　U：電樞供電電壓（V）；</p><p>　　I： 電樞電流（A）；</p><p>　　R： 電樞回路總電阻（ Ω ）；</p><p>

15、;　　Φ： 勵磁磁通（Wb）；</p><p>　　Ke：由電機結構決定的電動勢常數(shù) 。 </p><p>　　可改變如下參數(shù)調速：</p><p>　　調節(jié)U (降壓調速，如圖1-1) </p><p><b>　　工作條件：</b></p><p>　　保持勵磁 = N ；</p&g

16、t;<p><b>　　電阻 R = Ra</b></p><p><b>　　調節(jié)過程：</b></p><p>　　改變電壓 UN U</p><p><b>　　n ， n 0 </b></p><p>　　調速特性：

17、 圖1-1</p><p>　　隨著U ，轉速下降，機械特性曲線平行下移。</p><p>　　調節(jié)Φ （弱磁調速，如圖1-2） </p><p><b>　　工作條件：</b></p><p>　　保持電壓 U =UN ；</p><p&g

18、t;　　電阻 R = R a ；</p><p><b>　　調節(jié)過程：</b></p><p><b>　　減小勵磁 從N </b></p><p><b>　　n ， n 0 </b></p><p><b>　　調速特性：</b></p>

19、;<p><b>　　隨著，轉速上升，</b></p><p><b>　　機械特性曲線變軟。</b></p><p>　　調節(jié)R（電樞串電阻調速，如圖1-3）</p><p>　　工作條件： </p><p>　　保持勵磁 = N ；<

20、;/p><p>　　電壓 U =UN ；</p><p><b>　　調節(jié)過程：</b></p><p>　　增加電阻從 Ra R</p><p><b>　　n ，n 0不變；</b></p><p><b>　　調速特性：</b></p>

21、<p><b>　　隨著R，轉速下降，</b></p><p><b>　　機械特性曲線變軟。</b></p><p>　　對于要求在一定范圍內平滑調速的系統(tǒng)來說，調壓方式最好改變電阻只能有級調速；并且功耗大 ；特性軟。弱磁雖然能夠平滑調速，但調速范圍不大，往往只與調壓方案配合，在基速（額定轉速）以上作小范圍的弱磁升速，以擴大調速系統(tǒng)

22、的調速范圍。因此，自動控制的直流調速系統(tǒng)往往以調壓調速為主。</p><p>　　改變電樞電壓調速是直流調速系統(tǒng)采用的主要方法，調節(jié)電樞供電電壓或者改變勵磁磁通，都需要有專門的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下三種：    （1）旋轉變流機組。用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調的直流電壓。    （2）靜止可控整流器

23、。用靜止的可控整流器，如汞弧整流器和晶閘管整流裝置，產(chǎn)生可調的直流電壓。    （3）直流斬波器或脈寬調制變換器。用恒定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波或脈寬調制的方法產(chǎn)生可調的直流平均電壓。</p><p>　　晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)大約在，控制功率小，有利于微電子技術引入到強電領域；在控制作用的快速性上也大大提高，有利于改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。但是，晶閘

24、管整流器也有它的缺點，主要表現(xiàn)在以下方面：</p><p>　?。?）晶閘管一般是單向導電元件，晶閘管整流器的電流是不允許反向的，這給電動機實現(xiàn)可逆運行造成困難。必須實現(xiàn)四象限可逆運行時，只好采用開關切換或正、反兩組全控型整流電路，構成V-M可逆調速系統(tǒng)，后者所用變流設備要增多一倍。</p><p>　?。?）晶閘管元件對于過電壓、過電流以及過高的du/dt和di/dt十分敏感，其中任一指

25、標超過允許值都可能在很短時間內元件損壞，因此必須有可靠的保護裝置和符合要求的散熱條件，而且在選擇元件時還應保留足夠的余量，以保證晶閘管裝置的可靠運行。</p><p>　?。?）晶閘管的控制原理決定了只能滯后觸發(fā)，因此，晶閘管可控制整流器對交流電源來說相當于一個感性負載，吸取滯后的無功電流，因此功率因素低，特別是在深調速狀態(tài)，即系統(tǒng)在較低速運行時，晶閘管的導通角很小，使得系統(tǒng)的功率因素很低，并產(chǎn)生較大的高次諧波電

26、流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設備。如果采用晶閘管整流裝置的調速系統(tǒng)在電網(wǎng)中所占容量比重較大，將造成所謂的“電力公害”。為此，應采取相應的無功補償、濾波和高次諧波的抑制措施。</p><p>　?。?）晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動的，而且脈波數(shù)總是有限的。如果主電路電感不是非常大，則輸出電流總存在連續(xù)和斷續(xù)兩種情況，因而機械特性也有連續(xù)和斷續(xù)兩段，連續(xù)段特性比較硬，基本上還是直線；斷續(xù)段特性則很軟，而

27、且呈現(xiàn)出顯著的非線性。</p><p><b>　　1.3調速性能指標</b></p><p><b>　　轉速控制要求</b></p><p>　　各種生產(chǎn)機械對調速系統(tǒng)提出了不同的轉速控制要求，歸納起來有以下三個方面：    （1）調速。在一定的最高轉速和最低轉速范圍內，分檔（

28、有級）地或者平滑（無級）地調節(jié)轉速。    （2）穩(wěn)速。以一定的精度在所需轉速上穩(wěn)定地運行，不因各種可能的外來干擾（如負載變化、電網(wǎng)電壓波動等）而產(chǎn)生過大的轉速波動，以確保產(chǎn)品質量。    （3）加、減速控制。對頻繁起、制動的設備要求盡快地加、減速，縮短起、制動時間，以提高生產(chǎn)率；對不宜經(jīng)受劇烈速度變化的生產(chǎn)機械，則要求起、制動盡量平穩(wěn)。</p&g

29、t;<p>　　運動控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的性能指標稱為穩(wěn)態(tài)指標，又稱靜態(tài)指標。例如，調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時調速范圍和靜差率，位置隨動系統(tǒng)的定位精度和速度跟蹤精度，張力控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)張力誤差等等。下面我們具體分析調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標。</p><p>　　穩(wěn)態(tài)指標    （1）調速范圍D    生產(chǎn)機械要求電動機能達到的最高轉

30、速nmax和最低轉速nmin之比稱為調速范圍，用字母D表示，即                               &#

31、160;                                    

32、   （1.1）    其中nmax和nmin一般指額定負載時的轉速，對于少數(shù)負載很輕的機械，例如精密磨床，也可以用實際負載的轉速。在設計調速系統(tǒng)時，通常視nmax為電動機的額定轉速nnom。</p><p>　?。?）靜差率S    當系統(tǒng)在某一轉速下運行時，負載由理想空載變到額定負載時所對應的轉速降落與理想

33、空載轉速no之比，稱為靜差率S，即                                  

34、60;                  （1.2）    顯然，靜差率表示調速系統(tǒng)在負載變化下轉速的穩(wěn)定程度，它和機械特性的硬度有關，特性越硬，靜差率越小，轉速的穩(wěn)定程度就越高。</p><p&g

35、t;　　（3）調壓調速系統(tǒng)中D，S和之間的關系    在直流電動機調壓調速系統(tǒng)中，就是電動機的額定速度nnom，若額定負載時的轉速降落為，則系統(tǒng)的靜差率應該是最低轉速時的靜差率，即                  

36、                                    

37、0;              （1.3）    而額定負載時的最低轉速為                

38、                                    

39、0;       （1.4）    考慮到式（1.3），式（1.4）可以寫成                     

40、;                      （1.5）    而調速范圍為         &

41、#160;                                    

42、0;                 （1.6）    將式（1.5）代入式（1.6），得           &#

43、160;                                     

44、;              （1.7）</p><p>　　式（1.7）表達了調速范圍D、靜差率S和額定速降之間應滿足的關系。對于同一個調速系統(tǒng)，其特性硬度或值是一定的，如果對靜差率的要求越嚴（即S值越?。到y(tǒng)允許的調速范圍D就越小。例如，某調速系統(tǒng)電動機的額定轉速為nn

45、om=1430r/min，額定速降為，當要求靜差率S≤30%時，允許的調速范圍為                              

46、;            （1.8）    如果要求靜差率S≤10%，則調速范圍只有</p><p><b>　?。?.9）</b></p><p><b>　　動態(tài)指標</b><

47、/p><p>　　運動控制系統(tǒng)在過渡過程中的性能指標稱為動態(tài)指標，動態(tài)指標包括跟隨性能指標和抗擾性能指標兩類。    （1）跟隨性能指標    在給定信號（或稱參考輸入信號）R（t）的作用下，系統(tǒng)輸出量C（t）的變化情況用跟隨性能指標來描述。對于不同變化方式的給定信號，其輸出響應不一樣。通常，跟隨性能指標是在初始條件為零的情況下，以系

48、統(tǒng)對單位階躍輸入信號的輸出響應（稱為單位階躍響應）為依據(jù)提出的，如圖8.4所示。具體的跟隨性指標有下述幾項：</p><p>　?、偕仙龝r間tr    單位階躍響應曲線從零起第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所需的時間稱為上升時間，它表示動態(tài)響應的快速性。     ②超調量    動態(tài)過程中，輸出量超過輸

49、出穩(wěn)態(tài)值的最大偏差與穩(wěn)態(tài)值之比，用百分數(shù)表示，叫做超調量，即                                 &

50、#160;                       （1.10）     超調量用來說明系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，超調量越小，說明系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越好，即動態(tài)響應比較平穩(wěn)。

51、     ③調節(jié)時間ts    調節(jié)時間又稱過渡過程時間，它衡量系統(tǒng)整個動態(tài)響應過程的快慢。原則上它應該是系統(tǒng)從給定信號階躍變化起，到輸出量完全穩(wěn)定下來為止的時間，對于線性控制系統(tǒng)，理論上要到才真正穩(wěn)定。實際應用中，一般將單位階躍響應曲線衰減到與穩(wěn)態(tài)值的誤差進入并且不再超出允許誤差帶（通常取穩(wěn)態(tài)值的±5%或±2%）所需的最小時間定義為

52、調節(jié)時間。</p><p>　　2、自動控制系統(tǒng)概念</p><p><b>　　2.1開環(huán)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　若系統(tǒng)的輸出量不被引回來對系統(tǒng)的控制部分產(chǎn)生影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　如圖2-1，為數(shù)控加工機床開環(huán)控制框圖。此系統(tǒng)的輸入量為加工程序指令，輸出量為機床工作臺的位

53、移，系統(tǒng)的控制對象為加工臺，執(zhí)行機構為步進電動機和傳動機構。由圖可見，此系統(tǒng)無反饋環(huán)節(jié)，輸出量并不返回影響控制部分，因此是開環(huán)系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.2閉環(huán)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　若系統(tǒng)輸出量通過反饋環(huán)節(jié)返回來作用于控制部分，形成閉合回路，這樣的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，又稱反饋控制系統(tǒng)。</p><p>　　圖2-2

54、為電爐箱恒溫自動控制系統(tǒng)，由于爐壁散熱和增、減工件，將使爐溫產(chǎn)生變化，而這種變化通常是無法預先確定的。因此，若工藝要求保持爐溫恒定，則開環(huán)控制將無法自動補償，必須采用閉環(huán)控制。由于需要溫度保持恒定，所以最常用的方法是采用溫度負反饋。</p><p>　　當溫度偏低時，UfT≠UST,形成偏差電壓供給電動機電樞，從而調節(jié)溫度當T=TST(TST為給定值)，UfT=ST，這樣爐溫就自動回復，并保持恒定值。</p

55、><p>　　反饋控制可以自動進行補償，這是閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個突出特點。當然，閉環(huán)控制系統(tǒng)要增加檢測、反饋比較，調節(jié)器等部件，會使系統(tǒng)復雜、成本提高。而且閉環(huán)控制會帶來副作用，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，甚至造成不穩(wěn)定。這是采用閉環(huán)控制時必須重視并要加以解決的問題。</p><p>　　3.1 開環(huán)直流調速系統(tǒng)存在的問題</p><p>　　只通過改變觸發(fā)或驅動電路的控制電壓來

56、改變功率變換電路的輸出平均電壓，達到調節(jié)電動機轉速的目的，它們都屬于開環(huán)控制的調速系統(tǒng)，稱為開環(huán)調速系統(tǒng)。在開環(huán)調速系統(tǒng)中，控制電壓與輸出轉速之間只有順向作用而無反向聯(lián)系，即控制是單方向進行的，輸出轉速并不影響控制電壓，控制電壓直接由給定電壓產(chǎn)生。如果生產(chǎn)機械對靜差率要求不高，開環(huán)調速系統(tǒng)也能實現(xiàn)一定范圍內的無級調速，而且開環(huán)調速系統(tǒng)結構簡單。但是，在實際中許多需要無級調速的生產(chǎn)機械常常對靜差率提出較嚴格的要求，不能允許很大的靜差率。例

57、如，由于龍門刨床加工各種材質的工件，刀具切入工件和退出工件時為避免刀具和工件碰壞，有調節(jié)速度的要求；又由于毛坯表面不平，加工時負載常有波動，為了保證加工精度和表面光潔度，不允許有較大的速率變化。因此，龍門刨床工作臺電氣傳動系統(tǒng)一般要求調速范圍D=20～40，靜差率S≤5%，動態(tài)速降，快速起、制動。多機架熱連軋機，各機架軋輥分別由單獨的電動機拖動，鋼材在幾個機架內同時軋制，為了保證被軋金屬的每秒流量相等，不致造成鋼材拉斷或拱起，各機架出口

58、線速度需保持嚴格的比例關系。根據(jù)以上軋鋼工藝要求，一般須使電力拖動系統(tǒng)的調速范圍D=</p><p>　　3.2 速度負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的組成及靜特性</p><p>　　開環(huán)調速系統(tǒng)不能滿足較高的性能指標要求。根據(jù)自動控制原理，為了克服開環(huán)系統(tǒng)的缺點，提高系統(tǒng)的控制質量，必須采用帶有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)的方框圖如圖3-1在閉環(huán)系統(tǒng)中，把系統(tǒng)的輸出量通過檢測裝置（傳感器）引向系統(tǒng)的

59、輸入端，與系統(tǒng)的輸入量進行比較，從而得到反饋量與輸入量之間的偏差信號。利用此偏差信號通過控制器（調節(jié)器）產(chǎn)生控制作用，自動糾正偏差。</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　轉速負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性：</p><p>　　電壓比較環(huán)節(jié)：     放大器：  

60、   晶閘管整流器與觸發(fā)裝置：     V-M系統(tǒng)開環(huán)機械特性：     測速發(fā)電機：     以上各關系式中：    Kp——放大器的電壓放大系數(shù)；    Ks——晶閘管整流器與觸發(fā)裝置的等效電壓放

61、大倍數(shù)；    ——轉速反饋系數(shù)，單位為V·min/r；    Ce——電機反電勢系數(shù)（在第三章中按習慣用Ke表示，在本章中為了避免與放大系數(shù)相混淆而用Ce表示）；    運用結構圖的計算方法，可以推導出轉速負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性方程式：     

62、;                                    

63、60;                  式中，——閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系（倍）數(shù)。    閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性表示閉環(huán)系統(tǒng)電動機轉速與負載電流（或轉矩）的穩(wěn)態(tài)關系，它在形式上與開環(huán)機械特性相似，但本質上卻有很大不同，因此稱為“靜特性”，

64、以示區(qū)別。</p><p>　　3.3 單閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)分析</p><p>　　單閉環(huán)調系統(tǒng)的動態(tài)結構和傳遞函數(shù)。</p><p>　　圖3-2饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)動態(tài)結構圖</p><p>　　利用結構圖的計算方法，可以求出轉速負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為      

65、60;                             式中，——閉環(huán)控制系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)。 3.4 單閉環(huán)無靜差直流調速系統(tǒng)<

66、/p><p>　　圖3-3調節(jié)器的單閉環(huán)無靜差調速系統(tǒng)</p><p>　　圖3-4時PI調節(jié)器的調節(jié)過程</p><p>　　可以看出，不管負載怎樣變化，積分調節(jié)作用一定要把負載變化的影響完全補償?shù)?，使轉速回升到原來的轉速，這就是無靜差調節(jié)過程。    從以上分析可以看出，電壓的增長速度與偏差電壓一一對應，只要有偏差，整流輸出

67、電壓就要增長，而且的增長是積累的。因此可以說，偏差存在的時間越久，電壓增長量就越大。調節(jié)過程結束后的新電壓穩(wěn)態(tài)值不但取決于偏差的大小，還取決于偏差存在的時間。增長的那一部分電壓，正好補償由于負載增加引起的那部分主回路電阻R上的壓降。    在整個調節(jié)過程中，比例部分在開始和中間階段主要作用，由于的出現(xiàn)，阻止轉速n的繼續(xù)下降，幫助轉速的順利回升，隨著轉速接近穩(wěn)態(tài)值，比例部分作用變小。積分部分在調節(jié)

68、過程的后期主要作用，而且依靠它最后消除轉速偏差。在動態(tài)過程中最大的轉速降落叫做動態(tài)速降（如果突減負載，則為動態(tài)速升），這是一個重要的動態(tài)性能指標，它表明了系統(tǒng)抗擾的動態(tài)性能。    總之，采用PI調節(jié)器的單閉調速系統(tǒng)，在穩(wěn)定運行時，只要不變，轉速n的數(shù)值也保持不變，與負載的大小無關；但是在動態(tài)調節(jié)過程中，任何擾動都會引起動態(tài)速度變化。因此系統(tǒng)是轉速無靜差系統(tǒng)。需要指出，“無靜差”只是理論上的&l

69、t;/p><p>　　3.5 單閉環(huán)調速系統(tǒng)的限流保護——電流截止負反饋</p><p>　　為了實現(xiàn)截止負反饋，必須在系統(tǒng)中引入電流負反饋截止環(huán)節(jié)。電流負反饋截止環(huán)節(jié)的具體線路有不同形式，但是無論哪種形式，其基本思想都是將電流反饋信號轉換成電壓信號，然后去和一個比較電壓Ucom進行比較。電流負反饋信號的獲得可以采用在交流側的交流電流檢測裝置，也可以采用直流側的直流電流檢測裝置，我們將在電流檢

70、測裝置一節(jié)中作詳細介紹。最簡單的是在電動機電樞回路串入一個小阻值的電阻Rs，IdRs是正比于電流的電壓信號，用它去和比較電壓Ucom進行比較。當IdRs>Ucom，電流負反饋信號Ui起作用，當IdRs≤Ucom，電流負反饋信號被截止。比較電壓Ucom可以利用獨立的電源，在反饋電壓IdRs和比較電壓Ucom之間串接一個二極管組成電流負反饋截止環(huán)節(jié)，如圖3-5也可以利用穩(wěn)壓管的擊穿電壓Ubr作為比較電壓，組成電流負反饋截止環(huán)節(jié)，如圖3

71、-5后者線路更為簡單。</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p><b>　　靜特性如圖3-6</b></p><p><b>　　圖3-6</b></p><p>　　顯然，在Id≤Idcr時，系統(tǒng)的轉速是無靜差的，靜特性是平直的（圖中的no-A）段；當I

72、d>Idcr時A，A-B段的靜特性則很陡，靜態(tài)速降很大。這種兩段式的特性常被稱為下垂特性或挖土機特性，因為挖土機在運行中如果遇到堅硬的石塊而過載時，電動機停下，這時的電流稱為堵轉電流Idbl。電機堵轉時，n=o，得                  &

73、#160;                                    

74、;          </p><p>　　Idbl應小于電動機的允許最大電流（1.5～2.5）Inom，另一方面，從正常運行特性n0-A這一段看，希望有足夠的運行范圍，截止電流Idcr應大于電動機的額定電流，例如取。這些就是設計電流截止負反饋環(huán)節(jié)參數(shù)的依據(jù)。</p><p>　　3.6 轉

75、速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)組成及靜特性</p><p>　　圖3-7雙閉環(huán)調速系統(tǒng)</p><p>　　雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉速n是由給定電壓和轉速反饋系數(shù)決定的，轉速調節(jié)器的輸出電壓即電流環(huán)給定電壓是由負載電流和電流反饋系數(shù)決定的，而控制電壓即電流調節(jié)器的輸出電壓則同時取決于轉速n和電流，或者說同時取決于和。這些關系反映了PI調節(jié)器不同于P調節(jié)器的特點：比例調節(jié)器的輸出量總是正

76、比于輸入量，而PI調節(jié)器的穩(wěn)態(tài)輸出量與輸入量無關，而是由其后面環(huán)節(jié)的需要所決定，后面需要PI調節(jié)提供多大的輸出量，它就能提供多少，但這要在調節(jié)器不飽和的情況下。     采用轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)后，由于增加了電流內環(huán)，而電網(wǎng)電壓擾動被包圍在電流環(huán)里，當電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，可以通過電流反饋得到及時調節(jié)，不必等到它影響到轉速后，再由轉速調節(jié)器作出反應。因此，在雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓擾動所引

77、起的動態(tài)速度變化要比在單態(tài)環(huán)調速系統(tǒng)中小得多。綜上所述，在雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器的作用可以歸納如下：    轉速調節(jié)器的作用      ①使電動機轉速n跟隨給定電壓變化，保證穩(wěn)態(tài)轉速無靜差。      ②對負載擾動起抗擾作用。  &

78、#160;   ③其輸出限幅值決定允許的最大電流，在起動時給出</p><p><b>　　4、總結：</b></p><p>　　調速方法通常有機械的、電氣的、液壓的、氣動的幾種，僅就機械與電氣調速方法而言，也可采用電氣與機械配合的方法來實現(xiàn)速度的調節(jié)。電氣調速有許多優(yōu)點，如可簡化機械變速機構，提高傳動效率，操作簡單，易于獲得無極調速，

79、便于實現(xiàn)遠距離控制和自動控制，因此，在生產(chǎn)機械中廣泛采用電氣方法調速。由于直流電動機具有極好的運動性能和控制特性，盡管它不如交流電動機那樣結構簡單、價格便宜、制造方便、維護容易，但是長期以來，直流調速系統(tǒng)一直占據(jù)壟斷地位。當然，近年來，隨著計算機技術、電力電子技術和控制技術的發(fā)展，交流調速系統(tǒng)發(fā)展很快，在許多場合正逐漸取代直流調速系統(tǒng)。但是就目前來看，直流調速系統(tǒng)仍然是自動調速系統(tǒng)的主要形式。在我國許多工業(yè)部門，如軋鋼、礦山采掘、海洋

80、鉆探、金屬加工、紡織、造紙以及高層建筑等需要高性能可控電力拖動的場合，仍然廣泛采用直流調速系統(tǒng)。而且，直流調速系統(tǒng)在理論上和實踐上都比較成熟，從控制技術的角度來看，它又是交流調速系統(tǒng)的基礎。</p><p><b>　　5、參考文獻</b></p><p>　　【1】王兆安，劉進軍.電力電子技術【M】.北京：機械工業(yè)出版社</p><p>