单闭环直流调速系统

第十七单元晶闸管直流调速系统

第二节单闭环直流调速系统

一、转速负反馈直流调速系统

转速负反馈直流调速系统得原理如图l7-40所示。

转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASR、触发器CF、晶闸管变流器U、测速发电机TG等组成。

直流测速发电机输出电压与电动机转速成正比。经分压器分压取出与转速n成正比得转速反馈电压Ufn。

转速给定电压Ugn与Ufn比较,其偏差电压ΔU=Ugn-Ufn送转速调节器ASR输入端。

ASR输出电压作为触发器移相控制电压Uc,从而控制晶闸管变流器输出电压Ud。

本闭环调速系统只有一个转速反馈环,故称为单闭环调速系统。

1.转速负反馈调速系统工作原理及其静特性

设系统在负载T L时,电动机以给定转速n1稳定运行,此时电枢电流为Id1,对应转速反馈电压为Ufn1,晶闸管变流器输出电压为Udl。

当电动机负载T L增加时,电枢电流Id也增加,电枢回路压降增加,电动机转速下降,则Ufn也相应下降,

而转速给定电压Ugn不变,ΔU=Ugn-Ufn增加。

转速调节器ASR输出电压Uc增加,使控制角α减小,晶闸管整流装置输出电压Ud增加,于就是电动机转速便相应自动回升,其调节过程可简述为:

T L↑→Id↑→Id(R∑+Rd)↑→n↓→Ufn↓→△U↑→Uc↑→α↓→Ud↑→n↑。

图17-41所示为闭环系统静特性与开环机械特性得关系。

图中①②③④曲线就是不同Ud之下得开环机械特性。

假设当负载电流为Id1时,电动机运行在曲线①机械特性得A点上。

当负载电流增加为Id2时,在开环系统中由于Ugn不变,晶闸管变流器输出电压Ud也不会变,但由于电枢电流Id增加,电枢回路压降增加,电动机转速将由A点沿着曲线①机械特性下降至B’点,转速只能相应下降。

但在闭环系统中有转速反馈装置,转速稍有降落,转速反馈电压Ufn就相应减小,使偏差电压△U增加,通过转速调节器ASR自动调节,提高晶闸管变流器得输出电压Ud0由Ud01变为Ud02,使系统工作在随线②机械特性上,使电动机转速有所回升,最后稳定在曲线②机械特性得B点上。

同理随着负载电流增加为Id3,Id4,经过转速负反馈闭环系统自动调节作用,相应工作在曲线③④机械特性上,稳定在曲线③④机械特性得C,D点上。

将A,B,C,D点连接起来得ABCD直线就就是闭环系统得静特性。

由图可见,静特性得硬度比开环机械特性硬,转速降Δn要小。闭环系统静特性与开环机械特性虽然都表示电动机得转速-电流(或转矩)关系,但两者就是不同得, 闭环静特性就是表示闭环系统电动机转速与电流(或转矩)得静态关系,它只就是闭环系统调节作用得结果,就是在每条机械特性上取一个相应得工作点,只能表示静态关系,不能反映动态过程。

当负载突然增加时,如图所示由Idl突增到Id2时,转速n先从A点沿着①曲线开环机械特性下降,然后随着Ud01升高为Ud02,转速n再回升到B点稳定运行,整个动态过程不就是沿着静特性AB直线变化得。

2.转速负反馈有静差调速系统及其静特性分析

对调速系统来说,转速给定电压不变时,除了上面分析负载变化所引起得电动机转速变化外,还有其她许多扰动会引起电动机转速得变化,例如交流电源电压得变化、电动机励磁电流得变化等,所有这些扰动与负载变化一样都会影响到转速变化。对于转速负反馈调速系统来说,可以被转速检测装置检测出来,再通过闭环反馈控制减小它们对转速得影响。也就就是说在闭环系统中,对包围在系统前向通道中得各种扰动(如负载变化、交流电压波动、电动机励磁电流得变化等)对被调量(如转速)得影响都有强烈得抑制作用。但就是对于转速负反馈调速系统来说,转速给定电压Ugn得波动与测速发电机得励磁变化引起得转速反馈电压Ufn变化,闭环系统对这种给定量与检测装置得扰动将无能为力。为了使系统有较高得调速精度,必须提高转速给定电源与转速检测装置得精度。

在图17-40所示得转速负反馈调速系统中,当转速调节器ASR采用比例调节器时,则该系统对于给定量Ugn来说,就是有静差调速系统。这种调速系统在稳态时,反馈量与给定量不相等,存在偏差△U,△U =Ugn-Ufn。因为这种调速系统就是依靠偏差△U≠0为前提工作得,就是通过偏差△U得变化来进行调节得,因此系统得反馈量只能减小偏差△U得变化而不能消除偏差,即偏差△U始终存在,不能为零。假如偏差△U=0,则转速调节器(比例调节器)ASR 得输出电压Uc=Kp△U=0,晶闸管变流器输出电压Ud0=0,电动机也将不可能运行,系统无法正常运行。

为了分析方便,假定系统中所有环节都就是工作在线性范围内,也就就是说各环节(如调节放大器、触发器及晶闸管变流器、测速发电机等)得输入输出关系都就是线性得,并且假定晶闸管-电动机系统得电动机全部工作在电流连续段,即它得开环机械特性全就是连续段。

对于图17-40所示得转速负反馈单闭环调速系统来说,各环节得静态(稳态)方程式如下:

转速调节器采用比例放大器:

式中 Kp——放大器得电压放大倍数。

触发器与晶闸管变流器:

式中 Ud0——晶闸管变流器得空载输出电压;

uc——触发器得移相控制电压(即转速调节器输出电压);

Ku——晶闸管变流器得电压放大倍数。

晶闸管一电动机系统:

测速发电机:

式中 Kfn——测速发电机得反馈系数。

从上述四个关系式中消去中间变量并整理后,即可求得转速负反馈单闭环调速系统得静特性方程为:

式中 K——闭环系统得开环放大系数,K=KpKuKfn／(Ceφ);

n0b——闭环系统得理想空载转速;

Δnb——闭环系统得静态速降。

3.开环系统与闭环系统得比较

在图17-40所示得转速负反馈单闭环调速系统中,当断开转速反馈回路时,系统即为开环系统,其机械特性为:

式中 n0k——开环系统得理想空载转速; 、

Δnk——开环系统得静态速降。

由以上分析可知,开环系统与闭环系统相比较有以下几方面得特点:

(1)在转速给定电压Ugn相同时,开环系统得理想空载转速n0K为闭环系统得理想空载转速n0b得(1+K)倍。这就是由于闭环系统得转速反馈电压Ufn抵消大部分得转速给定电压Ugn,使加在转速调节放大器ASR输入端得电压(U=Ugn-Ufn)很小得缘故。

(2)闭环系统静特性比开环系统机械特性硬,在相同负载电流条件下,闭环系统得静态转速降Δnb仅为开环系统静态转速降Δnk得1／(1+K)倍。

(3)当闭环系统得理想空载转速nOb与开环系统得理想空载转速nOk相同时,此时闭环系统得静差率Sb()仅为开环系统得静差率Sk()得1／(1+K)倍,系统闭环后静差率可显著减小。

(4)当系统静差率S要求一定时,闭环系统可大大提高调速范围D。

当开环系统与闭环系统电动机得最高转速都为ne,而最低静差率得要求相同时,闭环系统得调速范围可达开环系统调速范围得(1+K)倍。

(5)闭环系统中,一方面转速紧紧跟随转速给定电压变化,另一方面对包围在闭环系统前向通道中各种扰动(如负载变化、交流电压波动、电动机励磁电流变化等)得影响有强烈得抑制作用。

4.转速负反馈无静差调速系统

如前所述,当转速负反馈调速系统中转速调节器采用比例调节器时,系统就是依靠偏差为前提而工作得,这就是有静差得调速系统。当转速负反馈调速系统中转速调节器采用积分调节器或比例积分调节器时,由于积分调节器或比例积分调节器具有积分控制作用,不仅能依靠△U本身,还能依靠偏差△U得积累进行调节。当系统给定量与反馈量一出现,△U就进行调节,以消除偏差直到△U=0,但其积分仍存在,有相应得输出(不像比例调节器当△U为零时,其输出也为零),从而使调速系统在稳态时无静差,这就就是无静差得调速系统,所以转速调节器采用积分调节器或比例积分器得调速系统就是无静差系统。

虽然采用积分调节器得调速系统就是无静差系统,使系统在稳态时没有静差,但它得动态响应速度很慢。当实际转速n偏离给定转速时,在转速调节器ASR(积分调节器)得输人端虽然立即产生偏差信号△U,但就是转速调节器ASR(积分调节器)得输出电压Uc不就是迅速地紧跟输入信号得变化而变化,而就是随时间线性增加(或减小),它得动态响应速度很慢。因而实际应用中转速调节器ASR很少采用积分调节器,都就是采用比例积分调节器。

图17-42为转速调节器ASR采用比例积分调节器得单闭环转速负反馈无静差调速系统。

由前面分析可知,比例积分调节器得输出由比例与积分两部分组成。比例部分能迅速反映调节作用,而积分部分则能最后消除静态偏差。比例积分调节器得等效放大倍数在静态与动态过程中就是不同得。当突加输入电压Ui得瞬间,电容C相当于短路,等于反馈回路只有反馈电阻Rf得情

况,此时相当于比

例调节器动态等

效放大倍数Rf/R1

比较小;而在稳态

(静态)时,电容相

当于开路,调节器

相当于开路,等效

放大倍数很大,近

似等于运算放大

器得开环放大倍

数(104～l08),可

以使系统做到基本无静差。由于系统就是无静差调速系统,系统得静特性很硬,静态转速降Δn≈O,因而没有必要进行静特性计算。

下面详细分析负载变化时系统得调节过程。

稳态时,对应于转速给定电压Ugn及负载转矩T L1,电

动机稳定转速为n1,电动机得电流为Id1。此时转速反馈

电压为Ufnl,转速调节器ASR(比例积分调节器)得输入

偏差电压△U=Ugn1-Ufnl=0,(即Ugnl=Ufnl),而ASR得输

出电压Uc由于积分作用保持在Uc1,使晶闸管变流器输

出电压为Ud1,以维持电动机在转速给定n1下运转。当

负载转矩在某一瞬间突然由TL1增加到TL2,负载转矩大

于电动机得电磁转矩而造成电动机转速开始下降,于就

是转速偏离给定值n1而产生转速偏差Δn,使转速调节

器ASR输入偏差电压△U=U gn1-Ufnl＞0,于就是通过转

速调节器ASR(比例积分调节器)产生调节作用而消除偏

差。为了分析方便起见,先分别考虑转速调节器ASR得

“比例”与“积分”两部分得调节作用,然后再叠加起来

分析总得调节过程。

首先考虑ASR转速调节器得比例部分得调节作用。

当△U＞0后,比例部分立即输出Kp△U,相应使晶闸管变

流器输出电压增加△Ud1,△Udl得大小与转速偏差△n

成正比,如图l7-43c所示得曲线①。△n越大,△Ud1也

越大,调节作用也越强,使转速缓慢下降直到回升,如图

l7-43b所示。随着n回升,△n逐渐减小,△Ud1也逐渐

减小。当转速回升至n1时,△n=0,Ufn1=

Ugn1,△U=0,△Ud1=0,比例部分得调节作用结束。ASR调

节器得积分调节作用主要就是在调节过程得后一阶段,积分部分得输出电压等于偏差电压△U得积分,相应使晶闸管变流器输出电压增加△Ud2,△Ud2得增长速度与偏差电压△U成正比,如图17-43c所示得曲线②。开始阶段△n很小,△U也小,△Ud2增加很慢。当△n最大时,△U亦最大,△Ud2增加最快。在调节末期△n又减小,△U亦减小,△Ud2得增加也随之减慢。当△n=0时,△Ud2不再继续增加而保持不变,如图l7-43c所示得曲线②(此时△Ud1=0)。由曲线②可见积分作用得结果就是最后使Ud比原来得输出电压Ud1增加了△Ud2。由图17-43d 可见,Ud由原来Udl成为Ud2,而Ud2一Udl=△Ud2,增加部分得电压△Ud2正好补偿由于负载增加而引起得主回路得电阻压降增加部分,即△ud2=△IdR∑,从而使转速回到原来得稳定转速n1上,使系统实现无静差调节。

ASR转速调节器得总调节作用就就是比例作用与积分作用得综合,总△Ud变化曲线为曲线①与曲线②得叠加,如曲线③所示。在整个调节过程开始与中间阶段,比例调节起主要作用,它首先快速阻止转速继续下降,并使转速迅速回升。随着转速得回升且接近原转速n,时,比例调节作用越来越小。在调节过程得后期阶段,积分调节起主要作用,依靠它来最后消除转速偏差,因为只有当转速偏差消除时,即当n=n1,△n=0,Ufn1=Ugn1,△U=0时,积分调节作用才会停止。由图l7-43d可见,在调节过程中,晶闸管变流器输出电压Ud等于调节过程开始时得Udl加上曲线③所示得电压增量△Ud,△Ud为比例部分与积分部分得电压增量△Ud1与△Ud2之与。在调节过程结束时,晶闸管变流器输出电压Ud由Udl增加到Ud2,即Ud2=Udl-△Ud,增加部分电压△Ud正好补偿由于负载增加而引起得主回路电阻压降增加部分△IdR∑,电动机得转速又回升到原来得给定转速n1,转速调节器ASR输入偏差电压△U=0,而转速调节器ASR得输出电压Uc由于积分作用稳定在Uc2上(Uc2＞Uc1),它使晶闸管变流器输出电压Udl 稳定在Ud2上。电动机得负载转矩增加越大,则转速调节器ASR输出电压Uc与晶闸管变流器输出电压Ud增加越多。

由图l7-43b可见,无静差调速系统只就是在静态(稳态)下就是无差,而在动态过程中就是有差得,图中△n max为最大动态速降,它就是突加阶跃扰动下动态过程中得最大转速降;ts 为恢复时间,它就是从原稳定状态过渡到新稳态所经历得时间,△n max与ts就是调速系统两个主要动态性能指标。

上述得无静差调速系统在理论上讲就是无静差,但就是实际应用中由于调节放大器本身不就是理想得,放大倍数不可能就是无穷大,此外,测速发电机本身也存在一定得误差,因此这种调速系统仍然有少量得静差。

二、带电流截止负反馈得转速负反馈直流调速系统

以上所叙述得转速负反馈单闭环直流调速系统存在起动电流过大等问题。这就是因为开始起动瞬间,转速给定电压Ugn 突然加上,由于机械惯量电动机转速仍然为零,即n=0,转速反馈电压Ufn=0,转速调节器ASR输入电压△U=Ugn,使ASR输出电压Uc很大,晶闸管变流器输出电压Ud亦很大。此时,电动机电枢电流 (起动瞬间n=0,E=CeΦn=0),由于电枢电阻RΣ很小,起动电流很大。这过大起动电流将对晶闸管与直流电动机运行产生严重得不利影响,甚至使晶闸管与直流电动机烧毁。此外,有些生产机械得电动机可能会遇到堵转得情况,由于转速负反馈调速系统得静特性较硬,如果没有限制电流措施,电动机得电枢电流将大大超过额定值,使晶闸管与直流电动机烧毁。

为了解决转速负反馈单闭环直流调速系统存在得起动与堵转时电流过大得问题,系统中就必须有限制电枢电流过大得保护环节。根据反馈控制原理,要维持某一物理量(如转速)不变时,就引入那个物理量得负反馈(如转速负反馈)。现在要防止电流过大,使电流在一定得情况下,保持某一数值不变,为此可以在系统中引入电流负反馈。但就是在转速负反馈单闭环直流调速系统中,如果始终存在电流负反馈,则将会使静特性变软,影响调速精度,为了使电流负反馈在系统正常运行时不起作用,而在电流过大(超过某一允许值)时起强烈作用,这样得电流负反馈称之为电流截止负反馈。

带电流截止负反馈得转速负反馈直流调速系统如图l7-44所示。

由17-44图可见,电流信号从串人电动机电枢回路得电阻R上取出,电阻R上得电压大小就反映电枢电流I d得大小。这个电流反馈电压与比较电压U bj反向串联,比较电压U bj大小可调。当U bj大时,相应得截止电流I dj也大;当U bj小时,相应得截止电流I dj也小。在R与比较电压U bj之间串有一个二极管VD。IdR＞Ubj时,二极管VD导通,电流负反馈信号电压U fi 加到转速调节器ASR输入端,其极性与转速给定电压极性相反,因而随着负载电流得增加,电流反馈电压U fi增加,转速调节器输出电压U c迅速下降,晶闸管整流装置输出电压U d也随之迅速下降,这样就限制了电枢电流得进一步增加。若负载继续增加,电动机转速迅速下降,直到电动机堵转。当电动机堵转时,输出电压U d=I du R∑,其中I du为电动机得堵转电流,这个堵转

电流就是电动机与晶闸管整流装置短路时所允许得电流,因此就保护晶闸管整流装置与电动机。

当I d R＜U bj时,二极管VD因承受反向电压而截止,相当于电流截止负反馈环节断开,整个系统与没有电流截止负反馈环节一样,此时系统相当于转速负反馈得单闭环调速系统,静特性硬,转速降很小。带电流截止负反馈得转速负反馈直流调速系统得静特性如图17—45所示,图中I dj为截止电流,I du为堵转电流,该系统具有“控土机特性”。

实际应用得小功率直流调速系统中,常采用如图l7—46所示电流截止负反馈线路。

图中R、电位器RP、稳压管VS2与三极管V5等组成了电流截止负反馈环节。电流信号从并联在串入电动机电枢电路得电阻R两端得电位器RP取出。电流I d流过电阻R产生得电压降I d R反映了电流I d得大小,比较电压就就是稳压管VS2得击穿电压。当主回路电流I d 超过截止电流值时,从电位器RP取出得电压大于稳压管VS2得击穿电压时就有电流通过VS2使V5导通,从而使电容C得充电电流减小,因而触发脉冲后移,晶闸管整流器输出电压U d下降,从而限制电流继续增大。截止电流大小可通过电位器RP调整。

三、电压负反馈与电流正反馈直流调速系统

如前所述,转速负反馈调速系统必须配备测速发电机等转速检测装置。这不仅增加了系统得总投资,而且增加了系统得维护工作量,因此在调速性能指标要求不高得场合,常采用电压负反馈或带电流正反馈得电压负反馈直流调速系统。下面简单介绍它们得工作原理及应

用。

1.电压负反馈直流调速系统

图l7-47所示为电压负反馈直流调速系统得原理图。由并接在电动机电枢两端得电阻R3,R4、电位器RP组成得分压器取出电压反馈信号U fu,。U fu与转速给定电压相减,偏差电压△U=U gn-U fu送电压调节器输入端。调节器输出电压作为触发器移相控制电压U c,从而控制晶闸管变流器得输出电压U d,以达到控制电动机转速得目得。

设U d0为晶闸管变流器得理想空载电压,U d为电动机电枢电压,它们之间得关系为:

式中 Rn——晶闸管变流器内阻(包括平波电抗器电阻);

Rd——电动机电枢电阻。

由上式可知,当电动机负载电流增加时,由于主回路中Rn得电阻压降增加,使电动机电枢电压Ud下降,转速n下降。但由于系统加入了电压负反馈,电压反馈电压Ufu减小,电压调节器输入偏差电压△U=U gm-U fu增加,电压调节器输出电压Uc增加,晶闸管变流器输出电压Ud0增加,以补偿主回路中Rn得电阻压降,使电动机转速n自动回升一些。上述调节过程可以表示为Id↑→IdRn↑→Ud↓→Ufu↓→△U↑→Uc↑→Ud0↑→Ud↑→n↑。

由以上分析可知,电压负反馈调速系统实际上就是一个电压调节系统。当电流Id变化时,能够维持电动机电枢电压Ud基本不变。电压负反馈能克服在主回路中Rn上电阻压降所引起得转速降,然而对主回路中电枢电阻Rd上产生得电阻压降所引起得转速降则无能为力。

同理,该系统对电动机励磁电流得扰动也无能为力。因此,电压负反馈调速系统得性能指标比转速负反馈调速系统差一些,但该系统不需测速发电机等转速检测装置,结构简单,所以在调速性能指标要求不高得场合,仍然获得应用。实际应用中为了尽量减小转速降,电压负反馈得引出线应尽可能靠近电动机电枢两端。

2.带电流正反馈得电压负反馈调速系统

如上所述,电压负反馈调速系统对于电动机得电枢电阻压降引起得转速降无力进行补偿。为了提高电压负反馈调速系统静特性得硬度,减小静态速降,可在原电压负反馈系统中加入电流正反馈环节,组成如图17-48所示得带电流正反馈得电压负反馈调速系统。

图中电流正反馈信号从主回路串联电阻R上取得,此信号Ud(IdR)能反映主回路电流得大小。它加在调节器得输人端,其极性与转速给定电压相同。调节器得输入信号有转速给定电压Ug、电压负反馈电压Ufu以及电流正反馈电压Ufi,综合以后得输入偏差电压为△U=Ugn-Ufu+Ufi。该系统中电压负反馈得工作原理如上节所述,现只分析电流正反馈得工作原理。当负载电流增加时,电流正反馈电压Ufi也随之增加,调节器输入电压△U也增加,其输出电压Uc也增加,晶闸管变流器输出电压Ud0也相应增加,其增量△Ud用以补偿电动机电枢电阻压降所引起得转速降,从而使系统得静特性硬度增加、减小静态速降。上述调节过程可以表示为:Id↑→IdR↑→Ufi↑→△U↑→Uc↑→Ud0↑→Ud↑→n↑。

这里需要特别指出:电流正反馈与电压负反馈就是性质完全不同得两种控制作用,电压负反馈就是被控量得负反馈,就是反馈控制作用,而电流正反馈就是扰动补偿控制作用,不就是反馈控制作用。

从理论上分析,可适当选择参数,使电流正反馈作用所产生得转速升高完全补偿主回路电压降所引起得转速降,但实际上就是很难办到得。因为,在运行过程中电阻阻值会因发热而变化,有可能造成电流正反馈作用过强,形成过补偿状态,使系统得静特性上翘,引起系统得不稳定。因此,为了保证系统得稳定性,一般总就是将电流正反馈调整得弱一些,使它处于欠补偿状态。

转速负反馈调速系统、电压负反馈调速系统、带电流正反馈得电压负反馈调速系统得静特性如图l7—49所示。

原版单闭环直流调速系统

单闭环直流调速系统的设计与仿真 单回路的直流调速系统的设计和仿真 内容摘要：在对调速性能有较高要求的领域，如果直流电动机开环系统稳态性 能不满足要求，可利用速度负反馈提高稳态精度，而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的，为了消除系统的静差，可利用积分调节器代替比例调节器。 通过对单闭环调速系统的组成部分可控电源、由运算放大器组成的调节器、晶闸管触发整流装置、电机模型和测速电机等模块的理论分析，比较原始系统和校正后系统的差别，得出直流电机调速系统的最优模型。然后用此理论去设计一个实际的调速系统，并用MATLAB仿真进行正确性的验证。 关键词：稳态性能稳定性开环闭环负反馈静差 The design and simulation of Single loop dc speed control system Abstract :In the higher demand for performance of speed, if the open loop dc system's steady performance does not meet the requirements, can use speed inverse feedback to improve steadystate precision, but although the speed inverse feedback system adopts proportion regulator,it still have off, in order to eliminate static, can use integral regulator to replace proportion regulator. Based on the theoretical analysis of the single closed loop system which is made up of controllable power, the regulator which is made up of operational amplifier, a rectifier triggered by thyristor , motor model and tachogenerators module, compare the difference of the open loop system and the closed loop system,the original system and the this paper compares the theory of open loop system and the closed-loop system, the difference of primitive system and calibrated system, conclude the optimal model of the dc motor speed control system. Then use this theory to design a practical control system, and verify the validity with MATLAB simulation. Key words: steady-statebehaviour stability open loop Close-loop feedback offset

转速单闭环直流调速系统设计

郑州航空工业管理学院 电力拖动自动控制系统课程设计 07 级电气工程及其自动化专业 0706073 班级 题目转速单闭环的直流拖动系统 姓名 学号 指导教师孙标 二ОО十年月日

电力拖动自动控制系统课程设计 一、设计目的 加深对电力拖动自动控制系统理论知识的理解和对这些理论的实际应用能力，提高对实际问题的分析和解决能力，以达到理论学习的目的,并培养学生应用计算机辅助设计的能力。 二、设计任务 设计一个转速单闭环的直流拖动系统

题目：单闭环不可逆直流调速系统设计 1 技术指标 电动机参数：PN=3KW, n N=1500rpm, UN=220V,IN=17.5A,Ra=1.25 。主回路总电阻R=2.5，电磁时间常数Tl=0.017s，机电时间常数Tm=0.075s。三相桥式整流电路，Ks=40。测速反馈系数=0.07。调速指标：D=30，S=10%。 2 设计要求 （1）闭环系统稳定 （2）在给定和扰动信号作用下，稳态误差为零。 3 设计任务（1）绘制原系统的动态结构图； （2）调节器设计； （3）绘制校正后系统的动态结构图； （4）撰写、打印设计说明书。 4 设计说明书 设计说明书严格按**大学毕业设计格式书写,全部打印.另外,设计说明书应包括以下内容: (1)中文摘要 (2)英文摘要

目录 第一章中文摘要 ································································································ - 1 -第二章英文摘要 ············································································错误!未定义书签。第三章课程设计的目的和意义·············································································· - 1 -1．电力拖动简介 ··························································································· - 1 - 2.课程设计的目的和意义·················································································· - 2 -第四章课程设计内容·························································································· - 2 -第五章方案确定 ································································································ - 3 - 5.1方案比较的论证 ······················································································ - 3 - 5.1.1总体方案的论证比较········································································ - 3 - 5.1.2主电路方案的论证比较····································································· - 4 - 5.1.3控制电路方案的论证比较·································································· - 6 -第六章主电路设计····························································································· - 7 - 6.1主电路工作设备选择 ················································································ - 7 -第七章控制电路设计·························································································· - 8 -第八章结论 ·····································································································- 11 -第九章参考文献 ·······························································································- 11 -

单闭环直流调速系统

第十七单元 晶闸管直流调速系统 第二节 单闭环直流调速系统 一、转速负反馈直流调速系统 转速负反馈直流调速系统的原理如图l7-40所示。 转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASR 、触发器CF 、晶闸管变流器U 、测速发电机TG 等组成。 直流测速发电机输出电压与电动机转速成正比。经分压器分压取出与转速n 成正比的转速反馈电压Ufn 。 转速给定电压Ugn 与Ufn 比较，其偏差电压ΔU=Ugn-Ufn 送转速调节器ASR 输入端。 ASR 输出电压作为触发器移相控制电压Uc ，从而控制晶闸管变流器输出电压Ud 。 本闭环调速系统只有一个转速反馈环，故称为单闭环调速系统。 1．转速负反馈调速系统工作原理及其静特性 设系统在负载T L 时，电动机以给定转速n1稳定运行，此时电枢电流为Id1，对应转速反馈电压为Ufn1，晶闸管变流器输出电压为Udl 。 n n I C R R C U C R R I U n d e d e d e d d d ?+=+-=+-=0)(φ φφ 当电动机负载T L 增加时，电枢电流Id 也增加，电枢回路压降增加，电动机转速下降，则Ufn 也相应下降， 而转速给定电压Ugn 不变，ΔU=Ugn-Ufn 增加。 转速调节器ASR 输出电压Uc 增加，使控制角α减小，晶闸管整流装置输出电压Ud 增加，于是电动机转速便相应自动回升，其调节过程可简述为： T L ↑→Id ↑→Id(R ∑+Rd)↑→n ↓→Ufn ↓→△U ↑→Uc ↑→α↓→Ud ↑→n ↑。 图17-41所示为闭环系统静特性和开环机械特性的关系。

图中①②③④曲线是不同Ud之下的开环机械特性。 假设当负载电流为Id1时，电动机运行在曲线①机械特性的A点上。 当负载电流增加为Id2时，在开环系统中由于Ugn不变，晶闸管变流器输出电压Ud 也不会变，但由于电枢电流Id增加，电枢回路压降增加，电动机转速将由A点沿着曲线①机械特性下降至B’点，转速只能相应下降。 但在闭环系统中有转速反馈装置，转速稍有降落，转速反馈电压Ufn就相应减小，使偏差电压△U增加，通过转速调节器ASR自动调节，提高晶闸管变流器的输出电压Ud0由Ud01变为Ud02，使系统工作在随线②机械特性上，使电动机转速有所回升，最后稳定在曲线②机械特性的B点上。 同理随着负载电流增加为Id3，Id4，经过转速负反馈闭环系统自动调节作用，相应工作在曲线③④机械特性上，稳定在曲线③④机械特性的C，D点上。 将A，B，C，D点连接起来的ABCD直线就是闭环系统的静特性。 由图可见，静特性的硬度比开环机械特性硬，转速降Δn要小。闭环系统静特性和开环机械特性虽然都表示电动机的转速-电流(或转矩)关系，但两者是不同的，闭环静特性是表示闭环系统电动机转速与电流(或转矩)的静态关系，它只是闭环系统调节作用的结果，是在每条机械特性上取一个相应的工作点，只能表示静态关系，不能反映动态过程。 当负载突然增加时，如图所示由Idl突增到Id2时，转速n先从A点沿着①曲线开环机械特性下降，然后随着Ud01升高为Ud02，转速n再回升到B点稳定运行，整个动态过程不是沿着静特性AB直线变化的。 2．转速负反馈有静差调速系统及其静特性分析 对调速系统来说，转速给定电压不变时，除了上面分析负载变化所引起的电动机转速变化外，还有其他许多扰动会引起电动机转速的变化，例如交流电源电压的变化、电动机励磁电流的变化等，所有这些扰动和负载变化一样都会影响到转速变化。对于转速负反馈调速系统来说，可以被转速检测装置检测出来，再通过闭环反馈控制减小它们对转速的影响。也就是说在闭环系统中，对包围在系统前向通道中的各种扰动(如负载变化、交流电压波动、电动机励磁电流的变化等)对被调量(如转速)的影响都有强烈的抑制作用。但是对于转速负反馈调速系统来说，转速给定电压Ugn的波动和测速发电机的励磁变化引起的转速反馈电压Ufn变化，闭环系统对这种给定量和检测装置的扰动将无能为力。为了使系统有较高的调速精度，必须提高转速给定电源和转速检测装置的精度。

运动控制系统试验报告单闭环直流调速系统

运动控制系统试验报告——单闭环直流调速系统 学号:0504220110 姓名:杨娟 一.实验目的: 通过实验了解单闭环直流调速系统的结构和工作原理，通过系统调试深入领会系统的动静态特性， 并掌握控制系统的调试方法。 二.实验内容及结果: 1) 转速负反馈的单闭环直流调速系统。 转速负反馈单闭环调速系统的静特性为: 其中 为闭环系统的开环放大系数 要求输入信号U n *为阶跃信号，初值为0，终值为30，阶跃起始时刻为0时刻；负载电流为斜坡信号，斜率为1，起始时间为0，初始输出为0。仿真时间不小于20秒。设计转速调节器的参数，使得该闭环直流调速系统为有静差系统，理想空载转速为800r/min ，并计算其在I d =15时的闭环系统静态转速降落。即n ocl=800r/min ，又图中给出了Ks=30，* n U =30V ，a=0.02，Ce=0.127，代入方程得到参数 Kp=0.2419。其结构图及仿真的静特性。如下： 转速负反馈的单闭环直流调速系统的稳态结构图 转速负反馈单速度闭环调速系统的静特性 如图所示，电动机转速随着负载电流的增加线性下降，正好满足静特性方程的特点。当负载电流 Id=15时，代入静特性方程得静态转速降落为Δn cl=165.4r/min 2) 电压负反馈的单闭环直流调速系统 电压负反馈单闭环调速系统的静特性为: 其中K=γKpKs 为闭环系统的开环放大系数。 cl cl e d e * n s p e s p e d *n s p Δn n K C R I K C U K K α/C K K C R I U K K n -=+- +=+-=0)1()1()1(e s p C α K K K =e d a e d pe e n s p C I R K C I R K C U K K n -+-+=)1()1(*

不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究

实验三不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 一．实验目的 1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。 2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。 3．学习反馈控制系统的调试技术。 二．预习要求 1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。 2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。 三．实验线路及原理 见图1-7。 四．实验设备及仪表 1．教学实验台主控制屏。 2．NMCL—31A组件 3．NMCL—33组件 4．NMEL—03组件 5．NMCL—18组件 6．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）、直流发电机M01 7．直流电动机M03 8．双踪示波器 9．万用表 五．注意事项 1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。 2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。 3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。

4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。 5．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g起动电机。 6．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。 7．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。 六．实验内容 1．移相触发电路的 调试（主电路未通电） （a）用示波器观察 NMCL—33的双脉冲观 察孔，应有双脉冲，且间 隔均匀，幅值相同；观察 每个晶闸管的控制极、阴 极电压波形，应有幅值为 1V～2V的双脉冲。 （b）触发电路输出 脉冲应在30°～90°范围 内可调。可通过对偏移电 压调节单位器及ASR输 出电压的调整实现。例 如：使ASR输出为0V， 调节偏移电压，实现 α=90°；再保持偏移电压 不变，调节ASR的限幅 电位器RP1，使α=30°。 2．求取调速系统在 无转速负反馈时的开环 工作机械特性。 a．断开ASR的“3”至U ct的连接线，G（给定）直接加至U ct，且U g调至零，直流电机励磁电源开关闭合。 b．合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，使U uv、Uvw、Uwu=200V。 c．调节给定电压U g，使直流电机空载转速n0=1500转/分，调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取整流装置输出电压U d，输出电流i d以及被测

实验1：不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究(B5参考格式)

《运动控制系统》实验报告 姓名： 专业班级： 学号： 同组人： 实验一 不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 一、实验目的 1、了解转速单闭环直流调速系统的组成。 2、加深理解转速负反馈在系统中的作用。 3、研究直流调速系统中速度调节器ASR 的工作原理及其对系统静特性的影响。 4、测定晶闸管--电动机调速系统的机械特性和转速单闭环调速系统的静特性。 二、实验系统组成及工作原理 采用闭环调速系统，可以提高系统的动静态性能指标。转速单闭环直流调速系统是常用的一种形式。图1-1所示是不可逆转速单闭环直流调速系统的实验原理图。 图中电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式全控整流电路V 供电，通过与电动机同轴刚性联接的测速发电机TG 检测电动机的转速，并经转速反馈环节FBS 分压后取出合适的转速反馈信号U n ，此电压与转速给定信号U n *经速度调节器ASR 综合调节，ASR 的输出作为移相触发器GT 的控制电压U ct ，由此组成转速单闭环直流调速系统。 在本系统中ASR 采用比例—积分调节器，属于无静差调速系统。 图中DZS 为零速封锁器，当转速给定电压U n *和转速反馈电压U n 均为零时，DZS 的输出信号使转速调节器ASR 锁零，以防止调节器零漂而使电动机产生爬行。 RP 给定 图1-1 不可逆转速单闭环直流调速系统

三、实验注意事项 1. 直流电动机M03参数为：P N =185W ，U N =220V ，I N =1.1A ，n =1500r/min 。 2. 直流电动机工作前，必须先加上直流激励。 3. 系统开环以及单闭环起动时，必须空载，且不允许突加给定信号U g 起动电机，每次起动时必须慢慢增加给定，以免产生过大的冲击电流，更不允许通过突合主回路电源开关SW 起动电机。 4. 测定系统开环机械特性和闭环静特性时，须注意电枢电流不能超过电机额定值1A 。 5. 单闭环连接时，一定要注意给定和反馈电压极性。 四、实验内容 1、晶闸管--电动机系统开环机械特性及控制特性的测定 （1）连接晶闸管—电动机系统为开环控制，不必使用转速调节器ASR ，可将给定电压U g （开环时给定电压称为U g ，闭环后给定电压称为U n *）直接接到触发单元GT 的输入端（U ct ），电动机和测功机分别加额定励磁。 （2）测定开环系统控制特性时，须先使电动机空载（测功机负载回路开路），慢慢加给定电压U g ，使电动机转速慢慢上升至额定转速1500r/min ，在0~1500r/min 之间记录几组 （3）测定开环机械特性时，须先使电动机空载（测功机负载回路开路），慢慢加给定电压U g ，使电动机转速慢慢上升至额定转速1500r/min ，然后合上负载开关SL ，改变负载变阻器R g 的阻值，使主回路电流达到额定电流I N ，此时即为额定工作点（n =n N =1500r/min ，I d =I N =1A ）。然后减小负载变阻器R g 阻值，使主回路负载从额定负载减少至空载，记录几组转速 n 和负载转矩T 的数据，并在图1-3所示坐标系中画出开环机械特性曲线。 U g e 图1-2 开环控制特性曲线 图1-3 开环机械特性曲线

单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告

比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真 一、实验目的 1．熟练使用MATLAB 下的SIMULINK 仿真软件。 2．通过改变比例系数K P 以及积分时间常数τ的值来研究K P 和τ对比例积分控制的直流调速系统的影响。 二、实验内容 1．调节器的工程设计 2．仿真模型建立 3．系统仿真分析 三、实验要求 建立仿真模型，对参数进行调整，从示波器观察仿真曲线，对比分析参数变化对系统稳定性，快速性等的影响。 四、实验原理 图4-1 带转速反馈的闭环直流调速系统原理图 调速范围和静差率是一对互相制约的性能指标，如果既要提高调速范围，又要降低静差率，唯一的方法采用反馈控制技术，构成转速闭环的控制系统。转速闭环控制可以减小转速降落，降低静差率，扩大调速范围。在直流调速系统中，将转速作为反馈量引进系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值进行系统控

制，可以有效的抑制甚至消除扰动造成的影响。 当t=0时突加输入U in时，由于比例部分的作用，输出量立即响应，突跳到U ex(t)=K P U in，实现了快速响应；随后U ex(t)按积分规律增长，U ex(t)=K P U in+ (t/τ)U in。在t=t1时，输入突降为0，U in=0，U ex(t)=(t1/τ)U in，使电力电子变换器的稳态输出电压足以克服负载电流压降，实现稳态转速无静差。 五、实验各环节的参数及K P和1/τ的参数的确定 各环节的参数： 直流电动机：额定电压U N=220V，额定电流I dN=55A,额定转速n N=1000r/min,电动机电动势系数C e= min/r。 假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s=44，滞后时间常数T s=。 电枢回路总电阻R=Ω，电枢回路电磁时间常数T l=电力拖动系统机电时间常数 T m=。 转速反馈系数α= min/r。 对应额定转速时的给定电压U n?=10V。 稳态性能指标D=20，s 5% 。 K P和1/τ的参数的确定： PI调节器的传递函数为 W PI(s)=K Pτs+1 τs =K P τ1s+1 τ1s 其中，τ1=K Pτ。 （1）确定时间常数 1）整流装置滞后时间常数T s=0.00167s；2）转速滤波时间常数T on=0.001s；

直流电机闭环调速

第1章前言 1.1 课题的研究意义 现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置，尤其是在石油、化工、电力、冶金、轻工、核能等工业生产中对电动机的控制更是起着举足轻重的作用。因此调速系统成为当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一种系统。随着生产工艺、产品质量要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速，而且，当今控制系统已进入了计算机时代，在许多领域已实现了智能化控制。对传统的过程工业而言，利用先进的自动化硬件及软件组成工业过程自动化调速系统，大大提高了生产过程的安全性、可靠性、稳定性。提高了产品产量和质量、提高了劳动生产率，企业的综合经济效益，同时，也大大促进了综合国力的增强。对可调速的传动系统，可分为直流调速和交流调速。 直流调速系统凭借优良的调速特性，调速平滑、范围宽、精度高、过载能力大、动态性能好、易于控制以及良好的起、制动性能等优点，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，所以在电气传动中获得了广泛应用。为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。 本次设计是基于51系列单片机对直流电动机单闭环调速系统进行设计，能实现对直流电动机转速控制的功能，实现控制目的同时还配有显示装置，能实时反映当下直流电机的转速值，以优化整个系统的完整性。 通过这次设计，可以使我对51系列单片机的应用和直流电机闭环调节系统进行进一步的学习，增强知识的整合度使相关知识融汇贯通，为以后的工作奠定一定的知识基础。 1.2 直流电机调速的发展 由于直流电动机具有极好的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、价格便宜、制造方便、维护容易，但是长期以来，直流调速系统一直占据垄断地位。当然，近年来，随着计算机技术、电力电子技术和控制技术的发展，交流调速系统发展快，在许多场合正逐渐取代直流调速系统。但是就目前

单闭环直流调速系统

单闭环直流调速系统 一、实验目的 1．掌握用PID控制规律的直流调速系统的调试方法； 2．了解PWM调制、直流电机驱动电路的工作原理。 二、实验设备 1．THKKL-6型控制理论及计算机控制技术实验箱； 2．PC机1台(含软件“THKKL-6”、“Keil uVision3”及“Easy 51Pro”)； 3．51单片机下载线 4．USB数据线； 三、实验原理 直流电机在应用中有多种控制方式，在直流电机的调速控制系统中，主要采用电枢电压控制电机的转速与方向。 功率放大器是电机调速系统中的重要部件，它的性能及价格对系统都有重要的影响。过去的功率放大器是采用磁放大器、交磁放大机或可控硅（晶闸管）。现在基本上采用晶体管功率放大器。PWM功率放大器与线性功率放大器相比，有功耗低、效率高，有利于克服直流电机的静摩擦等优点。 PWM调制与晶体管功率放大器的工作原理： 1．PWM的工作原理 图1 PWM的控制电路 上图所示为SG3525为核心的控制电路，SG3525是美国Silicon General公司生产的专用PWM控制集成芯片，其内部电路结构及各引脚如图13-2所示，它采用恒频脉宽调制控制方案，其内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小，在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相互错开180度、占空比可调的矩形波（即PWM信号）。它适用于各开关电源、斩波器的控制。 2．功放电路 直流电机PWM输出的信号一般比较小，不能直接去驱动直流电机，它必须经过功放后再接到直流电机的两端。该实验装置中采用直流15V的直流电压功放电路驱动。 3．反馈接口 在直流电机控制系统中，在直流电机的轴上贴有一块小磁钢，电机转动带动磁钢转动。磁钢的下面中有一个霍尔元件，当磁钢转到时霍尔元件感应输出。

题目：单闭环不可逆直流调速系统设计

题目：单闭环不可逆直流调速系统设计 1 技术指标 电动机参数：PN=3KW, n N=1500rpm, UN=220V,IN=17.5A,Ra=1.25 。主回路总电阻R=2.5，电磁时间常数Tl=0.017s，机电时间常数Tm=0.075s。三相桥式整流电路，Ks=40。测速反馈系数=0.07。调速指标：D=30，S=10%。 2 设计要求 （1）闭环系统稳定 （2）在给定和扰动信号作用下，稳态误差为零。 3 设计任务（1）绘制原系统的动态结构图； （2）调节器设计； （3）绘制校正后系统的动态结构图； （4）撰写、打印设计说明书。 4 设计说明书 设计说明书严格按**大学毕业设计格式书写,全部打印.另外,设计说明书应包括以下内容: (1)中文摘要 (2)英文摘要

目录 第一章中文摘要 ·························································································································- 1 -第二章英文摘要 ·····························································································错误！未定义书签。第三章课程设计的目的和意义 ··································································································- 1 -1．电力拖动简介····················································································································- 1 - 2.课程设计的目的和意义 ·······································································································- 2 -第四章课程设计内容··················································································································- 2 -第五章方案确定 ·························································································································- 3 - 5.1方案比较的论证·············································································································- 3 - 5.1.1总体方案的论证比较···························································································- 3 - 5.1.2主电路方案的论证比较·······················································································- 4 - 5.1.3控制电路方案的论证比较 ···················································································- 6 -第六章主电路设计 ·····················································································································- 7 - 6.1主电路工作设备选择 ·····································································································- 7 -第七章控制电路设计··················································································································- 8 -第八章结论······························································································································· - 11 -第九章参考文献 ······················································································································· - 11 -

单闭环直流调速系统

第十七单元晶闸管直流调速系统 第二节单闭环直流调速系统 一、转速负反馈直流调速系统 转速负反馈直流调速系统得原理如图ｌ7-40所示。 转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASＲ、触发器ＣＦ、晶闸管变流器U、测速发电机TG等组成。 直流测速发电机输出电压与电动机转速成正比。经分压器分压取出与转速n成正比得转速反馈电压Uｆn。 转速给定电压Uｇn与Uｆn比较,其偏差电压ΔＵ=Uｇｎ—Ufｎ送转速调节器ＡSR输入端。 AＳR输出电压作为触发器移相控制电压Uc,从而控制晶闸管变流器输出电压Ud。 本闭环调速系统只有一个转速反馈环,故称为单闭环调速系统、 1.转速负反馈调速系统工作原理及其静特性 设系统在负载ＴL时,电动机以给定转速n1稳定运行,此时电枢电流为Id１,对应转速反馈电压为Uｆn1,晶闸管变流器输出电压为Ｕdl。 当电动机负载ＴＬ增加时,电枢电流Ｉd也增加,电枢回路压降增加,电动机转速下降,则Uｆn也相应下降, 而转速给定电压Ugｎ不变,ΔU=Uｇｎ—Ufn增加。 转速调节器ASR输出电压Uc增加,使控制角α减小,晶闸管整流装置输出电压Ud增加,于就是电动机转速便相应自动回升,其调节过程可简述为: T L↑→Id↑→Id(Ｒ∑+Rd)↑→n↓→Ｕfn↓→△U↑→Uc↑→α↓→Ｕd↑→n↑。 图17-41所示为闭环系统静特性与开环机械特性得关系。

图中①②③④曲线就是不同Uｄ之下得开环机械特性。 假设当负载电流为Iｄ1时,电动机运行在曲线①机械特性得Ａ点上、 当负载电流增加为Iｄ2时,在开环系统中由于Ugn不变,晶闸管变流器输出电压Ｕd也不会变,但由于电枢电流Iｄ增加,电枢回路压降增加,电动机转速将由A点沿着曲线①机械特性下降至B’点,转速只能相应下降、 但在闭环系统中有转速反馈装置,转速稍有降落,转速反馈电压Uｆn就相应减小,使偏差电压△U增加,通过转速调节器ASＲ自动调节,提高晶闸管变流器得输出电压Ud０由Ud01变为Ud02,使系统工作在随线②机械特性上,使电动机转速有所回升,最后稳定在曲线②机械特性得B点上。 同理随着负载电流增加为Iｄ3,Iｄ4,经过转速负反馈闭环系统自动调节作用,相应工作在曲线③④机械特性上,稳定在曲线③④机械特性得C,D点上。 将Ａ,Ｂ,C,Ｄ点连接起来得ＡＢCD直线就就是闭环系统得静特性、 由图可见,静特性得硬度比开环机械特性硬,转速降Δn要小。闭环系统静特性与开环机械特性虽然都表示电动机得转速-电流(或转矩)关系,但两者就是不同得, 闭环静特性就是表示闭环系统电动机转速与电流(或转矩)得静态关系,它只就是闭环系统调节作用得结果,就是在每条机械特性上取一个相应得工作点,只能表示静态关系,不能反映动态过程。 当负载突然增加时,如图所示由Idｌ突增到Id2时,转速n先从A点沿着①曲线开环机械特性下降,然后随着Ｕd01升高为Ud02,转速n再回升到B点稳定运行,整个动态过程不就是沿着静特性AB直线变化得。 ２.转速负反馈有静差调速系统及其静特性分析 对调速系统来说,转速给定电压不变时,除了上面分析负载变化所引起得电动机转速变化外,还有其她许多扰动会引起电动机转速得变化,例如交流电源电压得变化、电动机励磁电流得变化等,所有这些扰动与负载变化一样都会影响到转速变化。对于转速负反馈调速系统来说,可以被转速检测装置检测出来,再通过闭环反馈控制减小它们对转速得影响。也就就是说在闭环系统中,对包围在系统前向通道中得各种扰动(如负载变化、交流电压波动、电动机励磁电流得变化等)对被调量(如转速)得影响都有强烈得抑制作用、但就是对于转速负反馈调速系统来说,转速给定电压Uｇn得波动与测速发电机得励磁变化引起得转速反馈电压Ｕfｎ变化,闭环系统对这种给定量与检测装置得扰动将无能为力。为了使系统有较高得调速精度,必须提高转速给定电源与转速检测装置得精度。

课程设计——单闭环不可逆直流调速系统设计

单闭环不可逆直流调速系统设计 目录 第一章中文摘要 ································································································ - 1 -第二章英文摘要 ··········································································错误！未定义书签。第三章课程设计的目的和意义·············································································· - 1 -1．电力拖动简介 ··························································································· - 1 - 2.课程设计的目的和意义·················································································· - 2 -第四章课程设计内容·························································································· - 2 -第五章方案确定 ································································································ - 3 - 5.1方案比较的论证 ······················································································ - 3 - 5.1.1总体方案的论证比较········································································ - 3 - 5.1.2主电路方案的论证比较····································································· - 4 - 5.1.3控制电路方案的论证比较·································································· - 6 -第六章主电路设计····························································································· - 7 - 6.1主电路工作设备选择 ················································································ - 7 -第七章控制电路设计·························································································· - 8 -第八章结论 ·····································································································- 11 -第九章参考文献 ·······························································································- 11 -

单闭环不可逆直流调速系统设计

单闭环不可逆直流调速系统设计 1.方案分析与认证 1.1转速控制调速指标与要求 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大X围内实现平滑调速，在许多需要调速的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础，所以应该首先掌握直流拖动控制系统。 为了进行定量的分析，可以针对前两项要求定义两个调速指标，叫做“调速X围”和“静差率”。这两个指标合成调速系统的稳态性能指标。一个调速系统的调速X围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调X围。在直流电动机变压调速系统中，一般以电动机的额定转速作为最高转速，若额定负载下的转速降落为，则按照上面分析的结果，该系统的静差率应该是最低速时的静差率，即，于是，最低转速为，而调速X围为，将上式的式代入，得，表示变压调速系统的调速X围、静差率和额定速降之间所满足的关系。 晶闸管-电动机系统是开环系统，调节控制电压就可以改变电动机的转速，如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定X围内的无级调速，但是，许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求，例如龙门刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工时负载大校场有波动，但是，为了保证共建的加工精度和加工后的表面光洁度，加工过程中的速度却必须稳定，也就是说，静差率不能太大，一般要求，调速X围D=20~30，静差率s≤5%。又如热连轧机，各机架轧辊分别由单独的电动机拖动，钢材在几个机架内连续轧制，要求各机架出口线速度保持严格的比例关系，使被轧金属的每秒流量相等，才不致造成钢材拱起或拉断，根据工艺要求，须使调速X围D=3~10时，保证静差率s≤0.2%~0.5%。在这些情况下，开环调速系统往往不能满足要求。 任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对消速性能都有一定的要求。例如，最高

单闭环直流电机调速Simulink仿真

直流调速系统及其仿真 首先，我先大致讲一下电机调速的基本原理： 01()d d n a U E I R R R =+++（1） d E I R =+ e e E C n K n ==Φ（2） 3） 直流他励电动机供电原理图 由此公式可知直流他励电动机调速方法有： （1） 改变电枢供电电压的调速 （2） 减弱励磁磁通的调速 （3） 改变电枢回路电阻调速 由晶闸管整流装置给直流电动机供电的调速系统简称为V-M 系统，今天我们选用的就 是改变电枢电压的V-M 调速系统。 闭环系统的结构图 电压比较环节 * n n n U U U =- 放大器 ct p n U K U = 晶闸管整流器及触发装置 0d s ct U K U = V-M 系统开环机械特性 0d d e e U I R E n C C -= = 速度检测环节 22n tg etg U U C n n ααα=== 式中，p K 为放大器的电压放大系数；s K 为晶闸管整流器及触发装置的电压放大系数；2α为反馈电位器分压比；etg C 为测速发电机额定磁通下的电动势转速比；2etg C αα=为转速反 DC a 1 E Φ

馈系数。 以上就是单电机比较简单的理论，下面我要向大家介绍一下无静差转速负反馈调速系统的构成、建模及仿真。单闭环无静差转速负反馈调速系统的电气原理图如图所示： 系统的建模包括主电路的建模和控制电路的建模两部分。 该系统由给定、速度调节器、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机、速度给定环节、限流环节等部分组成。 （一） 三相交流电源 A超前C120度，C超前B120度。