pwm直流脈寬調速系統(tǒng)設計(編輯修改稿)
2025-04-02 11:23 本頁面
【文章內容簡介】 mRTs 1eC Ui ? ? ? ? *Ui ()ASRs 11oiTs? ? 11oiTs? ? ? 0Ud ? ? 1ssKTs? ()ACRs *Un 11onTs? ? 11oiTs? 10 10 數并不是無窮大，因此，靜特性的兩段實際上都略有 很小的靜差，見圖 9。 圖 9 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的靜特性 設置雙閉環(huán)控制的一個重要目的是獲得接近于理想的起動過程，雙閉環(huán)調速系突加給定電壓 *nU 由靜止狀態(tài)起動時，轉速和電流的過渡過程如圖 10 所示。由于在起動過程中轉速調節(jié)器 ASR 經歷了不飽和、飽和、退飽和三個階段，整個過渡過程也就分成三段，在圖中分別以Ι、 II、 III 圖 10雙閉環(huán)脈寬調速系統(tǒng)起動時轉速和電流波形 第 I階段 0— 1t 是電流上升的階段。突加給定電壓 *nU 后，通過兩個調節(jié)器的控制作用，使 ctU 、 0dU 、 dI 上升，當 d dlII? 后，電動機開始轉動。由于電慣性的作用，轉速的增長不會很快，因而轉速調節(jié)器 ASR 的輸入偏差電壓 *n n nU U U? ? ? 數值較大，其輸出很快達到限 11 11 幅值 *imU ，強迫電流 dI 迅速上升。當 d dmII? 時， *i imUU? ，電流調節(jié)器的作用使 dI 不在迅速增長，標志著這一階段的結束。在這一階段中， ASR 由不飽和很快達到飽和，而 ACR 一般應該不飽和以保證電流環(huán)的調節(jié)作用。 第 II階段 12tt? 是恒流升速階段。從電流升到 dmI 開始，到轉速升到給定值 *n （即靜特性上的 0n ）為止，屬于恒流升速階段，是起動過程的主要階段。在這個階段中， ASR 一直是飽和的，轉速環(huán)相當于是開環(huán)。系統(tǒng)表現為在恒值電流給定 *imU 作用下的電流調節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流 dI 恒定（電流可能超也可能不超調，取決于電流調節(jié)環(huán)的結構和參數），因而拖動系統(tǒng)的 加速度恒定，轉速呈線性增長。與此同時，電動機的反電動勢 E也按線性增長。對電流調節(jié)系統(tǒng)來說，這個反電動勢是一個線性漸增的擾動量，為了克服這個擾動，ctU 和 0dU 也必須基本上按線性增長，才能保持 dI 恒定。由于電流調節(jié)器 ACR 是 PI 調節(jié)器，要使它的輸出量按線性增長，其輸入偏差電壓必 *n n nU U U? ? ? 須維持一定的恒值，也就是說， dI 應略低于 dmI 。此外還應指出，為了保證電流環(huán)的這種調節(jié)作用，在起動過程中電流調節(jié)器是不飽和的。 第 III階段 2t 以后是轉速調節(jié)階段。在這階段開始時，轉速已經達到給定值，轉速調節(jié)器的給定與反饋電壓相平衡，輸入偏差為零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值*imU ，所以電機仍在最大電流下加速，必然會使轉速超調。轉速超調以后， ASR 輸入端出現負的偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，其輸出電壓即 ACR的給定電壓 *iU 立即從限幅值降下來，主電流也因 dI 而下降。但是，由于 dI 仍大于負載電流 dlI ，在一段時間內，轉速將繼續(xù)上升。到 d dlII? 時，轉矩 elTT? ,則 /0ntdd? ，轉速 n 到達峰值（ t=3t 時）。此后。電動機才開始在負載的阻力下減速，與此相應，電流 dI 也出現一段小于 dlI 的過程，直到穩(wěn)定。在這最后的轉速調節(jié)階段內， ASR 與 ACR 都不飽和，同時起調節(jié)作用。由于轉速調節(jié)在外環(huán)， ASR處于主導地位，而 ACR 的作用則是力圖使 dI 盡快地跟隨 ASR 的輸出量 *iU ，或者說，電流內環(huán)是一個電流隨動子系統(tǒng) . 由上述可知，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)，在啟動過程的大部分時間內， ASR 處于飽和限幅狀態(tài)，轉速環(huán)相當于開路，系統(tǒng)表現為恒電流調節(jié)，從而可基本上實現理想過程。雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的轉速響應一定有超調，只有在超調后，轉速調節(jié)器才能退出飽和，使在穩(wěn)定運行時 ASR 12 12 發(fā)揮調節(jié)作用，從而使在穩(wěn)態(tài)和接近穩(wěn)態(tài)運行中表現為無靜差調速。故雙閉環(huán)調速系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動態(tài)品質。 動態(tài)性能 （一）動態(tài)跟隨性能 如上所述，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在起動和升速過程中，能 夠在電流受電機過載能力約束的條件下，表現出很快的動態(tài)跟隨性能。在減速過程中，由于主電路電流的不可逆性，跟隨性能變差。對于電流內環(huán)來說，在設計調節(jié)器時應該強調有良好的跟隨性能。 （二）動態(tài)抗擾性能 1．抗負載擾動 負載擾動作用在電流環(huán)之后，只能靠轉速調節(jié)器來產生抗擾作用。因此，在突加（減）負載時，必然會引起動態(tài)速降（升）。為了減少動態(tài)速降（升），必須在設計 ASR 時，要求系統(tǒng)具有較好的抗擾性能指標。對于 ACR 的設計來說，只要電流環(huán)具有良好的跟隨性能就可以了。 在系統(tǒng)動態(tài)結構圖中作用的 位置不同，系統(tǒng)對它的動態(tài)抗擾效果也不一樣。負載擾動dlI 作用在被調量 n的前面。它的變化經積分后就可被轉速檢測出來，從而在調節(jié)器 ASR 上得到反映。電網電壓擾動的作用點離被調量更遠，它的波形先要受到電磁慣性的阻撓后影響到電樞電流，再經過機電慣性的滯后才能反映到轉速上來，等到轉速反饋產生調節(jié)作用，已經太晚。在雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，由于增設了電流內環(huán)，這個問題便大有好轉。由于電網電壓擾動被包圍在電流環(huán)之內，當電壓波動時，可以通過電流反饋得到及時的調節(jié)，不必等到影響到轉速后， 才在系統(tǒng)中起作用。因此，在雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，由電網電壓波動引起的動態(tài)速降會比單閉環(huán)系統(tǒng)中小得多。 兩個調節(jié)器的作用 （ 1）使轉速 n跟隨給定電壓 *mU 變化，穩(wěn)態(tài)無靜差。 13 13 （ 2）對負載變化起抗擾作
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