雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的課程設(shè)計(編輯修改稿)
2024-12-29 16:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 上，在正常運(yùn)行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。 1． 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和 這時，兩個調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓都是零，因此， *Un = Un = n?? = 0n?? （ 11） *Ui = Ui = dI?? （ 12） 由 式（ 11） 可得： n= ?*nU= 0n Ks ? 1/Ce U*n Uct Id E n Ud0 Un + + ASR + U*i IdR R ? ACR Ui UPE 5 從而得到靜特性曲線的 CA 段。與此同時，由于 ASR 不飽和， *Ui *imU 可知dI dmI ，這就是說， CA段特性從理想空載狀態(tài)的 Id=0一直延續(xù)到 dI = dmI 。而 dmI ，一般都是大于額定電流 dnI 的。這就是靜特性的運(yùn)行段，它是一條水平的特性。 2．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和 這時， ASR 輸出達(dá)到限幅值 *imU ，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成了一個電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時： dI = ?*imU= dmI （ 13） 其中，最大電流 dmI 取決于電動機(jī)的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度，由上式可得靜特性的 AB 段，它是一條垂直的特性。這樣是下垂特性只適合于 0nn? 的情況，因為如果 0nn? ， 則 *nn UU? ， ASR 將退出飽和狀態(tài) 。 。 圖 4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性曲線 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué) 模型 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要形式仍然是以傳遞函數(shù)或零極點(diǎn)模型為基礎(chǔ) 6 的系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖 5 所示。圖中)(sWASR 和 )(sWACR 分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。為了引出電流反饋，在電動機(jī)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖中必須把電樞電流 dI 顯露出來。 圖 5：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的 動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 起動過程分析 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓 gnU 由靜止?fàn)顟B(tài)起動時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出電壓 giU 、電流調(diào)節(jié)器輸出電壓 kU 、可控整流器輸出電壓 dU 、電動機(jī)電樞電流 aI 和轉(zhuǎn)速 n 的動態(tài)響應(yīng)波形過程如圖 2— 8 所示。由于在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個動態(tài)過程就分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個階段。 U*n ? Uct IdL n Ud0 Un + ? Ui WASR(s) WACR(s) Ks Tss+1 1/R Tl s+1 R Tms U*i Id 1/C+ E 7 圖 6 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的轉(zhuǎn)速和電流波形 第一階段是電流上升階段。當(dāng)突加給定電壓 時，由于電動機(jī)的機(jī)電慣性較大，電動機(jī)還來不及轉(zhuǎn)動（ n=0），轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓 ，這時，很大，使 ASR 的輸出突增為 ， ACR 的輸出為 ，可控整流器的輸出為 ，使電樞電流 迅速增加。當(dāng)增加到 （負(fù)載電流）時，電動機(jī)開始轉(zhuǎn)動，以后轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出很快達(dá)到限幅值 ，從而使電樞電流達(dá)到所對應(yīng)的最大值 （在這過程中 的下降是由于電流負(fù)反饋所引起的），到這時電流負(fù)反饋電壓與 ACR 的給定電壓基本上是相等的，即 gnU0?fnU fngnn UUU ???gioU koU doUaI La II ?gimUamI dk UU, 8 （ 13） 式中， —— 電流反饋系數(shù)。 速度調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出限幅值正是按這個要求來整定的。 第二階段是恒流升速階段。從電流升到最大值 amI 開始，到轉(zhuǎn)速升到給定值為止，這是啟動過程的主要階段，在這個階段中， ASR 一直是飽和的，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不起調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒流調(diào)節(jié)。由于電流 aI 保持恒定值 amI ，即系統(tǒng)的加速度 dtdn/ 為恒值，所以轉(zhuǎn)速 n 按線性規(guī)律上升，由nCRIU eamd ?? ? 知， dU 也線性增加，這就要求 kU 也要線性增加，故在啟動過程中電流調(diào)節(jié)器是不應(yīng)該飽和的，晶閘管可控整流環(huán)節(jié)也不應(yīng)該飽和。 第三階段是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在這個階段中起作用。開始時轉(zhuǎn)速已經(jīng)上升到給定值， ASR 的給定電壓 gnU 與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓 fnU 相平衡，輸入偏差nU? 等于零。但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值 gimU ，所以電動機(jī)仍在以最大電流 amI 下加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。超調(diào)后， 0,0 ??? nfn UU ，使 ASR 退出飽和，其輸出電壓（也就是 ACR 的給定電壓） giU 才從限幅值降下來， dk UU與 也隨之降了下來，但是，由于 aI 仍大于負(fù)載電流 LI ，在開始一段時間內(nèi)轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升。到 La II ? 時，電動機(jī)才開始在負(fù)載的阻力下減速，知道穩(wěn)定（如果系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)不夠好，可能振蕩幾次以后才穩(wěn)定）。在這個階段中 ASR與 ACR同時發(fā)揮作用，由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在外環(huán)， ASR 處于主導(dǎo)地位，而 ACR 的作用則力圖使 aI 盡快地跟隨 ASR 輸出 giU 的變化。 穩(wěn)態(tài)時，轉(zhuǎn)速等于給定值 gn ，電樞電流 aI 等于負(fù)載電流 LI ， ASR 和 ACR 的輸入偏差電壓都為零，但由于積分作用，它們都有恒定的輸出電壓。 ASR 的輸出amfig im IUU ???? 9 電壓為 Lfigi IUU ??? （ 14） ACR 的輸出電壓為 s Lgek KRInCU ??? （ 15） 由上述可知，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在啟動過程的大部分時間內(nèi)， ASR 處于飽和限幅狀態(tài)，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開路，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒電流調(diào)節(jié)，從而可基本上實現(xiàn)理想過程。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)一定有超調(diào)，只有在超調(diào)后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器才能退出飽和，使在穩(wěn)定運(yùn)行時 ASR 發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，從而使在穩(wěn)態(tài)和接近穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中表現(xiàn)為無靜差調(diào)速。故雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動態(tài)品質(zhì)。 綜上所述，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點(diǎn)： （ 1）飽和非線形控制： 隨著 ASR 的飽和與不飽和，整個系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)，在不同情況下表現(xiàn)為不同結(jié)構(gòu)的線形系統(tǒng)，只能采用分段線形化的方法來分析，不能簡單的用線形控制理論來籠統(tǒng)的設(shè)計這樣的控制系統(tǒng)。 （ 2）轉(zhuǎn)速超調(diào)： 當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 采用 PI 調(diào)節(jié)器時，轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)。轉(zhuǎn)速略有超調(diào)一般是容許的，對于完全不允許超調(diào)的情況，應(yīng)采用其他控制方法來抑制超調(diào)。 （ 3）準(zhǔn)時間最優(yōu)控制： 在設(shè)備允許條件下實現(xiàn)最短時間的控制稱作“時間最優(yōu)控制” ， 對于電力拖動系統(tǒng)，在電動機(jī)允許過載能力限制下的恒流起動，就是時間最優(yōu)控制。但由于在 起動過程Ⅰ、Ⅱ兩個階段中電流不能突變，實際
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1