【文章內容簡介】 性，理想空載轉速越低時，靜差率越大，轉速的相對穩(wěn)定度也就越差。對于同一個調速系統(tǒng)， 項指標并不是 彼此孤立的，必須同時提才有意義， 一個調速系統(tǒng)的調速范圍，是指在最低速時還能滿足所需靜差率的轉速可調范圍。 閉環(huán)調速系統(tǒng) 共 23 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 單閉環(huán)調速系統(tǒng) 根據自動控制原理，反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng)是按被調量的偏差進行控制的系統(tǒng)，只要被調量出現偏差 圖 27a 轉速負反饋閉環(huán)直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構圖 將給定量和擾動量看成兩個獨立的輸入量，只考慮給定作用時的閉環(huán)系統(tǒng)： pseKKK C ?? （ 25） 它相當于在測速反饋電位器輸出端把反饋回路斷開后，從放大器輸入起直到測速反饋 輸出為止總的電壓放大系數，是各環(huán)節(jié)單獨的放大系數的乘積。電動機環(huán)節(jié)放大系數為 ： e EC n? （ 26） 只考慮擾動作用時的閉環(huán)系統(tǒng)： 圖 27c nU? =0 時 de (1 )RIn CK?? ? （ 27） 由于已認為系統(tǒng)是線性的，可以把二者疊加起來即得系統(tǒng)的靜特性方程式 ： 如果斷開反饋回路，則上述系統(tǒng)的開環(huán)機械特性為 *p s n0d00eedd ppeK K UU I R R In n nC C C?? ? ? ? ? ? （ 29） 而閉環(huán)時的靜特性可寫成 共 23 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ *p s n0d0ee( 1 ) ( 1 ) ( 1 )dd c l c leK K UU I R R In n nC K C K C K?? ? ? ? ? ?? ? ? （ 210） 其中0pn和 0cln 分別表示開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉速，opn?和 cln? 分別表示開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降。 0clclclns n?? （ 215） 按理想空載轉速相同的情況比較，則 0opn = 0cln 時： 1opcl ss K? ? （ 216） 如 調制的輸出電壓 dU ，使系統(tǒng)工作在新的機械特性上，因而轉速有所回升，速度降落降低。由此看來，閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質在于它的自動調節(jié)作用 ，在于它能隨著負載的變化而相應地改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降。 圖 28 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開環(huán)機械特性的關系 轉速電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng) 雙閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖和靜特性 圖 211 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的靜特性 （二）轉速調節(jié)器飽和 這時， ASR 輸出達到限幅值 imU? ，轉速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉速的變化對系統(tǒng)不再產生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單閉環(huán)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時 共 23 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 兩段實際上都略有很小的靜差，如圖 211 中虛線所示。 各變量的穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數計算 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當兩個調節(jié)器都不飽和時，各變量之間有下列關系： imU? 為 ASR 的輸出限幅值。 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的啟動過程分析 設置雙閉環(huán)控制的一個重要目的就是要獲得接近理想起動過程，因此在分析雙閉環(huán)調速系 看作為是一個準時間最優(yōu)控制。 轉速和電流兩個調節(jié)器的作用 轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器在雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中的作用可以分別歸納如下： 1 時，限制電樞電流的最大值，起快速 的自動保護作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動回復正常。 第三 章 調速系統(tǒng)的直流脈寬調制 PWM(Pulse Width Modulation)控制就是脈寬調制技術：即通過對一系列脈沖的寬度進行 路和數字式 PWM 控制電路。 PWM 控制技術 模擬式 PWM 控制 共 23 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ont 圖 31 PWM 控制電路原理 （ 31） 式中 kmu ——控制信號 ku 的最大值。 a b c 圖 32 鋸齒波脈寬調制波形圖 圖 33 PWM 控制負載的波形圖 PWM 信號加到主控電路的開關管 V1 的基極時，負載 LR 兩端電壓 Lu 的波形如圖33 所示。顯然，通過 PWM 控制改變開關管在一個開關周期 T 內的導通時間 τ 的長短，就可實現對 LR 兩端平均電壓 Lu 大小的控制。 數字式 PWM 控制 數字式 PWM 調制電路主要由計數器和數字比較器或由定時電路和觸發(fā)器構成。數字式 圖 34 計數器和數字比較器組成的數字脈寬調制器的波形圖 PWM 變換器 PWM 變換器作用是：用 PWM 控制電路的輸出波形信號，把恒定的直流電源電壓調制成頻率一定、寬度不可逆與可逆兩大類。 簡單的不可逆 PWM 變換器 簡單的不可逆 PWM 變換器 直流電動機系統(tǒng)主電路原理圖如圖 35 所示，功率開關器件可以是任意一種全控型開關器件 ，這樣的電路又稱直流降壓斬波器。 a 電路原理圖 b 電流和電壓波形 圖 35 簡單不可逆 PWM 控制電路及其波形 圖 35a 所示為一個簡單的不可逆 PWM 控制變換電路原理圖。電源電壓 E 通常T 共 23 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 由交流 圖 35b 為穩(wěn)態(tài)時電樞端電壓 au 、電樞平均電壓 aU 和電樞電流 ai 的波形?？梢?，穩(wěn)態(tài)電流 ai 是 制動不可逆 PWM變換器 圖 36a 所示為具有制動狀態(tài)的不可逆 PWM 變換器。它由兩個功率晶體管 1V 、 2V和兩個二極管 1VD 、 2VD 組成。 1V 是起調制作用的主控管， 2V 是輔助管。來自脈寬調制電路的兩個極性相反的脈沖電壓 1bu 、 2bu 分別作用到 1V 、 2V 的基極?？刂齐娐饭ぷ髟陔妱訝顟B(tài)時的電壓、電能耗制動作用。因此，在制動狀態(tài)中， 2V 和 1VD 輪流導通，而 1V 始終是關斷的，此時的電壓和電流波形示于圖 36c。 a b c d a 電路原理圖 b 電動狀態(tài)電壓和電流波形 c 制動狀態(tài)電壓和電流波形 d 電動和制動交替狀態(tài)電流波 形 圖 36 制動不可逆 PWM 變換器及其波形 有一種特殊情況，即輕載電動狀態(tài)，這時平均電流較小，以致