【正文】 圖 318 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 ? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)象 Toi——電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)； Ton——轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) 2022/5/27 101 ? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 ? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則： “ 先內(nèi)環(huán)后外環(huán) ” 從內(nèi)環(huán)開(kāi)始，逐步向外擴(kuò)展。在這里，首先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。 2022/5/27 102 設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)步驟： 1) 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化 2) 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 3) 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算 4) 電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) 5) 校驗(yàn)近似條件 1. 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) ssKsWiiiA C R)1()(?? ?? （ 348） lT?i? （ 3 ） 簡(jiǎn)化內(nèi)容： ? 忽略反電動(dòng)勢(shì)的動(dòng)態(tài)影響 ? 等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng) ? 小慣性環(huán)節(jié)近似處理 RKKKisiI ??? （ 3 ） （當(dāng) ?i 5%，則 KI T?i =） 2022/5/27 103 ? 電流環(huán)設(shè)計(jì)校驗(yàn)近似條件 1）電力電子變換器純滯后的近似處理 2）忽略反電勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)的動(dòng)態(tài)影響 3）電流環(huán)小慣性群的近似處理 lmci TT13??sci T31??oisci TT131??2022/5/27 104 設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)步驟： 1轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化 2. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 111)(Icl i??sKsW ? (359) 簡(jiǎn)化內(nèi)容： ? 電流環(huán)等效閉環(huán)傳遞函數(shù) ? 等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng) ? 小慣性環(huán)節(jié)近似處理 ssKsWnnnA S R)1()(?? ?? （ 361） nn ?? hT?（ 364） 2n2N 21???ThhK （ 365） （ 一般可選擇 h =5） mennN TCRKK???? （ 362） 2022/5/27 105 ? 轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)校驗(yàn)近似條件 1）電流環(huán)閉環(huán)后近似為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)的條件 2）轉(zhuǎn)速環(huán)二個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并的條件 iI TKω??31onI TK31??2022/5/27 106 ? 轉(zhuǎn)速環(huán)與電流環(huán)的關(guān)系： 外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。這樣做，雖然不利于快速性，但每個(gè)控制環(huán)本身都是穩(wěn)定的，對(duì)系統(tǒng)的組成和調(diào)試工作非常有利 。 ? 電流環(huán)的物理意義： 電流的閉環(huán)控制改造了控制對(duì)象，加快了電流的跟隨作用，這是局部閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）控制的一個(gè)重要功能 。 2022/5/27 107 3．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退飽和時(shí)轉(zhuǎn)速超調(diào)量的計(jì)算 ? 當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)給定值之后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR由飽和限幅狀態(tài)進(jìn)入線性調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時(shí)的轉(zhuǎn)速環(huán)由開(kāi)環(huán)進(jìn)入閉環(huán)控制，迫使電流由最大值 Idm降到負(fù)載電流 Idl 。 ? ASR開(kāi)始退飽和時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)電流 Id仍大于負(fù)載電流 Idl ，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速，直到 Id Idl時(shí)，轉(zhuǎn)速才降低。 ? 這不是按線性系統(tǒng)規(guī)律的超調(diào)，而是經(jīng)歷了飽和非線性區(qū)域之后的超調(diào)，稱作 “ 退飽和超調(diào) ” 。 2022/5/27 108 圖 324 ASR飽和時(shí)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型 II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程 2022/5/27 109 ? 退飽和超調(diào)量可以由表 35列出的數(shù)據(jù)經(jīng)基準(zhǔn)值換算后求得，即 m nNbbbn TTnnzCCnnCC ????????*m a x*m a x )% ) ((2%)(% ??λ ——電動(dòng)機(jī)允許的過(guò)載倍數(shù)， z——負(fù)載系數(shù)， (372) dNdm II ??dNdL zII ?2022/5/27 110 第 4章 可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) — 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 2022/5/27 112 VM可逆直流調(diào)速系統(tǒng) ? 兩組晶閘管整流裝置同時(shí)工作時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生 不流過(guò)負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流 ，稱作 環(huán)流 。 ? 一般地說(shuō)，環(huán)流對(duì)系統(tǒng)無(wú)益，徒然加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗功率，環(huán)流太大時(shí)會(huì)導(dǎo)致晶閘管損壞，因此必須予以抑制或消除。 2． VM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中的環(huán)流問(wèn)題 2022/5/27 113 圖 410 反并聯(lián)可逆 VM系統(tǒng)中的環(huán)流 Id—負(fù)載電流 Ic—環(huán)流 Rrec—整流裝置內(nèi)阻 Ra—電樞電阻 ? 環(huán)流的形成 2022/5/27 114 ? 環(huán)流的分類 在不同情況下 ， 會(huì)出現(xiàn)下列不同性質(zhì)的環(huán)流： （ 1） 靜態(tài)環(huán)流 ——兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流 ， 其中又有兩類： –直流平均環(huán)流 ——由晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流稱作直流平均環(huán)流 。 –瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流 ——兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零 ， 但因電壓波形不同 ， 瞬時(shí)電壓差仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流 ， 稱作瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流 。 （ 2）動(dòng)態(tài)環(huán)流 —— 僅在可逆 VM系統(tǒng)處于過(guò)渡過(guò)程中出現(xiàn)的環(huán)流。 2022/5/27 115 ? 直流平均環(huán)流與配合控制 （ 1）配合控制原理 ? 在正組處于整流狀態(tài)、 Ud0f為正時(shí)，強(qiáng)迫讓反組處于逆變狀態(tài)，使 Ud0r為負(fù)，且幅值與Ud0f相等 ，使逆變電壓 Ud0r把整流電壓 Ud0f頂住，則直流平均環(huán)流為零。 fdrd UU 00 ??α＝ β配合控制消除直流平均環(huán)流 為了更可靠地消除直流平均環(huán)流，可采用 ? f ≥ ? r 2022/5/27 116 （ 2）配合控制方法 ? 為了實(shí)現(xiàn) α=β配合控制，可將兩組晶閘管裝置的觸發(fā)脈沖零位都定在 90176。 。 ? 當(dāng)控制電壓 Uc= 0 時(shí)，使 ?f = ?r = 90176。 ，此時(shí) Ud0f = Ud0r = 0 ，電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。 ? 增大控制電壓 Uc 移相時(shí)，只要使兩組觸發(fā)裝置的控制電壓大小相等符號(hào)相反就可以了 。 2022/5/27 117 圖 411 配合控制電路 GTF—正組觸發(fā)裝置 GTR—反組觸發(fā)裝置 AR—反號(hào)器 是經(jīng)過(guò)反號(hào)器 AR后獲得 cU（ 3） ? = ? 配合控制電路 2022/5/27 118 圖 412 α=β配合控制特性 （ 4） ? = ? 配合控制特性 ? 當(dāng)控制電壓 Uc=0時(shí)， αf和 αr都調(diào)整在 90176。 。 ? 在正轉(zhuǎn)過(guò)程中始終保持 αf= βr ，反轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)保持 βf=α r 。 ? 為了防止出現(xiàn)“逆變顛覆” ，必須形成最小逆變角 βmin保護(hù)。通常取 αmin= βmin=30 176。 。 2022/5/27 119 （ 5） ? = ? 控制的 工作狀態(tài) –待 逆變狀態(tài) –逆變狀態(tài) –待整流狀態(tài) –整流狀態(tài) 在 ? = ? 配合控制下，負(fù)載電流可以迅速地從正向到反向（或從反向到正向）平滑過(guò)渡，在任何時(shí)候，實(shí)際上只有一組晶閘管裝置在工作，另一組則處于等待工作的狀態(tài)。 2022/5/27 120 ? 瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流及其抑制 采用配合控制已經(jīng)消除了直流平均環(huán)流， 但是，由于整流與逆變電壓波形上的差異，仍會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)電壓，從而仍能產(chǎn)生瞬時(shí)的脈動(dòng)環(huán)流。這個(gè) 瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流是自然存在的 ，因此配合控制有環(huán)流可逆系統(tǒng)又稱作自然環(huán)流系統(tǒng)。 采用環(huán)流電抗器抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。 2022/5/27 121 圖 414 配合控制的有環(huán)流可逆 VM系統(tǒng)原理框圖 環(huán)流電抗器 平波電抗器 2022/5/27 122 t t t O O O Id n Uc ? 制動(dòng)過(guò)程系統(tǒng)響應(yīng)曲線 I II1 II2 II3 Idm IdL Ucm E 圖 417 配合控制有環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)正向制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程波形 ? 整個(gè)制動(dòng)過(guò)程可以分為兩個(gè)主要階段： I. 本組逆變階段； 。 它組整流階段 (它組反接制動(dòng)階段 ) 它組逆變階段 (它組回饋制動(dòng)階段 ) 2022/5/27 123 IdL Id n Idm O O I II III t4 t3 t2 t1 t t IV V VI t5 t6 Idm IdL n* n* ? 有環(huán)流系統(tǒng)可逆運(yùn)行曲線