【正文】 速偏差 ( )，而不能消除偏差。這兩個調(diào)節(jié)過程一直進行到 時才結(jié)束。； 由上述調(diào)節(jié)過程可以看出，電動機內(nèi)部的調(diào)節(jié)，主要是通過電動機反電動勢 E下降，使電流增加的 ；而轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)，則主要通過轉(zhuǎn)速負反饋電壓 下降，使偏差電壓 增加， ( )，整流裝置電壓 上升，電樞電壓 上升，而使電流增加的 。 當 電動 機的 轉(zhuǎn) 速 n由于某種原因（例如機械 負載 增加）而下降 時 ，系 統(tǒng) 將同 時 存在著兩個 調(diào)節(jié)過 程：一個是 電動 機內(nèi)部 產(chǎn)生的以適 應(yīng) 外界 負載轉(zhuǎn) 矩 變 化的自 動調(diào)節(jié)過 程，另一個 則 是由于 轉(zhuǎn) 速 負 反 饋環(huán)節(jié) 作用而使控制 電 路 產(chǎn) 生相 應(yīng)變 化的自 動調(diào)節(jié)過 程。 由圖 715可以清楚地看出，調(diào)速系統(tǒng)存在著 “兩個 ”閉環(huán)，一個是電動機內(nèi)部的電勢構(gòu)成的閉環(huán)，另一個是轉(zhuǎn)速負反饋構(gòu)成的閉環(huán)。 ?由于電流截止負反饋環(huán)節(jié)在正常工作狀況下不起作用，所以系統(tǒng)框圖上可以省去。調(diào)節(jié)電位器 RP3即可整定 ，亦即整定 的數(shù)值。 ? 當 時，（亦即 ），則二極管 VD導通， [此處略去二極管的死區(qū)電壓 ]，電流截止負反饋環(huán)節(jié)起作用，它將使整流輸出電壓 下降，使整流電流下降到允許最大電流。由于是 負 反 饋 ，所以其極性與 給 定 電壓 相反 。比 較閾值電壓 是由一個 輔 助 電 源 經(jīng)電 位器 RP3提供的。在 圖 711中，主 電 路中串 聯(lián) 了一個阻 值 很小的取 樣電 阻 (零點幾歐 )。若采用電流負反饋，以后的分析表明，會使系統(tǒng)的機械特性變軟，而這又是我們希望避免的。測 速反 饋 信號 與 轉(zhuǎn) 速成正比， 稱 為轉(zhuǎn) 速反 饋 系數(shù)。另一方面，它們的輸出多為脈沖量，它對計算機控制較合適。交流測速發(fā)電機結(jié)構(gòu)與兩相步進電動機相近，其勵磁繞組通以 50Hz（有的為400Hz）交流電，它的另一繞組輸出電壓也是交流電，所以還必須經(jīng)過解調(diào)或整流濾波，以轉(zhuǎn)換直流信號。所以一般按測速發(fā)電機以在最高電壓時，輸出電流為測速機額定電流的 10%～20%來確定阻值。若調(diào)速系統(tǒng)采用直流測速發(fā)電機，其測速機分壓電位器的阻值不宜選得過大，過大則測速機電樞電流過小，碳刷接觸電阻影響增大，影響測速精度。使用久了，永久磁鐵會退磁，影響精度。直流測速機又分永磁式（如 CY型）和他激式（如 ZCF型）。此系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速反饋量需要的是模擬量，一般采用測速發(fā)電機。 (Speed Measurement Element) 轉(zhuǎn)速的檢測方式很多，有測速發(fā)電機、電磁感應(yīng)傳感器、光電傳感器等。其放大倍數(shù)為 ，在其輸入端有三個輸入信號：給定電壓（ ），測速反饋信號（ ）及電流截止反饋信號 ( ）。 這樣 晶 閘 管整流裝置的傳遞 函數(shù) 為 ：若控制 電壓 ＝ 10V時 ， 對應(yīng)輸 出的平均 電壓 ＝ 440V(采用 440V直流 電動 機 )， 則 K＝ 440V/10V＝ 44。 ② 對穩(wěn) 定特性， 則 取 額 定范 圍 內(nèi)的平均 值 ，即 ， ， 為（為的 額 定 值 ，為 的 額 定 值 ）如 圖 中的 P直虛 線 所示。面 對這 非 線 性特性，常用的 辦 法是 講 它 “看作 ”一條直 線 ，即 處 理成。 由 圖 可 見 ，它既有死區(qū)，又會 飽 和。這樣從總體上看，機械特性很軟，一般滿足不了對調(diào)速系統(tǒng)的要求，因此需要增設(shè)反饋環(huán)節(jié)，以改善系統(tǒng)的機械特性。其中 b段為電流連續(xù)時的特性，其特性較硬。此線段較陡意味著電壓降落較大；等效內(nèi)阻顯著增加。而且線段比較平坦；這意味著整流裝置的電壓降較小，裝置的等效內(nèi)阻也較小。圖中為整流平均電流，為整流輸出平均電壓。所以晶閘管整流電路設(shè)有許多保護環(huán)節(jié)，如快速熔絲、過電流繼電器、阻容吸收電路、硒堆、或壓敏電阻等過電流與過電壓保護裝置。因此在大、中功率整流電路的交流側(cè)，大多采用交流電抗器 (串接電抗器 Series Reactor)或通過整流變壓器 (Rectifier Transformer)供電，以抑制諧波分量 (Harmonic Component)。 (Thyristor Rectifier)采用晶閘管整流電路需要注意的幾個問題： ?① 晶閘管元件的過載能力很小，因此選定元件的電流、電壓規(guī)格時，至少加大一倍以上的容量，而且要加散熱片，以防溫升過高，損壞元件。 (Direct Current Motor)直流電動機的物理關(guān)系式、微分方程、系統(tǒng)框圖以及自動調(diào)節(jié)過程，在第二章，均作了分析。 由圖可見，該系統(tǒng)的控制對象是直流電動機 M，被調(diào)量是電動機的轉(zhuǎn)速 n，晶閘管觸發(fā)電路和整流電路為功率放大和執(zhí)行環(huán)節(jié)，由運算放大器構(gòu)成的比例調(diào)節(jié)器為電壓放大和電壓 (綜合 )比較環(huán)節(jié)，電位器 RP1為給定元件，測速發(fā)電機 TG與電位器 RP2為轉(zhuǎn)速檢測元件，此外還有由取樣電阻 RC、二極管 VD和電位器 RP3構(gòu)成的電流截止負反饋環(huán)節(jié)。下面主要通過典型的直流調(diào)速系統(tǒng)來介紹分析的方法。第 7章 直流調(diào)速控制系統(tǒng)的分析及仿真內(nèi)容提要：本章主要通過轉(zhuǎn)速負反饋 (單閉環(huán) )直流調(diào)速系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)以及兩個系統(tǒng)的 MATLAB仿真，來介紹分析與設(shè)計仿真自動控制系統(tǒng)的一般方法 (其中包括系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)框圖的建立、結(jié)構(gòu)特點的分析、系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程、系統(tǒng)可能達到的技術(shù)性能和性能指標的計算 )。晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)具有調(diào)速范圍大、精度高、動態(tài)性能好、效率高、易控制等優(yōu)點，且已比較成熟，所以在機械、冶金、紡織、印刷、造紙等許多部門仍有不少的應(yīng)用。 圖 711　具有轉(zhuǎn)速負反饋和電流截止負反饋環(huán)節(jié)的直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖。調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖可參見圖 712。這里暫不作詳細分析。② 因交流側(cè)電流中含有較多的諧波成分（ Harmonic Content）對電網(wǎng)（ line）（ AC Supply）產(chǎn)生不利影響。 ?③ 晶閘管元件的過載能力很小，因此不僅要限制過電流（ Overcurrent）和反向過電壓（ Reverse Overvoltage） ,而且還要限制電壓上升率（ Rate of Rise of Voltage） (dv/dt)和電流上升率（ di/dt）。④ 晶閘管整流裝置的輸出特性如圖 713a所示。當輸出電流較大、電流為連續(xù)時，其輸出特性近似為直線（如曲線 b段所示）。圖 714 晶閘管整流裝置調(diào)節(jié)特性當輸出電流較小、電流為斷續(xù)時，其輸出特性變?yōu)楹芏傅那€（如曲線 a段所示）。⑤ 由于晶閘管整流裝置的上述特性，使得晶閘管整流裝置供電的直流電動機的機械特性為上圖 b所示。 a段為電流斷續(xù)時的特性，其特性很軟。⑥ 晶 閘 管整流 電 路的 調(diào)節(jié) 特性 為輸 出的平均 電壓 與觸 發(fā)電 路的控制 電壓之 間 的關(guān)系，即圖 714為 晶 閘 管整流裝置的 調(diào)節(jié) 特性。（當全 導 通以后， 再增加， 也不會再上升了），且低 壓 段 還 有彎曲段。其比例系數(shù) K的取 值 有兩種方法： ① 對動態(tài) 特性，可取其 動態(tài) 工作區(qū)的線 性段（ Q段）的比例系數(shù)，即。若再考 慮 到控制 電壓 改 變 后，晶 閘 管要等到下一個周期開始后， 導 通角才會改 變 ，因而會出 現(xiàn) 的延 遲 (三相 橋 式， 單 相全波 )。 (Amplitiet) n 此處采用的是由運放器組成的比例調(diào)節(jié)器。所以，此系統(tǒng)中的比例調(diào)節(jié)器，既是電壓放大環(huán)節(jié)，又兼作信號比較環(huán)節(jié)。讀出量又分模擬量和數(shù)字量。 ?　　測速發(fā)電機分直流和交流兩種。永磁式不需勵磁電源，使用方便，但要注意避免在劇烈震動和高溫的場合使用。他勵式，體積較小，為了保證其精度，應(yīng)使其磁場盡可能工作在飽和狀態(tài)或采用穩(wěn)流電源勵磁。但阻值也不宜選得過小，過小則電流過大，電樞反應(yīng)和壓降均增加，也影響精度。有的測速機上標有額定負載電阻的阻值。一般來說，測速發(fā)電機的精度，不及磁電傳感器或光電傳感器的精度高，但磁電傳感和光電傳感輸出的功率很小，需要增加放大環(huán)節(jié)。若對模擬控制，則還需增加數(shù)模轉(zhuǎn)換（ DAC）和濾波環(huán)節(jié)，這又會增加時間上的滯后，影響系統(tǒng)的快速性。 　由于直流電動機在起動、堵轉(zhuǎn)或過載時會產(chǎn)生很大的電流，這樣大的電流會燒壞晶閘管元件和電機，因而要設(shè)法加以限制。為此，可以通過一個電壓比較環(huán)節(jié)，使電流負反饋環(huán)節(jié)只有在電流超過某個允許值 (稱為閾值 )時才起作用，這就是電流截止負反饋。 電 阻 上的 電壓 與 成正比。 電流反 饋 信號 ( )， 經(jīng) 二極管 VD，與比 較電壓 反極性串聯(lián) 后，再加到放大器的 輸 入端，即 ?！? 當 時，（亦即 ），則二極管 VD截止，電流截止負反饋不起作用。 的數(shù)值稱為截止電流，以 表示。一般取 〔 為額定電流 〕 。 　根據(jù)以上分析，便可畫出如圖 715所示的系統(tǒng)框圖。此外它還清楚表明了電樞電壓、電流、電磁轉(zhuǎn)矩、負載轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。 這 兩個 調(diào)節(jié)過 程如 圖 716所示