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1、情境二 10KW轧钢机(龙门刨床) 双闭环不可逆直流调速系统的 调速 任务一:双闭环调速系统分析1.1转速、电流双闭环调速系统的特点 1.1.1单闭环调速系统存在的问题1.用一个调节器综合多种信号，各参数间相互 影响， 2.环内的任何扰动，只有等到转速出现偏差才 能进行调节，因而转速动态降落大。3.电流截止负反馈环节限制起动电流，不能充 分利用电动机的过载能力获得最快的动态响应， 起动时间较长。最佳理想起动过程:在电机最大电流（转矩 ）受限制条件下，希望充分利用电机的允许过 载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流（ 转矩）为允许的最大值。改进思路：为了获得近似理想的过渡过程 ，并克服几个信号综
2、合在一个调节器输入端的 缺点，最好的办法就是将主要的被调量转速与 辅助被调量电流分来加以控制，用两个调节器 分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环 调速系统。1.1.2转速、电流双闭环调速系统的特点系统特点：（1）两个调节器，一环嵌套一环；速度环是外环，电流 环是内环 。（2）两个PI调节器均设置有限幅 ；一旦PI调节器限幅（ 即饱和），其输出量为恒值，输入量的变化不再影响输 出，除非有反极性的输入信号使调节器退出饱和；即饱 和的调节器暂时隔断了输入和输出间的关系，相当于使 该调节器处于断开。而输出未达限幅时，调节器才起调 节作用，使输入偏差电压在调节过程中趋于零，而在稳 态时为零。（3）
3、电流检测采用三相交流电流互感器。（4） 电流、转速均实现无静差。由于转速与电流调节器 采用PI调节器，所以系统处于稳态时， 转速和电流均为 无静差。转速调节器ASR输入无偏差，实现转速无静差 。1.2转速、电流双闭环调速系统的工作原 理 1.2.1双闭环调速系统的组成双闭环调速系统原理图如下：双闭环调速系统原理图如下：静态结构图：1.2.2双闭环系统的静特性 电流调节环电流环的给定信号是速度调节器的输出信号 Ui*,电流环的反馈信号来自交流电流互感器及整 流电路或霍尔电流传感器，其值为 电流反馈系数。网压波动时系统的自动调节过程：转速调节环ASR调节器的给定输入由稳压电源提供，其 幅值不可能太
4、大，一般在十几伏以下。当给定为 最大值 时 ，电动机应达到最高转速 ，一 般为时机的额定转速 。当 为定值时，由ASR调节器可使电动 机转速恒定，克服负载扰动的影响，其系统的调 节过程如下：双闭环调速系统的静特性 双闭环系统的静特性如图所示：双闭环调速系统静特性的分析：-A 段 ASR不饱和。 ACR不饱和。或 n0为理想 空载转速。此时转速n与负载电流 无关 ，完全由给定电压 所决定。电流给定 有如下关系： 。因ASR不饱和， 故 。n0A这段静特性从 一直 延伸到 。AB段 ASR饱和。 ACR不饱和。 电流跟 随 , 起到了过流保护作用。双闭环调速系统的静特性在负载电流小于 Idm时表现
5、为转速无静差，这时，转速负反馈起 主要调节作用。在起动或堵转时，负载电流达 到Idm后，转速调节器饱和，电流调节器起主要 调节器作用，系统表现为电流无静差，得到过 电流的自动保护。双闭环系统只能抑制起动或 堵转时的过电流，但当系统发生其他故障引起 过电流时，系统不能保护，需另设过电流保护 电路。1.2.3双闭环调速系统起动过程分析 突加给定系统起动过程分析 ：第I阶段 ： 电流上升阶段（0 t1）突加Un* Un很大ASR迅速饱和Ui* Uim* Uct、Ud0、Id迅速上升n上升 IdIdm时， Ui Uim* 。在本阶段： ASR由不饱和迅速饱和（Un增长慢）。 ACR不饱和（Ui增长快）
6、。第 II 阶段 ： 恒流升速阶段（t1 t2） ASR饱和Ui*Uim*IdIdm电机以恒加 速度上升（n线性上升至n*） nEIdUiUiUctUd 0Id（Id维持Idm不变 ）在本阶段中： （1）由于n的线性增长，使E为一个线性渐 增 的干扰量，ACR起调节作用，使Uct和Ud0基 本上线性增长；（2）调整过程中，Id略低 于 Idm，保证U0,Uct线性上升。恒流升速阶段是起动过程中的主要阶段。第阶段 ： 转速调节阶段（t2以后）Un0 (n n*)ASR仍饱和Ui Uim* Id IdmILnn* Un0 ASR退 饱和Ui*Uim*IdId ILnn （转速可能会经过几次振荡，但转速环会 进行调节）。结论：起动过程中，ASR饱和后，系统成 为恒流调节系统；ASR退饱和后，系统达 到稳定运行时，表现为一转速无静差调速 系统。任务二：双闭环可逆直流调速系 统 2.1实现可逆的方法：由TCmId知，改变电机转矩方向有两 种方法： （1）改变电枢电流Id的方向（电枢可逆） Id 电枢可逆系统改变Ud的方向实 现 （2）改变电机励磁磁通的方向（磁场可 逆） 磁场可逆系统改变If的方向实现2.2常用的可逆线路：（1）接触器切换线路适用于不经常正 反转的生产机械。（2）晶闸管开关切换线路适用于中、 小功率的可逆系统。 （3）两组晶闸管反并联线路适用于各 种可逆系统。
