直流电动机双闭环调速系统(1)

直流电动机双闭环调速系统

一、系统发展背景

直流电动机双闭环调速系统是一种当前应用广泛，经济的电力传动系统，在现代化工业生产中已经得到广泛应用，具有良好的起、制动性能和调速性能，易于在大范围内平滑调速，且调速后的效率很高。针对直流电机调速的方法也很多，目前国内外也研究了一些调速的控制器。例如已经用于实际生产的直流电机无级电子调速控制器采用国际先进的IGBT大功率模块器件和独特自行设计的PWM 微电子控制技术，以及节能反馈电路和丰富的保护功能控制电路。适用于无轨机车、矿山井下窄轨机车、磨床、木工机械、服装制作、纺织、造纸印刷等场所。

二、系统原理图

三、系统方块图

四、系统的工作原理分析

总述：分析系统原理图，可知这是一个双闭环调速系统，在双闭环系统中，系统的输出量通过检测装置引向系统的输入端，与系统的输入量进行比较，由于扰动作用使被控参数偏离给定值，从而产生偏差，调节器将此偏差信号进行调节，并输出一标准信号，去控制执行机构的动作。

下面，针对此直流电机双闭环调速系统，对其原理进行具体的分析：

1、双环的构成

直流电机双闭环调速系统同时具有速度反馈和电流反馈，实现了转速和电流两种负反馈的调节。二者之间如图所示实行嵌套模式，从闭环的结构上看，电流调节环属内环，速度调节环属外环，这样就形成了速度，电流双闭环调节系统。

2、电流环

速度调节器的输出作为电流调节器的输入，可控制电路的电流输出经电流互感器形成局部反馈，即电流反馈。其中，电流互感器是电流反馈的检测元件，电流调节器对其输入信号给定量和反馈量进行加法，减法，比例，积分等运算，使其按照某种预定规律运行。

3、速度环

可控硅电路的电压输入加在直流电动机的电枢上，使电动机旋转，电动机输

出转速，经测速发电机TG形成主反馈，即速度反馈。其中，测速发电机是速度反馈的检测元件，将电动机的转速转换为电压信号反馈到输入端，速度调节器是对给定和反馈两个输入量进行加法，减法，比例，积分等运算，使其输出按照某一规律变化。

4、其他元件的作用

电位器A输出作为系统的给定量，即给定电压U I，积分器属于校正元件，能够快速响应控制作用并能消除静差（被控变量的稳定值与给定值之差），静，动态特性较好，抗干扰能力强，对整个系统能够起到安全保护作用，提高了系统的稳定性，可控硅电路和直流电动机都属于执行机构。

五、系统的性能分析

反馈闭环系统具有良好的抗干扰性能，它对与被反馈环的前向通道上的所有干扰都能有效的加以抑制。转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统是可以保证系统稳定的条件下实现转速无静差，但是如果要求如突加负载后动态速降小一些等性能需求的话，就需要在单环基础上形成如上述的双环调速系统。

此直流电机双闭环调速系统是当前应用比较广泛的经济适用的电力传动系统，具有动态响应快，抗干扰能力强的优点。

1、启动特性

1）借助于PI调节器的饱和非线性特性，使得系统在电动机允许的过载能力下尽可能快速。

2）ASR从启动到稳速运行经历两个状态，饱和限幅输出与线性调节状态。

3）ACR从启动到稳态运行只工作在线性调节状态。

4）对于系统的性能指标，启动过程中电流超调量为3.125%，转速几乎无超调量，电动机启动特性已经接近理性特性。

2、抗干扰能力强

双闭环调速系统的干扰主要为负载突变干扰，通过调节器的适当设计可使系统转速对于负载突变等扰动迅速抑制，在恢复时间上达到最佳。

六、自我总结

1、通过本次大作业，使我加深了对反馈闭环调节系统的了解，双环系统在单环基础上所展现的优势。例如很明显的一点就是双闭环中调节器采用PI调节

器，就能消除系统静差，而且动态特性好，对突然干扰能迅速的做出反应，提高系统的稳定性。

2、为防止主电路电流过大，在电流调节器处应增加一过流保护。

3、在软件运用方面，由于以前没有接触过vison,所以对于各个元件所处的位置不是很熟悉，作图起来稍费时间了一些，但vison 对于系统原理图或者方块图的绘制方便性还是很明显的。

第二章内容 一、系统结构图

1、速度调节器的传递函数为：

G1(S)= R

s C R 111

+

-

= )1

(11s RC R R +

- 2、电流调节器的传递函数为：

G 2(s)= R

s C R 221

+

-

= s RC R R 221(+-)

3、 系统的传递函数为：

1

)1()()

(12

23344122++++++=Ωs T s T s T s T s s K s U s I ττ 其中，K=

5

1

K 22111R C R C +=τ 22112R C R C =τ m

m m K K K C R K C R RC K T 52211141)

(++=

m

m m K K K R R C C K K K R C T RC K K C C R T 532

1215322143212

22)(+++=

m

m m K K K R T K K RT R C RC T 532433213)

(++=

τ

m

m K K K T C C R T 533

2124τ=

G1（s）=