自动控制系统知识点

晶闸管触发电路和整流电路的放大系数和传递函数：

晶闸管触发电路和整流电路的特性是非线性的。在一定的工作范围内近似地看成线性环节，晶闸管触发和整流装置的放大系数Ks可由工作范围内的特性斜率决定的。在动态过程中可把晶闸管触发和整流装置看作是一个纯滞后环节，滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间引起的。晶闸管一旦导通后控制电压的变化在该器件关断以前不起作用等到下一个自然换相点以后，当控制电压Uc所对应的下一相触发脉冲来到时才能使输出整流电压Udo发生变化，造成整流电压滞后于控制电压。失控时间是个随机值。最大失控时间Tsmax是两个相邻自然换相点之间的时间，滞后环节的输入为阶跃信号1(t)，输出要隔一定时间后才出现响应1(t-Ts)。输入输出关系为：传递函数为在电流连续的条件下，可以把整流装置近似看作一阶惯性环节。

脉宽调制变换器的作用是用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速。PWM控制与变换器的动态模型与晶闸管触发与整流装置基本一样。当控制电压改变时，PWM变换器输出平均电压按线性规律变化，但其响应有延时，最大时延为一个开关周期，故PWM装置也可以看做是一个滞后环节，可看做是一阶惯性环节。

闭环调速系统的静特性测速反馈环节

比例调节器电压比较环节

电力电子变换器直流电动机

开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系：开环机械特性为

比例控制闭环系统的静特性为

1闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多

在同样的负载扰动下，开环系统的转速降落

闭环系统的转速降落它们的关系是

2闭环系统的静差率要比开环系统小得多

闭环系统的静差率为开环系统的静差率为

当时，

3如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围

如果电动机的最高转速都是nN，最低速静差率都是s，可得开环时

闭环时得到

比例控制的直流调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而保证在一定静差率要求下，能提高调试范围，为此，需设置电压放大器和转速检测装置。

电流截止负反馈

电流反馈信号取自串入电动机电枢回路中的小阻值电阻Rs，IdRc正比于电流。独立的直流电源作为比较电压Ucom，其大小可用电位器调节，在IdRc与Ucom之间串接一个二极管VD，当IdRc> Ucom时，二极管导通，电流负反馈信号Ui即可加到放大器上去；当IdRc≤Ucom时，二极管截止， Ui消失。利用稳压管VST的击穿电压Ubr作为比较电压Ucom 。截止电流Idcr=Ucom/Rs。当输入信号IdRc-Ucom>0时，输出Ui=IdRc-Ucom，当IdRc-Ucom≤ 0时，输出Ui=0。

双闭环直流调速系统：转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定的最大值，电流调节器ACR的输出限幅

电压限制了电力电子变换器的最大输出电压，当调节器饱和时，输出达到限幅值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；当调节器不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压在稳态时为零。

1转速调节器不饱和：

两个调节器都不饱和，稳态时，它们的输入偏差电压都是零。AB段是两个调节器都不饱和时的静特性，Id

2转速调节器饱和：ASR输出达到限幅值时，转速外环呈开环状态，转速的变化对转速环不再产生影响。双闭环系统变成一个电流无静差的单电流闭环调节系统。稳态时 BC段是ASR调节器饱和时的静特性，Id=Idm, nn0，Δn<0，ASR反向积分，使ASR调节器退出饱和。

双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点：1、饱和非线性控制2、转速超调 3、准时间最优控制

转速调节器的作用ASR：它是调速系统的主导调节器，它使转速很快地跟随给定电压变化, 如果采用PI调节器，则可实现无静差。对负载变化起抗扰作用。其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。

电流调节器的作用ACR：在转速外环的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。

对电网电压的波动起及时抗扰的作用。在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流。当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常

带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图

转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图

转速反馈控制直流调速系统的动态结构框图

带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图

双闭环直流调速系统的稳态结构图

双闭环直流调速系统的静特性

双闭环直流调速系统的动态结构图

双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形第五章

保持

mN

φ不变的原因：当异步电动机在基频（额定频率）以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果磁通过大，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电机。

最好是保持每极磁通量为额定值不变。

恒压频比的控制方式：当电动势值较高时，忽略

定子电阻和漏感压降，

g

s

E

U≈测得常值

=

1

f

U

s，这就是恒压频比的控制方式。

低频补偿（低频转矩提升）：低频时，定子电阻和漏感压降所占的份量比较显著，不能再忽略。人为地把定子电压抬高一些，以补偿定子阻抗压降。

负载大小不同，需要补偿的定子电压也不一样。恒定子磁通控制

保持定子磁通恒定：常值

=

1

f

U

s，定子电动势不