第三章 双闭环直流调速系统.

二、双闭环调速系统的构成
转速调节器
电流互感器
电流调节器
测速发电机
3.电流反馈的实现方法： 2.给定电压、反馈电压的极性分析： 1.双闭环： 4.两调节器的特点： (1) 在直流侧检测：在电机主回路中串入一取样电阻，取样电 判断依据：调节器有反相作用；触发电路控制电压为正； 外环：转速环，对转速起调节控制作用； (1) 均采用 PI调节器；(2)都设有输出限幅值 阻上的压降能同时反映电枢电流的大小和方向。 同一调节器反馈与给定极性相反。 内环：电流环，对电枢电流起调节控制作用。 * (电流给定最大值 * 转速调节器的输出限幅值 )决定了 ； U U (2)在交流测检测：交流侧电流大小与电枢电流成正比，利用 U ct i n 电流调节器的输出限幅值 (控制电压最大值 )决定了 。 电流互感器、二极管正流器可得到与交流侧电流正比例的直 U U i n 流电压，可作为电流反馈电压，只反映电枢电流的大小。
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思考题：
1．双闭环指的是哪2个环？内环是什么环？外环是什么环？
2．转速调节器和电流调节器采用的是什么调节器？为什么？ 3．两个调节器的输出限幅值各有什么意义？
§3.2 双闭环调速系统的静特性分析
一、稳态结构图与静特性
思考1：什么是稳态结构图？ 1.双闭环系统的稳态结构
输入偏差为零； 输出不一定为零； 输出与输入没关系。
ASR的输出取决于负载(电流)的大小。
(3)
* U d0 Ce n I d R CeU n / I dL R U ct Ks Ks Ks
3.双闭环系统的静特性
思考4：什么是闭环系统的静特性？ n f I d 思考5：双闭环系统的转速与负载电流有何关系？ (1)正常工作状态下(ASR不饱和，Id<Idm)
6.具有限幅电路的PI调节器
(以DJK04挂件调节器I为例)
A
B
(4)调零电路：正常状态下，调节器接成比例调节器时，若所有输入端都 接地，则调节器的输出电压应为零，否则应进行调零。 调零方法：①调节器接成比例调节器；②三个输入端都接地；③调节 调零电位器RP3使7端输出电压尽量接近于零。
6.具有限幅电路的PI调节器
* Un
n

即给定不变时，转速为不变，电流可为任意值。 (2)发生堵转时(ASR饱和，Id=Idm) ,n=0 双闭环系统的静特性曲线如右图示 实线为理想特性，虚线为实际特性
(以DJK04挂件调节器I为例)
A
B
(5)限幅电路：VD3-RP1构成正向输出限幅电路，VD4-RP2构成负向输出 限幅电路。RP1调节正向限幅值，RP2调节负向限幅值。 工作原理：当输出电压为正时，输出最大值不会超出A点电位，否则 VD4导通，输出被嵌位(等于A点电位)。同理，输出负电压不超过UB
小结
双闭环调速系统的构成具有如下特点：
① 转速调节器ASR与电流调节器ACR为串联关系，转速调节器的输出作为 电流调节器的给定。
② 系统有2个闭环回路，内环是电流环，外环是转速环。转速环对电动机 的转速实现调节，是主要调节；电流环对电动机的电枢电流实现调节，是 辅助调节。 ③ 为了使系统获得较好的动态和稳态性能，2个调节器均采用PI调节器。 ④ 2个调节器的输出都是带限幅的。转速调节器的输出限幅决定了电枢 电流最大值，电流调节器的输出限幅决定了整流装置的最大输出电压。
§3 双闭环直流调速系统

1.
2.
3.
4. 5.
6.
学习目标： 理解单闭环直流调速系统的局限性及其改进方法。 掌握双闭环直流调速系统的组成及其特点，能画出其原理 图。 掌握双闭环直流调速系统静特性分析方法，能进行相关静 态计算。 理解双闭环直流调速的启动过程及其特点。 理解转速调节器和电流调节器的作用。 能在实验室熟练完成双闭环调速系统的接线和基本单元的 调试，会测试双闭环调速系统的静特性。
§3.1 双闭环直流调速系统的构成
一、问题的提出----双闭环调速系统产生的背景
开环调速系统结构简单，最容易实现；但它没有抗干扰能力，
负载电流变化或电网电压波动时，电机转速都会发生变化， 因此，仅适用干扰小、对调速性能要求不高的场合。
转速负反馈单闭环调速系统是对开环调速系统的改进，对作
用于闭环内前向通道上的干扰均有调节作用，转速更稳定， 调速性能更好，若采用PI调节器可以实现无静差调速。但由 于系统对电枢电流没有调节作用，还存在局限性： (1)不能全压起动，否则电流过大。
(2)当电机过载或堵转时，没有过电流保护作用。
一、问题的提出----双闭环调速系统产生的背景
改进措施：
再引一个电流调节环，对电枢电流起调节作用，构成双 闭环调速系统。
预期目标
① 使电动机能在给定电压下直接启动，启动电流不超过最 大允许值，既保证电动机有较大的启动转矩，启动过程较 快，又能保障系统安全 。 ②电机过载或堵转时，起限电流保护。
6.具有限幅电路的PI调节器
(以DJK04挂件调节器I为例)
A
B
(2)输入端保护电路：防止同相与反相输入端有较大电压差。 运算放大器的两个输入端在理论上相当于虚短路，电位相同。
6.具有限幅电路的PI调节器
(以DJK04挂件调节器I为例)
A
B
(3)反馈支路：PI调节器反馈支路需接入电阻和电容。 DJK4挂件上，若4—5—6之间呈虚线图，说明R7、C5需要从DJK08中 接入；若是实线图，说明挂件内部已有此电阻电容，不虚外接。

思考2：稳态时PI调节器输入-输出有什么特点？ 思考3：上图中各量之间有什么关系？
2.参数之间的关系
(1)
U n 0
U i 0
* Un Un n
n
* Un

反馈系数一定的情况下，转速由转速给定唯一决定。
(2)
U i* U i I d
ACR的输出取决 于转速给定和负 载电流的大小。
5.具有PI调节器的双闭环调速系统
转速调节器ASR、电流调节器ACR结构相同。
6.具有限幅电路的PI调节器
(以DJK04挂件调节器I为例)
A
B
(1)输入端：三个输入端用其中两个。一般选用两个对称输入端，即 2接给 定、3接反馈。 R1-C2；R2-C3为输入端滤波电路。 ***若2接给定、1接反馈，则R3-C1构成微分反馈环节。