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自动控制系统习题Document number : NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT自动控制系统习题—、简述题1. 简述转速、电流双闭环调速系统的启动过程。
答：转速、电流双闭环调速系统的启动有三个阶段，即：强迫建流阶段、恒流升速阶段、稳速阶段。
强迫建流阶段中，电枢电流由壽上升到电机允许的最大电流，速度调节器ASR饱和”其输岀限幅,电流环线性调节；恒流升速阶段中,电机在允许的最大电流下,转速由零上升到给定速度，速度开环控制，电流为恒流系统；稳速阶段中，系统经退饱和超调后，速度调节器线性状态，系统为调速系统，调节电流、速度达到稳态。
2. 简述PWM变换器中，泵升电压是怎样形成的如何抑制。
答：PWM变换器的直流整流电源由整流二极管构成，不能反馈能量，能量只能单向传递。
当主回路的能量反馈时，该能量储存在储能电容上，使电容上电压升髙，该升高的电压为泵升电压。
抑制泵升电压的措施有2 : 1是提高储能电容的容量，使上升的电压得到抑制；2 是在主电踣的母线上接电流分流器，当主电路电压过高时,通过分流器将能量释放，使主电路电压下降。
3. 简述自然环流电枢可逆转速、电流双闭环调速系统的正向制动过程分为几个阶段各阶段的能量传递的特点。
答：电枢可逆调速系统制动有四个过程，即本组逆变、反接制动（它组建流子阶段）、回馈制动（它组逆变子阶段）、它组逆变减流子阶段。
本组逆变阶段中，主电踣中电感电能传递给电网，电动机电动状态；反接制动阶段中，电网的电能以及电动机机械能传递给主回踣的电阻和电感转化为热能和磁场能量，电动机反接制动；回馈制动中，电动机的机械能传递给电网，电动机回馈制动；它组逆变减流子阶段中，主电踣中电感电能传递给电网。
4. 闭环控制系统的静特性和开环机械特性的主要区别是什么5. 什么叫调速范围、静差率它们之间有什么关系怎样提高调速范围答：调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速与最低转速之比。
3-1 在恒流起动过程中，电枢电流能否达到最大值 Idm为什么答：不能达到最大值，因为在恒流升速阶段，电流闭环调节的扰动是电动机的反电动势，它正是一个线性渐增的斜坡扰动量，所以系统做不到无静差，而是Id 略低于Idm。
3-2 由于机械原因，造成转轴堵死，分析双闭环直流调速系统的工作状态。
答：转轴堵死，则n=0,比较大,导致比较大,也比较大,然后输出电压较大，最终可能导致电机烧坏。
3-3 双闭环直流调速系统中，给定电压 Un*不变，增加转速负反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压 Un 和实际转速 n 是增加、减小还是不变答：反馈系数增加使得增大，减小，减小，减小，输出电压减小，转速n减小，然后会有所减小，但是由于α增大了，总体还是增大的。
3-4 双闭环直流调速系统调试时，遇到下列情况会出现什么现象答：（1）转速一直上升，ASR不会饱和，转速调节有静差。
（2）转速上升时，电流不能维持恒值，有静差。
3-5某双闭环调速系统，ASR、均采用 PI 调节器，ACR 调试中怎样才能做到Uim*=6V时，Idm=20A；如欲使 Un*=10V 时，n=1000rpm，应调什么参数答：前者应调节，后者应调节。
3-6 在转速、电流双闭环直流调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数改变转速调节器的放大倍数Kn行不行改变电力电子变换器的放大倍数 Ks 行不行改变转速反馈系数α行不行若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数答：转速n是由给定电压决定的，若要改变电动机转速，应调节给定电压。
改变Kn和Ks不行。
改变转速反馈系数α行。
若要改变电动机的堵转电流，应调节或者。
3-7 转速电流双闭环直流调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少为什么答：均为零。
因为双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，作用是使输入偏差电压在稳态时为零。
各变量之间关系如下：3-8 在双闭环系统中，若速度调节器改为比例调节器，或电流调节器改为比例调节器，对系统的稳态性能影响如何答：稳态运行时有静差，不能实现无静差。
电力拖动自动控制系统运动控制系统-四版-复习题-考试题目直流调速系统判断:1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
<）2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M 法适用于测高速，T法适用于测低速。
<）3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
<）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
<）5静差率和机械特性硬度是一回事。
< ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
< ）7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk 的大小并非仅取决于速度定 Ug*的大小。
<）8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
< ）9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
<）10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向<正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
<）11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
<）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
< ）12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段<）13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。
<）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。
<）15 闭环系统可以改造控制对象。
<）16闭环系统电动机转速与负载电流<或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。
17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。
<）18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。
<）19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。
<）20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。
<）二选择题1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，< ）。
电力拖动与运动控制系统复习题一．判断题1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
（Ⅹ）2. 带电流截止负反馈的速度反馈调速系统是单闭环调速系统（√）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
（√）5静差率和机械特性硬度是一回事。
（Ⅹ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
（Ⅹ）7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk的大小并非仅取决于速度给定值Ug的大小。
（√）8.临界截止电流应大于电动机额定电流（√）。
9.双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
（Ⅹ）10.可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
（√）11.电流滞环控制器的滞环宽度越窄，则开关频率越高（√）12.电压源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速系统中，I*R补值，保证 U/f=常数。
（√）。
偿环节的作用是适当提高US13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。
（Ⅹ）14.在矢量控制系统中，通过转子磁链定向的目的是可以实现定子电流的转矩分量和励磁分量完全解耦。
（√）二．选择题2．静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,静差率(B)越大 B. 越小 C. 不变 D.先大后小4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是(B) A．比例控制 B．积分控制C．微分控制 D．比例微分控制5．控制系统能够正常运行的首要条件是 (B)A.快速性B.稳定性C. 稳态误差小D.扰动小8．转速电环调速系统中电流调节器的英文缩写是 (A)A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR A.9. 当静差率相同，带P调节的转速反馈系统比开环系统的调速范围大（）倍。
A. KB. 1+KC. 2D. 110. 双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 (A)A. 转速调节阶段B.电流上升阶段C.恒流升速阶段D.电流下降阶段11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 (C)A. 准时间最优控制B.饱和非线性控制 C．饱和线性控制 D．转速超调12. SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的 (A)A．正弦波 B．方波 C．等腰三角波 D．锯齿波14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是 (B)A．高阶 B．低阶 C．非线性 D．强耦合15. 比例微分的英文缩写是(B)A. PIB. PD C I D PID16. 调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准(C)A. 平均速度B. 最高速 C 最低速 D 理想空载速度17. 在理想空载转速下，带P调节的单闭环调速系统静差率为开环系统静差率的（）倍。
一、判断题1、自动控制的直流调速系统，往往以调节电枢供电电压为主。
（√）2、在V-M系统中，设置平波电抗器可以抑制电流脉动。
（√）3、在电流断续时，V-M系统机械特性很软，理想空载转速翘得很高。
（√）4、与晶闸管-电动机调速系统相比，直流脉宽调速系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都小。
（√）5、转速、电流双闭环直流调速系统中，当电动机过载甚至堵转时，转速调节器可以限制电枢电流最大值，起快速自动保护作用。
（X）6、按照典型II型系统设计转速调节器时，中频宽h可以任意选择。
（X）7、按照典型II型系统设计转速调节器时，由典型II型系统的开环传递函数可知，K、T、τ都是待定符号。
（X）8、转速、电流双闭环直流调速系统中，对负载变化起抗扰作用的是转速调节器。
（√）9、积分控制可以使直流调速系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。
（√）10、闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流或转矩间的稳定关系。
（√）1、弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
（Ⅹ）2、采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。
（√）3、只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
（√）4、直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
（√）5、静差率和机械特性硬度是一回事。
（Ⅹ）6、带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
（Ⅹ）7、电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k的大小并非仅取决于速度定 U g*的大小。
（√）8、双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
（Ⅹ）9、逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
（Ⅹ）10、可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
（√）11、双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
判断题1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
(Ⅹ）2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。
(√）3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
（√）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
（√）5静差率和机械特性硬度是一回事。
( Ⅹ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
( Ⅹ）7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k的大小并非仅取决于速度定 U g*的大小。
（√）8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
（Ⅹ）9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况.（Ⅹ）10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
（√）11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
（Ⅹ）与开环系统相比,单闭环调速系统的稳态速降减小了。
（Ⅹ）12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√)13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。
（Ⅹ）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。
（√）15 闭环系统可以改造控制对象.（√）16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系,即静特性，它在形式上与开环机械特性相似,但本质上却有很大的不同。
17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。
（√）18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。
（Ⅹ）19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。
(√）20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快.（√）选择题1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是B A．PID B．PI C．P D．PD 2．静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时,特性越硬,静差率A A．越小B．越大C．不变D．不确定3．下列异步电动机调速方法属于转差功率不变型的调速系统是DA．降电压调速B．串级调速C．变极调速D．变压变频调速4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是BA．比例控制B．积分控制C．微分控制D．比例微分控制5．控制系统能够正常运行的首要条件是BA．抗扰性B．稳定性C．快速性D．准确性6．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc越低，则系统的稳定精度A．越高B．越低C．不变D．不确定8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是AA．ACR B．AVR C．ASR D．ATR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括DA.转速调节阶段B.电流上升阶段C。
带电流截止负反馈的转速单闭环可逆调速系统设计心得在设计带有电流截止负反馈的转速单闭环可逆调速系统时，我获得了一些有价值的心得。
这种系统通常用于电机控制，通过闭环反馈来实现对电机转速的精确控制。
首先，设计一个合适的电流截止负反馈环路非常重要。
电流截止是一种常用的控制策略，通过将电流与设定值进行比较，然后根据比较结果调整控制信号来实现对转速的控制。
在设计负反馈环路时，需要注意选择合适的比例和积分增益来实现稳定的控制。
其次，选择合适的转速控制策略也是至关重要的。
常见的转速控制策略包括PID 控制、模糊控制和神经网络控制等。
根据实际需求和系统特点，选择最适合的控制策略能够提高系统的控制性能和稳定性。
此外，设计合适的传感器和测量电路也是设计可逆调速系统的重要一环。
转速传感器的准确性对于精确控制转速至关重要。
在选择传感器时，需要考虑其测量范围、精度和响应速度等因素。
最后，合理设计控制回路，并对系统进行充分的仿真和实验。
通过仿真和实验可以验证设计的合理性和系统的性能。
在仿真和实验中，可以对系统进行各种工况的测试，以确保系统在各种条件下都能稳定工作。
总结起来，设计带有电流截止负反馈的转速单闭环可逆调速系统需要考虑多个因素，包括负反馈环路设计、转速控制策略选择、传感器选择和系统仿真与实验。
通过综合考虑这些因素，可以设计出高性能和稳定的转速控制系统。
实验八带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统一、实验目的(1)了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。
(2)掌握晶闸管直流调速系统的一般调试方法及电流截止负反馈的整定。
(3)通过实验，加深理解负反馈原理及转速负反馈电流截止负反馈的在调速系统中的作用。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。
对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。
按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。
在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。
在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压U Ct，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。
电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI(比例积分)调节。
这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。
在电流单闭环中，将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到“电流调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压U Ct，控制整流桥的“触发电路”，改变“三相全控整流”的电压输出，从而构成了电流负反馈闭环系统。
电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决定。
同样，电流调节器若采用P（比例）调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI(比例积分)调节。
当“给定”恒定时，闭环系统对电枢电流变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化。
带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统设计与仿真 一、设计要求系统稳定并无静差 二、给定参数17,220,3000/min N N N P kw U V n r ===，I N =87.3A ，电枢回路电阻0.087a R =Ω，电感0.0032a L H =,励磁回路电阻181.5Ω,电动机的转动惯量20.76.J Kg m =三、闭环直流调速系统稳态参数的计算 1）额定负载时的稳态速降应为：m i n/12.6min /)02.01(1002.03000)1(r r s D s n n N cl =-⨯⨯≤-=∆2）闭环系统应有的开环放大系数：计算电动机的电动势系数： r V r V n R I U C N a N N e min/071.0min/3000087.03.87220⋅=⋅⨯-=-=闭环系统额定速降为：min /97.106min /071.0087.03.87r r C R I n e N op =⨯==∆闭环系统的开环放大系数为：5.16112.697.1061=-≥-∆∆=clop n n K003.0/max max n ==n U α3）计算运算放大器的放大系数和参数 运算放大器放大系数K p 为:5.16/e p ≥=s K KC K α电枢回路的总电感为0.0032H电磁时间常数为037.0/l ==R L T 27/1l ==τK4)电流截止负反馈 四加电网扰动（第8s电压220→240）负载扰动给定值扰动五、将PI调节器参数改变1.电网扰动（第8s电压220→240）2.负载扰动3.给定值扰动转速、电流双闭环直流调速系统设计与仿真一、设计要求系统稳定并无静差 二、给定参数17,220,3000/min N N N P kw U V n r ===，I N =87.3A ，电枢回路电阻0.087a R =Ω，电感0.0032a L H =,励磁回路电阻181.5Ω,电动机的转动惯量20.76.J Kg m =三、电流调节器ACR 参数计算允许电流过载倍数λ=2；设调节器输入输出电压im nm **U U ==10V ，电力电子开关频率为f=l kHz ．首先计算电流反馈系数β和转速反馈系数α：06.0 I n im *==ββλU N U n nm *α= α=0.003s T 001.0s = ，电流环小时间常数为s T T T oi 002.0s i =+=∑电流调节器超前时间常数为s T K l i 015.0/1i ===τ 而对电流环开环增益局l K =250/5.0=∑i T ，于是ACR 的比例系数为：94.4/i l i ==s K R K K βτ 四、转速调节器ASR 参数计算 选中频段宽度h=5。
电力拖动自动控制系统作业19题1.电力牵引设备上最先进的可控直流电源是_直流斩波器或脉宽调制变换器__。
2.SPWM控制技术包括___和___两种方式。
单极性控制/双极性控制3.交流异步电动机采用调压调速,从高速变到低速,其转差功率( )。
B全部以热能的形式消耗掉了4.异步电动机串级调速系统中,串级调速装置的容量( )。
A随调速范围的增大而增大5.在恒压频比控制的变频调速系统中,在基频以下变频调速时进行定子电压补偿,其目的是( )。
C维持气隙磁通恒定6.转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制( )。
C电机的气隙磁通7.转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是( )。
BPI8.在微机数字控制系统的故障保护中断服务子程序中,工作程序正确的是( )。
C封锁PWM输出——分析判断故障——显示故障原因并报警——系统复位9.一般的间接变频器中,逆变器起( )作用。
B调频10.带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
( )正确答案错误11.电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk的大小并非仅取决于速度定Ug* 的大小。
( )正确答案正确12.双闭环调速系统在起动过程中,速度调节器总是处于饱和状态。
( )正确答案错误13.逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
( )正确答案错误14.可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向(正或反)由驱动脉冲的宽窄决定。
( )正确答案正确15.异步电动机串级调速机械特性的特征是什么?正确答案1)在串级调速时,理想空载转速与同步转速是不同的。
当改变逆变角时,理想空载转差率和理想空载转速都相应改变;在不同的角下,异步电动机串级调速时的机械特性是近似平行的。
2)异步电动机串级调速时的机械特性比其固有特性要软得多。
3)串级调速时的最大电磁转矩比电动机在正常接线时的最大转矩有明显的降低。
16.交流异步电动机数学模型具有哪些性质?正确答案交流异步电动机数学模型具有高阶、非线性、强耦合、多变量的性质。
湖南科技大学信息与电气工程学院《课程设计报告》题目：带电流截止负反馈的转速闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计专业：电气工程及其自动班级：姓名：学号：指导教师：吴新开课程设计任务书指导教师评语：一、设计目的应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。
应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。
在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。
二、设计参数1、直流电动机（1）：输出功率为:7.5Kw，电枢额定电压220V电枢额定电流 36A，额定励磁电流2A额定励磁电压110V，功率因数0.85电枢电阻0.2欧姆，电枢回路电感100mH电机机电时间常数2S，电枢允许过载系数1.5额定转速1430rpm2、环境条件：电网额定电压:380/220V，电网电压波动:10%环境温度:-40~+40摄氏度，环境湿度:10~90%3、控制系统性能指标：电流超调量小于等于5%空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%调速范围D＝20，静差率小于等于0.03.三、系统方案选择1.可控电源选择直流电动机具有良好的起制动性能在广泛范围内可实现平滑调速，在需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。
从生产机械要求控制的物理量来看，各种系统往往都通过控制转速来实现的。
因而直流调速系统是最基本的拖动控制系统。
直流变电压调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种：①转电流机组适用于调速要求不高、要求可逆运行的系统但其设备多、体积大、费用高、效率低。
②静止可控整流器可通过调节触发装置的控制电压来移动触发脉冲的相位从而实现平滑调速且控制作用快速性能好提高系统动态性能。
③PWM(脉宽调制变换器)或称直流斩波器利用直流斩波器或脉宽调制变换器产生可变平均电压，与V—M系统相比，PWM系统在很多方面有较大的优越性：主电路线路简单，需要的功率器件少，开关频率高；电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；功率开关器件工作在开关状态，道通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流高。
因此，本设计应选择脉宽调速，即采用直流PWM调速。
2.转速负反馈的闭环直流调速系统的原理该系统由转速给定环节为Un*,放大倍数为KP的放大器、移相触发器CF、晶闸管整流器和直流电动机M、测速发电机TG等组成。
带转速负反馈的直流调速系统的稳态特性方程为:K=KPKSKa/Ce,KP为放大器放大倍数;KS为晶闸管整流器放大倍数;Ce为电动机电动势常数; 为转速反馈系数;R 为电枢回路总电阻。
从稳态特性方程2.10 式可以看到,如果适当增大放大器放大倍数KP电机的转速降△n 将减小,电动机有更好的保持速度稳定的性能。
为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用 P I 调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图。
图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压U c为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。
1 电流截止负反馈为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大问题,系统中必须有自动限制电枢电流的环节。
根据反馈控制原理,要维持哪一个物理量基本不变,就应该引入那个物理量的负反馈。
那么引入电流负反馈,应该能够保持电流基本不变,使它不超过允许值。
但是这种作用只应在起动和堵转时存在,在正常运行时又得取消,让电流自由地随着负载增减,这样的当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈叫做电流截止负反馈,简称截流反馈。
为了实现截流反馈,须在系统中引入电流截止负反馈环节。
如图1所示,电流反馈信号取自串人电动机电枢回路的小阻值电阻R S,IdR S正比于电流。
设Idcr为临界的截止电流,当电流大于Idcr时将电流负反馈信号加到放大器的输入端,当电流小于Idcr时将电流反馈切断。
为了实现这一作用,须引入比较电压Ucom。
图1a中利用独立的直流电源作比较电压,其大小可用电位器调节,相当于调节截止电流。
在IdR S与Ucom之间串接一个二极管VD,当IdR S>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IdR S≤Ucom时,二极管截止,Ui即消失。
显然,在这一线路中,截止电流Idcr=Ucom/R S。
图2-1b中利用稳压管 VST的击穿电压Ubr作为比较电压,线路要简单得多,但不能平滑调节截止电流值。
图1 电流截止负反馈环节图2 电流截止负反馈环节的输入输出特性图3 带电流截止负反馈闭环调速系统的静特性电流截止负反馈环节的输入输出特性如图2所示,它表明:当输入信号(IdR s-Ucom)为正值时,输出和输入相等;当(IdR s-Ucom)为负值时,输出为零。
这是一个非线性环节(两段线性环节),将它画在方框中,再和系统的其它部分联接起来,即得带电流截截止负反馈的闭环调速系统稳态结构图4,图中Ui表示电流负反馈信号电压,Un表示转速负反馈信号电压。
图4 带电流截止负反馈的闭环调速系统稳态结构图2双闭环直流调速系统双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。
它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。
我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。
但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。
这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。
在单闭环系统中，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的。
但它只是在超过临界电流值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。
带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动时的电流和转速波形如图5-a所示。
当电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减小，因而加速过程必然拖长。
在实际工作中,我们希望在电机最大电流（转矩）受限的条件下，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）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。
这样的理想起动过程波形如图5-b所示，这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。
这是在最大电流（转矩）受限的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。
带电流截止负反馈的单闭环调速系统的启动过程理想快速启动过程图5 调速系统启动过程的电流和转速波形实际上，由于主电路电感的作用，电流不能突跳，为了实现在允许条件下最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程，按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变[1]，那么采用电流负反馈就能得到近似的恒流过程。
问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再靠电流负反馈发挥主作用，因此我们采用双闭环调速系统。
这样就能做到既存在转速和电流两种负反馈作用又能使它们作用在不同的阶段。
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，如图2-2所示，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。
从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环。
这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。
该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。
因为PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。
一般的调速系统要求以稳和准为主，采用PI调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能。
图6三主电路设计1 主电路和控制系统确定主电路选用V-M系统，采用三相桥式全控整流电路，并增加抑制电流脉动的措施，为此设置平波电抗器，总电感量的计算公式为L=0.693U2/I dmin,一般取I dmin为电动机额定电压的5%-10%。
触发电路采用三相集成触发器。
图7 晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）图8 双闭环直流调速系统电路原理图2 确定整流装置的放大倍数1)为满足调速系统的稳态性能指标，额定负载时的稳态速降为：2）闭环系统应有的开环放大系数：电动机的电动势系数：则开环系统额定速降为：则闭环系统的开环放大系数应为：3）计算转速负反馈环节的反馈系数和参数在转速反馈系数α包含测速发电机的电动势系数C etg和其输出电位器RP2的分压系数α2，即α=α2C etg根据测速发电机的额定数据有：试取α2=0.15，如测速发电机与主电动机直接连接，则在电动机最高转速970r/min 时，转速反馈电压为稳态时很小，只要略大于即可，现有直流稳压电源为15V，完全能够满足给定电压的需要。
因此，取=0.15是正确的。
于是，转速负反馈系数的计算结果为：电位器RP2的选择方法如下：为了使测速发电机的电枢电压降对转速检测信号的线性度没有显著影响，取测速发电机输出最高电压时，其电流约为额定值的20%，则此时RP2所消耗的功率为：为了不致使电位器温度很高，实选电位器的瓦数应为所消耗功率的一倍以上，故可将RP2选为10w，2kΩ的可调电位器。
4）计算运算放大器的放大系数和参数根据调速指标要求，前已求出闭环系数应为K165.6，则运算放大器的放大系数K p应为，取K p为65运算放大器的参数计算如下：根据所用运算放大器的型号，取，则晶闸管触发整流装置：三相桥式可控整流电路，整流变压器Y/Y联结，二次线电压，电压放大系数。
1、电流调节器的设计1）确定时间常数A、整流装置滞后时间常数，三相桥式电路的平均失控时间=0.0017s。
B、机电时间常数，电磁时间常数。
C、电流滤波时间常数。
三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms，为了基本滤平波头，应有，因此取=2ms=0.002s。
D、电流环小时间常数之和。
按小时间常数近似处理，取=+=0.0037s。
2）选择电流调节器结构根据设计要求电流超调量，并保证稳态电流无差，可按典型I型系统设计电流调节器。
