最新无静差直流调速系统备课讲稿

8.3.4 单闭环无静差直流调速系统上面介绍的采用比例调节器的单闭环调速系统，其控制作用需要用偏差来维持，属于有静差调速系统，只能设法减少静差，无法从根本上消除静差。

对于有静差调速系统，如果根据稳态性能指标要求计算出系统的开环放大倍数，动态性能可能较差，或根本达不到稳态，也就谈不上是否满足稳态要求。

采用比例积分调节器代替比例放大器后，可以使系统稳定且有足够的稳定裕量。

但是采用PI调节器之后的系统稳态性能是否满足当时并未提及。

通过下面的讨论我们将看到，将比例调节器换成比例积分调节器之后，不仅改善了动态性能，而且还能从根本上消除静差，实现无静差调速。

积分调节器和积分控制规律图所示为用线性集成电路运算放大器构成的积分调节器（简称I调节器）的原理图。

根据运算放大器的工作原理，我们可以很容易地得到（）式中，——积分调节器的积分时间常数。

式（）表明积分调节器的输出电压是输入电压对时间的积分。

当积分调节器在输入和输出都为零时，突加一个阶跃输入，其输出将随时间线性增大（如图所示），即（）其上升的速度取决于积分时间常数。

在积分调节器中，只要在调节器输入端有Uin作用，电流i不为零，电容C就不断积分，输出Uex也就不断线性变化，直到运算放大器饱和为止。

图积分调节器图阶跃输入时积分调节器的输出特性从以上分析可知，积分调节器具有下述特点“（1）积累作用。

只要输入端有信号，哪怕是微小信号，积分就会进行，直至输出达到饱和值（或限幅值）。

只有当输入信号为零，这种积累才会停止。

（2）记忆作用。

在积分过程中，如果突然使输入信号为零，其输出将始终保持在输入信号为零瞬间前的输出值。

（3）延缓作用。

即使输入信号突变，例如为阶跃信号，其输出却不能跃变，而是逐渐积分线性渐增的。

这种滞后特性就是积分调节器的延缓作用。

积分调节器的积累作用和记忆作用是使采用积分调节器和单闭环调速系统完全消除静差的根本原因，这就是积分控制规律。

在采用比例调节器的调速系统中，调节器的输出是功率变换器的控制电压Uct，且。

直流电机调速系统课程设计指导书一、实验目的1、通过对KZ－D系统开环机械特性和闭环机械特性的实测及研究，加深对负反应控制的根本原理的理解。

2、掌握操作实际系统的方法和必要参数的测定方法。

3、研究系统各参数间的根本关系及各参数变化对系统的影响。

4、加深比照例积分调节器动态传输特性的认识，了解其在无静差自动控制系统中的作用。

5、通过实践掌握工程实践中常见的双闭环无静差调速系统参数设计计算和ST调试方法。

5 DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表6 DJ13 直流复励发电机7 DJ15 直流并励电动机8 D42 滑线变阻器串联形式：0.41A，1.8kΩ并联形式：0.82A，900Ω9 数字存储示波器自备10 万用表自备三、实验线路及原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。

在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct，改变U g的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。

实验系统的组成原理图如图5-1所示。

图1-1 实验系统原理图四、实验容(1) 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R,电感值L,s K , 测定直流电动机电势常数C e 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M (2) 转速调节器的调试,电流调节器的调试(3) 设计调速系统。

调速指标为D =10，S <10%；测定系统开环机械特性和∆n nom ，判断能否满足调速指标；如果不能满足，可采用转速负反应；计算及整定比例调节器参数、反应系数；测定闭环系统的机械特性。

(4) 设计及调试双闭环无静差KZ －D 调速系统要求额定转速时S ≤2%，电流超调量σi %<5%，转速起动到额定转速时，超调量σn ed n %<10%，负载扰动恢复时间小于05.s ，电动机过载倍数λ=12.，电流反应系数A V 615.4=β。

（一）任务书1 性能指标稳态指标：系统无静差动态指标：σi<=5%;空载起动到额定转速时σn<=10% 。

2 给定电机及系统参数P N=220W，U N=48V，I N=3.7A，λ=2，n N=200r/min，R a=6.5欧姆电枢回路总电阻R =8欧姆电枢回路总电感L =120mH电机飞轮惯量GD2=1.29 Nm23 设计步骤及说明书要求①画出系统结构图，并简要说明工作原理②根据给定电机参数，设计整流变压器，并计算变压器容量及副边电压值；选择整流二极管及开关管的参数，并确定过流、过压保护元件参数。

③分析PWM变换器，脉宽调制器（UPW）及逻辑延时（DLD）工作原理。

④设计ACR、ASR并满足给定性能指标要求。

⑤完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。

⑥打印说明书（B5），打印电气原理图（A2）。

并交软盘（一组）一张。

目录（二） 实验设计方法及其步骤一、 概述该系统是运用H 型双极模式PWM 控制的原理,采用电流速度双闭环控制方式,设计的一个基于PWM 控制的直流电机控制系统,并设计了软启动电路和完善的保护电路,确保直流电机控制系统准确、可靠地运行。

在主电路设计上,三相交流电经整流电路整流、电容滤波,再由4个IGBT 组成的H 型双极模式转换电路进行调压控制电机速度。

在控制电路中,采用双闭环控制系统,内环是电流环,外环是速度环。

电流检测采用根据磁场补偿原理制成的新型霍尔效应电流互感器—LEM 模块[1].,电流环调节器采用PI 调节,电流调节器输出控制脉冲宽度调制电路产生PWM 波,再通过脉冲分配电路和驱动电路控制IGBT 实现功率变换。

速度检测采用直流测速发电机,其结构简单可靠,准确度高。

为使整个系统能正常安全地运行,设计了过流、过载、过压、欠压保护电路,另外还有过压吸收电路。

确保了系统可靠运行。

二、 系统结构框图及工作原理2.1 系统结构框图如下：双闭环脉宽调速系统的原理框图如图2-1所示。

直流调速技术学科第 1 次授课教案1讲稿部分：第一章:直流调速系统概述引言直流调速技术是现代自动控制系统中发展较早的技术之一。

从20世纪30年代起，就开始使用直流调速系统。

直流调速系统的发展分为3个阶段：（1）直流发电机-电动机调速系统（简称G-M调速系统），（2）晶闸管整流装置-电动机调速系统（简称V-M调速系统），（3）直流脉宽调速系统（简称PWM调速系统）。

在20世纪60年代发展起来的电力电子技术，使人们可以对电能进行变换和控制，从而产生了各种高效、节能的新型电源和各种交直流调速装置，将电能转化为动能，进而转化为其他形式的能，如图1-1所示。

1-1交直流调速系统的功能1.什么是调速？将调节电动机转速，以适应生产要求的过程称之为调速。

2.什么是调速系统？用于完成调速这一功能的自动控制系统就被称为是调速系统。

3.为什么要调速？随着生产技术的发展，对电气传动在启制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面提出了更高要求，这就要求大量使用调速系统。

电动机是用来拖动某种生产机械的动力设备，所以需要根据工艺要求调节其转速。

比如：在加工毛坯工件时，为了防止工件表面对刀具的磨损，因此加工时要求电机低速运行。

而在对工件进行精加工时，为了要缩短加工时间，提高产品的经济效益，因此此时要求电机高速运行。

现代自动控制系统从生产机械要求控制的物理量来看，分为调速系统、位置随动系统（伺服系统）、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型。

4、调速系统的作用机床在加工过程中、需要按不同的加工要求，调整主轴的转速、进给速度。

为保证工件表面质量和精度，要求电动机运行速度平稳。

（1）调速：调速控制系统保证电动机起动、制动、调速过程迅速改变速度。

（2）稳速：调速控制系统能迅速消除扰动(主要是负载和电枢电压波动)而引起的转速波动，保证电动机运行速度平稳。

5、调速系统的分类调速系统根据驱动电动机类型的不同，主要分为直流调速系统和交流调速系统两大类。