转速负反馈自动调速线路

过渡过程时间
3. 振荡次数 N
在过渡过程时间内,被调量n在其稳定值 上下摆动的次数。
如图所示是三种不同调速系统被调量从x1改变为x2时的变化情况。
系 超调
统
量
1
0
过渡过程 时间T
长
振荡次 数
无
性能 不好
2
大
长
多 不好
Байду номын сангаас
3
小
短
中
好
6.2 晶闸管－电动机直流传动控制系统
分类：
单闭环直流调速系统
按结构的不同： 双闭环直流调速系统
90%
比例调节的特点
• u＝Kce
• 如果采用比例调节，则在负荷扰动下 的调节过程结束后，被调量不可能与设 定值准确相等，它们之间一定有残差。
• 因为根据比例调节的特点，只有调节 器的输入有变化,即被调量和设定值之间 有偏差,调节器的输出才会发生变化。
积分控制的调节规律
2 积分调节的特点，无差调节
当负载发生变化使速度发生变化后，系统通过反馈能维持速度基本不变，这 种状态称为稳速。
PID控制的特点
• PID 控制是比例积分微分控制 • （Proportional-Integral-Differential） • 最久、应用最广，适应性最强的控制方式 • 在工业生产过程中，PID控制算法占85%～
微分控制的调节规律
• 调节器的输出u与被调量或其偏差e对于
时间的导数成正比，即
uS2
de dt
微分调节的特点
• P和I是根据已经形成的被调参数与给定值之偏差 而动作(即偏差的方向和大小进行调节)。
• 微分调节是根据偏差信号的微分,即偏差变化的 速度而动作的。

U
*
im
，转速外环呈开环状态，
转速的变化对系统不再产生影响。在这种情况下，电流负反
馈环起恒流调节作用，转速线性上升，从而获得极好的下垂
特性，如图 3-5中的AB段虚线所示。
第二十一页，编辑于星期三：九点 二十二分。
第 3章 转速、电流双闭环直流调速系统
此时，电流
I
d
U* im ?
?
I dm
，Idm 为最大电流，是由设
差调节。
第二十页，编辑于星期三：九点 二十二分。
第 3章 转速、电流双闭环直流调速系统
1) 转速调节器饱和
在电动机刚开始起动时，突加阶跃给定信号 U*n，由于
机械惯性，转速 n很小，转速负反馈信号 Un很小，则转速偏
差电压 ΔUn=U*n-Un>0很大，转速调节器 ASR 很快达到饱和
状态， ASR的输出维持在限幅值
图 3-5 双闭环直流调速系统的静特性
第二十三页，编辑于星期三：九点 二十二分。
第3章 转速、电流双闭环直流调速系统
2) 转速调节器不饱和
当转速n达到给定值且略有超调时 (即n>n0)，ΔUn=
U*n-Un<0，则转速调节器 ASR的输入信号极性发生改变，
ASR 退出饱和状态，转速负反馈环节开始起转速调节作用，
用以调节起动电流并使之保持最大值，使得转速线性变化， 迅速上升到给定值； 在电动机稳定运行时，转速调节器退 出饱和状态，开始起主要调节作用，使转速随着转速给定信 号的变化而变化，电流环跟随转速环调节电动机的电枢电流 以平衡负载电流。
第六页，编辑于星期三：九点 二十二分。
第 3章 转速、电流双闭环直流调速系统
器ACR和转速调节器 ASR的输入电压偏差一定为零，因此，

六、实验报告
１、简述实验中观察到的现象，对实验中出现的问题加以分析、解释。
２、画出U/F曲线。
３、画出异步电动机的机械特性n=f（Ｔe）曲线。
４、思考题：如何改变电动机的加速度、减速度？
５、写出实验小结。
实验四速度闭环三相异步电机调压调速系统实验
一．实验目的
3)直流电动机的电枢电流不要超过额定值使用，转速也不要超过1.2倍的额定值。以免影响电机的使用寿命，或发生意外。
4)DJK04与DJK02-1不共地，所以实验时须短接DJK04与DJK02-1的地。
实验二、双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验
一、实验目的
1、了解双闭环不可逆直流调速系统的原理及组成。
2、掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试方法和步骤。
⑴、通过触摸面板上LO/RE切换键进行切换。
⑵、通过对输入端子参数（n36～n39）的设定来切换。
1、 触摸面板的操作方法
触摸面板操作有两种功能：一种是用面板上的RUN键和STOP/RESET键来控制电机的起动、停止。另一种是用于参数设定。
1） 指示灯显示说明
正常时:接通电源后，RUN灯闪亮、ALARM灯灭。指示灯FREF、FOUT、IOUT、MNTR、F/R、LO/RE、PRGM中有灯亮，指示窗口有数据显示。
U09：显示过去最后一次发生过的异常内容。
U10：制造商管理用。
F/R：灯亮时，可用 或 键，选择电动机的运转方向（正/
反转）。 FOR：正转 rev：反转
LO/RE：灯亮时，可用 或 键，选择本地/远程模式。
rE：远程 LO：本地
PRGM：。灯亮时，可用 或 键，选择要设定的参数，再用
键显示该参数的内容，用 或 键修改该

● ●
电压负反馈信号的引出线应尽量靠近 电动机电枢两端。 电压反馈信号必须经过滤波
●
●
电压负反馈的调速系统不能弥补电枢 压降所造成的转速降落
Id
* Un ∆U + _ Un
Kp
Uc
Ks
பைடு நூலகம்
Udo +
Rpe _
Ud +
Ra _
E
n 1/Ce
γ
图 1－53 电压负反馈直流调速系统 － 稳态结构图
1.7.2 电流正反馈和补偿控制规律 电流正反馈和补偿控制规律
* K p K sU n
K p K s βI d
( R pe + Rs ) I d
K = γK P K S
电流正反馈作用的
K p K s βI d C e (1 + K )
项能够补偿两项
稳态速降， 稳态速降，当然就可以减小静差了
如果 1 + K − 1 + K − Ra = 0 就做到了无静差 无静差的条件：
K pKsβ
R pe + Rs
R + KRa β= = β cr K pKs
β cr
：临界电流反馈系数
R: 电枢回路总电阻， R
= R pe + R s + Ra
采样补偿控制的方法使静差为零， 采样补偿控制的方法使静差为零，叫做 “全补偿” 全补偿”
• “全补偿” 全补偿” 全补偿 • “欠补偿” 欠补偿” • “过补偿” 过补偿”
●
电流正反馈的作用又称作电流补偿控制
Id
Id β
U*
n
Rs+Rpe Ra
Ui + ∆U

）。
72、 推挽功率放大电路在正常工作过程中，晶体管工作在（ 放大 饱和 截止 放大或截止
）状态。
73、 正弦波振荡器由（ ）大部分组成。 2 3 4 5
74、 LC 振荡器中，为容易起振而引入的反馈属于（ 负反馈 正反馈 电压反馈 电流反馈
）。
75、 直接耦合放大电路产生零点漂移的主要原因是：（ 温度 湿度 电压
），因而使转速也接近不变。
60、 直流发电机 - 直流电动机自动调速系统在额定转速基速以下调速时，调节直流发电机励磁电路电阻的实质是（
）。
改变电枢电压 改变励磁磁通
改变电路电阻
限制起动电流
61、 电流正反馈自动调速电路中，电流正反馈反映的是（ 电压 转速 负载 能量
）的大小。
62、 电压负反馈自动调速线路中的被调量是（ 转速 电动机端电压 电枢电压 电枢电流
）制成。
21、 一台三相变压器的联接组别为 Y、 Yn0，其中“ Yn”表示变压器的（ ）。 低压绕组为有中性线引出的 Y 形联接 低压绕组为 Y 形联接，中性点需接地，但不引出中性线 高压绕组为有中性线引出的 Y 形联接 高压绕组为 Y 形联接，中性点需接地，但不引出中性线
22、 若要调小磁分路动铁式电焊变压器的焊接电流，可将动铁心（
）。
6、 正弦交流电压 U=10sin （ 628t+60 ） V，它的频率为（ ）。 100Hz 50Hz
60Hz 628Hz
7、 纯电感或纯电容电路无功功率等于（ ）。 单位时间内所储存的电能 电路瞬时功率的最大值 电流单位时间内所做的功 单位时间内与电源交换的有功电能
8、 一台额定功率是 15kW，功率因数是 0.5 的电动机，效率为 0.8 ，它的输入功率是（ ） kW。 17.5 30 14 18.75

注意: 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）间的稳态关系，它在形式上与开环机械特性 相似，但本质上却有很大不同，故定名为“静特性”。
1.2.4 开环机械特性和闭环静特性的关系
系统的开环机械特性为 （1）闭环系统速降小,静特性硬
n
Ud0
IdR
K
p
K
sU
* n
RId
Ce
Ce
系统的开环机械特性为 （1）闭环系统速降小,静特性硬
n
Ud0
IdR
K
p
K
sU
* n
RId
（2）系统的静差率小,稳速精度高
Ce
Ce
Ce 开环和闭环系统的静差率分别为
n0op nop
而闭环时的静特性可写成
n
K
p
K
sU
* n
RI d
Ce (1 K ) Ce (1 K )
scl
ncl , nocl
sop
2）静特性
(1)只考虑给定un*作用 时的闭环系统
un
闭环系统的开环放大系数（增益）K K p Ks
闭环系
Ce
统的稳
态结构
框图
n Kp Ks / Ce
U
* n
1 K p Ks / Ce
n
K
p
K
sU
* n
Ce (1 K )
(2)只考虑扰动-IdR作
用时的闭环系统
n
1
RI d Ce (1 K )
1.2.4 开环机械特性和闭环静特性的关系
系统的开环机械特性为 （1）闭环系统速降小,静特性硬
n
Ud0
IdR

实验三转速负反馈闭环调速系统的仿真一．实验目的熟练使用MATLAB下的SIMULINK软件进行系统仿真。

学会用MATLAB下的SIMULINK软件建立比例积分控制的直流调速系统的仿真模型和进行仿真实验的方法。

二．实验器材PC机一台，MATLAB软件三．实验参数采用比例积分控制的转速负反馈直流调速系统，结构框图参考教材P51的图2-45，其各环节的参数如下：直流电动机：额定电压UN = 220 V，额定电流IdN = 55 A，额定转速nN = 1000 r/min，电动机电势系数Ce= 0.192 V·min/r。

假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks = 44，滞后时间常数Ts = 0.00167 s。

电枢回路总电阻R =1.0 Ω，电枢回路电磁时间常数Tl = 0.00167 s，电力拖动系统机电时间常数Tm = 0.075 s。

转速反馈系数α= 0.01V·min/r。

对应额定转速时的给定电压Un*=10V。

电流负反馈采样电阻Rs = 0.1 Ω，临界截止电流Idcr=1.3IdN，比较电压Ucom = Idcr Rs。

四．实验内容1、根据所提供的系统参数，参考教材P51中图2-45建立采用比例积分控制的转速闭环调速系统的仿真模型。

图1比例积分控制的直流调速系统仿真图2、在理想空载下，改变比例积分控制器的比例系数K p 和积分系数K i （如表1所示），观察调速系统输出转速n 的响应曲线，记录转速的超调量、响应时间、稳态值等参数，以及电枢电流I d 的响应曲线，记录相关数据，并分析原因。

表1 比例积分系数表1不同比例系数K p 和积分系数K i 时的转速数据对比t/sn (r /m i n )不同比例系数Kp 和积分系数Ki 的转速n 曲线t/sI d /A不同比例系数Kp 和积分系数Ki 的电枢电流Id 曲线表2不同比例系数K p和积分系数K i时的电枢电流数据对比通过表1、2可得，当K p0.25，K i=3时，在响应阶段中转速变化比较慢且无超调，其稳态值999.55r/min，并且电枢电流比较小，波动范围也比较窄；当K p=0.56，Ki=11.43时，在响应阶段中转速变化比较快，其稳态值达到1000r/min，并且电枢电流较大，波动范围稍大一点，响应时间较短，约为0.26s；当Kp=0.8，Ki=15时，响应阶段中转速变化快，其稳态值达到1000r/min，响应时间短，约为0.2s，电枢电流大，波动范围大。

3. 电压负反馈与电流正反馈组成的 转速负反馈单闭环有静差调速系统（见教材P278图7-39） 电流正反馈可以补偿电动机电枢电阻压降IaRa， 因而扩大了调速范围，提高了转速的稳定性。 只要二者比例配合适当，可以起到速度负反馈的作用。
第7章 直流电动机调速系统 第二部分
1. 转速负反馈单闭环有静差调速系统
7-5 单闭环直流调速系统
（3）闭环系统的 稳态结构框图
Kp
Ks
γ
1/Ce
Ug
Uk
△U
E
n
Ud
Uf
+
+
-IdR
-
第7章 直流电动机调速系统 第二部分
一、单闭环有静差调速系统
1. 转速负反馈单闭环有静差调速系统
7-5 单闭环直流调速系统
7-5 单闭环直流调速系统
系统组成见教材P281图7-43。 单闭环无静差调速系统中采用比例积分（PI）调节器， 比例部分迅速反映调节作用，动态响应快， 积分部分最终消除静态偏差。 因此较好地解决了系统静态与动态的矛盾，获得广泛应用。 对于反馈检测元件和给定电源误差的消除， 闭环系统是无能为力的，故高精度的自动调速系统必须 有高精度的检测元件和给定电源作保证。 单闭环调速系统解决不了系统工作时冲击电流大的问题， 所以，还要加电流截止负反馈环节来限制过大的电流。
O
O
O
T
E
u
GE
t
on
t
off
i0
i1
i2
I10
I20
t1
u0
t2
降压斩波电路的原理图及波形
1. 简单的不可逆PWM变换器
一. 不可逆PWM变换器
负载电压平均值

引言目前，转速﹑电流双闭环控制直流调速系统是性能很好﹑应用最广泛的直流调速系统。

我们知道采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。

但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。

故需要引入转速﹑电流双闭环控制直流调速系统，本文着重阐明其控制规律﹑性能特点和设计方法，是各种交﹑直流电力拖动自动控制系统的重要基础。

首先介绍转速﹑电流双闭环调速系统的组成及其静特性，接着说明该系统的动态数学模型，并从起动和抗扰两个方面分析其性能和转速与电流两个调节器的作用。

在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。

电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。

因此，调速技术一直是研究的热点。

长期以来，直流电动机由于调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程中。

直流电动机在额定转速以下运行时，保持励磁电流恒定，可用改变电枢电压的方法实现恒定转矩调速；在额定转速以上运行时，保持电枢电压恒定，可用改变励磁的方法实现恒功率调速。

采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。

在现代化的工业生产中，几乎无处不使用电力拖动装置。

轧钢机、电铲、提升机、运输机等各类生产机械都要采用电动机来传动。

随着对生产工艺，产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械能实现自动调速。

从20世纪60年代以来，现代工业电力拖动系统达到了全新的发展阶段。

这种发展是以采用电力电子技术为基础的，在世界各国的工业部门中，直流电力拖动系统至今仍广泛的应用着。

直流拖动的突出优点在于：容易控制，能在很宽的范围内平滑而精确的调速，以及快速响应等。

在一定时期以内，直流拖动仍将具有强大的生命力。

一概述随着电力电子器件的发展，大功率变流技术前进到一个以弱电为控制，强电为输出的新时代。

直流电机调速系统由于它在技术性能与经济指标上具有优越性，实施技术上也比较成熟，因此在冶金、机械、矿山、铁道、纺织、化工、造纸及发电设备等行业都得到了广泛的应用，已成为工业自动控制领域一个及其重要的组成部分。

一般工业生产中大量应用各种交直流电动机。

直流电动机有良好的调速性能，三相交流桥式全控整流是目前在各种整流电路中应用最为广泛的电力电子电路，在运用到在直流电机调速时可以采用这种电路。

三相交流桥式全空整流最初用途是传动控制，但目前应用的新领域是各种直流电源设计。

前者是三相交流桥式全控整流电路的传统领域，后者则是它当前和未来发展的新领域。

而高频、大功率、高可靠性开关电源是当今电源变换技术发展的重要方向之一。

从我国的实际情况来看很好地采用三相桥式全控整流给直流电机调速仍然有很广泛的应用市场。

这对改善我国科技现状水平，提高经济效益将起着重要作用，所以研究三相桥是全控整流直流调速系统有着深远的意义，它不仅能够大大改善各种机车的调速系统，为其提高安全、快速、低损耗的调速装置，在解决目前国际各国所面临的能源无谓的消耗起到立竿见影的效果。

二设计的总体思路2.1 直流电动机的调速方法采用改变电动机端电压调速的方法。

当额定励磁保持不变，理想空载转速n随U减小而减小，各特性线斜率不变，由此可实现额定转速以下大范围平滑调速，并且在整个调速范围内机械特性硬度不变。

变电压调速要有可调的直流电源，根据供电电源的种类分两种情况：一是采用可控变流装置，将交流电转变为可调的直流电。

二是采用直流斩波器，在具有恒定直流供电电源的地方，实现脉冲调压调速由于工矿企业中大多为交流电源，因此前一种情况应用最广。

晶闸管变流装置输出的直流脉动电压U加在电抗器L和电动d机电枢两端，L起滤波作用以及保持电流连续。

改变晶闸管触发电路的移相控制电压U，就可改变触发脉冲的控制角。

调速系统一、填空题：1.调速系统中常用调节器有、、三种调节器。

答案：比例调节器；积分调节器；比例积分调节器；2.转速负反馈直流调速系统由、、、、等组成。

答案：转速给定；转速调节器ASR；触发器CF；晶闸管变流器U；测速发电机TG3.直流调速系统主要性能指标包括、指标和指标两个部分。

答案：静态性能；动态性能4.双闭环调速系统包括环和环，其中两环之间的关系是为内环，外环为。

答案：电流；速度；电流环；速度换5.逻辑无环流可逆调速系统中，当改变极性，并有时，逻辑才允许进行切换。

答案：转矩极性信号；零电流信号6.通用变频器通常分为、、等三类。

答案：简易型；多功能型；高性能型7.变频器所采用的制动方式一般有、、等几种。

答案：能耗制动；回馈制动；直流制动8.在自动控制系统中常用的反馈形式有：、、、。

答案：转速负反馈；电压负反馈；电流正反馈；电流截止负反馈9.接触器主要用于控制主回路，触头，具有很强的，操作频频高，寿命长。

答案：容量大；灭火能力10.调节器的基本规律主要有双位控制、、、、、、比例积分微分控制等。

答案：比例控制、微分控制、积分控制、比例微分控制、比例积分控制11.采用SPWM技术的交直交变频器属于，输出电压接近，电动机负载，运行效果好。

答案：PWM电压型逆变器、正弦波、运转平稳、低速12.转速负反馈系统中必须采用高精度元件。

答案：测速发电机13.在转速负反馈系统中，闭环系统的转速降减为开环系统转速降的倍。

答案：1/1+K14.在转速负反馈调速系统中，调节转速实质上是落实在调节电压上，所以将转速作为间接调节量，而将电压作为调节量，也可以达到调速的目的，只不过精度稍差。

答案：直接二、判断题：1. 闭环控制系统输出量不反送到输入端参与控制。

（）答案：×2. 开环控制系统和闭环控制系统最大的差别在于闭环控制系统存在一条从被控量到输入端的反馈通道。

（）答案：√3. 由于双闭环调速系统的电流环，主要是对系统主回路电流变化进行调节的，故对电网电压波动对系统的影响，电流环无调节作用。

解：以电机从静止起动为例分析，给定电压增大时系统的调节过程如下：
由于反馈电压与给定电压同为负，成为正反馈，只要给定电压稍大 于零，经反馈电压叠加后，偏差电压会越来越大，电机转速急速升高，造 成飞车事故。
在转速单闭调速实验中表现为：给定从零增加一点，电机转速急速 升高，再减小给定，电机转速不减小，失控。
四、闭环调速与开环调速的比较
静特性方程： nCKep1KsUKn*Ce1RKId 闭环转速降
nb
IdR
1 K Ce
机械特性方程： n U d I d R
Ce
开环转速降
nk
IdR Ce
① 闭环静特性比开环机械特性硬得多。负载电流相等时
nb
nk
1 K
②
闭环系统的静差率要比开环小得多。理想空载转速相等时，
1、开环调速系统采用正给定电压，为什么单闭环调速系统要采用负 给定电压？改变给定电压时调节哪个旋钮？
2、为什么要求触发电路中Ulf端接地？ 3、接线前，设备初始状态检查和调整包含哪些注意事项？ 4、什么是触发电路的最大移相控制电压？如何测出该电压值？ 5、主电路中为什么要串入电抗器？值取多大？ 6、怎样将两个可调电阻并联使用？ 7、怎样判断转速反馈是负负馈？如果接成了正反馈，怎样改正？ 8、怎样测试调节器放大系数、整流装置放大系数和转速反馈系数？
② 被控量总是跟随给定量变化。 即转速跟随给定电压变化。 ③ 闭环系统对作用于闭环内前向通道上的干扰有调节作用。 而作用于 闭环外或非前向通道上的干扰没有调节作用。
.
14
.
15
思考题：
1．什么是有静差调速系统？
2．闭环调速系统对什么样的干扰有调节作用？ 试举例说明。
.
16

图7-3 SA7512螺纹磨床头架调速系统主回路
电动机的正反转由接触器KM1、KM2控制。为了停车时电动机尽快停转， 采用了电阻R6和KM1、KM2的常闭辅助触头组成的能耗制动电路。在电动机 正常运转时，由于KM1或KM2的常闭辅助触头断开，R6未接入主回路。只有 停车时，接触器KM1、KM2均断电释放，其常闭触头闭合，R6接入主回路， 电动机进行能耗制动。 电动机的励磁绕组有二极管V4~V7构成的单相整流桥供电，由欠电流继 电器KA实现弱磁保护。
电笔等。 （2）仪表 万用表、直流电流表、直流电流表（050A）、直流电压表（0-300V）、转速表、示波器等。
目 录
四、知识链接
一、SA7512磨床自动调速电路原理分析 二、SA7512磨床自动调速系统故障分析
三、短接法
目 录
SA7512磨床自动调速电路原理分析
SA7512螺纹磨床头架直流拖动系统为晶闸管-直流电动机无级有差 调速系统，拖动电动机的功率为0.8KM，电动机转速为60~1200r/min， 调试范围为20，最大可达30；满载时，系统的精差率小于10％ ，由于加 工工艺的需要，电动机需要正反转，该系统采用了接触器来改变电动机 转向，接线简单，操作方便。 调速系统的组成和调速原理
当V34的输入信号为零时，V34、 V35均截止，此时电容C7的充电时间常熟 很大，在半周内C7上电压不可能充电到 峰点电压up，所以单结晶体管无脉冲输出， 晶闸管不能导通。当V34的输入信号增大 时，V34基极点位上升，集电极电位下降， 使V35的基极电流增大， 集电极电流随之增大，电容C7的充 电时间常数减小，导通角增大，整流输出 电压增加，即可改变电动机的转速。C7 图7-5单结晶体管触发电路的波形图 和R16上的电压波形如图7-5所示。 为了使晶闸管可靠触发，本线路有脉冲放大环节。脉冲放大环节由晶体管V37、 V38组成。单结晶体管V41输出的正脉冲经电容C10耦合到V37的基极，经两极 放大后由脉冲变压器TC2耦合输出。正脉冲经V17、V18同时加到两只晶闸管上。 但由于在一个周期的某个时刻，只能有一只晶闸管承受正向电压，故只能使这只 承受正向电压的晶闸管导通。在晶体管V38由导通变为截止时，脉冲变压器TC2 的一次侧提供放电回路。二极管V17、V18的作用是保证只有正脉冲才能加到晶 闸管控制极上。为了防止干扰信号引起晶闸管误触发，在TC2的输出端并联电容 C11和C12。电容C8的作用是减小高频信号产生的影响。

5.1.2 现代机床控制技术
⑴控制系统的分类
①按照有无反馈测量装置，控制系统可以分为开 环控制系统和闭环控制系统。
②按照信号处理技术，可以分为模拟控制系统和 数字控制系统。
开环控制系统是没有输出反馈的一类控制系统。 开环控制系统的主要优点是简单、经济、容易维 修以及价格便宜。主要缺点是精度低，对环境变 化和干扰十分敏感。
直流电机工作原理：
右图为直流电机的物理模型，
N、S为定子磁极，abcd是固定在
可旋转铁质圆柱体上的线圈，线圈
I
和圆柱体分别称为电枢绕组和电枢
铁心。线圈的首末端a、d连接到
I
两个相互绝缘并可随线圈一同旋转
的换向片上。转子线圈与外电路的
连接是通过与换向片连接、固定不
动的电刷进行的。
如图电刷A接电源正极，且总 与转到上边的换向片接触，所以产 生的电磁转矩使转子总是逆时针旋 转。
对同一个系统 ，有：
S nnom n0nin
nmin
n0min
nnom
பைடு நூலகம்
nnom S
nnom
(1 S)nnom S
由调速范围（对于调压调速 nmax nnom）， D nmax nnom nmin nmin
将上页的 nmin 表达式代入本式，得 D nnomS nnom(1 S)
（5-5）
无反馈控制的开环调速系统，额定负载下的转速降落值为：
nnom
I dnom R Ce
其中，R是电枢回路总电阻，为系统固有参数， Idnom是对应额定负载时的电流， 也是固定的。所以，一般开环系统无法满足一定调速范围和静差率性能指标要求。
如果在负载增加的同时设法增大系统的给定电压 Un，就会使电动机电枢两端的 电压Ud增大，电动机的转速就会升高。若Un增加量大小适度，就可以使因负载增加 而产生的 n被Ud升高而产生的速升所弥补，结果会使转速n接近保持在负载增加前的 值上。

整流电路 的触发电 路
整流电路
逆变电路
逆变电路的触发电路 系统中，晶闸管整流、移相触发电路、脉冲放大器、电压及速度负反馈环节 的电路和原理与直流调速系统相同。
脉冲发生器电路： 电压信号 脉冲信号 频率大小
幅值大小
频率/电压（F/V）变换器 ：
脉冲信号
频率大小
电压信号 幅值大小
环行计数器:实质是一个脉冲分配器，它把来自频率发生器的脉冲 6个（或12 个）一组依次分配，经脉冲放大器后，顺序触发逆变器的6组晶闸管来实现逆变。
触发控制角为：
只需要一个脉冲信号， 脉冲周期为：1800
如此不断重复，负载上便得到正负对称的交流电压。改变晶闸管控制角的大 小，就可以改变负载上交流电压的大小。


对于电阻性负载其电流波形与电压波形同相。 如果晶闸管调压电路带电感性负载（如异步电动机） ，其电 流波形由于电感上电流不能突变而有滞后现象，其电路和波 形如下图所示。 异步电动机的输出转矩与定子电压的平方成正比，
1．变频器的基本构成
交直交频器的基本构成如图所示，它由主电路(包括整 流器、中间直流环节、逆变器)和控制电路组成。 (1)整流器。整流器的作用是把三相或单相交流电变成 直流电。 (2)逆变器。常用的逆变器是三相桥式逆变电路。有规 律地控制逆变器中主开关元器件的通与断，可以得到 任意频率的三相交流电输出。 (3)中间直流环节。由于逆变器的负载为异步电动机， 属于感性负载，其功率因数总不会为1，因此，在中间 直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。这种 无功能量要靠中间直流环节的储能元件(电容器或电抗 器)来缓冲。
2. 三相交流调压电路
将三对反并联的晶闸管（即单 相调压电路）分别接至三相负载就 构成了一个典型的三相交流调压电 路。 负载可以是星形连接，也可以 是三角形连接。

有静差直流调速系统高级维修电工考证复习之一一、直流调速系统1.直流调速系统概述直流调速有三种方法：○1电枢回路串电阻调速———（有级调速）○2弱磁调速（调磁调速）——（无级调速）○3调压调速————————（无级调速）其中调磁调速为恒功率调速，其调速范围小；调压调速为恒转矩调速，其调速范围大。

在低于额定转速的调速一般采用调压调速，在高于额定转速的调速一般采用调磁调速。

采用调压调速的直流调速系统需要一个可控直流电源为直流电动机供电。

常用的可控直流电源有：○1旋转变流机组（发电机G—电动机M调速系统）○2静止式可控整流器（晶闸管相位控制直流调速系统）○3直流斩波器（直流斩波器调速系统）晶闸管相位控制直流调速系统与直流斩波器调速系统的共同优点是：调速范围宽，可获得较硬的机械特性。

发电机—电动机（G—M）调速系统与晶闸管相位控制直流调速系统、直流斩波器调速系统相比，后两种调速系统具有○1放大倍数大○2快速性能好○3经济性好○4体积小○5控制方便○6运行噪声小等优点。

晶闸管相位控制直流调速系统与直流斩波器调速系统相比，前者又具有○1功率器件少○2线路简单○3调速范围宽○4快速反应好○5功率因数和效率高。

但受器件容量等因素的限制，主要用于中、小功率范围的系统。

在工业生产中，早期应用的是发电机——电动机（G—M）调速系统，随着电子技术的发展，晶闸管相位控制直流调速和直流斩波调速系统获得越来越广泛的应用。

目前应用最广泛的还是晶闸管相位控制直流调速系统。

晶闸管直流调速系统的种类很多，根据系统运行时是否存在稳态偏差，可分为：○1有静差直流调速系统○2无静差直流调速系统根据系统中负反馈环节的数量，可分为：○1单闭环直流调速系统○2双闭环直流调速系统○3多闭环直流调速系统根据系统中电动机是否正、反转，可分为：○1可逆直流调速系统○2不可逆直流调速系统2.直流调速方式根据全电路欧姆定律来分析下列他励直流电动机：Ud = Ed + IdRd Ud ——电动机的电枢Ed = Ce Фn Ed ——电动机分电动势T = Ct ФId T ——电动机的电磁转矩Rd ——电枢绕组Ct ——电动机的转矩常数Ф ——主磁极磁通机械特性为002Ud Rd nn KtT n n Ce CeCt 0/n Ud Ce ——理想空载转矩2/Kt Rd CeCt ——机械特性斜率 2/n RdT CeCt ——转速降落值由上式可知，直流电动机的速度由Ud （电枢两端电压）和Ф（主磁极磁通）所决定。

《运动控制系统》
§2.2 转速、电流双闭环直流调速系统
一、双闭环调速系统的控制规律
转速单闭环系统被调节的是n，检测的误差是n， 要消除的也是扰动对n的影响。故不能控制电流（转 矩）的动态过程。
电流截止负反馈环节只能限制电流的冲击，不 能控制电流保持为某一所需值。
经常正、反转运行的调速系统，希望尽量缩短 启动、制动和反转过渡过程的时间，即要求系统动 态性能好，单闭环就不能满足要求了。
整个系统的本质由外环速度调节器来决定。即： 当ASR不饱和时，电流负反馈使静特性可能产生的 速降完全被ASR的积分作用所抵消了；一旦ASR饱 和，当负载电流过大，系统实现保护作用使n下降 过大时，转速环即失去作用，只剩下电流环起作用， 这时系统表现为恒流调节系统，静特性便会呈现出 很陡的下垂特性。
各变量的稳态工作点和稳态参数计算:
C
IdN
Idm
Id
BC段：描述ASR饱和后（ACR不饱和）的电流单闭环
系统的静特性，转速外环呈开环状态，表现为电流
无静差。
Id
U
* im
Idm
(n < n0 )
ASR的限幅值Uim由设计者选定——限定了最大电 流值Idm。
2、稳态参数：
转速调节器输出：
U
* i
Ui
Id
I dL
电流调节器输出：Uc
加快动态过程。 （4）电机过载/堵转时，限制Idlmax，起快速自动保护作用。
调节器的输出限幅作用
转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定
电流给定电压的最大值Idm；
电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制 了电力电子变换器的最大输出电压Udm。
当ASR饱和时，相当于电流单闭环系统,实现 “只有电流负反馈，没有转速负反馈”