1、 1 课程设计课程设计 课课 程程 电力拖动控制系统电力拖动控制系统 班班 级级 电气电气自动化自动化 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 二零一三年十二零一三年十 2 一、一、 转速、电流双闭环直流调速系统组成及原理转速、电流双闭环直流调速系统组成及原理 1.1、转速、电流双闭环直流调速系统的组成 对于经常正、反转运行的调速系统，利用双闭环调速系统具有十分明显的优势。它能充 分利用电动的过载能力，在过渡过程中保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统以 最大的加速度启动，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 而转入稳定运行。这时，启动电流成方波形，而转速是线
2、性增长的。 为实现转速和电流两种负反馈分别作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和 电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套连接，如图 1 所示。把转速 调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流的输出去控制电力电子变换器 UPE。从闭环 结构上看，电流环在里面，称作内环：转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双 闭环调速系统。 1.2 、 转 速 、 电 流 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 的 原 理 图 3 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 PI 调节器，这样构成 的双闭环直流调速系统的电路原理图如上图所示。图中标出了两个调节器输入
3、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 为正电压的情况标出的并考虑到运算放大 器的倒相作用。图中还表示了两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调节器 ASR 的输出 限幅电压 U 决定了电流调节器 ACR 的最大给定电压， 电流调节器 ACR 的输出限幅电压 U 限 制了电力电子变换器的最大输出电压 二、二、 直流调速系统控制方案直流调速系统控制方案的对比的对比 2.12.1 方案一方案一: :单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统。在电动机周上 装一台测速发动机，引出与转速成正比的电压给定电压比较后，得偏差电压U
4、，经放大 器，产生触发装置的控制电压 Uk，用于控制电动机的转速，如下图 2.2.2 2 方案二：双闭环直流调速系统方案二：双闭环直流调速系统 4 该方案主要由给定环节、ASR、ACR、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电 流检测环节组成。为了时转速反馈和电流负反馈分别起作用，系统设置了电流调节器 ACR 和转速调节器 ASR。电流调节器 ACR 和电流检测反馈回路构成了电流环：转速调节器 ASR 和转速检测反馈回路构成转速环，称为双闭环调速系统。因转速换包围电流环节，故称 电流环为内环，转速为外环。电路中，ASR 和 ACR 串联，即把 ASR 的输出当做 ACR 的输入， 再由 ACR
5、 的输出去控制晶闸管整流器的触发器。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具有输入限幅功能的 PI 调节器，且转速和电流都采用负反馈 闭环。该方案的原理框图如下图： 2.2.3.3.方案论证方案论证 方案一采用单闭环的速度反馈调节时整流电路的脉波数 m = 2 ,3 ,6 ,12 , , 其数目总是有限的,比直流电机每对极下换向片的数目要少得多。因此,除非主电路电感 L = ,否则晶闸管电动机系统的电流脉动总会带来各种影响,主要有:(1) 脉动电流产生 脉动转矩,对生产机械不利; (2)脉动电流(斜波电流) 流入电源,对电网不利,同时也增加 电机的发热。并且晶闸管整流电路
6、的输出电压中除了直流分量外,还含有交流分量。把交流分 量引到运算放大器输入端,不仅不起正常的调节作用,反而会产生干扰,严重时会造成放大器 局部饱和,从而破坏系统的正常工作。 方案二采用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能， 保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电 流的动态过程。在启动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈，不让电流负反 馈发挥主要作用，既能控制转速，实现转速无静差调节，又能控制电流使系统在充分利用电 机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，很好的满足了生产需求。 2.2.4.4.直流调速系统控制方案的确定直流调速系统控制方案的确定 1.在单闭环调速系统中用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器 动态参数的调整，系统的动态性能不够好。 2.系统中采用电流截止负反馈环节来限制启动电流，不能充分利用电动机的过载能力获 5 得最快的动态响应，即最佳过渡过程。为了获得近似理想的过度过程
