课程设计---三相零式整流的直流电机调速系统设计及仿真

1、 第一章 双闭环直流调速系统的工作原理 1.1 双闭环直流调速系统的介绍 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

2、馈环节是专门用来控制电流的。但它只是在 超过临界电流 dcr I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1.1-（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1.1-（b）

3、 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。 1 (a) 带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程 (b)理想快速起动过程 图1.1 调速系统起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 dm I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， 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

4、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。 1.2 双闭环直流调速系统的组成 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1.2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。 IdL n t Id O Idm IdL n t Id O Idm Idcr n n (a) (b) 2 图1.2 转速、电流双闭环直流调速系统 图中: