交直流调速系统第二章-单闭环直流调速系统(第三版)课件.ppt
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- 直流 调速 系统 第二 闭环 第三 课件
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1、第二章第二章 单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统2022-8-10 2.2 单闭环调速系统的性能分析 2.3 无静差调速系统 2.1 单闭环调速系统的构成及工作原理 2.4单闭环有静差直流调速系统实训 目录目录Contents2022-8-10【知识目标【知识目标】1.理解开环调速的缺点及其改进方法。理解开环调速的缺点及其改进方法。2.掌握转速负反馈调速系统的组成,能画出其原理图。掌握转速负反馈调速系统的组成,能画出其原理图。3.掌握转速负反馈调速系统的工作原理,会分析其抗干扰特性。掌握转速负反馈调速系统的工作原理,会分析其抗干扰特性。4.通过与开环调速相比较,掌握闭环调速系统的优点。通过与
2、开环调速相比较,掌握闭环调速系统的优点。5.理解单闭环系统的开环放大倍数对系统的稳态、动态性能的理解单闭环系统的开环放大倍数对系统的稳态、动态性能的影响。影响。6.能在实验室熟练完成单闭环调速系统的接线与调试,会测试能在实验室熟练完成单闭环调速系统的接线与调试,会测试单闭环调速系统的静特性。单闭环调速系统的静特性。2022-8-10 课题引入课题引入-开环调速系统的局限性分析及改进办法开环调速系统的局限性分析及改进办法 开环调速系统优点开环调速系统优点:结构简单。:结构简单。开环调速系统的局限性开环调速系统的局限性:抗干扰能力差,当电机的负载或电网电压发生波动时,电机的抗干扰能力差,当电机的负
3、载或电网电压发生波动时,电机的转速就会随之改变,即转速不够稳定,因此开环调速只能应用于负转速就会随之改变,即转速不够稳定,因此开环调速只能应用于负载相对稳定、对调速系统性能要求不高的场合。载相对稳定、对调速系统性能要求不高的场合。改进办法改进办法:采用闭环控制。根据自动控制理论,要想使被控量保持稳定,采用闭环控制。根据自动控制理论,要想使被控量保持稳定,可将被控量反馈到系统的输入端,构成负反馈闭环控制系统。将直可将被控量反馈到系统的输入端,构成负反馈闭环控制系统。将直流电动机的转速检测出来,反馈到系统的输入端,可构成转速负反流电动机的转速检测出来,反馈到系统的输入端,可构成转速负反馈直流调速系
4、统。馈直流调速系统。2022-8-102.1单闭环调速系统的构成及工作原理单闭环调速系统的构成及工作原理2022-8-10一、单闭环调速系统的构成一、单闭环调速系统的构成(五部分)(五部分)1给定电路给定电路2转速调节器转速调节器3触发及功放电路触发及功放电路4整流桥与电机主回路整流桥与电机主回路5转速检测与反馈电路转速检测与反馈电路2022-8-10一、单闭环调速系统的构成一、单闭环调速系统的构成(五部分)(五部分)给定电压的极性:运算放大器具有反相作用,其输出与给定电压给定电压的极性:运算放大器具有反相作用,其输出与给定电压极性相反,所以给定采用负给定,以保证触发电压为正;极性相反,所以给
5、定采用负给定,以保证触发电压为正;反馈电压的极性:为实现负反馈,反馈电压的极性为正。反馈电压的极性:为实现负反馈,反馈电压的极性为正。2022-8-10二、单闭环调速系统的工作原理二、单闭环调速系统的工作原理 同开环调速系统一样,转速闭环调速系统中电机的转速大小同开环调速系统一样,转速闭环调速系统中电机的转速大小受转速给定电压受转速给定电压Un*控制,给定电压为零时,电机停止;给定电压控制,给定电压为零时,电机停止;给定电压增大时,电机转速升高;给定电压减小时,电机转速下降。增大时,电机转速升高;给定电压减小时,电机转速下降。以升速控制为例,系统的调节原理分析如下:以升速控制为例,系统的调节原
6、理分析如下:*nnnctdUUUUUUn 当然,转速上升,转速反馈电压会升高,但其升值小于给定当然,转速上升,转速反馈电压会升高,但其升值小于给定电压增值,电压差总体上是增大的,转速是上升的。电压增值,电压差总体上是增大的,转速是上升的。2022-8-101、为什么开环调速采用正给定电压,而单闭环要采用负给定电压?、为什么开环调速采用正给定电压,而单闭环要采用负给定电压?2、要实现转速负反馈控制,转速反馈电压的极性必需为正,若接、要实现转速负反馈控制,转速反馈电压的极性必需为正,若接线时误将其极性接反了,会出现什么现象?线时误将其极性接反了,会出现什么现象?2022-8-10解:以电机从静止起
7、动为例分析,给定电压增大时系统的调节过解: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: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。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。速急速升高,再减小给定,电机转速不减小,失控。2022-8-102.2
8、单闭环调速系统的性能分析单闭环调速系统的性能分析2022-8-10一、单闭环调速系统的稳态结构图一、单闭环调速系统的稳态结构图稳态结构图是反映系统稳定工作时,各构成单元的输入稳态结构图是反映系统稳定工作时,各构成单元的输入-输出输出关系的结构图。关系的结构图。稳态结构图是分析系统性能、进行稳态计算的基础。稳态结构图是分析系统性能、进行稳态计算的基础。2022-8-10一、单闭环调速系统的稳态结构图一、单闭环调速系统的稳态结构图比较环节:比较环节:*nnUUUctpUKU运算放大器输出:运算放大器输出:2p1RKR 为运算放大器放大系数。为运算放大器放大系数。整流装置输出:整流装置输出:dsct
9、UK U电机转速:电机转速:ddeUI RnC转速反馈电压:转速反馈电压:fUn为转速反馈系数为转速反馈系数 2022-8-10二、单闭环调速系统的抗干扰性分析二、单闭环调速系统的抗干扰性分析 引入转速负反馈的目的在于提高调速系统的抗干扰性,保持转引入转速负反馈的目的在于提高调速系统的抗干扰性,保持转速的相对稳定,那么,单闭环调速系统是怎样实现抗干扰作用的呢?速的相对稳定,那么,单闭环调速系统是怎样实现抗干扰作用的呢?以负载电流增大为例分析如下以负载电流增大为例分析如下:dnctdddeUI RInUUUUnC 通过这一调节可抑制转速的下降,虽然不能做到完全阻止转速下通过这一调节可抑制转速的下
10、降,虽然不能做到完全阻止转速下降,但同开环相比,转速的下降程度会大大降低,从而保持了转速的降,但同开环相比,转速的下降程度会大大降低,从而保持了转速的相对稳定相对稳定。同相可分析电网电压下降时,系统的抗干扰性。电网电压下降时,同相可分析电网电压下降时,系统的抗干扰性。电网电压下降时,整流装置输出电压整流装置输出电压Ud减小,电机转速下降,系统调节过程如下:减小,电机转速下降,系统调节过程如下:dnctdddeUI RUnUUUUnC 2022-8-10三、单闭环调速系统的静特性三、单闭环调速系统的静特性 闭环调速稳定工作时,电机转速与负载电流之间的关系称为闭闭环调速稳定工作时,电机转速与负载电
11、流之间的关系称为闭环调速系统的静特性。环调速系统的静特性。*nnUUUctpUKUdsctUK UddeUI RnC由稳态结构图可知由稳态结构图可知由上述四式不难得出由上述四式不难得出*psndee11K K URnICKCK称为系统的开环放大系数。称为系统的开环放大系数。pseK KKC该式称为系统的静特性方程。该式称为系统的静特性方程。2022-8-10静特性与机械特性的比较静特性与机械特性的比较-11、机械特性调速系统对开环而言;静特性是对闭环系统而言的。两者、机械特性调速系统对开环而言;静特性是对闭环系统而言的。两者都表示电机转速与负载电流之间的关系,即都表示电机转速与负载电流之间的关
12、系,即n=f(Id)。2、一条机械特性曲线对应于一个不变的电枢电压;而一条静特性曲线、一条机械特性曲线对应于一个不变的电枢电压;而一条静特性曲线对应于对应于 一个不变的给定电压。一个不变的给定电压。3、如右图所示,设电机开始工、如右图所示,设电机开始工作于作于A点,当负载电流增大时,点,当负载电流增大时,开环和闭环系统工作的原理是不开环和闭环系统工作的原理是不同的:同的:(1)开环系统,给定不变,电枢电开环系统,给定不变,电枢电压就不变,电流增加,工作点将压就不变,电流增加,工作点将沿最下面那条机械特性向下移动沿最下面那条机械特性向下移动(2)而对于闭环调速系统,给定不变,电流增加时,系统有维
13、持转速不而对于闭环调速系统,给定不变,电流增加时,系统有维持转速不下降的趋势,通过调节,电枢电压升高,工作点将移至下降的趋势,通过调节,电枢电压升高,工作点将移至B、C或或D。ABCD所在直线就是闭环系统的在该给定电压下的一条静特性曲线。所在直线就是闭环系统的在该给定电压下的一条静特性曲线。2022-8-10静特性与机械特性的比较静特性与机械特性的比较-24、静特性的硬度要比机械特性硬得多。、静特性的硬度要比机械特性硬得多。这一点从特性方程也可看出:这一点从特性方程也可看出:开环机械特性:开环机械特性:deedURnICCeRkC斜率:斜率:*psndee11K K URnICKCK闭环静特性
14、:闭环静特性:e1RkCK斜率:斜率:可见闭环静特性斜率比开环机械特性小得多。可见闭环静特性斜率比开环机械特性小得多。2022-8-102开环机械特性与闭环系统的静特性有何相同之处和不同之处?开环机械特性与闭环系统的静特性有何相同之处和不同之处?1怎样通过实验测试闭环系统的静特性曲线?怎样通过实验测试闭环系统的静特性曲线?2022-8-10四、闭环调速与开环调速的比较四、闭环调速与开环调速的比较kb1nnK*psndee11K K URnICKCK静特性方程:静特性方程:dbe1I RnK C闭环转速降闭环转速降ddeUI RnC机械特性方程:机械特性方程:dkeI RnC开环转速降开环转速降
15、 闭环静特性比开环机械特性硬得多。负载电流相等时,闭环静特性比开环机械特性硬得多。负载电流相等时,kb1ssK 闭环系统的静差率要比开环小得多。理想空载转速相等时,闭环系统的静差率要比开环小得多。理想空载转速相等时,2022-8-10四、闭环调速与开环调速的比较四、闭环调速与开环调速的比较bk1DK D 闭环系统可比开环有更大的调速范围。闭环系统可比开环有更大的调速范围。静差率相等时,静差率相等时,闭环系统比开环系统的抗干扰性能好。闭环系统比开环系统的抗干扰性能好。可见,增大开环放大倍数可见,增大开环放大倍数K对改善调速系统的稳态性能有利,对改善调速系统的稳态性能有利,即静差率减小、硬度提高、
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