自動控制系統(tǒng)論文

1、<p><b>　　自動控制系統(tǒng)論文</b></p><p><b>　　直</b></p><p><b>　　流</b></p><p><b>　　調</b></p><p><b>　　速</b></p>

2、<p><b>　　系</b></p><p><b>　　統(tǒng)</b></p><p><b>　　院系：機電工程學院</b></p><p><b>　　班級：電氣二班</b></p><p><b>　　姓名：**</b&

3、gt;</p><p>　　學號：10*******</p><p><b>　　指導老師：**</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　直流電動機和交流電動機相比, 其制造工藝復雜,生產成本高, 維修困難, 需備有直流電源才能使用。但因直流電動機具有寬廣的調速范圍,

4、平滑的調速特性，較高的過載能力和較大的起動、制動轉矩, 因此被廣泛地應用于調速性能要求較高的場合。在工業(yè)生產中, 需要高性能速度控制的電力拖動場合, 直流調速系統(tǒng)發(fā)揮著極為重要的作用, 高精度金屬切削機床, 大型起重設備、軋鋼機、礦井卷揚、城市電車等領域都廣泛采用直流電動機拖動。特別是晶閘管—直流電動機拖動系統(tǒng),具有自動化程度高、控制性能好、起動轉矩大, 易于實現無級調速等優(yōu)點而被廣泛應用。而且，直流調速系統(tǒng)在理論和實踐上都比較成熟，從

5、控制技術角度來看，它又是交流調速系統(tǒng)的基礎。因此加強對直流調速系統(tǒng)的發(fā)展有利于更進一步發(fā)展交流調速系統(tǒng)，促進調速系統(tǒng)的進一步完善。</p><p>　　晶閘管直流調速系統(tǒng)有可逆調速和不可逆調速兩種。不可逆直流調速系統(tǒng)只適用于不要求改變電動機轉向或不要求經常改變電動機轉向, 同時在停車時對快速性又無特殊要求的生產機械, 如車床、鏜床等。在工業(yè)生產中, 某些生產機械要求電動機既能頻繁正反轉又能快速起動、制動, 如龍門

6、刨床、可逆軋鋼機等,這些生產機械就需要采用可逆直流調速系統(tǒng)。</p><p>　　直流電動機的調速方法有三種, 即電樞回路串電阻調速、弱磁調速和調壓調速。其中弱磁調速和調壓調速均可實現無級平滑調速, 調壓調速的調速范圍大, 調速性能最好, 是應用最為廣泛的自動調速方法。采用調壓調速的直流調速系統(tǒng), 需要一可控直流電源為直流電動機電樞供電。常見的可控直流電源有三種:旋轉變流機組、靜止可控整流器和直流斬波器。相應的直

7、流調速系統(tǒng)也有三種: 即發(fā)電機- 電動機調速系統(tǒng), 晶閘管相位控制直流調速系統(tǒng)和直流斬波器調速系統(tǒng)。晶閘管相位控制直流調速系統(tǒng)和發(fā)電機- 電動機 調速系統(tǒng)相比,具有放大倍數大、快速好、效率高、經濟性好、體積小、控制方便、運行噪聲小等優(yōu)點; 而直流斬波器調速系統(tǒng)和晶閘管相位控制直流調速系統(tǒng)相比, 又具有功率器件少、線路簡單、調速范圍寬、快速響應好、效率和功率因數高等優(yōu)點, 但因受器件容量等因素的限制, 目前主要用于中小功率的調速系統(tǒng)。在工

8、業(yè)生產上, 早期應用的是發(fā)電機- 電動機 調速系統(tǒng), 隨著電子技術的發(fā)展, 晶閘管相位控制直流調速系統(tǒng)獲得越來越廣泛的應用。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1、直流調速概念</b></p><p>　　1．1調速概念……………………………………………………4</p>&

9、lt;p>　　1.2直流調速類型……………………………………………4</p><p>　　1.3直流調速性能指標………………………………………6</p><p>　　2、自動控制系統(tǒng)概念</p><p>　　2.1開環(huán)控制系統(tǒng)……………………………………………9</p><p>　　2.2閉環(huán)控制系統(tǒng)……………………………………………9

10、</p><p>　　3、晶閘管-電動機直流調速控制系統(tǒng)</p><p>　　3.1 開環(huán)直流調速系統(tǒng)存在的問題………………………..10</p><p>　　3.2 速度負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的組成及靜特性………...11</p><p>　　3.3 單閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)分析…………………………12</p><p>　

11、　3.4 單閉環(huán)無靜差直流調速系統(tǒng)…………………………12</p><p>　　3.5 單閉環(huán)調速系統(tǒng)的限流保護——電流截止負反饋…14</p><p>　　3.6 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)組成及靜特性……15</p><p>　　4、總結…………………………………………………………16</p><p>　　5、參考文獻………………………

12、……………………………17</p><p>　　1、調速概念及直流調速類型</p><p><b>　　1.1調速概念</b></p><p>　　被控對象：電動機 被調量：速度</p><p>　　調速：為了滿足生產機械的要求，人為的改變電機的轉速。</p><p>　　穩(wěn)速：把負載變化、電

13、網波動等因素對電機轉速的影響，通過調節(jié)作用降到最低限度，甚至消除。</p><p>　　調速系統(tǒng)要求調速和穩(wěn)速相結合。速度要求可調，但調至到某一速度運行時，要求速度要穩(wěn)定。</p><p><b>　　1.2流調速分類</b></p><p>　　機械調速：人為的改變傳動比，有級調速（汽車）。</p><p>　　電氣調

14、速：改變電機轉速。</p><p>　　直流電機的轉速和其它參數的關系可以表示為：</p><p>　　n ： 電機轉速（r/min）；</p><p>　　U：電樞供電電壓（V）；</p><p>　　I： 電樞電流（A）；</p><p>　　R： 電樞回路總電阻（ Ω ）；</p><p>

15、;　　Φ： 勵磁磁通（Wb）；</p><p>　　Ke：由電機結構決定的電動勢常數 。 </p><p>　　可改變如下參數調速：</p><p>　　調節(jié)U (降壓調速，如圖1-1) </p><p><b>　　工作條件：</b></p><p>　　保持勵磁 = N ；</p&g

16、t;<p><b>　　電阻 R = Ra</b></p><p><b>　　調節(jié)過程：</b></p><p>　　改變電壓 UN U</p><p><b>　　n ， n 0 </b></p><p>　　調速特性：

17、 圖1-1</p><p>　　隨著U ，轉速下降，機械特性曲線平行下移。</p><p>　　調節(jié)Φ （弱磁調速，如圖1-2） </p><p><b>　　工作條件：</b></p><p>　　保持電壓 U =UN ；</p><p&g

18、t;　　電阻 R = R a ；</p><p><b>　　調節(jié)過程：</b></p><p><b>　　減小勵磁 從N </b></p><p><b>　　n ， n 0 </b></p><p><b>　　調速特性：</b></p>

19、;<p><b>　　隨著，轉速上升，</b></p><p><b>　　機械特性曲線變軟。</b></p><p>　　調節(jié)R（電樞串電阻調速，如圖1-3）</p><p>　　工作條件： </p><p>　　保持勵磁 = N ；<

20、;/p><p>　　電壓 U =UN ；</p><p><b>　　調節(jié)過程：</b></p><p>　　增加電阻從 Ra R</p><p><b>　　n ，n 0不變；</b></p><p><b>　　調速特性：</b></p>

21、<p><b>　　隨著R，轉速下降，</b></p><p><b>　　機械特性曲線變軟。</b></p><p>　　對于要求在一定范圍內平滑調速的系統(tǒng)來說，調壓方式最好改變電阻只能有級調速；并且功耗大 ；特性軟。弱磁雖然能夠平滑調速，但調速范圍不大，往往只與調壓方案配合，在基速（額定轉速）以上作小范圍的弱磁升速，以擴大調速系統(tǒng)

22、的調速范圍。因此，自動控制的直流調速系統(tǒng)往往以調壓調速為主。</p><p>　　改變電樞電壓調速是直流調速系統(tǒng)采用的主要方法，調節(jié)電樞供電電壓或者改變勵磁磁通，都需要有專門的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下三種：    （1）旋轉變流機組。用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調的直流電壓。    （2）靜止可控整流器

23、。用靜止的可控整流器，如汞弧整流器和晶閘管整流裝置，產生可調的直流電壓。    （3）直流斬波器或脈寬調制變換器。用恒定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波或脈寬調制的方法產生可調的直流平均電壓。</p><p>　　晶閘管可控整流器的功率放大倍數大約在，控制功率小，有利于微電子技術引入到強電領域；在控制作用的快速性上也大大提高，有利于改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。但是，晶閘

24、管整流器也有它的缺點，主要表現在以下方面：</p><p>　　（1）晶閘管一般是單向導電元件，晶閘管整流器的電流是不允許反向的，這給電動機實現可逆運行造成困難。必須實現四象限可逆運行時，只好采用開關切換或正、反兩組全控型整流電路，構成V-M可逆調速系統(tǒng)，后者所用變流設備要增多一倍。</p><p>　　（2）晶閘管元件對于過電壓、過電流以及過高的du/dt和di/dt十分敏感，其中任一指

25、標超過允許值都可能在很短時間內元件損壞，因此必須有可靠的保護裝置和符合要求的散熱條件，而且在選擇元件時還應保留足夠的余量，以保證晶閘管裝置的可靠運行。</p><p>　?。?）晶閘管的控制原理決定了只能滯后觸發(fā)，因此，晶閘管可控制整流器對交流電源來說相當于一個感性負載，吸取滯后的無功電流，因此功率因素低，特別是在深調速狀態(tài)，即系統(tǒng)在較低速運行時，晶閘管的導通角很小，使得系統(tǒng)的功率因素很低，并產生較大的高次諧波電

26、流，引起電網電壓波形畸變，殃及附近的用電設備。如果采用晶閘管整流裝置的調速系統(tǒng)在電網中所占容量比重較大，將造成所謂的“電力公害”。為此，應采取相應的無功補償、濾波和高次諧波的抑制措施。</p><p>　?。?）晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動的，而且脈波數總是有限的。如果主電路電感不是非常大，則輸出電流總存在連續(xù)和斷續(xù)兩種情況，因而機械特性也有連續(xù)和斷續(xù)兩段，連續(xù)段特性比較硬，基本上還是直線；斷續(xù)段特性則很軟，而

27、且呈現出顯著的非線性。</p><p><b>　　1.3調速性能指標</b></p><p><b>　　轉速控制要求</b></p><p>　　各種生產機械對調速系統(tǒng)提出了不同的轉速控制要求，歸納起來有以下三個方面：    （1）調速。在一定的最高轉速和最低轉速范圍內，分檔（

28、有級）地或者平滑（無級）地調節(jié)轉速。    （2）穩(wěn)速。以一定的精度在所需轉速上穩(wěn)定地運行，不因各種可能的外來干擾（如負載變化、電網電壓波動等）而產生過大的轉速波動，以確保產品質量。    （3）加、減速控制。對頻繁起、制動的設備要求盡快地加、減速，縮短起、制動時間，以提高生產率；對不宜經受劇烈速度變化的生產機械，則要求起、制動盡量平穩(wěn)。</p&g

29、t;<p>　　運動控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的性能指標稱為穩(wěn)態(tài)指標，又稱靜態(tài)指標。例如，調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時調速范圍和靜差率，位置隨動系統(tǒng)的定位精度和速度跟蹤精度，張力控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)張力誤差等等。下面我們具體分析調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標。</p><p>　　穩(wěn)態(tài)指標    （1）調速范圍D    生產機械要求電動機能達到的最高轉

30、速nmax和最低轉速nmin之比稱為調速范圍，用字母D表示，即                               &#

31、160;                                    

32、   （1.1）    其中nmax和nmin一般指額定負載時的轉速，對于少數負載很輕的機械，例如精密磨床，也可以用實際負載的轉速。在設計調速系統(tǒng)時，通常視nmax為電動機的額定轉速nnom。</p><p>　?。?）靜差率S    當系統(tǒng)在某一轉速下運行時，負載由理想空載變到額定負載時所對應的轉速降落與理想

33、空載轉速no之比，稱為靜差率S，即                                  

34、60;                  （1.2）    顯然，靜差率表示調速系統(tǒng)在負載變化下轉速的穩(wěn)定程度，它和機械特性的硬度有關，特性越硬，靜差率越小，轉速的穩(wěn)定程度就越高。</p><p&g

35、t;　?。?）調壓調速系統(tǒng)中D，S和之間的關系    在直流電動機調壓調速系統(tǒng)中，就是電動機的額定速度nnom，若額定負載時的轉速降落為，則系統(tǒng)的靜差率應該是最低轉速時的靜差率，即                  

36、                                    

37、0;              （1.3）    而額定負載時的最低轉速為                

38、                                    

39、0;       （1.4）    考慮到式（1.3），式（1.4）可以寫成                     

40、;                      （1.5）    而調速范圍為         &

41、#160;                                    

42、0;                 （1.6）    將式（1.5）代入式（1.6），得           &#

43、160;                                     

44、;              （1.7）</p><p>　　式（1.7）表達了調速范圍D、靜差率S和額定速降之間應滿足的關系。對于同一個調速系統(tǒng)，其特性硬度或值是一定的，如果對靜差率的要求越嚴（即S值越?。?，系統(tǒng)允許的調速范圍D就越小。例如，某調速系統(tǒng)電動機的額定轉速為nn

45、om=1430r/min，額定速降為，當要求靜差率S≤30%時，允許的調速范圍為                              

46、;            （1.8）    如果要求靜差率S≤10%，則調速范圍只有</p><p><b>　?。?.9）</b></p><p><b>　　動態(tài)指標</b><

47、/p><p>　　運動控制系統(tǒng)在過渡過程中的性能指標稱為動態(tài)指標，動態(tài)指標包括跟隨性能指標和抗擾性能指標兩類。    （1）跟隨性能指標    在給定信號（或稱參考輸入信號）R（t）的作用下，系統(tǒng)輸出量C（t）的變化情況用跟隨性能指標來描述。對于不同變化方式的給定信號，其輸出響應不一樣。通常，跟隨性能指標是在初始條件為零的情況下，以系

48、統(tǒng)對單位階躍輸入信號的輸出響應（稱為單位階躍響應）為依據提出的，如圖8.4所示。具體的跟隨性指標有下述幾項：</p><p>　?、偕仙龝r間tr    單位階躍響應曲線從零起第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所需的時間稱為上升時間，它表示動態(tài)響應的快速性。     ②超調量    動態(tài)過程中，輸出量超過輸

49、出穩(wěn)態(tài)值的最大偏差與穩(wěn)態(tài)值之比，用百分數表示，叫做超調量，即                                 &

50、#160;                       （1.10）     超調量用來說明系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，超調量越小，說明系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越好，即動態(tài)響應比較平穩(wěn)。

51、     ③調節(jié)時間ts    調節(jié)時間又稱過渡過程時間，它衡量系統(tǒng)整個動態(tài)響應過程的快慢。原則上它應該是系統(tǒng)從給定信號階躍變化起，到輸出量完全穩(wěn)定下來為止的時間，對于線性控制系統(tǒng)，理論上要到才真正穩(wěn)定。實際應用中，一般將單位階躍響應曲線衰減到與穩(wěn)態(tài)值的誤差進入并且不再超出允許誤差帶（通常取穩(wěn)態(tài)值的±5%或±2%）所需的最小時間定義為

52、調節(jié)時間。</p><p>　　2、自動控制系統(tǒng)概念</p><p><b>　　2.1開環(huán)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　若系統(tǒng)的輸出量不被引回來對系統(tǒng)的控制部分產生影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　如圖2-1，為數控加工機床開環(huán)控制框圖。此系統(tǒng)的輸入量為加工程序指令，輸出量為機床工作臺的位

53、移，系統(tǒng)的控制對象為加工臺，執(zhí)行機構為步進電動機和傳動機構。由圖可見，此系統(tǒng)無反饋環(huán)節(jié)，輸出量并不返回影響控制部分，因此是開環(huán)系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.2閉環(huán)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　若系統(tǒng)輸出量通過反饋環(huán)節(jié)返回來作用于控制部分，形成閉合回路，這樣的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，又稱反饋控制系統(tǒng)。</p><p>　　圖2-2

54、為電爐箱恒溫自動控制系統(tǒng)，由于爐壁散熱和增、減工件，將使爐溫產生變化，而這種變化通常是無法預先確定的。因此，若工藝要求保持爐溫恒定，則開環(huán)控制將無法自動補償，必須采用閉環(huán)控制。由于需要溫度保持恒定，所以最常用的方法是采用溫度負反饋。</p><p>　　當溫度偏低時，UfT≠UST,形成偏差電壓供給電動機電樞，從而調節(jié)溫度當T=TST(TST為給定值)，UfT=ST，這樣爐溫就自動回復，并保持恒定值。</p

55、><p>　　反饋控制可以自動進行補償，這是閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個突出特點。當然，閉環(huán)控制系統(tǒng)要增加檢測、反饋比較，調節(jié)器等部件，會使系統(tǒng)復雜、成本提高。而且閉環(huán)控制會帶來副作用，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，甚至造成不穩(wěn)定。這是采用閉環(huán)控制時必須重視并要加以解決的問題。</p><p>　　3.1 開環(huán)直流調速系統(tǒng)存在的問題</p><p>　　只通過改變觸發(fā)或驅動電路的控制電壓來

56、改變功率變換電路的輸出平均電壓，達到調節(jié)電動機轉速的目的，它們都屬于開環(huán)控制的調速系統(tǒng)，稱為開環(huán)調速系統(tǒng)。在開環(huán)調速系統(tǒng)中，控制電壓與輸出轉速之間只有順向作用而無反向聯系，即控制是單方向進行的，輸出轉速并不影響控制電壓，控制電壓直接由給定電壓產生。如果生產機械對靜差率要求不高，開環(huán)調速系統(tǒng)也能實現一定范圍內的無級調速，而且開環(huán)調速系統(tǒng)結構簡單。但是，在實際中許多需要無級調速的生產機械常常對靜差率提出較嚴格的要求，不能允許很大的靜差率。例

57、如，由于龍門刨床加工各種材質的工件，刀具切入工件和退出工件時為避免刀具和工件碰壞，有調節(jié)速度的要求；又由于毛坯表面不平，加工時負載常有波動，為了保證加工精度和表面光潔度，不允許有較大的速率變化。因此，龍門刨床工作臺電氣傳動系統(tǒng)一般要求調速范圍D=20～40，靜差率S≤5%，動態(tài)速降，快速起、制動。多機架熱連軋機，各機架軋輥分別由單獨的電動機拖動，鋼材在幾個機架內同時軋制，為了保證被軋金屬的每秒流量相等，不致造成鋼材拉斷或拱起，各機架出口

58、線速度需保持嚴格的比例關系。根據以上軋鋼工藝要求，一般須使電力拖動系統(tǒng)的調速范圍D=</p><p>　　3.2 速度負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的組成及靜特性</p><p>　　開環(huán)調速系統(tǒng)不能滿足較高的性能指標要求。根據自動控制原理，為了克服開環(huán)系統(tǒng)的缺點，提高系統(tǒng)的控制質量，必須采用帶有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)的方框圖如圖3-1在閉環(huán)系統(tǒng)中，把系統(tǒng)的輸出量通過檢測裝置（傳感器）引向系統(tǒng)的

59、輸入端，與系統(tǒng)的輸入量進行比較，從而得到反饋量與輸入量之間的偏差信號。利用此偏差信號通過控制器（調節(jié)器）產生控制作用，自動糾正偏差。</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　轉速負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性：</p><p>　　電壓比較環(huán)節(jié)：     放大器：  

60、   晶閘管整流器與觸發(fā)裝置：     V-M系統(tǒng)開環(huán)機械特性：     測速發(fā)電機：     以上各關系式中：    Kp——放大器的電壓放大系數；    Ks——晶閘管整流器與觸發(fā)裝置的等效電壓放

61、大倍數；    ——轉速反饋系數，單位為V·min/r；    Ce——電機反電勢系數（在第三章中按習慣用Ke表示，在本章中為了避免與放大系數相混淆而用Ce表示）；    運用結構圖的計算方法，可以推導出轉速負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性方程式：     

62、;                                    

63、60;                  式中，——閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系（倍）數。    閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性表示閉環(huán)系統(tǒng)電動機轉速與負載電流（或轉矩）的穩(wěn)態(tài)關系，它在形式上與開環(huán)機械特性相似，但本質上卻有很大不同，因此稱為“靜特性”，

64、以示區(qū)別。</p><p>　　3.3 單閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)分析</p><p>　　單閉環(huán)調系統(tǒng)的動態(tài)結構和傳遞函數。</p><p>　　圖3-2饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)動態(tài)結構圖</p><p>　　利用結構圖的計算方法，可以求出轉速負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的傳遞函數為      

65、60;                             式中，——閉環(huán)控制系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數。 3.4 單閉環(huán)無靜差直流調速系統(tǒng)<

66、/p><p>　　圖3-3調節(jié)器的單閉環(huán)無靜差調速系統(tǒng)</p><p>　　圖3-4時PI調節(jié)器的調節(jié)過程</p><p>　　可以看出，不管負載怎樣變化，積分調節(jié)作用一定要把負載變化的影響完全補償掉，使轉速回升到原來的轉速，這就是無靜差調節(jié)過程。    從以上分析可以看出，電壓的增長速度與偏差電壓一一對應，只要有偏差，整流輸出

67、電壓就要增長，而且的增長是積累的。因此可以說，偏差存在的時間越久，電壓增長量就越大。調節(jié)過程結束后的新電壓穩(wěn)態(tài)值不但取決于偏差的大小，還取決于偏差存在的時間。增長的那一部分電壓，正好補償由于負載增加引起的那部分主回路電阻R上的壓降。    在整個調節(jié)過程中，比例部分在開始和中間階段主要作用，由于的出現，阻止轉速n的繼續(xù)下降，幫助轉速的順利回升，隨著轉速接近穩(wěn)態(tài)值，比例部分作用變小。積分部分在調節(jié)

68、過程的后期主要作用，而且依靠它最后消除轉速偏差。在動態(tài)過程中最大的轉速降落叫做動態(tài)速降（如果突減負載，則為動態(tài)速升），這是一個重要的動態(tài)性能指標，它表明了系統(tǒng)抗擾的動態(tài)性能。    總之，采用PI調節(jié)器的單閉調速系統(tǒng)，在穩(wěn)定運行時，只要不變，轉速n的數值也保持不變，與負載的大小無關；但是在動態(tài)調節(jié)過程中，任何擾動都會引起動態(tài)速度變化。因此系統(tǒng)是轉速無靜差系統(tǒng)。需要指出，“無靜差”只是理論上的&l

69、t;/p><p>　　3.5 單閉環(huán)調速系統(tǒng)的限流保護——電流截止負反饋</p><p>　　為了實現截止負反饋，必須在系統(tǒng)中引入電流負反饋截止環(huán)節(jié)。電流負反饋截止環(huán)節(jié)的具體線路有不同形式，但是無論哪種形式，其基本思想都是將電流反饋信號轉換成電壓信號，然后去和一個比較電壓Ucom進行比較。電流負反饋信號的獲得可以采用在交流側的交流電流檢測裝置，也可以采用直流側的直流電流檢測裝置，我們將在電流檢

70、測裝置一節(jié)中作詳細介紹。最簡單的是在電動機電樞回路串入一個小阻值的電阻Rs，IdRs是正比于電流的電壓信號，用它去和比較電壓Ucom進行比較。當IdRs>Ucom，電流負反饋信號Ui起作用，當IdRs≤Ucom，電流負反饋信號被截止。比較電壓Ucom可以利用獨立的電源，在反饋電壓IdRs和比較電壓Ucom之間串接一個二極管組成電流負反饋截止環(huán)節(jié)，如圖3-5也可以利用穩(wěn)壓管的擊穿電壓Ubr作為比較電壓，組成電流負反饋截止環(huán)節(jié)，如圖3

71、-5后者線路更為簡單。</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p><b>　　靜特性如圖3-6</b></p><p><b>　　圖3-6</b></p><p>　　顯然，在Id≤Idcr時，系統(tǒng)的轉速是無靜差的，靜特性是平直的（圖中的no-A）段；當I

72、d>Idcr時A，A-B段的靜特性則很陡，靜態(tài)速降很大。這種兩段式的特性常被稱為下垂特性或挖土機特性，因為挖土機在運行中如果遇到堅硬的石塊而過載時，電動機停下，這時的電流稱為堵轉電流Idbl。電機堵轉時，n=o，得                  &

73、#160;                                    

74、;          </p><p>　　Idbl應小于電動機的允許最大電流（1.5～2.5）Inom，另一方面，從正常運行特性n0-A這一段看，希望有足夠的運行范圍，截止電流Idcr應大于電動機的額定電流，例如取。這些就是設計電流截止負反饋環(huán)節(jié)參數的依據。</p><p>　　3.6 轉

75、速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)組成及靜特性</p><p>　　圖3-7雙閉環(huán)調速系統(tǒng)</p><p>　　雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉速n是由給定電壓和轉速反饋系數決定的，轉速調節(jié)器的輸出電壓即電流環(huán)給定電壓是由負載電流和電流反饋系數決定的，而控制電壓即電流調節(jié)器的輸出電壓則同時取決于轉速n和電流，或者說同時取決于和。這些關系反映了PI調節(jié)器不同于P調節(jié)器的特點：比例調節(jié)器的輸出量總是正

76、比于輸入量，而PI調節(jié)器的穩(wěn)態(tài)輸出量與輸入量無關，而是由其后面環(huán)節(jié)的需要所決定，后面需要PI調節(jié)提供多大的輸出量，它就能提供多少，但這要在調節(jié)器不飽和的情況下。     采用轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)后，由于增加了電流內環(huán)，而電網電壓擾動被包圍在電流環(huán)里，當電網電壓發(fā)生波動時，可以通過電流反饋得到及時調節(jié)，不必等到它影響到轉速后，再由轉速調節(jié)器作出反應。因此，在雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，由電網電壓擾動所引

77、起的動態(tài)速度變化要比在單態(tài)環(huán)調速系統(tǒng)中小得多。綜上所述，在雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器的作用可以歸納如下：    轉速調節(jié)器的作用      ①使電動機轉速n跟隨給定電壓變化，保證穩(wěn)態(tài)轉速無靜差。      ②對負載擾動起抗擾作用。  &

78、#160;   ③其輸出限幅值決定允許的最大電流，在起動時給出</p><p><b>　　4、總結：</b></p><p>　　調速方法通常有機械的、電氣的、液壓的、氣動的幾種，僅就機械與電氣調速方法而言，也可采用電氣與機械配合的方法來實現速度的調節(jié)。電氣調速有許多優(yōu)點，如可簡化機械變速機構，提高傳動效率，操作簡單，易于獲得無極調速，

79、便于實現遠距離控制和自動控制，因此，在生產機械中廣泛采用電氣方法調速。由于直流電動機具有極好的運動性能和控制特性，盡管它不如交流電動機那樣結構簡單、價格便宜、制造方便、維護容易，但是長期以來，直流調速系統(tǒng)一直占據壟斷地位。當然，近年來，隨著計算機技術、電力電子技術和控制技術的發(fā)展，交流調速系統(tǒng)發(fā)展很快，在許多場合正逐漸取代直流調速系統(tǒng)。但是就目前來看，直流調速系統(tǒng)仍然是自動調速系統(tǒng)的主要形式。在我國許多工業(yè)部門，如軋鋼、礦山采掘、海洋

80、鉆探、金屬加工、紡織、造紙以及高層建筑等需要高性能可控電力拖動的場合，仍然廣泛采用直流調速系統(tǒng)。而且，直流調速系統(tǒng)在理論上和實踐上都比較成熟，從控制技術的角度來看，它又是交流調速系統(tǒng)的基礎。</p><p><b>　　5、參考文獻</b></p><p>　　【1】王兆安，劉進軍.電力電子技術【M】.北京：機械工業(yè)出版社</p><p>