单闭环直流调速系统

单闭环直流调速系统二组

目录：一、单闭环调速系统的构成及工作原理 1、单闭环调速系统的构成 2、单闭环调速系统的工作原理 二、单闭环调速系统的性能分析 1、单闭环调速系统的稳态结构图 2、单闭环调速系统的抗干扰性分析 3、单闭环调速系统的静特性 三、闭环调速与开环调速的比较 四、闭环调速系统的基本特征

一、单闭环调速系统的构成及工作原理 1、单闭环调速系统的构成 (五部分)

1给定电路 2转速调节器 3触发及功放电路 4整流桥与电机主回路 5转速检测与反馈电路 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； 反馈电压的极性： 为实现负反馈， 反馈电压的极性 为正。

2、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：* * Un U U n U n U ct U d n

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。

二、单闭环调速系统的性能分析1、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-输出关 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。* 比较环节： U U n Un

整流装置输出：U d K sU ct

运算放大器输出： U ct K p U R K p 2 为运算放大器放大系数。转速反馈电压： U f n R1 为转速反馈系数

U d Id R 电机转速： n Ce

2、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 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 ：

Ud Id R I d↑→ n ↓→ U n ↓→ U↑→ U ct ↑→ U d ↑→ n↑ Ce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 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 。 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Ud减小，电机转速下降，系统调节过程如下：

Ud Id R U d↓→ n ↓→ U n ↓→ U↑→ U ct↑→ U d↑→ n↑ Ce

3、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 环调速系统的静特性。 由稳态结构图可知* U

U n Un

U ct K p U

U d K sU ct

U d Id R n Ce由上述四式不难得出

R n Id Ce 1 K Ce 1 K 该式称为系统的静特性方程。

* K p KsU n

K

K p K s Ce

称为系统的开环放大系数。

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 都表示电机转速与负载电流之间的关系，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 对应于 一个不变的给定电压。

3、如右图所示，设电机开始工 作于A点，当负载电流增大时， 开环和闭环系统工作的原理是不 同的： (1)开环系统，给定不变，电枢电 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(2)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B、C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。

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。 这一点从特性方程也可看出： 开环机械特性： n U d R I d Ce Ce 闭环静特性： n 斜率：

k

R Ce

Ce 1 K

* K p KsU n

R Id Ce 1 K

斜率： k

R Ce 1 K

可见闭环静特性斜率比开环机械特性小得多。

三、闭环调速与开环调速的比较静特性方程： n Ce 1 K * K p KsU n

R I d 闭环转速降 Ce 1 K

nb

Id R 1 K Ce

机械特性方程： n

U d Id R Ce

开环转速降

nk

Id R 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 sk 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， sb

③ 闭环系统可比开环有更大的调速范围。静差率相等时， Db 1 K Dk ④ 闭环系统比开环系统的抗干扰性能好。

四、闭环调速系统的基本特征闭环调速系统有三个基本特征: ① 转速调节器为比例调节器时，闭环调速系统是有静差的。 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。