酒精浓度自动监测系统设计 联系客服

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2 带电流截止负反馈单闭环调速系统的工作原理 2.1 单闭环调速系统的组成与原理

将开环系统改为单闭环转速负反馈调速系统,并采用PI调节器,就既保证动态性能,又能做到转速的无静差,较好的解决开环系统的不足,此闭环系统的工作原理是:将直流电动机转速变化信号反馈到触发环节,来自动增大或减小触发角a来自动调节整流输出电压Uds,即可达到稳定,其系统结构框图与系统原理图如下图所示

转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号,经速度变换后接到速度调节器的输入端,与给定的电压相比较经放大后,得到移相控制电压UCL,用作控制整流桥的触发电路,触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间,以改变三相全控整流的输出电压,这就构成了速度负反馈闭环系统。电机的转速随给定电压变化,电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定,速度调节器采用比例调节对阶跃输入有稳态误差,要想消除上述误差,则需将调节器换成PI(比例积分)调节。这时当给定恒定时,闭环系统对速度变化起到了抑制作用,当电机负载或电源电压波动时,电机的转速能稳定在一定的范围内变化。

2.2单闭环调速系统的静特性分析

系统两段静特性方程式:

(1) 当Id≤Idcr时,电流负反馈被截止,静特性与转速负反馈相同

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n?

KpKsUnCe(1?K)*?RIdCe(1?K)

(2) 当Id≥Idcr时引入电流负反馈静特性变为

n?KpKs(Un?Ucom)Ce(1?K)*?(R?KpKsRs)IdCe(1?K)

静特性的几个特点:

(1) 电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻KpKsPs,因而稳态

速降极大,使特性急剧下垂。

(2) 比较电压Ucom与给定电压Un*的作用一致。 (3) 两段静特性常被称作下垂特性。

(4) 最大截止电流应小于电机允许的最大电流。

2.3单闭环调速系统的电流截止的分析

1.电流截止负反馈的提出

(1) 起动的冲击电流,直流电动机全电压起动时,如果没有限流措施,会

产生很大的冲击电流,这不仅对电机换向不利,对过载能力低的电子器件来说,更是不能允许的。

(2) 闭环调速系统突加给定起动的冲击电流一采用转速负反馈的闭环调

速系统突然加上给定电压时,由于惯性,转速不可能立即建立起来,反馈电压仍为零,相当于偏差电压,差不多是其稳态工作值的1+K倍。这时,由于放大器和变换器的惯性都很小,电枢电压一下子就达到它的最高值,对电动机来说,相当于全压起动,当然是不允许的。

(3) 堵转电流 有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。例如:由

于故障,机械轴被卡住,或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于闭环系统的静特性很硬,若无限流环节,硬干下去,电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器保护,一过载就跳闸,也会给正常工作带来不便。

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为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题,系统中必须有自动限制电枢电流的环节。根据反馈控制原理,要维持哪一个物理量基本不变,就应该引入那个物理量的负反馈。那么引入电流负反馈,应该能够保持电流基本不变,使它不超过允许值。

2.电流截止负反馈的建立

通过对电流负反馈和转速负反馈的分析。考虑到,限流作用只需在起动和堵转时起作用,正常运行时应让电流自由地随着负载增减,采用电流截止负反馈的方法,则当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流,而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

用独立的直流电源作为比较电压,其大小可用电位器调节,相当于调节截止电流用稳压管VS的击穿电压Ubr作比较电压,线路要简单的多但是不能平滑的调节截止电流。

下图是反馈环节的连接电路和I/O特性

2.4单闭环调速系统的电路原理图

带电流截止负反馈单闭环直流调速系统的主电路图

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图中的电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式整流电路供电,通过与电动机同轴刚性连接的测速发电机TG检测电动机的转速,并经转速反馈环节分压后取出合适的转速反馈信号Un,此电压与转速给定信号Un*经速度调节器ASR综合调节,ASR的输出作为移相触发器的控制电压Uc,由此组成转速负反馈单闭环直流调速系统。改变Un*即可调节电动机的转速。

在本系统中ASR采用比例积分调节器,属于无静差调速系统。为了防止在起动和运行过程中出现过大的电流冲击,系统引入了电流截止负反馈以限止电流超过其允许的最大值。

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