电力拖动与运动控制课件3速度闭环控制的直流调速系统.pptx

《速度闭环控制的直流调速系统》 电力拖动与运动控制领域中，直流调速系统是关键的技术之一。本课件主要探讨了速度闭环控制的直流调速系统，包括开环调速系统的基本概念、速度单闭环控制的调速系统以及多环控制的直流调速系统。 开环调速系统是最基础的形式，其机械特性由电动机的电动势平衡方程式决定。开环系统的瞬时电压平衡方程式可表示为：\( \ddot{u}_d = E + i R + L \frac{di}{dt} \)，其中\( L \)是电枢回路总电感，\( R \)是总电阻。开环调速系统的机械特性表达式为\( n = \frac{E}{\Omega_d} - \frac{R_a}{L}i \)，其中\( \Omega_d \)是理想空载转速，\( R_a \)是电枢电阻。通过改变晶闸管的控制角，可以调整输出平均电压，从而调节电动机转速。然而，开环系统存在性能局限，如静差率较大，不能满足对调速精度有较高要求的生产机械。 为解决这一问题，引入了速度单闭环控制的直流调速系统。这种系统由速度控制器和反馈环节构成，可以显著改善系统的静特性，减少静差。速度控制器根据设定速度和实际速度的偏差进行调整，以确保电机速度接近设定值。同时，为了保护系统，单闭环调速系统通常设置限流保护，防止电流过大导致设备损坏。 进一步优化，转速电流双闭环调速系统应运而生。该系统包括速度环和电流环，两个环路相互配合，实现了更精确的速度控制和快速的动态响应。启动过程中，电流环首先起作用，限制起动电流，然后速度环控制电机加速至设定速度。双闭环调速系统的动态性能优越，可以实现无静差运行，适用于对速度控制精度要求极高的应用场合。 直流调速系统的发展从开环到闭环，再到多环控制，体现了对调速性能不断提升的需求。速度闭环控制通过反馈机制提升了系统的稳定性和精度，而多环控制则进一步优化了系统的动态响应，为各种工业应用提供了更加灵活和可靠的解决方案。在设计和应用这些系统时，需要综合考虑系统的性能、稳定性、效率和成本等因素，以实现最佳的控制效果。