第四章 可逆调速控制系统和 全数字调速控制器 2019/5/22

本讲主要内容： 第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 二、典型配合控制系统的制动过程分析 第四章 可逆调速控制系统和 全数字调速控制器 第432讲 本讲主要内容： 第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 二、典型配合控制系统的制动过程分析 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真 第三节 　有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真 二、典型配合控制系统的制动过程分析 2、过渡过程分析 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真 第三节 　有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真 二、典型配合控制系统的制动过程分析 2、过渡过程分析 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真 第三节 　有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真 二、典型配合控制系统的制动过程分析 2、过渡过程分析 如果转速给定突然变零，实验解析 结果如右图所示。 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真 第三节 　有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真 二、典型配合控制系统的制动过程分析 2、过渡过程分析 如果转速给定突然变零，实验解析 结果如右图所示。 2019/5/22

2、过渡过程分析 发生变化的时序顺序如下： 由于速度调节器的饱和限幅特性：当电 枢电流超调后电流调节器进入短暂的恒 流调节状态。 2019/5/22

2、过渡过程分析 ①当控制系统在t1时刻接到停车命令后， 会立即变零。但是，由于机械惯性转速反馈信号不可能立即发生，造成速度调节器的输入偏差信号立即等于转速反馈信号，导致ASR的输出立即达到反向饱和状态。 2019/5/22

2、过渡过程分析 ①当控制系统在t1时刻接到停车命令后， 会立即变零。但是，由于机械惯性转速反馈信号不可能立即发生，造成速度调节器的输入偏差信号立即等于转速反馈信号，导致ASR的输出立即达到反向饱和状态。 △Un 2019/5/22

2、过渡过程分析 ①当控制系统在t1时刻接到停车命令后， 会立即变零。但是，由于机械惯性转速反馈信号不可能立即发生，造成速度调节器的输入偏差信号立即等于转速反馈信号，导致ASR的输出立即达到反向饱和状态。 2019/5/22

②由于ACR的给定信号和反馈信号此时的极性相同，又导致ACR产生反向饱和。 2、过渡过程分析 ②由于ACR的给定信号和反馈信号此时的极性相同，又导致ACR产生反向饱和。 2019/5/22

②由于ACR的给定信号和反馈信号此时的极性相同，又导致ACR产生反向饱和。 2、过渡过程分析 ②由于ACR的给定信号和反馈信号此时的极性相同，又导致ACR产生反向饱和。 △Ui 2019/5/22

②由于ACR的给定信号和反馈信号此时的极性相同，又导致ACR产生反向饱和。 2、过渡过程分析 ②由于ACR的给定信号和反馈信号此时的极性相同，又导致ACR产生反向饱和。 2019/5/22

2、过渡过程分析 ③由于电感上的电流不能发生突变,所以尽管反组桥触发角在整流区但外部条件还没有满足，故此时属于待整流状态。而正组桥由于此时触发角在逆变区，而电流方向又没有发生变化，所以此时称为本桥逆变状态。 ③ 2019/5/22

2、过渡过程分析 ③由于电感上的电流不能发生突变,所以尽管反组桥触发角在整流区但外部条件还没有满足，故此时属于待整流状态。而正组桥由于此时触发角在逆变区，而电流方向又没有发生变化，所以此时称为本桥逆变状态。 ③ 2019/5/22

2、过渡过程分析 ③由于电感上的电流不能发生突变,所以尽管反组桥触发角在整流区但外部条件还没有满足，故此时属于待整流状态。而正组桥由于此时触发角在逆变区，而电流方向又没有发生变化，所以此时称为本桥逆变状态。 ③ 2019/5/22

④由于t1→t2阶段电磁转矩与负载转矩的差比较小，所以此时的下降加速度 2、过渡过程分析 ④由于t1→t2阶段电磁转矩与负载转矩的差比较小，所以此时的下降加速度 也比较小，因此对转速的影响也比较小，如右图所示中的t1→t2阶段。 ④ 2019/5/22

④由于t1→t2阶段电磁转矩与负载转矩的差比较小，所以此时的下降加速度 2、过渡过程分析 ④由于t1→t2阶段电磁转矩与负载转矩的差比较小，所以此时的下降加速度 也比较小，因此对转速的影响也比较小，如右图所示中的t1→t2阶段。 ④ 2019/5/22

⑤当电枢电流变成零后，由于反组桥的输出电压与电动机的反电势的电压在电流形成回路上的极性一致，形成反接制动，所以此时的反向电流迅速增大。 2、过渡过程分析 ⑤当电枢电流变成零后，由于反组桥的输出电压与电动机的反电势的电压在电流形成回路上的极性一致，形成反接制动，所以此时的反向电流迅速增大。 ④ 2019/5/22

⑤当电枢电流变成零后，由于反组桥的输出电压与电动机的反电势的电压在电流形成回路上的极性一致，形成反接制动，所以此时的反向电流迅速增大。 2、过渡过程分析 ⑤当电枢电流变成零后，由于反组桥的输出电压与电动机的反电势的电压在电流形成回路上的极性一致，形成反接制动，所以此时的反向电流迅速增大。 ④ 2019/5/22

2、过渡过程分析 当反向电枢电流出现超调时电流调节器又迅速退出饱和。 　 从电流反向到电流调节器退出饱和，这段（t2→t3）时间，称为反组桥整流阶段。 ④ t3 2019/5/22

当反向电枢电流出现超调时电流调节器又迅速退出饱和。 2、过渡过程分析 当反向电枢电流出现超调时电流调节器又迅速退出饱和。 　 从电流反向到电流调节器退出饱和，这段（t2→t3）时间，称为反组桥整流阶段。 ④ t3 2019/5/22

电动机将动能变成电能的时间区域的长短取决于什么？ 2、过渡过程分析 当电流调节器的输出退出饱和状态进入线性调节状态后，只要电流调节器的给定不变，根据反馈定理制动电流就会自动保持最大值不变。因此出现恒流制动阶段。 电动机将动能变成电能的时间区域的长短取决于什么？ 恒流降速区 2019/5/22

2、过渡过程分析 当电流调节器的输出退出饱和状态进入线性调节状态后，只要电流调节器的给定不变，根据反馈定理制动电流就会自动保持最大值不变。因此出现恒流制动阶段。 恒流降速区 2019/5/22

t3到t4之间为反组桥逆变阶段，这段时间的长短取决于电动机储存的能量和制动转矩的大小。 2、过渡过程分析 t3到t4之间为反组桥逆变阶段，这段时间的长短取决于电动机储存的能量和制动转矩的大小。 t4到t5之间反组桥重新进入整流阶段。这段时间的长短取决于什么？ 恒流降速区 t4 t5 2019/5/22

t3到t4之间为反组桥逆变阶段，这段时间的长短取决于电动机储存的能量和制动转矩的大小。 2、过渡过程分析 t3到t4之间为反组桥逆变阶段，这段时间的长短取决于电动机储存的能量和制动转矩的大小。 t4到t5之间反组桥重新进入整流阶段。这段时间的长短取决于什么？ 恒流降速区 t4 t5 2019/5/22

⑥由于负载转矩TdL和电磁转矩T的极性相反导致 2、过渡过程分析 ⑥由于负载转矩TdL和电磁转矩T的极性相反导致 　　的值很大，电动机开始迅速下降。 恒流降速区 t4 t5 2019/5/22

2、过渡过程分析 ⑥由于负载转矩TdL和电磁转矩T的极性相反导致 　　的值很大，电动机开始迅速下降。 恒流降速区 t4 t5 2019/5/22

ne 在已知条件下（假设负载是反抗性恒转矩额定负载），那么制动加速度大约是起动加速度的3倍。如果起动时间是3秒，那么制动时间大约是1秒。 2、过渡过程分析 在已知条件下（假设负载是反抗性恒转矩额定负载），那么制动加速度大约是起动加速度的3倍。如果起动时间是3秒，那么制动时间大约是1秒。 ne 转速随时间的变化规律 恒流降速区 tf tr t4 t5 2019/5/22

ne 在已知条件下（假设负载是反抗性恒转矩额定负载），那么制动加速度大约是起动加速度的3倍。如果起动时间是3秒，那么制动时间大约是1秒。 2、过渡过程分析 在已知条件下（假设负载是反抗性恒转矩额定负载），那么制动加速度大约是起动加速度的3倍。如果起动时间是3秒，那么制动时间大约是1秒。 ne 转速随时间的变化规律 恒流降速区 tf tr t4 t5 2019/5/22

ne 在已知条件下（假设负载是反抗性恒转矩额定负载），那么制动加速度大约是起动加速度的3倍。如果起动时间是3秒，那么制动时间大约是1秒。 2、过渡过程分析 在已知条件下（假设负载是反抗性恒转矩额定负载），那么制动加速度大约是起动加速度的3倍。如果起动时间是3秒，那么制动时间大约是1秒。 ne 转速随时间的变化规律 恒流降速区 tf tr t4 t5 2019/5/22

⑦在恒流期间（转速调节器还没有退出饱和状态期间）电流调节器的输入偏差是一个不为零的常数。 2、过渡过程分析 ⑦在恒流期间（转速调节器还没有退出饱和状态期间）电流调节器的输入偏差是一个不为零的常数。 　　　为什么？　 2019/5/22

⑦在恒流期间（转速调节器还没有退出饱和状态期间）电流调节器的输入偏差是一个不为零的常数。 2、过渡过程分析 ⑦在恒流期间（转速调节器还没有退出饱和状态期间）电流调节器的输入偏差是一个不为零的常数。 　　　为什么？ 　 2019/5/22

⑧当转速降的比较小时(电动机动能比较小时)，为了保持最大允许制动电流不变，反组桥由逆变状态进入整流状态来维持基本不变。 2、过渡过程分析 ⑧当转速降的比较小时(电动机动能比较小时)，为了保持最大允许制动电流不变，反组桥由逆变状态进入整流状态来维持基本不变。 2019/5/22

⑧当转速降的比较小时(电动机动能比较小时)，为了保持最大允许制动电流不变，反组桥由逆变状态进入整流状态来维持基本不变。 2、过渡过程分析 ⑧当转速降的比较小时(电动机动能比较小时)，为了保持最大允许制动电流不变，反组桥由逆变状态进入整流状态来维持基本不变。 2019/5/22

⑧当转速降的比较小时(电动机动能比较小时)，为了保持最大允许制动电流不变，反组桥由逆变状态进入整流状态来维持基本不变。 2、过渡过程分析 ⑧当转速降的比较小时(电动机动能比较小时)，为了保持最大允许制动电流不变，反组桥由逆变状态进入整流状态来维持基本不变。 ⑨当转速开始超调之后。一方面，转速调节器ASR输出退出饱和状态；另一方面，由于电动机带的负载是反抗性负载，所以制动转矩突然变小，使得可逆调速控制系统的超调非常小(产生强烈的阻尼现象)或者几乎可以忽略不计。 在什么条件下可以实现转速无超调？ 2019/5/22

2、过渡过程分析 NOTE：如果转速给定不是突然间变成零，而是突然间变成某一个负值，那么可逆调速控制系统的转速变成零后，就会立即进入反向起动过程，中间没有间断或死区。这是有环流可逆调速控制系统最突出的优点。 　综上所述：正向制动过程，由右图所示三个过程组成 思考题: ①在右图中本桥逆变时间的长短取决于什么因素？ ②在右图中反组桥逆变时间的长短取决于什么因素？ 本桥逆变 反组整流 反组 逆变 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 第三节　有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 三、典型配合控制系统的仿真波形及应用场合 1、仿真模型及仿真波形 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 第三节　有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 三、典型配合控制系统的仿真波形及应用场合 1、仿真模型及仿真波形 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 第三节　有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 三、典型配合控制系统的仿真波形及应用场合 1、仿真模型及仿真波形 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 第三节　有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 三、典型配合控制系统的仿真波形及应用场合 1、仿真模型及仿真波形 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 第三节　有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 三、典型配合控制系统的仿真波形及应用场合 1、仿真模型及仿真波形 注意：此示波器每个窗口的输入信号 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 第三节　有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 三、典型配合控制系统的仿真波形及应用场合 1、仿真模型及仿真波形 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 第三节　有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 三、典型配合控制系统的仿真波形及应用场合 1、仿真模型及仿真波形 速度调节器的给定与反馈 电流调节器的给定与反馈 正向起动过程 稳定运行阶段 正向制动过程 电流调节器的输出 转速、电流波形 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 第三节　有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 三、典型配合控制系统的仿真波形及应用场合 1、仿真模型及仿真波形 速度调节器的给定与反馈 电流调节器的给定与反馈 电流调节器的输出 转速、电流波形 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 第三节　有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 三、典型配合控制系统的仿真波形及应用场合 1、仿真模型及仿真波形 问题思考：为了解决反并联可逆调速系统由于配合不好，容易造成两个整流装置短路的问题，我们采用了一种典型配合控制的控制策略。　　　 2019/5/22

第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 第三节　有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 问题思考：为了解决反并联可逆调速系统由于配合不好，容易造成两个整流装置短路的问题，我们采用了一种典型配合控制的控制策略。　　　 　　 典型配合控制的控制策略的特点是：避免两个整流电源之间由于配合不好造成短路的方法简单、可靠； 但典型配合控制的控制策略有脉动环流，能否让环流在负载比较小的时候自动出现，当在负载比较大的时候自动消失呢？　 2019/5/22

再见！