1、2.3.3 比例积分控制的无静差直流调速系统,Uc = Kp Un,因此，采用比例调节器控制的自动控制系统中，输入偏差是维系系统运行的基础，必然要产生静差，因此是有静差系统。,Uc = 0，电动机停止；Uc 0，电动机运行，即Un 0。,消除系统误差(稳态偏差)：采用积分(Integration)调节器或比例积分(PI)调节器来代替比例放大器。,_ +,M,TG,Un*,R0,R0,RP2,Uc,UPE,Ud,+,-,Rbal,Un,+,Id,-,采用积分调节器I或比例积分调节器PI来代替比例放大器。,采用比例积分（PI）调节器来代替比例放大器，PI调节器不仅使系统稳定，还有进一步提高稳态性能
2、，达到消除稳态速差。,消除稳态速差,无静差调速系统：,有静差调速系统：,带比例放大器的反馈控制闭环调速系统。,带比例积分放大器的反馈控制闭环调速系统。,1、积分调节器和积分控制规律,1）原理图, 式中 积分时间常数。,2）传递函数:,I,3）输入输出关系,积分调节器的控制作用：控制电压Uc是转速偏差电压Un的积分，即：,M,Un,4)积分调节器输入和输出动态过程,每一时刻的Uc大小和Un与横轴所包围的面积成正比,Un,Uc,负载变化,Ucf,图2-26 积分调节器的输入和输出动态过程a) 阶跃输入 b) 负载变化,5)积分调节器特性,注：当 Un = 0时，Uc并不是零，而是一个终值 Ucf
3、；如果 Un 不再变化，此终值便保持恒定不变，这是积分控制的特点。,1）在动态过程中，当 Un 变化时，只要其极性不变，即只要仍是 Un* Un ， Un 0，积分调节器的输出 Uc 便一直增长；,2）只有达到 Un* = Un ，Un = 0时，Uc 才停止上升；,3）Un 变负，Un 0,当 Un = 0时，Uc并不是零，而是一个终值 Ucf ；如果 Un 不再变化，此终值便保持恒定不变，这是积分控制的特点。,Un Idcr ），电流负反馈起作用，限制电流不能过大；,（2）当电枢电流不大于截止电流值（ Id Idcr ）时，电流负反馈作用被截止，对系统的稳定运行无任何影响，使之具有较硬的静
4、特性。,临界截止电流,电流截止负反馈环节工作原理,图2-38 电流截止负反馈环节,a）利用独立直流电源作比较电压,M,+,+,-,-,Ud,Id,Rs,VD,Ui,Ucom,接放大器,M,Idcr：临界截止电流；,调节Ucom的大小，即可改变临界截止电流Idcr的大小，从而实现了系统对电流截止负反馈的控制要求。,Ucom：电流截止比较电压。,Ucom Idcr Rs,图2-38 电流截止负反馈环节,a）利用独立直流电源作比较电压,M,+,+,-,-,Ud,Id,Rs,VD,Ui,Ucom,接放大器,M,系统正常工作时， Id Rs Ucom，即Id Idcr ，二极管截止，电流反馈信号Ui被切
5、断。此时系统就是一般的转速负反馈闭环调速系统，其静特性很硬。,Ucom Idcr Rs,Ui= IdRS-Ucom,= IdRS- IdcrRS,当系统起动或堵转产生过流时， Id Rs Ucom，即Id Idcr ，二极管导通，电流反馈信号Ui= Id Rs -Ucom加至放大器的输入端，此时偏差电压 U=Un*-Un-Ui，随Id的增大而增大。,-,Ui= IdRS-Ucom,= IdRS- IdcrRS,电流截止负反馈环节的输入输出特性曲线,1)IdRSUcom,Ui=0,2)IdRSUcom,Ui= IdRS-Ucom,图2-39 电流截止负反馈环节的I/O特性,利用稳压管VS的击穿电
6、压Ubr作为比较电压，线路简单，但不能平滑调节截止电流值Idcr 。,3.带电流截止负反馈环节的闭环调速系统的稳态结构图和静特性,（1）稳态结构图,图2-40 带电流截止负反馈的闭环直流调速稳态结构框图,Ui,RS,Ucom,Id Rs - Ucom,-,+,U*n,Uc,Id,E,Ud0,Un,+,+,-,-,-,+,n,3.带电流截止负反馈环节的闭环调速系统的稳态结构图和静特性,（2）静特性方程,图2-40 带电流截止负反馈的闭环直流调速稳态结构框图,写出该系统两段静特性的方程式:,1)当 Id Idcr 时,2)当 Id Idcr时，引入了电流负反馈，静特性变成,图1-32 带电流截止负
7、反馈闭环调速系统的静特性,(3)静特性曲线,1)当 Id Idcr 时,2)当 Id Idcr时，,Idbl,n0,Id,O,A,B,C,n0,n,A点：为两段特性的自动转折点，对应于截止电流Idcr。,静特性两个特点,（1）电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 Kp Ks Rs ，因而稳态速降极大，特性急剧下垂。,（2）比较电压 Ucom 与给定电压 Un* 的作用一致，好象把理想空载转速提高到n0,这样的两段式静特性常称作下垂特性或挖土机特性。,当挖土机遇到坚硬的石块而过载时，电动机停下，电流也不过是堵转电流，令 n = 0，得,一般 Kp Ks Rs R，因此：,堵转电流,1）
8、无静差直流调速系统的组成,+,+,-,RP2,n,RP1,U*n,R0,R0,Rbal,Uc,TA:交流互感器,Id,Un,Ud,图2-42带电流截止负反馈的无静差直流调速系统,+,+,+,-,UPE,4. 带电流截止的无静差直流调速系统,电流检测电路,2）工作原理,当电流超过截止电流时，高于稳压管VS的击穿电压，使晶体三极管VBT导通，则PI调节器的输出电压接近于零，电力电子变换器UPE的输出电压急剧下降，达到限制电流的目的。, Idcr,图2-42带电流截止负反馈的无静差直流调速系统,当电动机电流低于其截止值时，电流截止负反馈回路不起作用，系统是转速负反馈的无静差直流调速系统。, Idcr
9、,2）工作原理,图2-42带电流截止负反馈的无静差直流调速系统,3）稳态结构与静特性（IdIdcr）,图2-43 无静差直流调速系统稳态结构框图（Id Idcr ）,其中代表PI调节器的方框中无法用放大系数表示，一般画出它的输出特性，以表明是比例积分作用。,Kp,静特性曲线,(1)无静差系统的理想静特性,O,Id,n,图1-50 带电流截止的无静差直流调速系统的静特性,(2)无静差系统的实际静特性,IdIdcr:,IdIdcr:,系统无静差，静特性是不同转速时的一簇水平线；,电流截止负反馈起作用，静特性急剧下垂，基本上是一条垂线。,4）稳态参数计算,（1）计算转速反馈系数,在理想情况下，稳态时 Un = 0，因而 Un=Un*,
