(2) n0op=n0cl时，闭环系统静差率小许多
闭环系统和开环系统的静差率分别为
ncl scl n0cl
当 n0op =n0cl 时，
和
sop
sop 1 K
nop n0op
scl
(3) 静差率一定时，闭环系统调速范围大大提高
如果电动机的最高转速都是nmax；而对最低速 静差率的要求相同，那么：

各环节静态关系
* U n U n Un
电压比较环节 放大器 电力电子变换器 调速系统开环机械特性 测速反馈环节
Uct Kp Un
Ud0 KsUct
U d0 Id R n Ce
U n n
以上各关系式中
Kp — 放大器的电压放大系数；
Ks — 电力电子变换器的电压放大系数； min/r）； — 转速反馈系数，（V· Ud0 — UPE的理想空载输出电压； R — 电枢回路总电阻。
3. 开环系统机械特性 和闭环系统静特性的关系
比较一下开环系统的机械特性和闭环系统的静 特性，就能清楚地看出反馈闭环控制的优越性。如 果断开反馈回路，则上述系统的开环机械特性为
* U d 0 I d R K p KsU n RId n n0op nop Ce Ce Ce
而闭环时的静特性可写成
Ud4 Ud3 Ud2 Ud1 Id3
Id4
O
Id1
Id2
Id
图2.19 闭环系统静特性和开环机械特性的关系
由此看来，闭环系统能够减少稳态速
降的实质在于它的自动调节作用，在于它 能随着负载的变化而相应地改变电枢电压， 以补偿电枢回路电阻压降。
4. 单闭环调速系统的基本特征 转速反馈单闭环调速系统是一种基本
的反馈控制系统，它具有以下三个基本特
征，也就是反馈控制的基本规律，各种不
另加其他调节器的基本反馈控制系统都服
n
Un

a）只考虑给定作用时的闭环系统
n
K p K sU
* nU*n+∆Un- Un
Kp
Uc
Ks
Ud0
1/Ce
n
Ce (1 K )

b）只考虑扰动作用时的闭环系统
-IdR E
- Ud0
+
1/Ce
n
RId n Ce (1 K )
+
Ks
Kp


静特性方程式
将给定输入和扰动输入下系统的静态方程叠
nnom s 开环时，Dop nop (1 s)
nnom s 闭环时，Dcl ncl (1 s )
再考虑Δnop和Δncl之间的关系，得
Dcl (1 K ) Dop
(4) 给定电压相同时，闭环系统空载转速大大降低
n0cl n0op 1 K
如要维持系统运行速度不变，需要闭环 * 系统的 U n 是开环系统的 (1+ K) 倍。
U d0 Id R n Ce
+
U*
n
Kp
∆Un
Ks
Uct GT
L
+
Id
+
A
Ud0
M
Un
+
n
+

Utg
TG
采用转速负反馈的单闭环调速系统

转速负反馈单闭环调速系统静态结构图
由上述五个关系式可以得到转速负反馈单闭
环调速系统静态结构图。
IdR
U*n
+ _
∆Un n
Kp
Uct
Kss
Ud0 +
_
E
1/Ce
加，推导出整个系统的静特性方程式：
RI d n Ce (1 K ) Ce (1 K )
* Kp KsU n
式中，K Kp Ks / Ce 为闭环系统的放大倍数。
注意：
闭环调速系统的静特性表示闭环系统电 动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关 系，它在形式上与开环机械特性相似，但本 质上却有很大不同，故定名为“静特性”， 以示区别。
运动控制系统
第 2 章
直流调速系统
2.3 转速负反馈单闭环直流调速系统
2.3.1 单闭环调速系统的组成及静特性
2.3.2 单闭环调速系统的动态分析 2.3.3 无静差调速系统的积分控制规律 2.3.4 单闭环调速系统的限流保护
2.3.1 单闭环调速系统的组成及静特性
电网 转速给定 控制器 功率驱动装置 电动机 生产机械
转速反馈
转速负反馈单闭环调速系统原理框图
1. 单闭环调速系统的组成
+
U*n
∆Un
放大器 A
Uct GT
L
+
Id
+
Ud
M
Un
+
n
+
Utg
TG
测速 发电机
采用转速负反馈的单闭环调速系统
2. 转速负反馈单闭环调速系统的静特性
为分析闭环调速系统的稳态特性，先作如下 的假定： （1）忽略各种非线性因素，假定系统中各环节的 输入输出关系都是线性的； （2）V-M系统工作在开环机械特性的连续段； （3）忽略控制电源和电位器的等效电阻。
RI d n n0cl ncl Ce (1 K ) Ce (1 K )
* Kp KsU n
(1) 闭环系统机械特性的硬度大大提高
在同样的负载扰动下，两者的转速降落分别为
RId nop Ce
它们的关系是
和
RI d ncl Ce (1 K )
nop 1 K
ncl
U*n
+ _
∆Un n
Kp
Uct
Kss
Ud0 +
Id R _ E
1/Ce
n
Un

解：在例2.1中已经求得 Δnop = 275 r/min， 但为了满足D = 20，s < 5%的调速要求，须 Δncl = 2.63 r/min， nop 由式： ncl 可得 1 K
275 K 1 1 103.6 ncl 2.63 nop
同时，前三项优点若要有效，也要有足 够大的K，因此必须设置放大器。
结论3： 闭环调速系统可以获得比开环调速系统 硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率 的要求下，能够提高调速范围，为此所需付 出的代价是，须增设电压放大器（控制器） 以及检测与反馈装置。

例2.2 对于例2.1所示的开环系统，采用转 速负反馈构成单闭环系统，且已知晶闸管 整流器与触发装置的电压放大系数 Ks = 30， = 0.015V· min/r，为了满足给定的要求， 计算放大器的电压放大系数KP 。
代入已知参数，则得
K 103.6 Kp 46 K s / Ce 30 0.015/ 0.2
即只要放大器的放大系数等于或大于46， 闭环系统就能满足所需的稳态性能指标。
U*n
+ _
∆Un n
Kp
Uct
Ks
Ud0 +
IdR _ E
1/Ce
n
Un

n
开环机械特性 闭环静特性
C D
A
B
A’