Kp
KCe
Ks
103.6 0.2 30 0.015
46
转速负反馈自动调速系统 静态参数的计算？
转速负反馈自动调速系统静态参数的计算（例题4.2-2 ）
例 4.2-2 某 V—M 直流调速系统的直流电动机的额定值为 60kW， 220V，305A，1000r／min，主回路总电阻 R=0.18Ω，电枢电阻
Ra =0.066Ω，要求 D＝20， s 5％。开环调速系统能否满足要求?
解：已知系统当电流连续时，
CE N (U N RaIdN ) / nN 0.199 0.2 V·min／r；
nN
IN R CE N
305 0.18 274.5r / min 0.2
如果要满足 D＝20， s 5％的要求，可以根据式(4.2-8)求得额定
Cm 为, CCemCCETNN
(V gmin/ r) (Nm / A)
(4.3-1a)
Ea CE n Ea Cen Te CT Ia Te Cm Ia (Id )
比较：
根据磁场能量计算电磁力和电磁转矩（用 2.5 节的磁共能：
f Wm (i, x) x
ic
Te
Wm (i,
)
ic
公式“riBL ”r： r f (i B)l
Ce
理想空载转速 静态速降
电压比较环节：
U n
U
* n
Un
控制器（设为比例调节器）：Uct KpUn
可控直流电源：
Ud0 KsUct
(4.3-2)
电机的开环机械特性: 测速发电机：
n Ud0 IdR Ce
Un n
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。
(4.3-2)
Id 1/ Cm
Te TL
U
* n
U ct Kp
Ud0 Ks
R
n
1 Ce
图 4.3.3 转速负反馈单闭环调速系统静态结构图
转速单闭环调速系 统的静特性方程？
静特性方程
n
KPKS Ce (1 K
)
U
* n
Ce
R (1
K
)
Id
n0,cl ncl
↑↑
闭环系统的开 环放大系数
K K p Ks
§4.3 转速负反馈单闭环直流调速系统
4.3.1 单闭环调速系统的组成及静特性 4.3.2 单闭环调速系统的动态模型、动态分析和校正 4.3.3 单闭环调速系统的限流保护
重点: 数学模型, 闭环的结构及闭环的意义 静特性的分析方法 动特性: 稳定性,PI的物理意义
单闭环调速系统的组成？
4.3.1单闭环调速系统的组成及静特性
闭环系统静特性描述？
3 开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较
机械特性比较: n
开环机械特性
闭环静特性
A
B
C
D
A'
U d04
U d03 U d02 U d01
O
I d1
I d2
I d3
I d4
Id
图 4.3.4 闭环系统静特性与开环系统机械特性的关系
开环机械特性 n
Kp
KsU
* n
Ce
RId Ce
开环调速系统存在的问题:至少有静态（稳态）误差 （没有讨论跟随性能、抗扰性能等）。
为了解决各种指标之间的矛盾，以满足较高的调速 指标要求，采用闭环控制。
即：引入被调量转速的负反馈。
输入量
控制器
扰动量 输出量
可控电源 被控对象
检测单元 图 4.3.1 闭环系统方框图
转速单闭环调速系 统的组成？
1 转速单闭环调速系统的组成
(1) 忽略各种非线性因素，各环节的输入输出关系都是线性的；
(2) 由可控直流电源供电的直流电机的电枢电流是连续的（由
电力电子技术知，不连续时一般使得机械特性变为非线性）；
(3)
忽略提供
U
* n
的直流电源的负载效应；
(4) 电机磁通 为常数 N 。
转速单闭环调速系 统的静特性？
电机磁通 为常数 N ： 额定励磁条件下新的常数电动势转速比 Ce 和电磁转矩电流比
④
当给定电压相同时，
n0,c1
n0,op 1 K
.
结论：闭环系统可以获得比开环系统硬得多的静态特性。在 满足一定静差率的要求下，闭环系统大大提高了调速范围。 但是闭环系统必须设置检测装置和电压放大器。
转速负反馈自动调速系统静态参数的计算？
转速负反馈自动调速系统静态参数的计算：
例 4.3-1 对于例 4.2-2 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，转速反馈系数 0.015Vgmin/ r ，为了满足给 定的要求，计算放大器的电压放大系数 Kp 。
转速单闭环调速系
按左手定则确定 f iBl
统的静态结构图？
各环节的静态输入输出关系:
电压比较环节：
U n
U
* n
Un
控制器（设为比例调节器）：Uct KpUn
可控直流电源：
Ud0 KsUct
电机的开环机械特性: 测速发电机：
n Ud0 IdR Ce
Un n
静态结构图（虚框内为电机模型）
L us
U
* n
U ct
Id
Un A
UCR Ud
M
n
TG
Un
图 4.3.2 转速负反馈单闭环调速系统的构成
▪结构原理图(以晶闸管整流电源为例，A为调节器)
转速单闭环调速系 统的静特性？
2 转速负反馈闭环调速系统的静特性
静特性方程：表示系统静态的各量之间的关系 分析：定性分析，定量计算。
为突出主要矛盾，先作如下假定
负载下的转速降落 nN 为
nN
nN s
D 1
s
1000 0.05 20(1 0.05)
2.63
r
/ min
单闭环调速系统的基本特征？
4单闭环调速系统的基本特征（反馈控制的基本规律）
(1)具有比例放大器的单闭环调速系统是有静差的； (2)闭环系统具有较强的抗干扰性能： (3)闭环系统对给定信号和检测装置中的扰动无能为源自。n0,opnop
(4.3-4)
闭环机械特性
n
Kp
KsU
* n
Ce 1 K
Ce
RId
1
K
n0,cl
ncl
(4.3-5)
闭环系统静特性特点？
特点：
①
nc1
nop 1 K
.
②
当理想空载转速相同，即 n0,op n0,cl 时，
sc1
sop 1 K
.
③ 当要求的静差率一定时, Dc1 1 K Dop .
解： 由例 4.2-2 知，系统的开环速降 nop 275r / min ，满足指 标要求的速降为 nc1 2.63r / min ，则由式(4.3-5)可以求得闭 环系统的开环放大系数为
K nop 1= 275 1=103.6
nc1
2.63
由 K KpKs / Ce ，可以求得放大器的放大系数为