雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)簡介

馮克強(qiáng)

摘要：雙閉環(huán)是直流調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式，是一種多環(huán)結(jié)構(gòu)，其中很多方面都代表著多環(huán)控制系統(tǒng)的一般規(guī)律，可以推廣到其他的多環(huán)系統(tǒng)，外環(huán)是決定系統(tǒng)主要性質(zhì)的基本控制環(huán)，內(nèi)環(huán)可以對本環(huán)的被控制量實行限制和保護(hù)，并對環(huán)內(nèi)的擾動實現(xiàn)及時調(diào)節(jié)，改造被本環(huán)所包圍的控制對象，使之更有利于外環(huán)的控制。

關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)調(diào)速

中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1雙閉環(huán)調(diào)速的定義

速度和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（簡稱雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)）是由電流和轉(zhuǎn)速兩個調(diào)節(jié)器進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)的,可獲得良好的靜、動態(tài)性能。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特征是系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速分別由兩個調(diào)節(jié)器控制，由于調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主要參量是轉(zhuǎn)速，故轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面，而電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，可以及時抑制電網(wǎng)電壓擾動對轉(zhuǎn)速的影響。

2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)：

2.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu):

為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，如下圖所示：

轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng).

調(diào)節(jié)ASR限度器和ACR限度器,可得電流,轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電流和轉(zhuǎn)速波形分別如下圖所示：

由此可得：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，它不同于P調(diào)節(jié)器的輸出量總是正比與其輸入量，PI調(diào)節(jié)器它的輸出量在動態(tài)過程中決定于輸入量的積分，到達(dá)穩(wěn)態(tài)時，輸入為零，輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)，是由它后面的環(huán)節(jié)的需要來決定的。

經(jīng)過多次的調(diào)節(jié)我們可以得到限度器相關(guān)的參數(shù)的調(diào)節(jié)規(guī)律：

限度值越大上升時間 越小，限幅值越小上升時間 越大；同時 值越大，超調(diào)越小； 值越小，超調(diào)越大。

2.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)特征:

雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特征是系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速分別由兩個調(diào)節(jié)器控制，由于調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主要參量是轉(zhuǎn)速，故轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面，而電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，可以及時抑制電網(wǎng)電壓擾動對轉(zhuǎn)速的影響。實際系統(tǒng)的組成如下圖所示:

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖

主電路采用三相橋式全控整流電路供電。系統(tǒng)工作時，首先給電動機(jī)加上額定勵磁，改變轉(zhuǎn)速給定電壓 可方便地調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。速度調(diào)節(jié)器ASR、電流調(diào)節(jié)器ACR均設(shè)有限幅電路，ASR的輸出 作為ACR的給定，利用ASR的輸出限幅 起限制啟動電流的作用；ACR的輸出 作為觸發(fā)器GT的移相控制電壓，利用ACR的輸出限幅Ucm起限制電力電子變換器的最大輸出電壓的作用。

當(dāng)突加給定電壓 時，ASR立即達(dá)到飽和輸出 *，使電動機(jī)以限定的最大電流 加速啟動，直到電動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定轉(zhuǎn)速并出現(xiàn)超調(diào)，使ASR退出飽和，最后穩(wěn)定運(yùn)行在給定轉(zhuǎn)速上。

雙閉環(huán)采用電力電子變流裝置供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，在啟動或制動的時候，轉(zhuǎn)速給定信號的突變會使調(diào)節(jié)器的輸出，即電流給定信號也發(fā)生突變，從而使電樞回路電流急劇上升，電流變化率很高，瞬時值甚至可以達(dá)到很高。為了解決這一問題，應(yīng)當(dāng)增加一個限制電流變化率的約束條件，在電流環(huán)里面再設(shè)置一個電流變化率環(huán)，構(gòu)成一種轉(zhuǎn)速、電流、電流變化率三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。而在我們實際的工作中都采用了現(xiàn)在比較先進(jìn)的軟件更改參數(shù)調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，不管現(xiàn)在我們?yōu)榱烁玫臑槿祟惙?wù)采用什么樣的調(diào)速，它的基礎(chǔ)和核心部分都是不變的，我個人認(rèn)為不管干什么最重要的是明白它最基本的原理，用理論聯(lián)系實際，現(xiàn)在為我們服務(wù)的各式各樣先進(jìn)的軟件就是從基礎(chǔ)發(fā)展起來的，所以大家一定要重視最基本的理論學(xué)習(xí)，這樣在實際工作中才能更好的工作，得到更大的突破。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳伯時.《電力拖動自動控制原理》.北京：機(jī)械工業(yè)出版