直流调速系统设计及仿真和交流调压调速系统的建模与仿真.doc

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1、?space(i)+*5、TCP/IP协议参考模型共分了_4_层，其中3、4层是_传输层_、_运用层_。12. 在概念模型中，一个实体相对于关系数据库中一个关系中的一个_。SET TALK OFF6、电子邮件系统提供的是一种_存储转发式_服务，WWW服务模式为_B/S_。15. 通过Visual Foxpro的视图，不仅可以查询数据表，还可以_数据表。max1=a* 方法1依附自定义函数FOR j=1 TO iA.2125 B.2126 C.2025 D.2024 电气与电子信息工程学院 电气传动控制系统课程设计 设计题目： 直流调速系统设计及仿真和交流调压调速系统的建模与仿真 专业班级： 电

2、气工程及其自动化2008（1）班 学号： 姓 名： 指导教师： 胡 学 芝 陈学珍 设计时间： 2011/10/312011/11/11 设计地点： K2电力电子实验室、机房 电气传动控制系统 课程设计成绩评定表姓 名学 号课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和交流调压调速系统的建模与仿真课程设计答辩或质疑记录：1、 双闭环转速调节器的作用? 答：为了获得良好的静、动态性能，转速调节器一般采用PID调节器，其作用主要表现在：(1) 转速调节器是调速系统的主导调节器，它是转速n很快地跟随给定电压Un变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PID调节器，则可实现无静差。(2) 负载变化起抗扰作用。(3

3、) 其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。2、双闭环电流调节器的作用？ 答：双闭环电流调节器一般也采用PID调节器，也是为了获得良好的动静态特性，起作用表现在：（1）作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压Ui（外环调节器的输出量）变化。（2） 对电网电压的波动起及时抗扰的作用。（3） 在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。（4） 当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。成绩评定依据：课程设计考勤情况（20）：课程设计答辩情况

4、（30）：完成设计任务及报告规范性（50）：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 2011年 12 月 20 日课程设计任务书 20112012学年第一学期学生姓名： 专业班级：电气工程及其自动化2008（1）班 指导教师：胡学芝、陈学珍 工作部门：K2电力电子实验室、机房一、课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和交流调速系建模与仿真二、课程设计内容（含技术指标）1设计目的及要求电气传动课程设计是继“电气传动控制系统”课之后开设的实践性环节课程。由于“控制系统”课程本身是一门理论深、综合性强的专业课，单是学习理论而不进行实践将不利于知识的接受及综合应用。为了培养学生的

5、实践能力，而设置电气传动控制系统的课程设计。它将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。通过该环节训练，达到下述教学目的：1、通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。2、通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，达到培养学生综合应用所学知识能力、培养学生实际查阅相关设计资料能力的目的、培养学生工程绘画和编写设计说明书的能力。3、通过课程设计，提高学生理论联系实际，综合分析和解决实际工程问题的能力。通过课程设计，使学生理论联系实际，以实际系统

6、作为实例，对系统进行分析设计，掌握控制系统设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范、设计步骤方法及系统调试步骤。并提高正确查阅和使用技术资料、标准手册等工具书的能力，提高独立分析问题、解决问题及独立工作的能力。通过设计培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风。培养学生的创新意识和创新精神，为今后走向工作岗位从事技术打下良好基础。2课程设计基本要求本课程设计应根据设计任务书以设计技术规程及规定进行。1、根据设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。2、要求掌握直流调速系统的设计内容、方法、步骤和交流调速系统建模与

7、仿真。3、学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数。4、学会绘制有关电气系统原理图和编制元器件明细表。5、学会编写设计说明书。6、通过对所设计的系统进行仿真实验，掌握系统仿真的方法。3通过课程设计，学生应掌握控制系统工作原理、总体方案确定原则、主电路设计及元器件选型、控制回路设计及元器件选择、辅助回路设计等。并能熟练应用相应软件绘制原理图及PCB板图，并能在应用控制系统仿真软件对所设计系统进行仿真实验。最后在条件允许的情况下能对小型系统进行动手做出实体并调试，特别是应通过调试使学生掌握工程系统调试过程及方法，积累工程实践经验。1.学生分组、布置题目。按学号分组，然下达课程设计任

8、务书，原则上每小组一个题目。2.熟悉题目并选题，收集资料。设计开始，每个学生根据所选的题目，充分了解技术要求，明确设计任务，收集资料，包括参考书、手册和图表等，为设计做好准备3.总体设计。正确选定系统方案，认真画出系统总体结构框图。4.主电路设计。按选定的方案，确定系统的主电路形式，画出主电路及相关保护，操作电路原理草图，完成主电路的元件计算和选择任务。5.控制电路技术。按规定的技术要求，确定系统闭环结构和调节形式，画出系统控制电路原理草图，选定检测元件和反馈系数，计算调节器参数并选定相关的元件。6.校核整个系统设计，编制元件明细表。7.绘制正规系统原理图，整理编制课程设计任务书。3直流调速系

9、统设计及仿真题目和设计要求： (1)电机数如下表：电机型号PN(KW)UN(V)IN(A)NN(r/min)Ra()GDa2（Nm2）P极对数Z2-926723029114500.268.601电枢回路总电阻取a；总飞轮力矩：。其他参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”有关数据。要求：调速范围10，静差率：稳态无静差，电流超调量；启动到额定转速时的转速退饱和超调量。要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。要求触发脉冲有故障封锁能力。要求给拖动系统设置给定积分器。(3)设计的内容1.调速的方案选择a.直流电动机的选择（根据上表按小组顺序选择电动机型号）b.电动机供电方案的选择（要

10、求通过方案比较后，采用晶闸管三相全控整流器供电方案）；c.系统的结构选择（要求通过方案比较后，采用转速电流双闭环系统结构）；d.确定直流调速系统的总体结构框图。2.主电路的计算（可参考“电力电子技术”中有关主电路技术的章节）整流变压器计算，二次侧电压计算；一、二次侧电流的计算；容量的计算。晶闸管元件的选择。晶闸管的额定电压、电流计算。晶闸管保护环节的计算。a)交流侧过电压的保护；b)阻容保护、压敏电阻保护计算；c)直流侧过电压保护；d)晶闸管及整流二极管两端的过电压保护；e)过电流保护。f)交流侧快速熔断器的选择,与元件全连的快速熔断器的选择,直流侧快速熔断器的选择。平波电抗器计算。3.触发电

11、路的选择与校验触发电路种类多，可直接选用，电路中元器件参数可参照有关电路进行选用。4.控制电路设计计算：主要包括：给定电源和给定环节的设计计算、转速检测环节的设计与计算、调速系统的稳态参数计算、调速系统的稳态参数计算。5.双闭环直流调速系统的动态设计：主要设计转速调节器和电流调节器，可参阅双闭环调速系统调节器的工程设计法进行设计。6. 对系统进行仿真校验并上交设设说明书。4交流调速系统建模及仿真：矢量控制变频调速系统的建模与仿真：建立磁链开环、转速和电流闭环的异步电机矢量控制调速系统仿真模型，并进行参数设置。做出仿真结果，上交说明书。三、进度安排1、时间安排时间2011年10月31日2010年

12、11月11日(共2周)星期一星期二星期三星期四星期五星期一星期二星期三星期四星期五上午12节下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午安排查资料指导指导自行设计指导自行设计指导自行设计指导自行设计自行设计指导自行设计指导自行设计指导编写报告编写报告答辩答辩地点设计指导地点：K2一电力电子实验室，机房（自备计算机地点）查阅资料、自行设计地点：K2一电力电子实验室、图书馆、上网地点或其它答辩若在周五没有全部完成资料整理，则答辩时间可另行安排。2、执行要求 （1）直流调速设计的十三题中选做一题，在交流调速仿真四题中选一题。 （2）要求独立完成，并在答辩过程中检测。（

13、3）为了避免雷同，在设计中所采用的方案不能一样。四、成绩评定评定项目基本内涵分值设计过程考勤、自行设计、按进度完成任务等情况20分设计报告完成设计任务、报告规范性等情况50分答 辩回答问题情况30分90100分：优；8089分：良；7079分：中；6069分，及格；60分以下：不及格 指导教师：胡学芝 ，陈学珍 2011年9月10日 教研室主任签名：胡学芝2011年12月 20日目录目录.6摘要7第一篇 直流调速系统的设计及仿真81 系统方案选择和总体结构设计81.1调速方案的选择.81.2总体结构设计92控制电路的设计与计算112.1给定环节的选择112.2控制电路的直流电源113主电路设计

14、与参数计算123.1晶闸管的选择123.1.1晶闸管的额定电流123.1.2晶闸管的额定电压123.2整流变压器的设计123.2.1变压器二次侧电压U2的计算123.2.2 一次、二次相电流I1、I2的计算133.2.3变压器容量的计算134触发电路的选择.144.1 触发电路的选择.145双闭环励磁设计和校验165.1电流调节器的设计和校验175.2转速调节器的设计和校验.176转速、电流双闭环直流调速系统的电气总图.187直流系统MATLAB仿真207.1 系统的建模与参数设置207.2 系统仿真结果的输出21第二篇 交流调压调速系统的建模与仿真.228 交流调压调速系统的原理及特性228

15、.1 异步电动机改变电压时的机械特性228.2 闭环控制的变压调速系统及其静特性238.3 闭环变压调速系统的近似动态结构框图249 交流调压调速系统的Matlab仿真.269.1 交流调压调速系统的建模269.2 交流调压调速系统的仿真26总结.28参考文献.28摘要在现代工业中，为了实现各种生产工艺过程的要求，需要采用各种各样的生产机械，这些生产机械大多采用电动机拖动。多数生产机械的任务是将电能转换为机械能，以机械运动的形式来完成各种工艺要求。随着工艺技术的不断发展，各种生产机械根据其工艺特点，对生产机械和拖动的电动机也不断提出各种不同的要求。不同的工艺要求，都是靠电动机及其控制系统和机机

16、械传动装置实现的。可见各种拖动系统都是通过控制转速来实现的，因此，调速控制技术是最基本的电力拖动控制技术。由于直流调速控制系统具有良好的启制动、正反转及调速等性能，目前在调速领域中仍占主要地位。按供电方式，它可分交流机组供电、水银整流供电和晶闸管供电三类。目前， 我国的直流调速控制主要在提高调速的单机容量。提高电力电子器件的生产水平，增加品种。提高控制单元水平方面进行着研究。而直流电动机的机械换向存在一些问题，如结构形式不适应于，腐蚀、易爆性和含尘气体的特殊场合，最大供电电压受到限制，机械强度也限制了转速的进一步提高。因此人们转向研究结构简单、动行可靠、便于维护、价格低廉的交流异步电动机的调速

17、系统。在交流电动机的控制策略方面，20世纪70年代初出现了交流电动机的矢量控制原理，为高性能交流控制奠定了理论基础，实现像直流电动机那样的对磁场和转矩的解耦控制。矢量控制理论的提出和成功应用，开创了用交流调速系统代替直流调速系统的时代。80年代掀起了交流调速热，矢量控制理论进一步完善和发展，一些新的控制策略和方法相继提出并被 采用，例如“直接转矩控制”就是80年代中期提出的又一交流调速控制技术，直接转矩控制利用观察电动机的电磁转矩和宽一子磁链，不需在进行复杂的坐标变换，采用闭环控制，直接控制电磁转矩和定子磁链，系统更加简单，控制更加直接，受到各国学者的重视。近10年来，各国学者正致力于无速度传

18、感器控制系统的研究，利用检测定子电压、电流等容易测量的物理量进行速度估算，以取代速度传感器，由于无速度传感器控制技术不需要检测硬件，也免去了传感器带来的环境适应性、安装维护等麻烦，提高了系统可靠性，降低了成本，因而引起了广泛兴趣。第一篇 直流调速系统的设计及仿真1 系统方案选择和总体结构设计1.1调速方案的选择本次设计选用的电动机型号Z2-92型，其具体参数如下表1-1所示表1-1 Z2-92型电动机具体参数电动机型号PN(KW)UN(V)IN(A)NN(r/min)Ra()GDa2（Nm2）P极对数Z2-926723029114500.268.601 （一）电动机供电方案的选择 变压器调速是

19、直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种：旋转电流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器。旋转变流机组简称G-M系统，适用于调速要求不高，要求可逆运行的系统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便。静止可控整流器又称V-M系统，通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变，从而实现平滑调速，且控制作用快速性能好，提高系统动态性能。直流斩波器和脉宽调制交换器采用PWM受器件各量限制，适用于中、小功率的系统。根据本此设计的技术要求和特点选V-M系统。在V-M系统中，调节器给定电压，即可移动触发装置GT输出脉冲的相位，从而方便的改变整流器的

20、输出，瞬时电压。由于要求直流电压脉动较小，故采用三相整流电路。考虑使电路简单、经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥交流器供电方案。因三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波高，因而所需的平波电抗器的电感量可相应减少约一半，这是三相桥式整流电路的一大优点。并且晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同时，由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小。综上选晶闸管三相全控桥整流电路供电方案。（二）调速方案的选择由 v min/r,当电流连续时， 系统额定速降为: r/min, .开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率:，大大超过了S5%.若

21、D=10，S5%.，则，可知开环调速系统的额定速降是1090.4，而工艺要求的是7.6，故开环调速系统无能为力，需采用反馈控制的闭环调速系统。因调速要求较高，故选用转速负反馈调速系统，采用电流截止负反馈进行限流保护，出现故障电流时由过流继电器切断主电路电源。为使线路简单，工作可靠，装载体积小，宜用KJ004组成的六脉冲集成触发器。该系统采用减压调速方案，故励磁应保持恒定。采用三相全控桥式整流电路供电。1.2总体结构设计对于双闭环调速系统，可近似在电机最大电流（转矩）受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态转速后，又可以让电流迅速降低下来，使转矩

22、马上与负载相平衡，从而转入稳态运行，此时起动电流近似呈方形波，而转速近似是线性增长的，这是在最大电流（转矩）受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。采用转速电流双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈，而它和转速负反馈不同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，只靠转速负反馈，不靠电流负反馈发挥主要的作用，这样就能够获得良好的静、动态性能。而双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主调作用，系统表现为电流无静差。得到过电流的自动保护。显然静特性优于单闭环系统。在动态

23、性能方面，双闭环系统在起动和升速过程中表现出很快的动态跟随性，在动态抗扰性能上，表现在具有较强的抗负载扰动，抗电网电压扰动。直流调速系统的框图如图1-1所示： 图1-1 直流双闭环调速系统结构图 图1-2 主电路图回路 2控制电路的设计与计算2.1给定环节的选择已知触发器的移相控制电压为正值，给定电压经过两个放大器它的输入输出电压极性不变，也应是正值。为此给定电压与触发器共用一个15V的直流电源，用一个2.2、1W的电位器引出给定电压。2.2控制电路的直流电源这里选用CM7815和CM7915三端集成稳压器作为控制电路电源. 如图4-1所示：图21直流稳压电源原理图3主电路设计与参数计算3.1

24、晶闸管的选择3.1.1晶闸管的额定电流选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值大于实际流过管子电流最大有效值 ，即 =1.57 或 =K 考虑（1.52）倍的裕量 =（1.52）K式中K=/（1.57）-电流计算系数。 取。故选晶闸管的型号为KP20-7。3.1.2晶闸管的额定电压晶闸管实际承受的最大峰值电压，乘以（23）倍的安全裕量，参照标准电压等级，即可确定晶闸管的额定电压，即=（23）整流电路形式为三相全控桥，查表得，则 取V.3.2整流变压器的设计3.2.1变压器二次侧电压U2的计算U2是一个重要的参数，一般可按下式计算，即： I2/I2N-变压器二次实际工作电流与

25、额定之比，应取最大值。在要求不高场合或近似估算时，可用下式计算，即： 式中A-理想情况下，=0时整流电压与二次电压之比, 即A=/；B-延迟角为时输出电压与之比，即B= /；电网波动系数；(11.2)考虑各种因数的安全系数；根据设计要求，采用公式： 由表查得 A=2.34；取=0.9；角考虑10裕量，则 B=cos=0.985取U2=130V。电压比K=U1/U2=380/130=2.92。3.2.2 一次、二次相电流I1、I2的计算由表查得 =0.816, =0.816考虑变压器励磁电流得： 3.2.3变压器容量的计算 ； 式中-一次侧与二次侧绕组的相数；由表查得=338081.32=92.

26、704KVA=3130237.46=92.609 KVA =1/2（92.704+92.609）=92.657 KVA取S=92.7 KVA4触发电路的选择4.1 触发电路的选择触发器的电路图如下图所示：图4-1 触发电路从产品目录中查得晶闸管KP20-7的触发电流为(5100)mA触发电压3.5V。由已知条件可以计算出 触发器选用15V电源，则：Ks=。因为，3.5V，所以触发变压器的匝数比为取14:1，设触发电路的触发电流为100mA，则脉冲变压器的一次侧电流只需大于100/14=7.14mA即可。这里选用3DG12B NPN管作为脉冲功率放大管，其极限参数.触发电路需要三个互差120，且

27、与主电路三个电压U、V、W同相的同步电压，故要设计一个三相同步变压器。这里用三个单相变压器接成三相变压器组来代替，并联成DY型。同步电压二次侧取30V，一次侧直接与电网连接，电压为380V,变压比为380/30=12.7。5双闭环励磁设计和校验5.1转速调节器的设计和校验（1） 确定时间常数：有则，已知转速环滤波时间常数=0.01s，故转速环小时间常数。（2）选择转速调节器结构：按设计要求，选用PI调节器 （3）计算转速调节器参数：按跟随和抗干扰性能较好原则，取h=4,则ASR的超前时间常数为：，转速环开环增益 。ASR的比例系数为：。（4）检验近似条件转速环截止频率为。电流环传递函数简化条件

28、为，满足条件。转速环小时间常数近似处理条件为：，满足。（5）计算调节器电阻和电容：取=40，则，取1000。，取0.1，取1。故。校核转速超调量：由h=4，查得，不满足设计要求，应使ASR 退饱和，重计算。设理想空载z=0，h=4时，查得=77.5%，所以 =0.00792 =0.79% ，满足条件。忽略反电动势变化对电流环动态影响条件： ，满足条件。电流环小时间常数近似处理条件：，满足条件。（5） 计算调节器的电阻和电容取运算放大器的=40，有=5.40440=216.16，取220，取0.1，取0.2。故=。 6 转速、电流双闭环直流调速系统的电气总图 图6-1 转速、电流双闭环直流调速系

29、统的电气总图7直流系统MATLAB仿真7.1 系统的建模与参数设置（1）电流环流部分参数设定：Toi=0.002s、KS=40、R=0.4、TOn=0.01、TL=0.03、=0.0017、TM=1.33（2）转速环部分：参数设定：TOn=0.01 Kn=47.17.2 系统仿真结果的输出图7-3 电流环的仿真波形图 图7-4 转速环空载高速起动仿真波形图图7-5 转速环满载高速起动仿真波形图电流环仿真波形、转速环（空载、满载）仿真波形中，过载电流=1.5图7-4、7-5上部为电机转速曲线，下部为电机电流曲线。加电流启动时电流环将电机速度提高，并且保持为最大电流，而此时速度环则不起作用，使转速

30、随时间线性变化，上升到饱和状态。进入稳态运行后，转速换起主要作用，保持转速的稳定。电机转速曲线。在电流上升阶段，由于电动机机械惯性较大，不能立即启动。此时转速调节器ASR饱和，电流调节器ACR起主要作用。转速一直上升。当到达恒流升速阶段时，ASR一直处于饱和状态，转速负反馈不起调节作用，转速环相当于开环状态，系统为恒值电流调节系统，因此，系统的加速度为恒值，电动机转速呈线性增长直至给定转速。当转速上升到额定转速时，ASR的输入偏差为0，但其输出由于积分作用仍然保持限幅值，这时电流也保持为最大值，导致转速继续上升，出现转速超调。转速超调后， 极性发生了变化，则ASR推出饱和。其输出电压立即从限幅

31、值下降，主电流也随之下降。此后，电动机在负载的阻力作用下减速，转速在出现一些小的振荡后很快趋于稳定。电机电流曲线。直流电机刚启动时，由于电动机机械惯性较大，不能立即启动。此时转速调节器ASR饱和，达到限幅值，迫使电流急速上升。当电流值达到限幅电流时，由于电流调节器ACR的作用使电流不再增加。当负载突然增大时，由于转速下降，此时转速调节器ASR起主要的调节作用，因此，电流调节器ACR电流有所下降，同启动时一样，当转速调节器ASR饱和，达到限幅值，使电流急速上升。但是由于电流值达到限幅电流时，电流调节器ACR的作用使电流不再增加。当扰动取电以后，电流调节器ACR电流又有所增加，此后，电动机在负载的

32、阻力作用下减速，电流也在出现一些小的振荡后很快趋于稳定。第2篇交流调压调速系统的建模与仿真第8章 交流调压调速系统的原理及特性8.1 异步电动机改变电压时的机械特性根据电机学原理，在下述三个假定条件下：忽略空间和时间谐波；忽略磁饱和；忽略铁损，异步电动机的稳态等效电路如图8-1所示。图8-1 异步电动机的稳态等效电路、定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻、定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感 定子每相绕组产生气隙主磁通的等效电感，即励磁电感、定子相电压和供电电角频率 转差率由图可以导出 （8-1）其中，在一般器情况下， 则，这相当于将上述假定条件的第条改为“忽略铁损和励磁电流”。这样，

33、电流公式可简化成 （8-2）令电磁功率，同步机械角转速，为极对数，则异步电动机电磁转矩为 （8-3）式（8-3）就是异步电动机的机械特征方程式。它表明，当转速或转差率一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比。这样，不同电压下的机械特性便如图8-2。表示额定定子电压。将式8-3对s求导，并令，可求出最大转矩及其对应的转差率（8-4）；（8-5） 8.2 闭环控制的变压调速系统及其静特性采用普通异步电动机实行变电压调速时，调速范围很窄，采用高转子电阻的力矩电动机可以增大调速范围，但机械特性又变软，因此当负载变化时静差率很大，开环控制很难解决这个矛盾。为此，对于恒转矩性质的负载，要求调速范围大于2时，

34、往往采用带转速反馈的闭环控制系统，如图8-2a所示。 a) b)图8-2 带转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统a）原理图 b）静特性图图8-2b所示的是闭环控制变压调速系统的静特性。当系统带负载在A点运行时，如果负载增大引起转速下降，反馈控制作用能提高定子电压，从而在右边一条机械特性上找到新的工作点。同理，当负载降低时，会在左边一条特性上得到定子电压低一些的工作点。按照反馈控制规律，将、A 、 、连接起来便是闭环系统的静特性。尽管异步电动机的开环机械特性和直流电动机的开环特性差别很大，但是在不同电压的开环机械特性上各取一个相应的工作点，连接起来便得到闭环系统静特性，这样分析方法对两种电动机的

35、闭环系统静特性却可以很硬。如果采用PI调节器，照样可以做到无静差。改变给定信号，则静特性平行的上下移动，达到调速目的。根据8-2a可以画出静态结构框图，如图8-3所示。图中，为晶闸管交流调压器和触发装置的放大系数：，为转速反馈系数；ASR采用PI调节器； 是式7-3所表达的异步电动机机械特性方程式，它是一个非线性函数。ASR图8-3 异步电动机闭环变压调速系统的静态结构框图稳态时，,根据负载需要的n和可由式7-3计算出所需的 以及相应的。8.3 闭环变压调速系统的近似动态结构框图对系统进行动态分析和设计时，须先绘出结构框图。由图8-5可以直接画出如图8-6所示的动态结构框图。其中多数环节的传递

36、甘薯可以很容易地写出来，只有异步电动机传递函数的推导须费一番周折。图8-4 异步电动机闭环变压调速系统的动态结构框图MA异步电动机 F|BS测速反馈环节转速调节器ASR常用PI调节器，用以消除静差并改善动态特性，其传递函数为晶闸管交流调压器和触发装置的输入-输出关系原则上是非线性的，在一定范围内可假定为线性函数，在动态中可以近似成一阶惯性环节，正如直流调速系统中的晶闸管触发和整流装置那样，传递函数可写成其近似条件是：，对于三相全波Y联结调压电路，可取=3.3ms，对其他形式的调压电路则须另行考虑。考虑到反馈滤波作用，测速反馈环节FBS的传递函数可写成异步电动机的动态过程是由一组非线性微分方程描

37、述的，要用一个传递函数来准确地表示它的输入-输出关系是不可能的。在这里，可以先在一定的假定条件下，用稳态工作点附近的微偏线性化方法求出一个近似的传递函数。由式已知电磁转矩为当s很小时，可以认为后者相当于忽略异步电动机的漏感电磁惯性。在此条件下，这就是在前述条件下异步电动机近似的线性机械特性。如果只考虑到之间的传递函数，可先取，小闭环传递函数可变换成于是，异步电动机的近似线性化传递函数为由于忽略了电磁惯性，只剩下同轴旋转体的机电惯性，异步电动机便近似成一个线性的一阶惯性环节。 最后，应该强调下，具体适用图8-6所示的动态结构框图时要注意下述两点：由于它是微偏线性化模型，只能用于机械特性线性段上工作