图8-8比例-积分调节电路3.应用说明与V-M调速系统相比，PWM-M调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就足以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1∶1000左右。同时应该指出的是，受到器件容量的限制，直流PWM-M调速系统目前只用于中、小功率的系统。......
2023-06-25
带电流截止环节直流调速系统分析
【摘要】：这些就是设计电流截止负反馈环节参数的依据。电流截止环节的参数能很容易根据其电路和截止电流Idcr值计算出来。
直流调速系统中的电流截止负反馈环节如图2-28所示，电流反馈信号取自串入电动机电枢回路中的小阻值电阻Rs，IdRs正比于电流。设Idcr为临界的截止电流，当电流大于Idcr时，将电流负反馈信号加到放大器的输入端；当电流小于Idcr时，将电流反馈切断。为了实现这一作用，需引入比较电压Ucom。图2-28（a）中用独立的直流电源作为比较电压，其大小可用电位器调节，相当于调节截止电流。在IdRs与Ucom之间串接一个二极管VD，当IdRs＞Ucom时，二极管导通，电流负反馈信号Ui即可加到放大器上去；当IdRs≤Ucom时，二极管截止，Ui即消失。显然，在这一线路中，截止电流Id=Ucom/Rs。图2-28（b）中利用稳压管VS的击穿电压Ubr作为比较电压Ucom，线路要简单得多，但不能平滑调节截止电流值。用微机软件实现电流截止时，只要采用条件语句即可，显然要比模拟控制简单得多。
图2-28 电流截止负反馈环节
电流截止负反馈环节的输入输出特性如图2-29所示，当输入信号IdRs-Ucom＞0时，输出Ui=IdRs-Ucom；当IdRs-Ucom≤0时，输出Ui=0。这是一个两段线性环节，将它画在方框中，再和系统其他部分的框图连接起来，即得带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图，如图2-30所示，图中Ui表示电流负反馈，Ufn表示转速负反馈。
2.带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统的稳态结构框图和静特性
带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构图如图2-30所示，当Id≤Idcr时，电流负反馈被截止，静特性与只有转速负反馈调速系统的静特性相同[见式（2-8）]，现重写如下
当Id＞Idcr时，引入了电流负反馈，静特性变成
图2-29 电流截止负反馈环节的输入输出特性
图2-30 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图
图2-31 带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统的静特性
对应式（2-8）和式（2-36）的静特性如图2-31所示。
电流负反馈被截止的式（2-8）相当于图2-31中的CA段，它就是闭环调速系统本身的静特性，显然是比较硬的。电流负反馈起作用后，相当于图中的AB段。从式（2-36）可以看出，AB段特性和CA段相比有两个特点：
（1）电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻KpKsRs，因而稳态速降极大，使特性急剧下垂。
即把n0′提高到图2-31中的D点。当然，图中用虚线画出的DA段实际上是不起作用的。
这样的两段式静特性常称作下垂特性或挖土机特性。工程中，当挖土机遇到坚硬的石块而过载时，即使电动机停转，电流也不过是堵转电流Idbl，在式（2-36）中，令n=0，得
一般KpKsRs》R，因此
Idbl应小于电动机允许的最大电流，一般为（1.5～2）IN。另一方面，从调速系统的稳态性能上看，希望CA段的运行范围足够大，截止电流Idcr应大于电动机的额定电流，例如，取Idcr≥（1.1～1.2）IN。这些就是设计电流截止负反馈环节参数的依据。
3.带电流截止的无静差直流调速系统
图2-32所示是带电流截止的无静差直流调速系统，采用PI调节器以实现无静差，采用电流截止环节来限制电枢电流。TA为检测电流的交流互感器，经整流后得到电流反馈信号Ui。当电流达到截止电流Idcr时，Ui高于稳压管VS的击穿电压，使晶体管VT导通，忽略晶体管VT的导通压降，则PI调节器的输出电压Uct=0为零，电力电子变换器UPE的输出电压Ud=0，达到限制电流的目的。
图2-32 带电流截止的无静差直流调速系统
当电动机电流低于其截止值时，上述系统的稳态结构框图如图2-33所示，其中代表PI调节器的方框中无法用放大系数表示，画出它的输出特性，以表明是比例-积分作用。上述无静差调速系统的理想静特性如图2-34所示。当Id＜Idcr时，系统无静差，静特性是不同转速的一组水平线。当Id=Idcr时，电流截止起作用。
图2-33 无静差直流调速系统稳态结构框图（Id＜Idcr）
图2-34 带电流截止的无静差直流调速系统的静特性
式中：nmax为电动机调压时的最高转速；U*nmax为相应的最高给定电压。
电流截止环节的参数能很容易根据其电路和截止电流Idcr值计算出来。
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2023-06-25
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