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单闭环调速系统的限流保护—电流截止负反馈

时间:2014-12-04 17:40来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
(一)问题的提出 起动时,Un*-Un=△Un=Un*(差不多是其稳态工作值的1+K倍)放大器饱和Udo最大 ◎起动的冲击电流直流电动机全电压起动时,如果没有限流措施,会产生很大的冲击电流,这不仅对电机换向不利,对过载能力低的电力电子器件来说,更是不能允许的。
    (一)问题的提出
    起动时,Un*-Un=△Un=Un*(差不多是其稳态工作值的1+K倍)→放大器饱和→Udo最大
    ◎起动的冲击电流—直流电动机全电压起动时,如果没有限流措施,会产生很大的冲击电流,这不仅对电机换向不利,对过载能力低的电力电子器件来说,更是不能允许的。
    ◎堵转电流—有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。例如,由于故障,机械轴被卡住,或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于闭环系统的静特性很硬,若无限流环节,硬干下去,电流将远远超过允许值。更是不能允许的。
    ◎保护
    ①如果只依靠过流继电器或熔断器保护,一过载就跳闸,则电机永远起动不起来。
    ②自动保护—过电流保护(起动、堵转时限制电流,当电流接近稳态值或故障消除后自动起动起来)。

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    任务要求:在起动过程中和堵转时能自动保持电流不超过允许的数值,而在稳态运行中仍具备闭环调速系统的一切优越性。
    (二)解决思路
    希望起动过程中和堵转时电流不能超过允许值,可以想到用电流负反馈。根据反馈控制原理,要维持哪一个物理量基本不变,就应该引入这个物理量的负反馈。那么,引入电流负反馈,应该能够保持电流基本不变,使它不超过允许值。
    (三)实现方法(利用非线性元件)
    考虑到,限流作用只需在起动和堵转时起作用,正常运行时应让电流自由地随着负载增减。
    如果采用某种方法,当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流,而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。这种方法叫做电流截止负反馈。
    3.带电流截止负反馈的闭环调速系统静特性

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    由上图可写出该系统两段静特性的方程式。
    ① 当Id≤Idcr时,电流负反馈被截止(不起作用),静特性和只有转速负反馈调速系统的静特性式相同,现重写于下
    N= K p K sUn*/(Ce(1-k))* Rid/Ce(1-k)(Ui=0)
    ② 当Id=Idcr时,引入了电流负反馈,静特性变成
    N=KpKs(Un*-Ucom)/Ce(1-k)*(R-KpKsRc)Id/Ce(1-k)(Ui=IdRc–Ucom)
    ③ 特性曲线
    静特性的两个特点
    (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,特性急剧下垂。
    (2)比较电压Ucom与给定电压Un*的作用一致好象把理想空载转速提高     KpKs(Un+Ucom)/Ce(1+k)
    根据①和②画出静特性
    电流截止负反馈环节参数设计 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
    从调速系统的稳态性能上看,希望稳态运行范围足够大,截止电流Idcr应大于电机的额定电流,一般取Idcr≥(1.1~1.2)Idnom堵转电流Idbl应小于电机允许的最大电流,一般取Idbl≤(1.5~2)Idnom
    电流负反馈其它截止方法
    带电流截止环节的单闭环调速系统只是初步地解决了限流起动问题,使系统能够实际运行,它的静态和动态性能都还不够好,所以只适用于小容量的对起动特性要求不太高的场合。
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