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黑龙江省2012年度专业技术人员继续教育知识更新培训学习心得
制电压Uc ，用以控制电动机转速 n。
UPE的组成
UPE是由电力电子器件组成的变换器，其输入接三组（或单相）交流电源，输出为可控的直流电压，控制电压为Uc 。
目前，组成UPE的电力电子器件有如下几种选择方案：
（1） 对于中、小容量系统，多采用由IGBT或P-MOSFET组成的PWM 变换器。
（2） 对于较大容量的系统，可采用其他电力电子开关器件，如GTO、IGCT等。
（3） 对于特大容量的系统，则常用晶闸管触发与整流装置。
任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对调速性能都有一定的要求。归纳起来，对于调速系统的转速控制要求有以下三个方面：
1. 控制要求
1）调速——在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（有级）或平滑地（无级）调节转速；
2）稳速——以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量；
3）加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起，制动尽量平稳。
2. 调速指标
1）调速范围——生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围。
2）静差率——当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落 ?nN ，与理想空载转速 n0 之比，称作静差率 s ，即
s= ?nN / n0
一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
而闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。
转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有被调量有静差、抵抗扰动，服从给定、 系统的精度依赖于给定和反馈检测精度等三个基本特征，也就是反馈控制的基本规律，各种不另加其他调节器的基本反馈控制系统都服从于这些规律。
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反馈控制系统的规律是：一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随着给定作用，对给定信号的任何变化都是唯命是从的。
四、转速、电流双闭环直流调速系统的工程设计问题 （一）转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性
为实现在单闭环系统中能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程及实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程，采用电流负反馈来实现近似的恒流过程达到控制目的。即：起动过程，只有电流负反馈，没有转速负反馈；同时稳态时，只有转速负反馈，没有电流负反馈。
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联接如下图所示。
1. 系统的组成
转速、电流双闭环直流调速系统结构
ASR—转速调节器 ACR—电流调节器 TG—测速发电机 TA—电流互感器 UPE—电力电子变换器
图中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
2. 系统电路结构
为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用 P I 调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图。
（1） 转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定了电流给定电压的最大 值；
（2） 电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大
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输出电压Udm。
双闭环直流调速系统的电路原理图
稳态结构图和静特性
为了分析双闭环调速系统的静特性，必须先绘出它的稳态结构图，如下图。它可以很方便地根据上图的原理图画出来，只要注意用带限幅的输出特性表示PI 调节器就可以了。分析静特性的关键是掌握这样的 PI 调节器的稳态特征。
1. 系统稳态结构框图
双闭环直流调速系统的稳态结构框图
?—转速反馈系数 ? —电流反馈系数 2. 限幅作用 存在两种状况：
（1） 饱和——输出达到限幅值
当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的
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输入信号使调节器退出饱和；换句话说，饱和的调节器暂时隔断了输入和输出间的联系，相当于使该调节环开环。 （2） 不饱和——输出未达到限幅值
当调节器不饱和时， PI 作用使输入偏差电压在稳态时总是零。
在正常运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的。因此，对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。
（二）双闭环直流调速系统的动态数学模型 1. 系统动态结构
在单闭环直流调速系统动态数学模型的基础上，考虑双闭环控制的结构，即可绘出双闭环直流调速系统的动态结构框图，如下图所示。
图2-6双闭环直流调速系统的动态结构框图
2. 数学模型
图2-6中WASR(s)和WACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。如果采用PI调节器，则有
WASR(s)?Kn?ns?1 ?nsWACR(s)?Ki?is?1 ?is
五、直流调速系统的数字控制
虽然模拟系统具有物理概念清晰、控制信号流向直观等优点，但其控制规律体现在硬件电路和所用的器件上，因而线路复杂、通用性差，控制效果受到器件的性能、温度等因素的影响。为了适应不断发展的技术要求，随着电子技术的发展，以微处理器为核心的数字控制系统（简称微机数字控制系统）硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响；其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、
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