《电力拖动自动控制系统——运动控制系统(第五版)》学习笔记
本节内容对应书中第二章 转速开环控制的直流调速系统
第三节 稳态调速性能指标和开环系统存在的问题；对应页码p24-p26
对于调速系统转速控制的要求
- 调速——在一定的最高转速和最低转速范围，有级（分档地）或无极（平滑地）调节转速；
- 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；
- 加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。
稳态性能指标
调速范围\(D\)
图1
调速范围
调速范围\(D = \frac{n_{\max } } {n_{\min }
} = \frac{n_{N} } {n_{\min } }\)
\(n_{\max }\)和\(n_{\min
}\)为电动机运行在额定负载下的最高转速与最低转速
一般以电动机最高转速作为额定转速\(n_{\max } = n_{N}\)
静差率\(s\)
图2
静差率
静差率\(s = \frac{\Delta {n_N} } {n_{0min}
} \times 100\%\)
静差率用来衡量调速系统在负载变化下的稳定度，影响静差率大小的因素有理想空载转速\(n_0\)与额定速降\(\Delta n_N\)
调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准（图中b线）
调速范围、静差率和额定速降的关系
\[D = \frac{ {n_N}s} {\Delta {n_N} (1 - s)}\]
开环调速系统
图3 开环调速系统的结构原理图
图4 开环调速系统的稳态结构图
开环调速系统的性能：在要求的静差率不高时，可以实现一定范围内的无级调速。
开环调速系统存在的问题：对负载变化引起的转速波动没有抑制作用（没有抗扰能力）。不能同时满足\(D\)和\(s\)的要求（提高\(D\)的同时降低\(s\)）。
开环系统不能同时满足\(D\)和\(s\)的要求的原因：开环系统的转速降落太大。
解决问题的方案：减少额定负载所引起的转速降落。
但由直流电机系统机械特性方程式可知，额定负载转速降落\(\Delta {n_N} = \frac{R{I_{dN} } }
{C_e}\)，由直流电动机的参数决定，无法改变。
解决矛盾的有效途径是采用反馈控制技术，构成转速闭环的控制系统。