电流与转速双闭环直流调速系统的设计与研究 第3页
图1.5 电流环等效近似处理后校正成为典型I系统框图
ACR选用PI型电流调节器，传函如下：
WACR（S）=Ki（τis +1）/τis
Ki-------电流调节器的比例系数；
τi------电流调节器的超前时间常数。
（二）转速调节器结构的选择：
转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型II系统，系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。
图1-6转速环等效近似处理后校正成为典型II系统框图
ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为：
WASR（s）= Kn（τns +1）/τns
Kn-------转速调节器的比例系数；
τn------转速调节器的超前时间常数。
第二章转速、电流双闭环直流调速系统——调节器设计
（一）电流调节器设计
2.1.1确定时间常数
1） 整流装置滞后时间常数Ts。
按表1-2，三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s。
2） 电流滤波时间常数 Toi。三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms,为了基本滤平波头，应有（1~2）Toi=3.33ms,因此取Toi=2ms=0.002s。
3） 电流环小时间常数之T∑i近似处理，取T∑i =Ts+Toi=0.0037s。
4） 电枢回路电磁时间常数Tl
Tl＝L/R＝0.781/52.3＝0.015s
5）电力拖动系统时间常数Tm由实验测得
Tm=40ms＝0.04s
2.1.2选择电流调节器结构
根据设计要求σ≤5％，并保证稳态电流无差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器，其传递函数为W(s)=Ki(τiS+1)/τiS。
检查对电源电压的抗干扰性能：
Tl /T∑I =0.015s/0.0037s=4.05,参照书中表2-3的典型型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。
2.1.3计算电流调节器参数
电流调节器超前时间常数：τi=Tl=0.015s。
电流环开环增益：要求σi≤5％时,查表得KIT∑i=0.5,因此
KI=0.5/0.0037s=135.1s-1
于是，ACR的比例系数为
Ki=KIτiR/Ksβ=135.1×0.015×52.3/122.5×6.06＝0.143
2.1.4校验近似条件
电流环截止频率：Wci=KI=135.1s-1
晶闸管整流装置传递函数近似条件
1/3Ts=1/3×0.0017s=191.6s-1＞Wci
满足近似条件。
2）忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件
3√1/TmTl=3√1/0.04s×0.015s＝122.47s-1＜Wci
满足近似条件。
电流环小时间常数近似处理条件
1/3√1/TsToi=1/3×√1/0.0017×0.002=180.8s-1＞Wci
满足近似条件。
2.1.5计算调节器电阻和电容
所用运算放大器取R0=40kΩ，各电阻和电容值为
Ri=KiR0=0.143×40＝5.72KΩ
Ci=τi/Ri=0.015/5.72=2.62μF
Coi=4Toi/R0=4×0.002/40=0.2μF
（二）转速调节器设计
2.2.1确定时间常数
1）电流环等效时间常数1/KI
已知KIT∑i=0.5，则
1/KI＝2T∑i＝2×0.0037s＝0.0074s
2）转速时间常数Ton。根据所用测速发电机纹波情况，取Ton=0.01s
3）转速小时间常数 T∑n。按小时间常数近似处理，取
T∑n＝1/KI＋Ton＝0.0174s
2.2.2选择电流调节器结构
由于设计要求无静差,故选用PI型电流调节器，其传递函数为
W(s)=Ki(τiS+1)/τiS。
2.2.3计算转速调节器参数
按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5，则ASR的超前时间常数为
τn=hT∑n=5×0.0174s=0.087s
转速开环增益
KN=(h+1)/2h2T∑n2=6/2×52×0.0174=396.4s-2
ASR的比例系数为
Kn=(h+1)βCeTm/2hαRT∑n=6×6.06×0.155×0.04 / 2×5×0.00625
×52.3× 0.0174=3.96
2.2.4检验近似条件
转速环截止频率为
Wcn=KN/W1=KNτn=396.4×0.087=34.5s-1
1)电流环传递函数简化条件为
（√KI /T∑i）/3＝（√135.1 /0.0037）/3=63.7s-1＞Wcn
2）转速环小时间常数近似处理条件为
（√KI /Ton）/3=（√135.1 /0.01）/3=38.7s-1＞Wcn
2.2.5计算调节器电阻和电容
取R0=40kΩ，各电阻和电容值为
Rn=KnR0=3.96×40=158.4kΩ
Cn=τn/Rn=0.087 / 158.4×103=5.49×10-3F
Con=4Ton/R0=4×0.01/40×103=1μF
2.2.6校核转速超调量
σn=2(△Cmax / Cb)(λ-Z)(△nN/n*)(T∑n / Tm)=2×81.2%×(1.5-0.5)×
(0.8×52.3/0.155/1600)×0.0174/0.04=11.92%<15%
能满足设计要求。
转速调节器具有将输入的给定信号与反馈信号进行加,减,比例,积分,违反等一些运算的功能,使其输出量能根据输入的信号按照某种预定的规律变化。上图为转速调节器电路图。
（三）反号器
图2-1 反号器电路图
反号器AR由运算放大器及有关电阻组成，如图2-3所示。用于调速系统中信号需要倒相的场合。反号器的输入信号由信号放大器的反相输入，故输出电压为： Uout =－(RP+R3) / R1
调解RP的可动触点，可改变RP的数值，使RP+R3=R1,则Uout=－Uin，输入与输出成倒相关系。
第三章 转速、电流双闭环直流调速系统——原理简述
（一）触发电路原理
三相桥式全控整流电路相当于一组共阴极的三相半波和一组共阳极的三相半波可控整流电路串联起来构成的。习惯上将晶闸管按照其导通顺序编号，共阴极的一组为VT1、VT3和VT5，共阳极的一组为VT2、VT4和VT6。