双闭环调速系统电流调节器的设计

时间：2023-03-14作者：佚名

设计分为以下几个步骤：
1.电流环结构图的简化
2.电流调节器结构的选择
3.电流调节器的参数计算
4.电流调节器的实现
1.电流环结构图的简化
简化内容
忽略反电动势的动态影响
等效成单位负反馈系统
小惯性环节近似处理
① 忽略反电动势的动态影响及条件
转速、电流双闭环调速系统：

忽略反电势E

电流调节过程比转速和反电动势的变化过程快得多，在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即ΔE≈0。这时，电流环如下图所示。

忽略E条件：

② 等效成单位负反馈系统
如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成U*i(s) /β ，则电流环便等效成单位负反馈系统：

③ 小惯性环节近似处理
最后，由于Ts 和 Toi 一般都比Tl 小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为
T∑i = Ts Toi
简化的近似条件为：

电流环结构图最终简化成：

2. 电流调节器结构的选择
典型系统的选择
对电流环的要求：
(a) 希望其跟随性能好（快）
(b) 具有保护特性
(c) 对电网电压波动的及时抗扰作用
已知：跟随性能好 → 选择典型 I 型系统
抗扰性能好 → 选择典型Ⅱ型系统

经查表知，典型 I和典型Ⅱ抗
扰性能接近。所以电流环一般应选典型 I 型，在这种情况下，跟随性能好，而抗扰性能也不差。
电流调节器结构选择

从电流环结构图的最终简化形式表明，电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型 I 型系统，显然应采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成

式中 Ki — 电流调节器的比例系数；
τi — 电流调节器的超前时间常数。
为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择双闭环调速系统电流调节器的设计

则电流环的动态结构图便成为典型I形式，其中双闭环调速系统电流调节器的设计

校正后电流环的结构和特性
①动态结构图:

②开环对数幅频特性:

3. 电流调节器的参数计算
电流调节器的参数有： Ki 和 τi
其中双闭环调速系统电流调节器的设计

（Tl 为已知参数）
剩下的只有比例系数 Ki，可根据所需要的动态性能指标选取。
在一般情况下，希望电流超调量σi < 5%，查表可知，可选 ξ =0.707，KI T∑i =0.5，则

（2-a）

由式

和式

得到

（2-b）

注意：
如果实际系统要求的跟随性能指标不同，式（2-a）和式（2-b）当然应作相应的改变。
此外，如果对电流环的抗扰性能也有具体的要求，还得再校验一下抗扰性能指标是否满足。
4. 电流环校验近似条件
以上设计结果是在一系列假定条件下得到的，具体设计时必须加以校验。
典型I型系统：

KI 为典型I型系统开环放大倍数
ωci电流环截止频率

近似条件			（晶闸管触发和整流装置的传函由一个滞后环节近似成惯性环节）
			（忽略反电势对电流环的作用）
			（处理小惯性环节的条件）