图3.1 转速，电流双闭环调速系统结构图
转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR的输出限幅电压 决定了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压 限制了电力电子变换器的最大输出电压 。原理图如图3.2所示。
图3.2 双闭环直流调速系统电路原理图
3.2 数学模型
3.2.1 电动机的数学模型[1]
他励直流电机在额定励磁下的等效电路如图3.3所示。其中电枢回路的总电阻R和电感L包含电力电子器件内阻、电枢电阻和电感以及可能在主电路中接入的其他电阻和电感。
图3.3 他励直流电机在额定励磁下的等效电路
假定主电路电流连续，则动态电压方程为
(3-1)
如果忽略粘性磨檫及弹性转矩，电动机轴上的动力学方程为
(3-2)
额定励磁下的感应电动势和电磁转矩分别为
(3-3)
(3-4)
式中 为包括电动机空载转矩在内的负载转矩； 为电力拖动系统折算到电动机轴上的飞轮惯量； 为额定励磁下电动机的转矩系数。
定义下列时间常数
—电枢回路电磁时间常数，
—电力拖动系统机电时间常数，
由此可以得到以下两个式子 (3-6)
其中， 为负载电， 。
在零初始条件下，取等式两侧的拉式变换，得到电压与电流的传递函数
(3-7)
电流与电动势间的传递函数
(3-8)
直流电动机的动态结构框图如图3.4所示。
图3.4 直流电动机的动态结构框图
由图可看出，直流电机有两个输入量，一个是施加在电枢上的理想空载电压 ，另一个是负载电流 。前者是控制输入量，后者是扰动输入量。如果不需要在结构图上显现出电流 ，可将扰动量 的综合点前移，再进行等效变换。如果是理想空载，则 =0，结构变换图如图3.5所示。
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