直流调速在横移链床的应用(梯形图+结构框图+电路原理图) 第6页
(1) Idl 0(2) Idl=0
图3.5 直流电机结构框图变换
3.2.2 系统的数学模型
双闭环直流调速系统的动态结构图，如图3.6所示。其中 和 分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。
图3.6 双闭环直流调速系统的动态结构框图
3.3 电流调节器的设计[4]
用工程设计方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器，先内环后外环。首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。
3.3.1 电流环结构图的化简
转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在电流的瞬变过程中，可以认为反电动势基本不变，即 。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 ，则电流环便等效成单位负反馈系统。 和 一般都比 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 ，则电流环结构图最终简化成图3.7所示。
图3.7 电流环小惯性环节近似处理
3.3.2 电流调节器结构的选择
电流环应以跟随性能为主，应选用典型I型系统，应采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成 ，式中 为电流调节器的比例系数； 为电流调节器的超前时间常数。
3.3.3 电流调节器的参数计算
调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择 ，则电流环的动态结构图便成为图3.8所示的典型形式，其中 。
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http://www.751com.cn/ Tm= s=0.1625s
R=1.25+1.3+0.3=2.85 = T =
电路的平均滞后时间Ts = 0.0017s ，取电流反馈滤波时间常T = 0.002s，可得电流环的小时间常数为T = Ts + T = 0.0017s + 0.002 = 0.0037s
2) 选择电流调节器结构
虽然 = >10 ，但由于对电流超调量有较严格要求，而抗扰指标却没有具体要求，因此电流环仍按典型I型系统设计。电流调节器选用PI调节器，其传递函数为 WACR(s) =
3) 选择电流调节器参数
积分时间常数
为满足 5 要求，取电流环开环增益KI为
KI = =135.14 s-1
电流调节器比例系数 =3.27
取调节器的输入电阻 Ro = 20k ，则电流调节器各参数为
R = K R =3.27×20 k = 60.54 k ，取62 k ，
因为
故 ，取0.47
根据上述参数可以确定动态指标为 ，故满足设计要求。4）检验近似条件
电流环截止频率 135.14s-1，晶闸管装置传递函数近似条件为
现
故条件满足，
忽略反电动势影响近似条件为
现
故该近似条件满足
小时间常数近似处理条件为 ，现
故该近似条件满足
3.3.4 电流调节器的实现
含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型电流调节器原理图如图3.9所示。图中 为电流给定电压， 为电流负反馈电压，调节器的输出就是电力电子变换器的控制电压 。
图3.9 PI型电流调节器
根据运算放大器的电路原理，可以导出
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