雙閉環直流調速系統設計自動化1205 一、雙閉環直流調速系統1.1電流環的系統仿真為了實現轉速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統中設置兩個調節器，分別調節轉速和電流，即分別引入轉速負反饋和電流負反饋，下圖為電流環的仿真。如圖1-1所示。圖1-1 電流環直流調速系統結構仿真所得波形如圖： 無超調的仿真結果（KT=0.25）超調較小的仿真結果（KT=0.5）超調較大的仿真結果（KT=1.0）分析：觀察仿真結果，在直流電動機的恒流升速階段，電流值低于，其原因是電流調節系統受到電動機反電動勢的擾動，它是一個線性漸增的擾動量，所以系統做不到無靜差，而是略低于最大值。1.2轉速環的系統仿真轉速環的仿真模型如圖1-2所示圖1-2 轉速、電流雙閉環直流調速系統結構仿真所得波形如圖：（KT=0.25）轉速環空載高速啟動時的仿真結果轉速環滿載高速啟動時的仿真結果轉速環抗擾的仿真結果（在1s處突加負載）22波形分析從圖中的波形中，我們分析可知其起動過程可分三個階段來分析：第階段：電流上升階段。突加給定電壓Un*后，通過兩個調節器的控制，使Ua，Ud，Ud0都上升。由于機電慣性的作用，轉速的增長不會很快。在這一階段中,ASR由不飽和很快達到飽和,而ACR不飽和,確保電流環的調節作用.第階段：是恒流升速階段。從電流升到最大值開始，到轉速升到給定值n*為止，這是起動過程中的重要階段。在這個階段，ASR一直是飽和的，轉速環相當于開環狀態，系統表現為在恒值電流給定Uim*作用下的電流調節系統，基本上保持恒定。因而拖動系統的加速度恒定，轉速呈線性增長。第階段：轉速調節階段。在這階段開始，轉速已達到給定值，轉速調節器的給定與反饋電壓平衡，輸入偏差為零。轉速超調后，ASR輸入端出現負的偏差電壓，使他退出飽和狀態，其輸出電壓的給定電壓Ui*立即下降，主電流Id也因而下降。但在一段時間內，轉速仍繼續上升。達到最大值后，轉速達到峰值。此后，電機才開始在負載下減速，電流Id也出現一段小于Id0的過程，直到穩定。在這最后的階段，ASR和ACR都不飽和，同時起調節作用。根據仿真波形，我們可以對轉速調節器和電流調節器在雙閉環直流調速系統中的作用歸納為： 1)轉速調節器的作用（1）轉速調節器是調速系統的主導調節器，它使轉速 n 很快地跟隨給定電壓變化，穩態時可減小轉速誤差，如果采用PI調節器，則可實現無靜差。 （2）對負載變化起抗擾作用。 （3）其輸出限幅值決定電機允許的最大電流。2)電流調節器的作用（1）作為內環的調節器，在外環轉速的調節過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環調節器的輸出量）變化。（2）對電網電壓的波動起及時抗擾的作用。（3）在轉速動態過程中，保證獲得電機允許的最大電流，從而加快動態過程 （4）當電機過載甚至堵轉時，