电流环与转速环双闭环调速系统解析

"这篇PPT主要讲解了电流环和转速环双闭环调速系统的理论与设计，重点关注了电流环的传递函数简化以及在直流调速系统中的应用。" 电流环的传递函数简化是电力拖动自动控制系统的重点，尤其在直流调速系统中。在分析电流环的动态性能时，为了简化计算并贴近实际应用，通常会忽略高次项，将复杂的传递函数降阶近似。表达式(2-66)表示的就是经过简化的电流环传递函数。这个近似条件可以通过式(2-52)来确定，其中，ωcn是转速环开环频率特性的截止频率。这个截止频率是决定电流环动态响应的关键参数，它决定了系统能有效控制电流变化的频率范围。 在直流调速系统中，单纯依靠转速负反馈和PI调节器的单闭环系统可以保证系统稳定，并实现无静差的转速控制。然而，当对系统的动态性能有更高要求时，比如快速启动或精准的瞬态响应，单闭环系统就显得力不从心。这是因为系统的动态性能在很大程度上取决于电动机的转矩，而转矩是由电流控制的。因此，为了优化动态性能，需要引入电流控制，即电流环。 在实际的启动过程中，理想的起动是电流保持恒定的最大值Idm，以达到最快的启动速度。单闭环系统中的电流截止负反馈虽然能限制电流的峰值，但无法精确控制电流的动态波形。为了解决这个问题，提出了转速电流双闭环系统。这种系统在启动阶段主要依赖电流负反馈，确保恒流启动；而在稳态运行时，转速负反馈起主导作用，保证转速精度。 转速电流双闭环系统由电流环和转速环构成，电流环作为内环，负责快速控制电流，转速环作为外环，负责慢速控制转速。如图2-2所示，电流调节器ACR和转速调节器ASR分别对电流Id和转速n进行控制，通过电流互感器TA和测速发电机TG获取反馈信号。电力电子变换器UPE则根据调节器的输出改变电源电压，以调整电机的电流和转速。 电流环的传递函数简化是设计双闭环调速系统的关键步骤，它直接影响系统动态响应的质量。通过合理的简化和参数设置，可以实现快速启动、平滑过渡和精确的稳态控制，从而满足不同应用场景下的高性能需求。