双闭环调速系统：PI控制器与电流恒流控制策略

本文主要探讨了电流调节器结构在双闭环调速系统中的选择，特别是针对典型的I型系统，以及PI型电流调节器的应用。PI调节器具有比例（Ki）和积分（τi）两个控制参数，其中比例系数Ki决定了响应速度，而超前时间常数τi则提供超前补偿，有助于改善系统的稳定性。在讨论中，作者引用了上海大学的研究，强调了在电力拖动自动控制系统中，单闭环直流调速系统虽然可以实现稳定的转速控制，但无法满足高动态性能的需求，因为单闭环系统无法精确控制电流和转矩的动态变化。 电流截止负反馈仅能限制电流冲击，而不能有效控制电流波形，这在快速启动过程中显得不足。理想情况下，系统需要一个恒流过程来实现快速起动，这可以通过电流负反馈机制来实现。然而，实际操作中，往往需要兼顾起动和稳态时的控制需求，即在不同阶段分别利用转速和电流负反馈。 为此，文章引入了转速、电流双闭环直流调速系统，这种系统结构包含转速调节器（ASR）、电流调节器（ACR）等组件，形成内外两环。外环负责转速控制，通过转速负反馈确保系统的稳态性能；内环则通过电流调节器，结合电流负反馈，实现电流的快速控制，特别是在起动阶段。电流互感器（TA）和电力电子变换器（UPE）等设备在这个结构中起到关键作用。 在图2-2中，系统结构清晰地展示了这种双闭环系统的工作原理，通过ASR和ACR的协调工作，实现了在不同阶段同时应用转速和电流负反馈，从而达到提升系统动态性能和控制精度的目标。本文深入分析了电流调节器结构在提升电力拖动系统动态性能方面的重要性，以及如何通过双闭环系统设计来克服单闭环系统的局限性。