转速电流双闭环调速系统分析与设计

"这篇资料是关于上海大学的电力拖动自动控制系统的教学内容，特别是针对转速、电流双闭环直流调速系统的工程设计方法。它讲述了如何通过等效成单位负反馈系统来优化动态性能，解决单闭环系统在电流控制上的不足，并引入了电流和转速双闭环系统的设计思路与结构。" 在电力拖动自动控制领域，转速、电流双闭环直流调速系统是一种广泛使用的控制策略，它可以提供良好的动态性能和稳态精度。在描述中提到，采用转速负反馈和PI调节器的单闭环系统虽然能确保稳态无静差，但当对系统的动态响应有较高要求时，其性能往往不足。这是因为单闭环系统无法直接控制电流和转矩的动态变化，而电流的稳定直接决定了转矩的稳定性。 为了改善动态性能，必须控制好电机的电流，即转矩。电力拖动系统的运动方程表明，电机的转矩受电流影响，因此，优化电流的动态行为对于提高整个系统的响应速度至关重要。单闭环系统中的电流截止负反馈虽然可以限制电流冲击，但在控制电流动态波形上效果有限。 为了解决这个问题，提出了转速、电流双闭环调速系统。理想的起动过程是期望通过电流负反馈实现恒流起动，以达到最快的起动速度。然而，仅依赖电流负反馈无法实现稳态时的精确转速控制。双闭环系统的设计目标是在起动阶段主要依赖电流负反馈，而在稳态运行时转为转速负反馈，使得两者在不同阶段发挥各自的作用。 双闭环系统的结构包括一个内环（电流环）和一个外环（转速环）。电流环内部，通过将给定滤波和反馈滤波环节等效到环内，并调整给定信号为U*i(s) / β，使得电流环可以被等效为单位负反馈系统。电流调节器ACR负责调节电流，而转速调节器ASR则用于控制转速。电力电子变换器UPE和其他元件如测速发电机TG和电流互感器TA共同构成了完整的控制系统，实现了内外环的协同工作。 这个双闭环系统的设计思路是通过巧妙的反馈控制策略，使得电流和转速在不同工况下得到有效控制，从而达到兼顾动态性能和稳态精度的目的。这种设计方法在实际的电力拖动控制系统中具有重要的应用价值。