电流闭环与转速闭环在直流调速系统中的作用分析

"上海大学电力拖动自动控制系统的教学资料，主要讨论了转速、电流双闭环直流调速系统的设计和工作原理。" 在电力拖动领域，直流调速系统是重要的一环，尤其是对于需要高动态性能的应用。ASR(速度调节器)饱和的情况，可以等同于电流闭环系统。在图2-4 (b)所示的电路中，ASR的饱和导致电流控制器ACR成为主要的控制环节，Ks是比例常数，1/Ce代表电动机的反电动势常数，Uc是控制电压，Id是电机的电枢电流，E是电动机的反电动势，n是转速，Ud0是电源电压，"+"和"-"表示电流的方向，R是电枢回路电阻，β是转速反馈系数，ACR是电流调节器，Ui是电流设定值，U*i是电流误差，IdR是电流反馈，R是电流调节器的输出电阻。 单闭环直流调速系统虽然能确保系统的稳定并实现无静差的转速控制，但其动态响应并不理想。为了提高动态性能，需要对转矩进行精确控制，也就是控制电流。根据电力拖动系统的运动方程，转矩T与电流I和反电动势E有关，因此，优化电流的动态过程是提升系统性能的关键。 单闭环系统中的电流截止负反馈环节虽然可以限制电流冲击，但无法有效控制电流的动态波形。为了解决这个问题，理想的解决方案是在起动过程中利用电流负反馈保持电流恒定，而在稳态运行时，转速负反馈则负责维持转速的稳定。这就引出了转速电流双闭环直流调速系统的设计思路。 如图2-2所示的双闭环系统，包括一个内环（电流环）和一个外环（速度环）。在起动阶段，电流调节器ACR工作，通过电流负反馈控制电流Id达到最大值Idm，实现恒流启动。稳态时，速度调节器ASR接管，通过转速负反馈保持转速n的稳定。这种设计使得两个负反馈环路在不同阶段发挥各自的作用，从而兼顾起动性能和稳态精度。 总结来说，ASR饱和状态下电流闭环系统的运作原理，以及转速电流双闭环调速系统的工程设计方法，是通过精细调控电流和转速反馈，实现动态性能的优化。这一理论对于理解直流电机控制系统的复杂性和设计高效调速系统至关重要。