转速电流双闭环调速系统分析与设计

"上海大学电力拖动自动控制系统的转速、电流双闭环直流调速系统" 在电力拖动自动控制领域，对于动态性能有高要求的系统，单闭环直流调速系统往往无法满足需求。转速、电流双闭环直流调速系统是解决这一问题的有效方案，它结合了转速负反馈和电流负反馈，能在不同阶段分别控制电流和转速，从而提高系统的动态响应。 首先，单闭环直流调速系统主要通过转速负反馈和PI调节器来实现无静差运行，但无法精确控制电流动态过程，特别是在快速启动时，电流截止负反馈环节仅能限制电流冲击，不能确保电流的平滑变化。图2-1展示了带有电流截止负反馈的单闭环调速系统在启动时的电流和转速波形，电流呈现出不理想的波形，影响动态性能。 为了解决这个问题，双闭环直流调速系统应运而生。理想的起动过程期望电流能在允许范围内尽可能快地达到最大值Idm并保持恒定，电流负反馈可以实现这个目标。然而，稳态运行时，转速负反馈则成为控制的关键，以保证系统稳定。因此，双闭环系统的设计目标是使电流环在启动阶段起主导作用，转速环在稳定运行时发挥作用。 转速、电流双闭环直流调速系统的结构如图2-2所示，包括转速调节器ASR、电流调节器ACR、测速发电机TG、电流互感器TA以及电力电子变换器UPE等组成部分。内环电流控制环负责快速响应，确保电流的精确控制，而外环转速控制环则负责系统的整体稳定性，确保在各种工况下都能保持期望的转速。 在工程设计过程中，校验近似条件是至关重要的一步。这涉及到计算转速环截止频率，以确定控制系统的响应速度。电流环传递函数的简化有助于理解系统动态特性，而转速环的小时间常数近似处理则是为了简化分析，确保在不影响系统稳定性的情况下，能够快速有效地控制转速。 转速、电流双闭环直流调速系统通过精细设计的电流和转速控制环，实现了动态性能的优化。在实际应用中，通过合理设置控制参数，可以确保系统在启动时实现恒流快速起动，而在稳态运行时保证无静差的转速控制，显著提升了电力拖动系统的整体性能。