第二章 转速、电流双闭环直流调速器的设计
2.1 电流调节器的设计
2.1.1 电流环结构框图的化简
在图2-1点画线框内的电流环中，反电动势与电流反馈的作用互相交叉，这将给设计工作带来麻烦。实际上，反电动势与转速成正比，它代表转速对电流环的影响。在一般情况下，系统的电磁时间常数TL远小于机电时间常数Tm，因此，转速的裱花往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在电流的瞬变过程中，可以认为反电动势基本不变，即
。这样，在按动态性
能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，也就是说，可以暂且把反电动势的作用去掉，得到电流环的近似结构框图，如图2-1所示。可以证明，忽略反电动势对电流环作用的近似条件是
式中
-----电流环开环频率特性的截止频率。
图2-1 忽略反电动势的动态影响时电流环的动态结构框图
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如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成
，则电流环便等效成单位负反馈系统，如图2-2
所示，从这里可以看出两个滤波时间常数取值相同的方便之处。
图2-2 等效成单位负反馈系统时电流环的动态结构框图
最后，由于TS和TOI一般都比TL小得多，可以当作小惯性群而近似看作是一个惯性环节，其时间常数为
则电流环结构框图最终简化成图2-3。简化的近似条件为
图 2-3 小惯性环节近似处理时电流的动态结构框图
2.1.2 电流调节器结构的选择
从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，由图2-3可以看出，采用型系统就够了。再从动态要求上看，实际系
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统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以保证电流在动态过程中不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素。为此，电流环应以跟随性能为主，即应选用典型型系统。
图2-3表明，电流环的控制对象是双惯性的，要校正成典型型系统，显然应采用PI 型的电流调节器，其传递函数可以写成
式中
—— 电流调节器的比例系数；
—— 电流调节器的超前时间常数。
为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择
则电流环的动态结构框图便成为图2-4所示的典型形式，其中
图2-4 校正成典型型系统的电流环动态结构框图
2.1.3 电流调节器的参数计算 1.确定时间常数
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1）整流装置滞后时间常数
。
2）电流滤波时间常数
。取
。三相桥式电路的平均失控时间
。
。按小时间常数近似处理，取
3）电流环小时间常数之和
。
4）电磁时间常数、机电时间常数电动势系数
。
；；
2.选择电流调节器结构 根据设计要求
，并保证稳态电流无静差，可按典型型系
统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性的，因此可采用PI 型电流调节器。传递函数为：WACR(s)=
检查对电源电压的抗扰性能：
，参照表2-1
的典型型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。
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表2-1典型型系统动态抗扰性能指标与参数的关系
3.计算电流调节器参数 电流反馈系数：
电流调节器超前时间常数：电流环开环增益：要求因此
。
时，按表2-2，应取
，
于是，ACR的比例系数为
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