雙閉環(huán)直流調(diào)速匯總

課程設(shè)計(jì)名稱：電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)題目：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：

遼寧工程技術(shù)大學(xué)

課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)期第七學(xué)期姓名專業(yè)電氣工程與自動(dòng)化班級(jí)課程名稱電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)評(píng)定評(píng)定指標(biāo)分值得分知識(shí)創(chuàng)新性20理論正確性20內(nèi)容難易性15結(jié)合實(shí)際性10知識(shí)掌握程度15書寫規(guī)范性10工作量10總成績(jī)100

--13目錄弓I言 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 21.1直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型 .2i,2整流裝置的傳遞函數(shù) ..2 1.3電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) .31.4轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 3 2速度與電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) ..52 1速度電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 52.52.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成和基本原理.63雙閉環(huán)控制并聯(lián)逆變器的建模分….74轉(zhuǎn)速與電流雙閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的工作過程……,94.1啟 動(dòng) 過 程 ? 942負(fù)載變化時(shí)的自動(dòng)調(diào)速過程 ,94.3電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)過程 9 4.4雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn) 105 （萬真研 .11結(jié)論

設(shè)計(jì)體會(huì) 14參考文獻(xiàn) ■15摘要在工業(yè)生產(chǎn)中，需要高性能速度控制的電力拖動(dòng)場(chǎng)合，直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)揮著極為重要的作用。而采用速度、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，就可以充分利用電動(dòng)機(jī)的過載能力來獲得最快的動(dòng)態(tài)過程。根據(jù)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成和基本原理，分析了轉(zhuǎn)速與電流雙閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的工作過程及其特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：直流調(diào)速系統(tǒng)；基本原理目錄引言 11雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 21.1直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型 .21.2整流裝置的傳遞函數(shù) 2 1.3電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) .31.4轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 32速度與電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 5 2.1速度電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)…52.52.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成和基本原理 .63雙閉環(huán)控制并聯(lián)逆變器的建模分析 .7 4轉(zhuǎn)速與電流雙閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的工作過程…….94.1啟動(dòng)過程 9 4.2負(fù)載變化時(shí)的自動(dòng)調(diào)速過程 9 4.3電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)過程 9 4.4雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)?? 10 5仿真研究 .11 2結(jié)論…????????????????????????????????????????????? .1314.15設(shè)計(jì)體會(huì)參考文獻(xiàn)14.15雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型在工程實(shí)踐中,雖然交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、制造方便、維護(hù)容易。但由于直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在理論和實(shí)踐上都比較成熟,具有極好的運(yùn)行和控制性能,在工業(yè)生產(chǎn)中仍占有相當(dāng)?shù)谋壤?其雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。ASR-速度調(diào)節(jié)器ACR-電流調(diào)節(jié)器TA-交流變換器TG—測(cè)速發(fā)電機(jī)U*n-給定速度信號(hào)Un一速度反饋信號(hào)U*i—給定電流信號(hào)Ui—電流反饋信號(hào)圖1-1直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中電流內(nèi)環(huán)的作用是使電機(jī)電樞電流Id服從它的給定值U*i,當(dāng)U*i不變時(shí),它表現(xiàn)為恒流調(diào)節(jié),否則表現(xiàn)為隨動(dòng)調(diào)節(jié)。速度外環(huán)的輸出為U*i,不直接推動(dòng)后面的放大器,而是作為電流環(huán)的給定值,二者共同構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng),不僅能控制轉(zhuǎn)速,而且能控制電流可充分利用電機(jī)的過載能力,獲得較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。1.1直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型在電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中,直流電機(jī)通常以電樞電壓為輸入量,以電機(jī)轉(zhuǎn)速為輸出量。假設(shè)電機(jī)補(bǔ)償良好,忽略電樞反應(yīng)、渦流效應(yīng)和磁滯的影響,并設(shè)勵(lì)磁電流恒定,得直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)方程分別為:1-1式中:Ud—電樞電壓;L、id、R-分別為電樞回路電感、電流和總電阻；E-電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)且有E=Cen;Te、TL-分別為電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩且有Te=Cmid;GD2—電力拖動(dòng)系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)動(dòng)部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。整理得電流與電壓以及電動(dòng)勢(shì)與電流之間的傳遞函數(shù)分別為-2式中:T1=L/R—電樞回路的電磁時(shí)間常數(shù)(s);IdL=TL/Cm—負(fù)載電流(A);Tm—電力拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)(s)?？紤]n=E/Ce,可得直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖1-2所示。整流裝置的傳遞函數(shù)圖1-2直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖由于晶閘管整流裝置總離不開觸發(fā)電路,因此在分析系統(tǒng)時(shí)往往把它們看成一個(gè)整體當(dāng)作一個(gè)環(huán)節(jié)處理。從圖1-1上可以看出,這一環(huán)節(jié)的輸入量是觸發(fā)電路的控制電壓Uct,輸出量是電樞電壓Ud。如果在一定的范圍內(nèi)將非線性特性線性化，就可以把它看成一個(gè)滯后時(shí)間較小的純滯后環(huán)節(jié),如式1-3。因傳遞函數(shù)中包含指數(shù)函數(shù),使系統(tǒng)成為非最小相位系統(tǒng),給分析和設(shè)計(jì)帶來了麻煩,一般情況下,把它近似成一階慣性環(huán)節(jié)。: 1 1-3式中:Ts一晶閘管整流裝置的失控時(shí)間(s)。電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)因T1比Tm小得多，故電流的調(diào)節(jié)過程比轉(zhuǎn)速的變化過程快得多，因此在電流調(diào)節(jié)器快速調(diào)節(jié)過程中，可以認(rèn)為反電動(dòng)勢(shì)E基本不變。這樣態(tài)上做到無靜差以獲得理想的堵轉(zhuǎn)特性,動(dòng)態(tài)上保持電動(dòng)機(jī)電樞電流的不超調(diào),保證系統(tǒng)的跟隨性。把電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng),其傳遞函數(shù)為:1-4式中:Ki,Ti-分別為電流調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)和時(shí)間常數(shù)。根據(jù)“對(duì)消原理”,為了對(duì)消掉控制對(duì)象中時(shí)間常數(shù)較大的慣性環(huán)節(jié),以使校正后系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快，取ti=Tl；PI調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)Ki取決于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。根據(jù)“電子最佳調(diào)節(jié)原理”中的“二階最佳系統(tǒng)”原理。取KiT2i=0?5,由此可得：r1H*尸叢1-5轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)圖1-5轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)時(shí),可以把已經(jīng)設(shè)計(jì)好的電流環(huán)作為轉(zhuǎn)速環(huán)的控制對(duì)象。由此得到轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖1-5所示。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差,提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能,把轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)成典型II型系統(tǒng),其傳遞函數(shù)為:1-6式中:Kn,Tn一分別為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器比例放大倍數(shù)和時(shí)間常數(shù)。根據(jù)II型典型系統(tǒng)參數(shù)確定的方法有「5丁2于是有口小丁工口其中h為中頻寬,TZn=Ton+2Tzi,根據(jù)“調(diào)節(jié)器最佳整定設(shè)計(jì)法”，一般取h=5。然后按典型II型系統(tǒng)的最小閉環(huán)幅頻特性峰值Mrmin準(zhǔn)則,得:1-7速度與電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)速度電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)速度與電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是20世紀(jì)60年代在國(guó)外出現(xiàn)的一種新型的調(diào)速系統(tǒng)。70年代以來,在我國(guó)的冶金、機(jī)械、制造以及印染工業(yè)等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是由單閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展而來的。單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)使用了一個(gè)比例積分調(diào)節(jié)器組成速度調(diào)節(jié)器可以得到轉(zhuǎn)速的無靜差調(diào)節(jié),見圖2-1、圖2-2。從擴(kuò)大調(diào)速范圍的角度來看,單環(huán)系統(tǒng)已能基本上滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速的要求。但是,任何調(diào)速系統(tǒng)總是需要啟動(dòng)與停車的,從電機(jī)能承受的過載電流有一定限制來看,要求啟動(dòng)電流的峰值不要超過允許數(shù)值。為達(dá)到這個(gè)目的,采用電流截止負(fù)反饋的系統(tǒng),它能得圖2-11單環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)方Qi1C圖2-11單環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)方Qi1C2-2轉(zhuǎn)速單閉環(huán)無靜奉宜流碉迷圖2-3帶有電流截止負(fù)反饋系統(tǒng)啟動(dòng)電流波形到啟動(dòng)電流波形,見圖2-3中實(shí)線所示。波形的峰值正好達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)所允許的最大沖擊電流Idm,其啟動(dòng)時(shí)間為t1。實(shí)際的調(diào)速系統(tǒng),除要求對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整外,很多生產(chǎn)機(jī)械還提出了加快啟動(dòng)和制動(dòng)過程的要求,例如可逆軋鋼,龍門刨床都是經(jīng)常處于正反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)的,為了提高生產(chǎn)率,要求盡量縮短過渡過程的時(shí)間。從圖2-3啟動(dòng)電流變化的波形可以看到,電流只在很短的時(shí)間內(nèi)就達(dá)到了最大允許值Idm,而其他時(shí)間的電流均小于此值,可見在啟動(dòng)過程中,電機(jī)的過載能力并沒有充分利用。如果能使啟動(dòng)電流按虛線的形狀變化,充分利用電動(dòng)機(jī)的過載能力,使電機(jī)一直在較大的加速轉(zhuǎn)矩下啟動(dòng),啟動(dòng)時(shí)間就會(huì)大大縮短,只要t2就夠了。上述設(shè)想提出一個(gè)理想的啟動(dòng)過程曲線,其特點(diǎn)是在電機(jī)啟動(dòng)時(shí),啟動(dòng)電流很快加大到允許過載能力值Idm,并且保持不變,在這個(gè)條件下,轉(zhuǎn)速n得到線性增長(zhǎng),當(dāng)開到需要的大小時(shí),電機(jī)的電流急劇下降到克服負(fù)載所需的電流Izf值,對(duì)應(yīng)這種要求可控硅整流器的電壓在啟動(dòng)一開始時(shí)應(yīng)為 IdmRZ,隨著轉(zhuǎn)速n的上升,u=IdmR工+Cen也上升,達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí),Ud=IzfR工+Cne。這就要求在啟動(dòng)過程中，把電動(dòng)機(jī)的電流當(dāng)作被調(diào)節(jié)量，使之維持在電機(jī)允許的最大值Idm,并保持不變。這就要求有一個(gè)電流調(diào)節(jié)器來完成這個(gè)任務(wù)。帶有速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)便是在這種要求下產(chǎn)生的。

2.2圖2-4轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流自2.2圖2-4轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流自雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成和基本原理圖2-4為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)有兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器,一個(gè)是用于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ST）,另一個(gè)是用于電流調(diào)節(jié)的電流調(diào)節(jié)器（LT）,兩個(gè)調(diào)節(jié)器串級(jí)連接,其輸出均有限幅,輸出限幅值分別為Usm和Umi。由于調(diào)速系統(tǒng)的主要被調(diào)量是轉(zhuǎn)速,故把轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成的環(huán)作為外環(huán)（主環(huán)）,以保證電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確地跟隨給定值,并抵抗外來的干擾;把由電流負(fù)反饋組成的環(huán)作內(nèi)環(huán)（副環(huán)）,以保證動(dòng)態(tài)電流為最大值并保持不變,使電動(dòng)機(jī)快速地起動(dòng)、制動(dòng),同時(shí)還能起限流作用,并可以對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由給定電壓Ug來確定,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ST的輸入M偏差電壓為AUis=Ug-Unf,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ST的輸出電壓Us作為電流調(diào)節(jié)器LT的給定信號(hào)（ST輸出電壓的限幅值Usm決定了LT給定信號(hào)的最大值）;電流調(diào)節(jié)器LT的輸入偏差電壓為AUci=-Us+Ufi,電流調(diào)節(jié)器LT的輸出電壓Uc作為觸發(fā)電路的控制電壓（LT輸出電壓的限幅值Umi決定了晶閘管整流電壓的最大值Udm）;Uc控制著觸發(fā)延遲角,使電動(dòng)機(jī)在期望轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。雙閉環(huán)控制并聯(lián)逆變器的建模分析單相半橋逆變器由逆變橋和LC輸出濾波器構(gòu)成，采用輸出電壓瞬時(shí)值和濾波電感電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)反饋控制策略。電壓外環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器，控制輸出電壓跟蹤基準(zhǔn)正弦電壓，PI調(diào)節(jié)器的輸出作為電流給定；電流內(nèi)環(huán)采用滯環(huán)控制方式，控制電感電流在正負(fù)滯環(huán)寬度范圍內(nèi)跟蹤給定電流變化。當(dāng)逆變器的開關(guān)頻率遠(yuǎn)大于輸出電壓頻率fo，且fo較低時(shí)，電流內(nèi)環(huán)可以等效為一個(gè)受控放大器。圖3-1為兩臺(tái)逆變器構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)等效輸出模型，其中uo是并聯(lián)交流母線電壓，uo1、uo2分別為兩臺(tái)逆變器的輸出電壓，Z1和Z2分別為兩臺(tái)逆變器與交流母線之間的線路阻抗，Ze為并聯(lián)系統(tǒng)負(fù)載，i、i分別為兩臺(tái)逆變器的輸出電流，io為負(fù)載電流。定品―義環(huán)流|3-1由3-1可以得到3-2所以，對(duì)于由兩臺(tái)逆變器構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)臺(tái)，逆變器承擔(dān)一半的負(fù)載電流加環(huán)流量，另一臺(tái)逆變器承擔(dān)一半的負(fù)載電流減環(huán)流量。如果忽略逆變器和并聯(lián)交流母線之間的線路阻抗，可認(rèn)為兩臺(tái)逆變器輸出電壓uo1和uo2相等。因?yàn)閮膳_(tái)逆變器電路參數(shù)不可避免地存在誤差，因此環(huán)流必定存在。所以處于并聯(lián)工作時(shí)的電壓電流雙閉環(huán)控制逆變器單模塊系統(tǒng)電路模型如圖3-2所示。該模型考慮了環(huán)流因素，與單獨(dú)工作的逆變器相比，多了虛線框所示部分。uref為基準(zhǔn)正弦波，uvf為反饋電壓，Kvf為電壓反饋系數(shù)，KP、KI為PI調(diào)節(jié)器的比例和積分系數(shù)，iref為電流給定，iL為電感電流，K為電流環(huán)放大倍數(shù)，Go為輸出濾波電容Cf與負(fù)載并聯(lián)的傳遞函數(shù)，3為輸出角頻率。圖3-1兩臺(tái)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)等效輸出圖3-2并聯(lián)工作的雙閉環(huán)控制逆變器單模塊逆變器輸出電壓為3-3要讓兩臺(tái)逆變器在參數(shù)不一致時(shí)輸出電壓相等，即uo1=uo2，有3-44轉(zhuǎn)速與電流雙閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的工作過程.1啟動(dòng)過程雙閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過程可分為以下3個(gè)階段。⑴電流上升階段。開始啟動(dòng)時(shí),n=0,Ufn=0,AsUi二Ug,故ST的輸入值很高，使ST的輸出Us迅速達(dá)到飽合限幅值-Usm,在此后的啟動(dòng)升速過程中,只要Ausi均即n<n1)Ug/an則,ST就將保持該飽和值而不能起調(diào)節(jié)作用。LT的輸入偏差電壓Auic=-Us+Uif,由于此時(shí)-Us=-Usm,而Uif=PI,d故AUci=-Usm+PId<0,LT的積分作用將使Uc快速上升,電流Id以最快速度上升,電動(dòng)機(jī)獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,加快了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。直到Ufi=Pld=Usm(即AUic=0)時(shí),Uc不再增加,Ud也不再增加,電動(dòng)機(jī)電流Id達(dá)到所允許的最大電流Idm。電流保持恒值,電動(dòng)機(jī)恒加速階段。此階段從Id剛上升到Idm開始,到n達(dá)到其期望值n1為止。在此階段中,由于n<n1,故ST仍然不起調(diào)節(jié)作用。此階段是啟動(dòng)過程的主要階段,也是LT在啟動(dòng)過程中發(fā)揮電流調(diào)節(jié)作用的主要階段。隨著n的增加,電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)Ed增大,電流Id的調(diào)節(jié)過程為:上述電流的不斷調(diào)節(jié)過程,使電動(dòng)機(jī)電樞電流Id始終保持最大值Idm,電動(dòng)機(jī)以最大電磁轉(zhuǎn)矩和最大加速度加速。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到期望轉(zhuǎn)速n1后,便進(jìn)入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。此時(shí),n=n1,AUsi=Ug-Unf=0,但由于ST的積分保持作用，仍使-Us=-Usm,Id=Idm,故轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加,出現(xiàn)n>n1的轉(zhuǎn)速超調(diào)現(xiàn)象。但在n>n1后,由于Unf>Ug,故AUsi<0,ST的積分電容改變，使ST退出飽和，進(jìn)入線性區(qū)，ST便開始進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),在ST進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí),由于ST的輸出Us的變化,即LT的給定值發(fā)生變化,故LT也要進(jìn)行電流調(diào)節(jié),力圖使Id盡快跟隨ST的輸出Us。由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)在外環(huán),故ST起主導(dǎo)作用,最終使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在期望轉(zhuǎn)速n1上。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形,見圖4-1。穩(wěn)態(tài)時(shí)，AUsi=0,AUci=0,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為期望速n=n1=Ug/an,其電流也為穩(wěn)定電流id=ld1=Us1/恥。當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，自動(dòng)調(diào)速過程如下：在自動(dòng)調(diào)速過程中,轉(zhuǎn)速環(huán)是主環(huán),在穩(wěn)速過程起主導(dǎo)作用,其主要作用是保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,能將轉(zhuǎn)速保持在給定值Ug/an上。電流環(huán)是副環(huán),其主要作用是穩(wěn)定電流,將影響和干擾轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),但轉(zhuǎn)速環(huán)的調(diào)節(jié)作用可以改變Us,使電流環(huán)跟隨Us調(diào)節(jié),故最終仍能消除轉(zhuǎn)速偏差。電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)過程當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生嚴(yán)重過載或機(jī)械部件被卡住時(shí),轉(zhuǎn)速將迅速下降,且Id>Idm。此時(shí),由于轉(zhuǎn)速的迅速下降,使AUsi>>0,故ST迅速飽和,而不再起轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用,ST的輸出為飽和限幅值-Usm;同時(shí)，由于Id>Idm,使AUci=-Usm+恥>0,故LT的輸出Uc迅速下降,Ud和Id隨之迅速下降,轉(zhuǎn)速急劇下降,但LT的調(diào)節(jié)作用將使Id維持Idm不變,直到堵轉(zhuǎn)為止。因此,雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的堵轉(zhuǎn)電流ID與轉(zhuǎn)折電流IB相差很小,這樣便獲得了比較理想的“挖土機(jī)特性”。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn),一是系統(tǒng)的調(diào)速性能好;二是能獲得較理想的“挖土機(jī)特性”三是有較好的動(dòng)態(tài)特性,過渡過程短,啟動(dòng)時(shí)間短,穩(wěn)定性好;四是抗干擾能力強(qiáng);五是兩個(gè)調(diào)節(jié)器分別設(shè)計(jì)和整定,調(diào)試方便。5仿真研究基于以上分析,得雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖5-1所示,其中包括了電流、轉(zhuǎn)速濾波和兩個(gè)給定濾波環(huán)節(jié)。仿真中采用三相橋式全控整流電路供電，Ts=0,00167s,基本仿真數(shù)據(jù)如下。直流電機(jī)：220V,136A,1480r/min,允許過載倍數(shù)九=1?5;電機(jī)軸上總飛輪力矩：GD2=22?5N?m2;電樞回路總電阻：r=0?5Q；電樞回路總電感：L=15mH;濾波時(shí)間常數(shù):Toi=0,005s,Ton=0,01s;晶閘管裝置放大系數(shù)：償=40、。由此可得：電流環(huán)小時(shí)、間常數(shù)t1i=Ts+Toi=0?00667s;電磁時(shí)間常數(shù)、T1=L/R=0?03s;電流反饋系數(shù)P=U*im/Idm=0?0392V/A;轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a=U*nmax/nmax=0?00338V?min/r;Ki=0?717;Tn=0?1167s;Kn=14?302,仿真結(jié)果如圖5-2?5-8所示。圖5-1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)