二上直流提升機調(diào)速系統(tǒng)控制

第2章直流提升機調(diào)速系統(tǒng)計算機控制直流提升機調(diào)速系統(tǒng)是對提升機實施電力拖動控制的具體執(zhí)行系統(tǒng)，它接收來自PLC控制系統(tǒng)的操作指令和速度參考信號，并根據(jù)系統(tǒng)設定的各種運行指標，通過速度和電流雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)控制，最后產(chǎn)生整流器中可控硅的觸發(fā)信號，使整流器輸出直流電壓，從而達到控制提升機拖動電機運轉的目的。2．1直流提升機轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)2．1．1直流提升機常用的晶閘管整流裝置及諧波問題1、三相全控橋三相全控橋是提升機晶閘管電力拖動系統(tǒng)中最基本的組成部分，其電路如圖2-1所示。圖2-1三相全控橋供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（1）主電路三相全控橋主電路由六個晶閘管V1~V6組成。通過每一個器件的電流波形是寬度為1200的方波，如圖2-2a所示。通過每個器件的電流有效值為（2-1）式中Id—直流負載電流（A）。通過交流側相電流波形如圖2-2b所示。交流電流有效值I2（2-2）每個晶閘管承受的最大正反向電壓為（2-3）式中U2—交流側相電壓有效值（V）。圖2-2三相橋橋臂電流iV和交流側電流i2波形（2）保護電路晶閘管的缺點是過載能力很差，瞬時過電壓和瞬時過電流都可能使它損壞，所以要設置過電壓保護和過電流保護電路。在圖-1中，Rb1~Rb6，C1~C6為器件側的阻容吸收電路，作用是以致?lián)Q相過電壓。壓敏電阻RV1~RV3是用來抑制三相橋交流側產(chǎn)生的操作過電壓。快熔FU1~FU6是對晶閘管起高倍數(shù)過載或短路保護作用。（3）三相整流橋輸出電壓在負載電流連續(xù)時，三相橋的輸出電壓（空載電壓）平均值Ud為（2-4）式中，—觸發(fā)延遲角（0）。（4）晶閘管—電動機機械特性如圖2-3所示。當電流Id連續(xù)時，n=f（Id）特性是一條隨Id增大而下垂的直線。當為參變量時，其n=f（Id）特性是一簇平行直線。當負載電流比較小時，由于Ud中的諧波電壓分量而使電樞電流斷續(xù)。當電樞電流Id斷續(xù)時，n=f（Id）特性上翹，特性變得很軟。這種調(diào)速系統(tǒng)機械特性的非線性將影響系統(tǒng)的靜特性和動特性。圖2-3晶閘管—直流電動機的機械特性電流斷續(xù)區(qū)的范圍取決于最小負載電流、整流器輸出電壓的諧波電壓分量（亦取決于）和濾波電抗器的電感量Ld的大小。（5）濾波電抗器的電感為了減小電流斷續(xù)區(qū)，常在電樞回路串聯(lián)濾波電抗器。以三相全控橋為例，為保證電流連續(xù)，電樞回路中應具備的電感量LL為（2-5）式中Ud0—=00時的整流器輸出電壓，Ud0=2.34U2；Idmin—電樞回路最小連續(xù)電流，根據(jù)規(guī)定要求確定，常取額定電流的5%~10%。為了保護直流電動機換向器換向的安全，通常要限制電樞電流的脈動分量。增加電樞回路的電感可以減小電樞電流的脈動分量。為了限制電樞電流的脈動分量，電樞回路中應具備的電感量Lm為Lm=0.44Ud0/IAm（2-6）式中IAm—電樞電流中的交流分量的峰值，通常IAm取5%~10%額定電樞電流。電樞回路應具有的電感量為LL和Lm的較大值。而濾波電抗器的電感量Ld應為所需的總電感量減去電樞繞組電感量La和整流變壓器所具有的漏感。最后應指出，不同的主電路連接方式的整流器所需的電感量不同。（6）功率因數(shù)可控整流裝置的功率因數(shù)由下式描述：（2-7）式中—畸變因數(shù)，，即整流變壓器一次電流基波有效值與一次電流有效值的比值。對于三相全控橋=0.955，對于12脈波整流器=0.985；—位移因數(shù)，即電流基波相對于電壓波形的相位角φ的余弦。考慮換向角，則變流裝置的功率因數(shù)為（2-8）粗略分析，則變流裝置的功率因數(shù)為（2-9）式（2-9）說明，變流裝置的功率因數(shù)與觸發(fā)延遲角有關。對于三相全控橋，若忽略換向角，則其功率因數(shù)與整流器的輸出電壓Ud的關系為（2-10）式中S—變流器的視在功率。三相橋從電網(wǎng)吸收的滯后無功功率為（2-11）根據(jù)式（2-11）可畫出三相全控橋的Q=f（Ud/Ud0）特性曲線如圖2-4所示。在圖中，橫坐標為輸出電壓相對值Ud/Ud0，縱坐標為所需的無功分量Q/S，對、均有最小值限制。若負載電流不變，三相全控橋在輸出電壓愈低時所需無功功率愈大，消耗的有功功率愈小。圖2-4三相全控橋Q/S=f（Ud/Ud0）特性2、雙橋串聯(lián)順序控制變流裝置提高晶閘管變流裝置功率因數(shù)的方法之一就是采用串聯(lián)雙橋順序控制。圖2-24為雙橋順序控制的電樞變流裝置。圖2-24雙橋順序控制的電樞變流裝置在圖2-24中，U1為一組三相全控橋，它由一臺聯(lián)結組別為D，y的整流變壓器TM1供電；U2為一組三相全控橋，它由另一臺聯(lián)結組別為Y，y的整流變壓器TM2供點。兩臺整流變壓器的二次側交流電壓相位錯開30。其目的是為了減少整流裝置的電流諧波分量，增加直流輸出中的脈動次數(shù)。（1）整流裝置的控制特性兩組整流橋分別由觸發(fā)電路GT1、GT2控制，兩套觸發(fā)電路的移相特性相同，如圖2-25a所示。取，。那么每套觸發(fā)整流裝置的控制特性如圖2-25b。取，式中Ud1m、Ud2m為每組整流裝置的正向（整流狀態(tài)）最大輸出電壓；為每組整流器負向（逆變狀態(tài)）最大輸出電壓；—Ud1m、—Ud2m為電樞整流器總的正、負向最大輸出電壓。圖2-25單橋移相控制特性a)b)c)圖2-26雙橋順序控制特性a)Uct1=f(Uct)b)Ud1=f(Uct)c)Q*=f(Uct)GT1、GT2的控制電壓Uct1、Uct2由順序控制器控制，順序控制器由運算放大器N2、N3構成。Uct1=f（Uct）、Uct2=f（Uct）的特性如圖2-26a所示。N2、N3的限幅值均為0V、+10V。根據(jù)圖2-25的特性可得出如圖2-26b所示的電樞整流器的綜合控制特性Ud=f（Uct）。（2）無功功率分析若為單橋供電，在負載電流不變的條件下，變流器所需滯后無功功率Q*(=Q/Sn)與觸發(fā)電路控制電壓Uct的關系Q*=f(Uct)如圖2-26c中曲線所示。若采用雙橋串聯(lián)順序控制，在負載電流不變的條件下，其Q*=f(Uct)特性如圖2-26c中的曲線②所示。顯然，雙橋順序控制方案所需無功功率比單橋時小，尤其是在變流器輸出電壓較低的情況。（3）基本負載電阻在圖2-24中，每組整流橋并接一個基本負載電阻RL1、（RL2），其目的是為整流橋提供續(xù)流電流。因為是兩橋串聯(lián)，相當于有四組三相半波可控整流器，要使電樞回路開始有電流通過，四組半波電路必須同時有觸發(fā)脈沖。要作到這一點，觸發(fā)脈沖可采用寬脈沖，即脈寬τ=1200。若采用寬脈沖，就不必設置基本負載。通常三相全控橋多采用雙窄脈沖，此時兩組橋的觸發(fā)電路要同時出現(xiàn)四個脈沖的概率很低。所以電樞回路要想建立電流必然存在死區(qū)。而設置基本負載電阻后，每個橋隨時都會通過基本負載電阻道統(tǒng)且續(xù)流，而不受另一個橋?qū)ㄅc否的制約。（4）濾波電抗器電感雙橋順序控制變流裝置屬于6/12脈波。因為兩組橋的電壓相位錯開300，當兩組橋的出發(fā)脈沖延遲角α相差600的倍數(shù)時，變流器的輸出電壓Ud為12脈波；在其他條件下均為6脈波。由于脈動頻率提高和諧波電壓幅值的減小，使電樞回路所需濾波電感量比單橋電路時小。為限制電樞電流Id的諧波分量所需電感量為(mH)（2-14）式中Si—電樞電流脈動率，Si=IAm/Idn；IAm—Id中的交流分量峰值。為使電樞電流連續(xù)所需電感量為(mH)（2-15）式中Idmin—電樞電流連續(xù)時的臨界電流。3、12脈波變流器為了減少晶閘管變流裝置的諧波電流對電網(wǎng)的污染，通常采用提高變流器相數(shù)的措施。圖2-27為采取12相可控整流器供電的直流調(diào)速主電路。在圖中，U1為由整流變壓器TM1供電的三相全控橋，TM1聯(lián)結組別為Y，y0；U2為由TM2供電的三相全控橋，TM2聯(lián)結組別為D，y1。兩組整流器的輸出端d1、d2接到平衡電抗器Lp的兩端，Lp的中心抽頭d端作為整流器的輸出端。U1、U2的觸發(fā)電路控制電壓Uct為同一個值，則。那么，總的輸出電壓Ud為12脈波的直流電壓。圖2-2712脈波整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（1）平衡電抗器在圖2-27中，設置平衡電抗器的目的是為了解決兩組整流器電流的平衡問題。雖然兩組整流橋的交流電壓幅值相同，觸發(fā)延遲角α相同，整流器的輸出電壓平均值相同（即Ud1=Ud2），但因兩組整流橋的交流電壓的相位錯開300。而使Ud1與Ud2的瞬時值不相等。若不設置平衡電抗器，則瞬時值低的整流橋就被關斷。只有瞬時值高的整流橋?qū)āＲ簿褪钦f，每個瞬間只有一個導通。雖然也能達到12相整流的目的，但達不到并聯(lián)運行的目的，整流器的利用率太低。圖2-28ud1、ud2、ud、ｕｐ波形分析圖2-28給出α=600時的ud1、ud2及ud的波形。加在平衡電抗器兩端的電壓up 為兩個橋的瞬時輸出電壓的偏差電壓，即整流器的輸出電壓ud為由于LP上無直流壓降，故輸出電壓平均值Ud為Ud=Ud1=Ud2流經(jīng)Lp的環(huán)流ip為（2-16）環(huán)流ip即為兩組整流橋間的不平衡電流。ip愈小，兩組橋的不平衡電流愈小，均流效果愈好。根據(jù)要求的Ipmin和具體線路中的upmax即可確定所需的電感量Lp。雖然流經(jīng)Lp的電流是直流，但在鐵心中的直流磁動勢基本上可以抵消，僅存在不平衡電流ip產(chǎn)生的磁動勢。(2)濾波電抗器為了限制電樞電流的脈動率所需的電感量Lm為Lm=0.107Ud0/SiIAm(mH)（2-17）顯然，12相可控整流電路與三相橋相比，Lm減小75%。為使電樞電流連續(xù)所需的濾波電感量LL為LL=0.074Udo/Idmin(mH)（2-18）顯然，12相可控整流電路與三相橋相比，LL減小75%。綜上所述，通常可不另設濾波電抗器，靠電樞繞組電感既可滿足要求。2．1．2晶閘管變流裝置的諧波問題對于晶閘管變流裝置，因其交流電流中含有高次諧波電流，它流經(jīng)電網(wǎng)時會造成電網(wǎng)電壓波形畸變，這將產(chǎn)生一系列的問題。它影響電源及與之并聯(lián)的負載；導致電網(wǎng)功率因數(shù)下降，在有無功沖擊的場合（例如絞車在加速階段），電網(wǎng)電壓會隨之降落。解決的辦法是設置諧波濾波器和無功補償裝置。1、無功靜態(tài)補償及諧波吸收（1）變流裝置輸入電流中的諧波若變流裝置的輸出電流為直流Id，則交流輸入電流為方波，將其分解成傅立葉級數(shù)，除基波外，還含有許多高次諧波，諧波次數(shù)為（2-19）各次諧波電流有效值為（2-20）式中n—諧波次數(shù)，；對于6脈波線路，n=5，7，11，13，17，19……；In、fn—第n次諧波的電流有效值和頻率；I1、f1—基波電流有效值和頻率，f1=50Hz，I1=（）Id；Id—支流負載電流；p—可控整流脈波數(shù)；m—正整數(shù)，m=1，2，……?？紤]換相重疊角影響后，實際的諧波有效值比按上式的計算結果小。（2-21）式中，Kn—諧波有效值減小系數(shù)，其經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表2-1所示。表2-1諧波有效值減小系數(shù)Kn諧波次數(shù)5711131719KnP=61.01.00.750.70.50.4P=120.30.30.750.70.20.15（2）無功靜態(tài)補償為解決整流裝置無功功率影響的方法是裝設補償電容器，則由補償電容器和電源內(nèi)阻抗構成的并聯(lián)電路對某些諧波會產(chǎn)生發(fā)大作用，從而回產(chǎn)生過電壓。為此需要在電容起回路中串聯(lián)電抗器。圖2-29補償電容串聯(lián)電抗后的線路及其等效電路補償電容串聯(lián)電抗后的線路及其等效電路如圖2-29所示。S為電網(wǎng)；GH為諧波源（電流源）；D為非諧波源負載；C為靜補電容；L為串聯(lián)電抗；In、ICs、ISn、IDn為流過GH、C、S、D的諧波電流；XLn—n次諧波串聯(lián)電抗值，XLn=NxL1（XL1為50Hz感抗值）；XCn—n次諧波容抗值，XCn=（1/n）XC1（XC1為50Hz的容抗值）；Zsn—n次諧波電源內(nèi)阻值，ZSn≈jnXK（XK為線路工頻短路電抗）；ZDn—n次諧波負載電抗，ZDn>>ZSn時，可近似認為負載支路開路，IDn≈0。該電路上存在兩個諧振點：①LC串聯(lián)諧振點在n=n1時，XLn=XCn，串聯(lián)諧振角頻率為（2-22）串聯(lián)諧振時，LC支路總電抗為零，支路阻抗僅為回路電阻R（R為電抗器電阻和連接導線電阻），諧波電流大部分流入LC支路，進有少數(shù)流入電網(wǎng)。該支路是一個n次諧波吸收器，對于n>n1的諧波，支路的總電抗為感性，此時流入電網(wǎng)的諧波電流Isn=In-Icn<Ih，電容器吸收部分諧波電流，無放大作用。②LC并聯(lián)諧振點對于n<n1的諧波，LC支路的總電抗為容性，在n=n2時，XCn—XLn=XSn,,LC支路和電網(wǎng)內(nèi)阻抗產(chǎn)生并聯(lián)諧振。并聯(lián)諧振時，這兩支路的總電抗相當大，流過電網(wǎng)及電容的諧波電流均被放大。經(jīng)分析，過電網(wǎng)和電容支路的諧波電流（ISn、ICn）與諧波次數(shù)的關系如圖2-30所示。顯然，在n<n1-2區(qū)間，流經(jīng)電網(wǎng)的諧波電流ISn被放大。若串聯(lián)電抗器的電抗值為電容器容抗的12%時，對3次以上的諧波均無放大作用。加串聯(lián)電抗器后，電容器上的電壓略有升高，一般應選擇電容器的額定電壓比電容器兩端的實際承受電壓高10%~15%。圖2-30Ｉsn=f(n)及Icn=f(n)特性裝設串聯(lián)電抗器的電容器組，主要是解決無功補償問題，雖也能減少諧波的影響，但作用較小。（3）無源諧波吸收及靜態(tài)補償裝置無源諧波吸收及靜態(tài)補償裝置既能解決諧波的影響，又能解決無功動態(tài)補償?shù)囊?。無源諧波吸收及靜態(tài)補償裝置的結構如圖2-31所示。按需要補償?shù)臒o功功率選配電容，把電容起分為若干組，每組串聯(lián)適當電抗，調(diào)諧到某一次諧波（5、7、11、3…次0串聯(lián)諧振，專門吸收諧波。圖2-31無源諧波吸收及靜態(tài)補償裝置無源諧波吸收及靜態(tài)補償裝置的設計原則是：①按各電容器組的諧振頻率下的容抗相差不多分配各組無功補償量（2-23）式中QK—總無功補償量；QKn—第n次組補償量；In—第n次諧波電流電流值。②考慮電抗器的影響，各組容抗量（2-24）式中UN—母線額定電壓；XCn—第n次組補償電容在工頻下的容抗。③電容器額定電壓要比電網(wǎng)電壓高，需留有一定裕量，要根據(jù)具體的參數(shù)確定。這種方法增加設備不多，諧波吸收效果明顯。對于交—交變頻器，除產(chǎn)生5、7、11、13、…次特征諧波外，還產(chǎn)生與輸出諧波相調(diào)制的旁姘，因此需要將每組諧波吸收器都接通成高通濾波形式，即在電抗器旁并適當?shù)碾娮?，不僅可濾掉諧波點的諧波，而且對高于它的諧波也有一定的濾波作用，這樣，5次諧波吸收器負責吸收5次諧波及5~7次間的旁頻，7次吸收器負責吸收7次諧波及7~11次間的旁頻，等等。為吸收5次以下的旁頻，有時還設置3次吸收器吸收3~5次間的旁頻。2、無功動態(tài)補償無源諧波吸收和靜態(tài)補償裝置的缺點是無功補償量固定。如果變流裝置的無功變化大，而電源容量又小（短路電抗XK大），可能會引起較大的母線電壓波動。在負載很小時，因補償電容量很大，會造成母線電壓升高，同時，電網(wǎng)功率因數(shù)也會有很大波動。為此，可設置無功動態(tài)補償裝置，其方法有三種：晶閘管開關控制投切電容器組；晶閘管控制交流電抗器的無功電流；晶閘管控制自飽和電抗器的無功電流。下面以某礦的無功動態(tài)補償裝置為例來說明無功動態(tài)補償裝置的原理。該礦主副井提升設備均為直流傳動，主井提升機的功率為5000kW，副井提升機電動機的功率為2×1150Kw。主電路均為順序控制方案，變流裝置為6/12脈波。（1）無功動態(tài)補償裝置系統(tǒng)組成無功動態(tài)補償裝置的主電路如圖2-32所示。無源濾波器由3、5、7、12、次諧振電路組成。TCR為無功控制器，三組反并聯(lián)的晶閘管起雙向晶閘管的作用，通過改變晶閘管的出發(fā)延遲角來改變通過電抗器的無功電流（實際上是交流調(diào)壓電路），從而控制補償器感性電流，也就能達到動態(tài)調(diào)整整個補償裝置的無功量。無功控制器的自動調(diào)節(jié)電路如圖2-33所示。圖2-32無功動態(tài)補償主電路圖2-33無功控制器的自動調(diào)節(jié)電路（2）性能指標按設計規(guī)定，該裝置投入運行后，電網(wǎng)6kV母線上的電壓畸變率不超過4%，注入6kV電網(wǎng)的高次諧波含量不超過表2-2的規(guī)定；平均功率因數(shù)不低于0.9；當主副井提升機同時起動時；6kV母線上的壓降不超過3%。表2-2高次諧波電流含量規(guī)定諧波次數(shù)35711131719允許值（A）13.115.610.810.48.83.32.0無功補償裝置的電容器總安裝容量為18.2MVA（濾波器為Y聯(lián)結），由無功控制器TCR調(diào)節(jié)的動態(tài)補償范圍為0~12MVA。（3）濾波電路每一濾波支路均由電抗器和電容器并聯(lián)組成，三相接成星形。電抗器采用空心電抗線圈，以避免鐵心電抗器飽和引起電感量的變化造成諧波頻率的偏移，影響濾波效果。電容器采用全膜電容器，其優(yōu)點是溫度系數(shù)小，減小因溫度變化引起的電容量的變化。在濾波電路中，設置一個12次濾波支路代替11次和13次兩個支路的作用，由于12次諧波支路為高通濾波器（在電抗器兩端并聯(lián)一個10電阻），所以能滿足電力部門對11次以上的諧波電流注入量的規(guī)定。設置3次諧波電路的原因是，因為電網(wǎng)短路電抗和濾波系統(tǒng)的容抗在3次附近發(fā)生并聯(lián)諧振。（4）感性電流控制器TCR感性電流控制器由主電抗器和晶閘管交流調(diào)壓電路組成。因為電感器的電感量是一定的，通過改變交流條調(diào)壓裝置的電壓來達到改變通過電抗器的電流ICo，從而達到調(diào)節(jié)整個補差裝置的無功功率。感性電流控制器的每相由兩個電抗元件和4對反并聯(lián)連接的晶閘管開關串聯(lián)組成。三相連接成三角形，接至6kV母線，以消除在調(diào)節(jié)過程中三相感性電流控制器自身產(chǎn)生的三次諧波。主電電抗器采用雙電抗元件，額定電流為650A，總電感量為21Mh。晶閘管額定電壓為3500V，額定電流為661A，采用循環(huán)水冷卻，冷卻水壓為0。295Mpa。對于串聯(lián)使用的晶閘管，應采取均壓措施（RC阻容吸收），不平衡電壓小于5%。另外，還設置一套BOD過電壓保護裝置，利用雪崩二極管（擊穿電壓達3400V）的過電壓擊穿特性使主晶閘管導通。串聯(lián)晶閘管對觸發(fā)脈沖的時間差應小于1us。（5）自動調(diào)節(jié)電路無功動態(tài)補償裝置的自動調(diào)節(jié)電路的功能有兩個：一是根據(jù)負載的瞬時無功QL來確定感性電流控制器TCR輸出電流（即IC0）的大小，以保證電網(wǎng)壓降不小于3%。這是一個快速調(diào)節(jié)過程；二是根據(jù)設定的電網(wǎng)功率因數(shù)和負載的有功功率PL和無功功率QL來確定TCR輸出的感性電流IC0的大小，以保證電網(wǎng)的功率因數(shù)不低于0.9，這是一個慢速的調(diào)節(jié)過程。自動調(diào)節(jié)電路的結構如圖2-33所示。主要由感性電流給定值I*C0形成電路和感性電流閉環(huán)控制系統(tǒng)組成。感性電流IC0閉環(huán)控制系統(tǒng)由PI電流調(diào)節(jié)器、感性電流PI檢測電路、晶閘管觸發(fā)電路、變流器以電抗器組成。顯然，則還是一個電流無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。補償裝置的感性電流IC0的給定信號I*C0由ΔQ和QL綜合而成。若慣性調(diào)節(jié)器AX的放大倍數(shù)為K1，則（2-25）式中Q*L—在給定的和負載為PL條件下的電網(wǎng)無功期望值，Q*L=PLtg；ΣQ—電網(wǎng)中的實際無功功率，ΣQ=QL-QC；QC—補償裝置的總無功功率，QC=QCC-QT；QCC—補償電容器的無功功率；QT—補償裝置中的電抗器的無功功率，由滯后電流IC0產(chǎn)生；QL—提升機電控系統(tǒng)產(chǎn)生的滯后無功功率；PL—提升機電控系統(tǒng)消耗的有功功率；tg—給定的的正切值。I*C0是由ΔQ—Q除以電網(wǎng)電壓后得到的，即（2-26）式中K2—變換系數(shù)，與電網(wǎng)電壓有關。補償裝置中的感性電流IC0的反饋信號為IC0F=K3IC0式中K3—感性電流IC0反饋系數(shù)。因為電流調(diào)節(jié)器為比例積分調(diào)節(jié)器，在穩(wěn)態(tài)時，I*C0=Ic0f，因此，IC0與I*C0的大小成正比。在PL=0,QL=0,I*C0為最大，IC0也最大時，補償裝置的無功QC最小。在PL=0,QL達到最大值時，由式（2-26）可知I*C0最小，當然IC0也最小，此時補償裝置的QC最大。在PL、QL變化時，I*C0根據(jù)式（2-26）變化，IC0也跟著變化。當QL突增時，I*C0迅速減小，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器，使感性電流IC0很快減小，以保證網(wǎng)絡壓降不超過3%。2．1．2轉速控制的要求和調(diào)速指標提升機是需要轉速控制的大型設備，其生產(chǎn)工藝對控制性能有一定的要求。歸納起來，有以下三個方面：（1）調(diào)速——在一定的最高轉速和最低轉速的范圍內(nèi)，分檔地（有級）或平滑地（無級）調(diào)節(jié)轉速。（2）穩(wěn)速——一一定的精度在所需轉速上穩(wěn)定運行，在各種可能的干擾下不允許有過大的轉速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。（3）加、減速——頻繁起、制動的設備要求盡量地加、減速以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機械則要求起、制動盡量平穩(wěn)。以上三個方面都必須具備，特別是調(diào)速和穩(wěn)速兩項，常常在各種場合下都碰到，可能還是相互矛盾的。為了進行定量的分析，可以針對這兩項要求先定義兩個調(diào)速指標，即調(diào)速范圍和靜差率。著兩項指標合在一起又稱為調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標。1、調(diào)速范圍提升機要求電動機提供的最高轉速nmax和最低轉速之比叫調(diào)速范圍，用字母D表示即（2-33）其中nmax和nmin一般都指電機而頂負載時的轉速，對于少數(shù)負載很輕的機械，例如精密磨床，也可以用實際負載時的轉速。2、靜差率當系統(tǒng)在某一轉速下運行時，負載由理想空載增加到額定值所對應的轉速降落Δnnom，與理想空載轉速n0之比，稱為靜差率s，即（2-34）或用百分數(shù)來表示(2-35)顯然，靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下轉速的穩(wěn)定度的。它和機械特性的硬度有關，特性越硬，靜差率越小，轉速的穩(wěn)定度就越高。然而靜差率和機械特性硬度又是有區(qū)別的。一般調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在不同轉速下的機械特性是互相平行的，如圖2-34中的特性a和b，兩者的硬度相同，額定速降Δnnoma=Δnnomb；但它們的靜差率卻不同，因為理想空載轉速不一樣。根據(jù)式（2-34）定義，由于nnoma=Δnnomb;所以sa<sb。著就是說，對于同樣硬度的特性，理想空載轉速越低時，靜差率越大，轉速的相對穩(wěn)定度也就越差。在1000r/min時降落10r/min，只占1%；在100r/min時也降落10r/min，就占10%；如果n0只有10r/min，在降落10r/min時，電動機就停止轉動，轉速全部降落完了。圖2-34不同轉速下的靜差率由此可見，調(diào)速范圍和靜差率這兩項指標并不是彼此孤立的，必須同時提出才有意義。一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時還滿足所提靜差率要求的轉速可調(diào)范圍。脫離了對靜差率的要求，任何調(diào)速系統(tǒng)都可得到極高的調(diào)速范圍；反過來，脫離了調(diào)速范圍，要滿足給定的靜差率也就容易多了。3、調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關系在直流調(diào)速調(diào)壓系統(tǒng)中，常以電動機的額定轉速nnom為最高轉速，若帶額定負載時的轉速降落為Δnnom，則按照以上的分析結果，該系統(tǒng)的靜差率應該是最低速時的靜差率，即于是，nmin=nomin—Δnnom=Δnnom/s—Δnnom=—(1-s)Δnnom/s,調(diào)速范圍為將上面的nmin式帶入，得（2-36）式（2-36）表示調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間所應滿足的關系。對于同一個調(diào)速系統(tǒng)，它的特性硬度或Δnnom是一定的。因此，由式（2-16）可見，如果對系統(tǒng)靜差率的要求越嚴，也就是說，要求s越小時，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。例如，某調(diào)速系統(tǒng)額定轉速nnom=1430r/min，額定速降Δnnom=115r/min，當要求靜差率s<30%時，允許的調(diào)速范圍是如果要求s<20%，則調(diào)速范圍只有2．1．3轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性1、問題的提出一般來說，采用轉速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實現(xiàn)轉速無靜差。但對提升機而言，它對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如要求快速起動、制動等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要。這主要是因為單閉環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動態(tài)過程中的電流或轉矩。圖2-35調(diào)速系統(tǒng)起動過程的電流和轉速波形a)帶電流截止負反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)b)理想快速起動過程在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，只有電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但它只是在超過臨界電流Idcr值以后，靠強烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想地控制電流的動態(tài)波形。帶電流截止負反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動時的電流和轉速波形如圖2-35a所示。當電流從最大值減低下來以后，電機轉矩也隨之減小，因而加速過程必然拖長。對于提升機這樣經(jīng)常正反轉的調(diào)速系統(tǒng)，盡量縮短起動和制動過程的時間是提高生產(chǎn)效率的重要因素。為此，在電機最大電流（轉矩）受限的條件下，希望充分利用電機的允許過載能力，最好是在過渡過程中始終保持電流（轉矩）為最大值。使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達穩(wěn)態(tài)轉速以后，又讓電流立即降低下來，使轉矩馬上與負載相平衡，從而轉入穩(wěn)態(tài)運行。這樣的理想起動過程波形示于圖2-35b，這時，起動電流呈方波形，而轉速是線性增長的。這是在最大電流（轉矩）受限制的條件下，調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。實際上，由于主電路電感作用，電流不能突變，圖2-35b所示的理想波形只能得到近似的逼近，不能完全實現(xiàn)。為了實現(xiàn)在允許條件下最快起動，關鍵是要獲得一段使電流保持為最大值Idm的恒流過程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負反饋就可以保持該量基本不變，那么采用電流負反饋就應該能得到近似的恒流過程。問題是希望在起動過程中只有電流負反饋，而不能讓它和轉速負反饋同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端；到達穩(wěn)態(tài)轉速以后，又希望只要轉速負反饋，不在靠電流負反饋發(fā)揮主要作用。怎樣才能作到這種既存在轉速和電流兩種負反饋作用，又使它們只能在不同的階段起作用呢？雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)正是用來解決這個問題的。2、轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實現(xiàn)轉速和電流兩種負反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉速和電流，二者之間實行串級聯(lián)結，如圖2-36所示。這也就是說，把轉速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(diào)節(jié)器的輸入，在用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流裝置的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結構上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉速調(diào)節(jié)環(huán)在外面叫做外環(huán)。這樣就形成了轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的的兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，兩個調(diào)節(jié)器的輸出都是帶有限幅的，轉速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅（飽和）電壓是U*im，它解決了電流輸出器給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓是Uctm，它限制了晶閘管整流器輸出電壓的最大值。圖2-36轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)ASR—轉速調(diào)節(jié)器ACR—電流調(diào)節(jié)器TG—測速發(fā)電機TA—電流互感器GT—觸發(fā)裝置Un、U*n—轉速給定電壓和轉速反饋電壓U*i、Ui—電流給定電壓和電流反饋電壓3、穩(wěn)態(tài)結構圖和靜特性為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，必須先繪出它的穩(wěn)態(tài)結構圖。如圖2-37。它可以很方便的根據(jù)圖2-36的原理圖畫出來，只要注意用帶限幅的輸出特性表示PI調(diào)節(jié)器就可以了。分析靜特性的關鍵是掌握這樣的PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征。一般存在兩種狀況：飽和——輸出達到限幅值；不飽和——輸出未達到限幅值。當調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和；換就話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出的聯(lián)系，相當于使調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。當調(diào)節(jié)器不飽和時，PI作用使輸出偏差ΔU在穩(wěn)態(tài)時為零。實際上,在正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的。因此，對于靜態(tài)特性來說，只有轉速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。圖2-37雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構圖α—轉速反饋系數(shù)β—電流反饋系數(shù)（1）轉速調(diào)節(jié)器不飽和這時，兩個調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓都是零。因此和由第一個關系式可得（2-37）從而得到圖2-38靜特性的n0—A段。圖2-38雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性與此同時，由于ASR不飽和，U*i<U*im，從上式第二個關系式可知：Id<Idm。這就是說，n0—A段靜特性從Id=0（理想空載狀態(tài)）一直延伸到Id=Idm，而Idm一般都大于額定電流Idnom的。這就是靜特性的運行段。（2）轉速調(diào)節(jié)器飽和這時，ASR輸出達到限幅值U*im，轉速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉速的變化對系統(tǒng)不在產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單閉環(huán)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時（2-38）式中，最大電流Idm是由設計者選定的，取決于電機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度。式（2-38）所描述的靜特性是圖2-38中的A-B段。這樣的下垂特性只適合于n<n0的情況。因為如果n≥n0，則Un≥U*n，ASR將退出飽和狀態(tài)。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于Idm時表現(xiàn)為轉速無靜差，這時，轉速負反饋起主要調(diào)節(jié)作用。當電流達到Idm后，轉速調(diào)節(jié)器飽和，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護。這就是采用了兩個PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個閉環(huán)的效果。這樣的靜特性顯然比帶電流截止負反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)靜特性好。然而實際上運算放大器的開環(huán)放大系數(shù)并不是無窮大，特別是為了避免零點漂移而采用圖2-5中虛線所示。4、各變量的穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算由圖2-37可以看出，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時，各變量之間有下列關系（2-39）（2-40）（2-41）上述關系表明，在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉速n是由給定電壓U*n決定的，ASR的輸出量U*i是由負載電流IdL決定的,而控制電壓Uct的大小則同時取決于n和Id，或者說，同時取決于U*n和IdL。這些關系反映了PI調(diào)節(jié)器不同于P調(diào)節(jié)器的特點。比例環(huán)節(jié)的輸出量總是正比于其輸入量，而PI調(diào)節(jié)器則不然，其輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要PI調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止。鑒于這一特點，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算與單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)完全不同，而是和無靜差系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算相似，即根據(jù)各調(diào)節(jié)器的給定與反饋值計算有關的反饋參數(shù)：轉速反饋參數(shù)(2-42)電流反饋參數(shù)(2-43)兩個給定電壓的最大值U*nm和U*im是受運算放大器允許輸入電壓限制。2.1.4雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能1、動態(tài)數(shù)學模型在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型的基礎上，考慮雙閉環(huán)控制的結構（圖2-36），即可繪出雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖，如圖2-39所示。圖中WASR（S）和WACR（S）分別表示轉速和電流調(diào)節(jié)器的傳遞參數(shù)。為了引出電流反饋，電機的動態(tài)結構圖中必須把電樞電流Id顯露出來。圖2-39雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖2、起動過程分析前面已經(jīng)指出，設置雙閉環(huán)控制的一個重要目的就是要獲得接近理想的起動過程（圖2-35b），因此在分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能時，有必要首先探討它的起動過程。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓U*n由靜止狀態(tài)起動時，轉速和電流的過渡過程示于圖2-40。由于在起動過程中轉速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退出飽和三個階段，整個過渡過程也就可分成三段，在圖中分別標以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。第Ⅰ階段0～t1是電流上升的階段。突加給定電壓U*n后，通過兩個調(diào)節(jié)器的控制作用，使Uct、Ud0、Id都上升，當Id≥IdL后，電動機開始轉動。由于機電慣性的作用，轉速的增長不會很快，因而轉速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓ΔUn=Un*-Un數(shù)值較大，其輸出很快達到限幅值Uim*，強迫電流Id迅速上升。當Id≈Idm時，Ui≈U*im，電流調(diào)節(jié)器的作用使Id不再迅猛增長，標志著這一階段的結束。在這一階段中，ASR由不飽和很快到達飽和，而ACR一般不應該飽和，以保證電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用。圖2-40雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動時的轉速和電流波形第Ⅱ階段t1～t2是恒流升速階段。從電流升到最大值Idm開始，轉速升到給定n*（即靜特性上的n0）為止，屬于恒流升速階段，是起動過程中的主要階段。在這個階段中，ASR一直是飽和的，轉速環(huán)相當于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為在恒值電流給定U*im作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流Id恒定（電流可能超調(diào)，也可能不超調(diào)，取決于電流調(diào)節(jié)器的結構和參數(shù)），因而拖動系統(tǒng)的加速度恒定，轉速呈線性增長（圖2-40）。與此同時，電動機的反電動勢E也按線性增長。對電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，這個反電動勢是一個線性漸增的擾動量（圖2-39）。為了克服這個擾動，Ud0和Uct也必須基本上按線性增長，才能保持Id恒定。由于電流調(diào)節(jié)器ACR是PI調(diào)節(jié)器，要使它的輸出量按線性增長，其輸入偏差電壓ΔUi=Ui*-Ui必須維持一定的恒值，也就是說，Id應略低于Idm，此外還應指出，為了保證電流環(huán)的這種調(diào)節(jié)作用，在起動過程中電流環(huán)是不能飽和的，同時整流裝置的最大電壓Ud0m必須留有余地，即晶閘管裝置也不應飽和，這些都是設計中必須注意的問題。第Ⅲ階段t2以后是轉速調(diào)節(jié)階段。在這階段開始時，轉速已經(jīng)達到給定值，轉速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓相平衡，輸入偏差為零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值U*im，所以電動機仍在最大電流下加素，必然使轉速超調(diào)。轉速超調(diào)以后，ASR輸入端出現(xiàn)負的偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，其輸出電壓即ACCR的給定電壓U*i立即從限幅值降下來，主電流Id也因而下降。但是，由于Id仍大于負載電流IdL，在一段時間內(nèi)轉速仍繼續(xù)上升。到Id=IdL時，轉矩Te=Tl，則，轉速n達到峰值（t=t3時）。此后，電動機才開始在負載的阻力下減速。與此相應，電流Id也出現(xiàn)一段小于IdL的過程，直到穩(wěn)定（設調(diào)節(jié)器參數(shù)已調(diào)節(jié)好）。在這最后的轉速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR與ACR都不飽和，同時起調(diào)節(jié)作用。由于轉速調(diào)節(jié)在外環(huán)，ASR處于主導地位，而ACR的作用則是力圖使Id盡快地跟隨ASR的輸出量U*i，或者說，電流內(nèi)環(huán)是一個電流隨動子系統(tǒng)。綜上所述，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有三個特點：（1）飽和非線性控制隨著ASR的飽和與不飽和，整個系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)。當ASR飽和時，轉速環(huán)開環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；當ASR不飽和時，轉速環(huán)閉環(huán)，整個系統(tǒng)是一個無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流內(nèi)環(huán)則表現(xiàn)為電流隨動系統(tǒng)。在不同的情況下為不同結構的線性系統(tǒng)，這就是飽和非線性控制的特征。決不能簡單地應用線性控制理論來分析和設計這樣的系統(tǒng)，可以采用分段線性化的方法來處理。分析過渡過程時，還必須注意初始狀態(tài)，前一階段的終了狀態(tài)就是后一階段的初始狀態(tài)。如果初始狀態(tài)不同，即使控制系統(tǒng)的結構和參數(shù)都不變，過渡過程還是不一樣的。（2）準時間最優(yōu)控制起動過程中主要的階段是第Ⅱ階段，即恒流升速階段，它的特征是電流保持恒定，一般選擇為允許的最大值，以便充分發(fā)揮電機的過載能力，使起動過程盡可能的快。這個階段屬于電流受限制條件下的最短時間控制，或稱“時間最優(yōu)控制”。但整個起動過程與圖2-1b的理想起動過程相比還是有一些差距，主要表現(xiàn)在第Ⅰ、Ⅲ兩段電流不是突變的。不過這兩段的時間只占全部起動時間中很小的成分，已無傷大局，所以雙閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)的起動過程可以稱為“準時間最優(yōu)控制”過程。如果一定要追求嚴格最優(yōu)控制，控制結構要復雜的多，所取得的效果有限，并不值得。采用飽和非線性控制方法實現(xiàn)準時間最優(yōu)控制是一種很實用價值的控制策略，在各種多環(huán)控制系統(tǒng)中普遍地得到應用。（3）轉速超調(diào)由于采用了飽和非線性控制，起動過程結束進入第Ⅲ段即轉速調(diào)節(jié)階段后，必須使轉速調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài)。按照PI調(diào)節(jié)器的特性，只有使轉速超調(diào)，ASR的輸入偏差電壓為ΔUn負值，才能使ASR退出飽和。這就是說，采用PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉速動態(tài)響應必然有超調(diào)。在一般情況下，轉速略有超調(diào)對實際運行影響不大。如果工藝上不允許有超調(diào)，就必須采用另外的控制措施。最后，應該指出，晶閘管整流器的輸出電流是單方向的，不可能在制動時產(chǎn)生負的回饋制動轉矩。因此，不可逆的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)雖然有很快的起動過程，但在制動時，當電流下降到零以后，就只好自由停車了。如果必須加快制動，只能采用電阻能耗制動或電磁抱閘。同樣，減速時也有這種情況。類似的問題還可能在空載起動時出現(xiàn)。這時，在起動的第Ⅲ階段內(nèi)，電流很快下降到零而不可能變?yōu)樨?，于是造成斷續(xù)的動態(tài)電流（見圖2-41），從而加劇了轉速的震蕩，使過渡過程拖長，這是又一種非線性因素造成的。圖2-41雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)空載起動的斷續(xù)電流波形3、動態(tài)性能和兩個調(diào)節(jié)器的作用一般來說，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動態(tài)性能。（1）動態(tài)跟隨性能如上所述，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在起動和升速過程中，能夠在電流受電機過載能力約束的條件下，表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性能。在減速過程中，由于主電路電流的不可逆性，跟隨性能變差。對于電流內(nèi)環(huán)來說，在設計調(diào)節(jié)器時應強調(diào)有良好的跟隨性能。（2）動態(tài)抗干擾性能1）抗負載擾動由圖2-39動態(tài)結構圖中可以看出，負載擾動作用在電流環(huán)之后，只能靠轉速調(diào)節(jié)器來產(chǎn)生抗擾作用。因此，在突加（減）負載時，必然會引起動態(tài)速降（升）。為了減少動態(tài)速降（升），必須在設計ASR時，要求系統(tǒng)具有較好的抗干擾性能指標。對于ACR的設計來說。只要電流環(huán)具有良好的跟隨性能就可以了。2）抗電網(wǎng)電壓擾動電網(wǎng)電壓擾動和負載擾動在系統(tǒng)動態(tài)結構圖中作用的位置不同，系統(tǒng)對它的動態(tài)抗擾效果不一樣。例如圖2-42a的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，電網(wǎng)電壓擾動ΔUd和負載電流擾動IdL都作用在被負反饋環(huán)包圍的前向通道上，僅就靜特性而言，系統(tǒng)對他們的抗擾效果是一樣的。但是從動態(tài)性能上看，由于擾動作用的位置不同，還存在著及時調(diào)節(jié)上的差別。負載擾動IdL作用在被調(diào)量n的前面，它的變話經(jīng)積分后就可被轉速檢測出來，從而在調(diào)節(jié)器ASR上得到反映。電網(wǎng)電壓擾動的作用點則離被調(diào)量更遠，它的波動先要受到電磁慣性的阻擾后影響到電樞電流，在經(jīng)過機電慣性的滯后才能反映到轉速調(diào)節(jié)上來，等到轉速反饋產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，已經(jīng)嫌晚了。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，由于增設了電流內(nèi)環(huán)（圖2-42b），這個問題便大有好轉。由于電網(wǎng)電壓波動被包圍在電流環(huán)之內(nèi)，當電壓波動時，可以通過電流反饋得到及時的調(diào)節(jié)，不必等到影響到轉速后才在系統(tǒng)中有所反映。因此，在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動引起的動態(tài)速降會比但閉環(huán)系統(tǒng)小的多。（3）兩個調(diào)節(jié)器的作用綜上所述，轉速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的作用可以歸納如下：1）轉速調(diào)節(jié)器的作用①使轉速n跟隨給定電壓U*m變化，穩(wěn)態(tài)無靜差。②對負載變化起抗擾作用。③其輸出限幅值決定允許的最大電流。圖2-42調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)抗干擾作用a)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)b)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)ΔUd——電網(wǎng)電壓波動在整流電壓上的發(fā)映2）電流調(diào)節(jié)器的作用①對電網(wǎng)電壓波動起及時抗擾作用。②起動時保證獲得允許的最大電流。③在轉速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓U*i變化。④當電機過載甚至于堵轉時，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護作用。如果故障消失，系統(tǒng)自動恢復正常。2.1.5晶閘管-電動機系統(tǒng)的可逆