图7忽略反电动势的动态影响时的电流环动态结构框图
如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效的移到环内，同时把给定信号改成Ui?(s)?，则电流环便等效成单位负反馈系统，如图8所示。
图8等效成单位负反馈系统的电流环动态结构框图
最后，由于Ts和Toi一般都比Tl小的多，可以当作小惯性群而近似的看作是一个惯性环节，其时间常数为：
T?i?Ts?Toi
则电流环结构框图最终可以简化成如图9所示。简化的近似条件是
?ci?113TsToi
图9小惯性环节近似处理的电流环动态结构框图
3.2.2电流调节器结构的选择
首先考虑把电流环校正成哪一类典型系统。从稳态要求上看，希望电流无静差，可以得到理想的堵转特性，由图9可以看出，采用Ⅰ型系统就够了。再从动态要求上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以
7
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因素。为此，电流环应以跟随性能为主，即应选用典型Ⅰ型系统。
图9的表明，电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型Ⅰ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：
Ki(?is?1)?is 式中 Ki——电流调节器的比例系数；
?i——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
WACR(s)??i?Tl
则电流环的动态结构框图便成图10所示的典型形式，其中：
K??KiKs??iR图10校正成典型Ⅰ型系统的电流环动态结构框图
3.2.3电流调节器的参数计算
1.确定时间常数
1）整流装置滞后时间常数时间
Ts。通过表1可得出，三相桥式电路的平均失控
Ts?0.0017s。
2）电流滤波时间常数
Toi。根据初始条件有Toi=0.002 s。
3）电流环小时间常数之和
T?i。按小时间常数近似处理，取
T?i?Ts?Toi?0.00.0037。
s表1各种整流电路的失控时间（f?50HZ）
整流电路形式 单相半波 单相桥式（全波）
最大失控时间Tsmax(ms) 20 10 8
平均失控时间Ts(ms) 10 5
三相半波 三相桥式、六相半波
2.选择电流调节器结构
6.67 3.33 3.33 1.67 根据设计要求?i?5%，并保证稳态电压无差，按典型Ⅰ型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器，其传递函数：
Ki(?is?1)
WACR(s)??ss?8.11检查对电源电压的抗扰性能：TlT?i?i0.03s0.003742=7.14，参照表2的典型
Ⅰ型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。
表2典型Ⅰ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
电流调节器超前时间常数：电流开环增益：要求
?i?Tl?0.0s0.002s。
?i?5%时，按表3，取K?T?i?0.5，因此
KI=0.5/T∑i=135.13s
于是，ACR的比例系数为： Ki=KIζiR/Ksβ=0.0018
表3典型Ⅰ型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系
参数关系KT 阻尼比? 超调量? 0.25 1.0 0% 0.39 0.8 1.5% 0.50 0.707 4.3% 0.69 0.6 9.5% 1.0 0.5 16.3% 9
上升时间tr 峰值时间tp 相角稳定裕度? 截止频率?c ? ? 6.6T 8.3T 69.9° 0.367/T 4.7T 6.2T 65.5° 0.455/T 3.3T 4.7T 59.2° 2.4T 3.6T 51.8° 76.3° 0.243/T 0.569/T 0.786/T 4.校验近似条件
电流环截止频率：?ci?K??135.1s?1 晶闸管整流装置传递函数的近似条件
满足近似条件。
忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件
1 1 ? 196.1 s ?1 ? ??ci3Ts3?0.0017s3满足近似条件。
电流环小时间常数近似处理条件 1111?1??180.8s??ci满足近似条件。 3TsToi30.0017s?0.002s11?3? ?40.82s?1??ciTmTl0.18s?0.03s5.计算调节器电阻和电容
由图11，按所用的运算放大器R0=40K?，各电阻和电容值为：
Ri=KiR0=0.0018*40=0.072k?,取0.07 k?. Ci=ζi/Ri=0.24μF，取0.24μF Coi=4Toi/Ro=0.25μF,取0.25μF
按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标ζi=1.2℅ <5℅,满足设计要求。
3.2.4电流调节器的实现
含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型电流调节器原理图如图11所示。图中
Ui?为电流给的电压，??Id为电流负反馈电压，
调节器的输出就是电力电子变换
器的控制电压
Uc。根据运算放大器的电路原理，可以导出：
Ki?RiR0 Ki?RiR0
Toi?
1R0Coi4 10
图11含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器
3.3转速调节器的设计
3.3.1电流环的等效闭环传递函数
电流环经简化后可视作转速环的一个环节，由图10可知，电流环的闭环传递函数Wcli(s)为
Wcli(s)?
KIsId(s)1 (T?is?1)??Ui?(s)/?1?KIs(T?is?1)T?is2?1s?1KIKI
忽略高次项，Wcli(s)可降阶近似为
近似条件
Wcli(s)?11s?1KI1KI?cn?3T?i式中 ?cn——转速开环频率特性的截止频率。
接入转速环内，电流环等效环节的输入量应为Ui?(s)，因此电流环在转速环
1中应等效成 Id(s)Wcli(s)??? 1Ui?(s)?s?1 KI这样，原来是双惯性环节的电流环控制对象，经闭环控制后，可以近似的等效成只有较小时间常数1KI的一阶惯性环节。
11