3.3.2转速调节器的结构选择
用电流环的等效代替图6中的电流环后，整个转速控制系统的动态结构框图如图12所示。
图12用等效环节代替电流环后转速环的代替结构框图
?把转速给定滤波和反馈滤波环节移到环内，同时将给定信号改为Un(s)?，
再把时间常数为1KI和Ton的两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为
T?n的惯性环节，其中
1T?n??Ton KI
则转速环结构框图可简化成如图13所示。
图13等效成单位负反馈系统和小惯性近似处理的转速环动态结构框图
为了实现转速无静差，在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节，它应该包含在转速调节器ASR中。现在扰动作用点后面已经有了一个积分环节，因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型Ⅱ型系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。在理论计算中，线性系统的阶跃超调量较大，但在实际系统中转速调节器的饱和非线性性质会使超调量大大降低。故而，ASR也采用PI调节器，其传递函数为 Kn(?ns?1)W(s)?ASR ?ns式中 Kn——转速调节器的比例系数；
?n——转速调节器的超前时间常数。
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这样，调速系统的开环传递函数为
K(?s?1)?R?Kn?R(?ns?1)
Wn(s)?nn? ?nsCeTms(T?ns?1)?n?CeTms2(T?ns?1)令转速环开环增益KN为
KN?则
Kn?R?n?CeTm
不考虑负载扰动时，校正后调速系统的动态结构框图如图14所示。 上述结果所服从的近似条件归纳为： 1KI?cn? 3T?i1KI
?cn?3TonWn(s)?KN(?ns?1)s2(T?ns?1)
图14校正后成典型Ⅱ型系统的转速环的动态结构框图
3.3.3转速调节器的参数计算
1.确定时间常数
含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型调节器原理图如图6所示。图中U*n为电流给定电压，-αn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Ui*。
α= Unm/nmax=0.196 (1)
电流环等效时间常数1/KI.由上面的计算，已取KIT∑i=0.5，
则 1/KI=2T∑i=0.0018s (2)
转速滤波时间常数Ton.已知，Ton=0.01s
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(3) 转速环小时间常数T∑n. T∑n=1/KI+Ton=0.0118s
2.选择转速调节器结构
按照设计要求，选用PI调节器，其传递函数为
K(?s?1)WASR(s)?n n?ns3.计算转速调节器参数
按照跟随和抗扰性能的原则，取h=5,则ASR的超前时间常数为： ζn=h*T∑n=0.059s
转速开环增益：KN=(h+1)/2h2 T∑n=19.35s-2 于是，ASR的比例系数为 Kn=(h+1)βCeTm/2hαRT∑n=633 4.检验近似条件
转速环截止频率为
K ?0.087s?1?34.5s?1`?cn?N?KN?n?396.4?11） 电流环传递函数简化条件为
1KI1135.1?1 ? s ? 63.7 s ? 1 ? ? cn ，满足简化条件。 3T?i30.0037
2） 转速环小时间常数近似处理条件为
1KI1135.1?1 ? s ? 38.7 s ? 1 ? ? cn ，满足近似条件。 3Ton30.01
5.计算调节器电阻和电容 根据图15，取R0=40k?,则 Rn=KnRo=774 k?,取770 k?。
Ce=ζn/Rn=0.04μF,取0.04μF；Con=4Ton/Ro=1.4μF,取1.4μF。 根据表4，△Cmax/Cb=81.2,此时， σn=3.45%<10%,能满足设计要求。
表4典型Ⅱ型系统阶跃输入跟随性能指标
h
3 4 5 6 14
7 8 9 10
? trT tsT 52.6% 43.6% 37.6% 33.2% 29.8% 27.2% 25.0% 23.3% 2.40 2.65 2.85 9.55 2 3.0 3.1 3.2 3.3 3.35 12.15 11.65 3 2 10.45 11.30 12.25 13.25 14.20 1
1 1 1 1 k 3.3.4转速调节器的实现
?含给定滤波和反馈滤波的PI型转速调节器原理图如图15所示，图中Un为
转速给定电压，??n为转速负反馈电压，调节器的输出是电流调节器的给定电压
Ui?。
与电流调节器相似，转速调节器参数与电阻、电容值的关系为
RKn? nR0?n?RnCn 1 0ConTon?R4
图15含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器
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四、系统起动过程分析
?直流双闭环调速系统突加给定电压Un时由静止状态起动时，转速和电流的
动态过程图如图16所示。由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况，整个动态过程就分成了图中标明的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个阶段。
图16直流双闭环调速系统起动过程的转速和电流波形
?第Ⅰ阶段（0~t1）是电流上升阶段。突加给定电压Un后，经过两个调
节器的跟随作用，Uc、Ud0、Id都跟着上升，但是在Id没有达到负载电流IdL以前，电动机还不能转动。当Id?IdL后，电动机开始起动。由于机电惯性的作用，转速不会很快增长，因而转速调节器ASR的输入偏差电压
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