图3-3双闭环直流调速系统原理图
为了获得良好的静、动态性能，双闭环调速系统的两个调节器一般都采用PI调节器，其原理如图3-3所示。 3.3.3相控整流器-电动机系统原理
（1）相控整流器-直流电动机调速系统简称V-M系统，原理图如下：
图3-4 V-M系统原理图
VT是相控整流器，GT为触发装置，Uc为触发装置的控制电压，通过调节Uc来移动触发脉冲的相位，可改变整流电压Ud ，从而实现平滑调速。 （2）相控整流器-电动机系统的机械特性
（3）晶闸管触发电路和整流装置的控制规律和数学模型
晶闸管触发和整流装置是一个纯滞后环节，其滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间引起的。通过输入阶跃信号1（t），得到晶闸管触发与整流装置的输入输出关系式，再经过拉式变换得到其原始传递函数是一个非最小相位系统，最后依据工程近似处理的原则，忽略高次项，可把整流装置近似看作一阶惯性环节，其传递函数可以表示为
Ws(s)?Ks 1?Tss 其动态结构框图如有图所示
图3-5 晶闸管触发与整流装置动态结构框图
3.4 系统各环节设计和校正
3.4.1 电流调节器
（1）电流环结构图的简化
图 3-6 双闭环调速系统的动态结构框图
Toi—电流反馈滤波时间常数 Ton—转速反馈滤波时间常数
如图3-6所示反电动势E与电流反馈的作用相互交叉，给设计带来麻烦，须简化。因电磁时间常数Tl远小于机电时间常数Tm，转速变化比电流变化慢得多，因此，对电流环的电流瞬变过程来说E基本不变，△E≈0，即暂且把E的作用去掉，得到忽略E影响的电流环近似结构图如图3-7所示，等效简化后得：
图 3-7 电流环的动态结构框图及其化简
（2）电流环结构选择
从动态要求来看，电流环的一项重要作用就是保持电动机电枢电流在动态过程中不超过允许值，即在突加控制作用时不希望有超调，或者超调越小越好。从这一考虑出发，应该把电流环校正为典型I型系统。电流环的另一个重要作用是对电网电压波动的及时调节，从提高抗扰性能的观点出发又希望吧电流环校正成典型II型系统。电流环按典型I系统设计，电流调节器选用PI调节器，其传递函数为
WACR(s)?K（i?is+1）
?is （3）传递函数参数计算
（4）调节器结构和电路参数计算 电流调节器原理如图3-8所示，按电路计算各原件的参数，确定电流调节器。
图3-8 含滤波环节的PI型电流调节器
3.4.2 转速调节器
转速调节器设计与电流调节器的设计过程类似。 （1）转速环的简化
a)
b)
c)
图 3-9 转速环的动态结构框图及简化
a)用等效环节代替电流环
b)等效成单位负反馈系统和小惯性近似处理 c)校正后成为典型三阶系统
（2）转速环结构选择
由于设计有静差要求，因此转速调节器必须含有积分环节，有考虑到动态要求，转速调节器应采用PI调节器，按典型II型系统设计转速环。转速调节器的传递函数为
WASR(s)?Kn(?ns?1)
?ns
（3）传递函数参数计算 （4）调节器电路参数计算
转速调节器原理如图3-10所示，取R0=40k?，计算各元件参数，确定调节
器。
图3-10 含滤波环节的PI型转速调节器
3.4.3 变压器参数计算
一般情况下，晶闸管变流装置所要求的交流供电电压与电网电压是不一致
的，所以需要变流变压器，通过变压器进行电压变换，并使装置于电网隔离，减少电网于晶闸管变流装置的互相干扰。
首先选择主变压器电路的接法，然后计算变压器两侧的电压、电流及变压器的容量。
3.4.4 晶闸管参数及其他
晶闸管需要计算出额定电压和额定电流，进行选型。
电源选型，根据需要进行放大器、可控电源、反馈装置的选型，得出参数，进行系统的具体计算。
3.5 建立系统结构模型
3.5.1晶闸管触发电流和整流装置的数学模型
Ks
1?TssWs(s)?3.5.2 电流与电压间、感应电势与电流之间的数学模型
电流[9]与电压之间的传递函数：
Id(s)1/R ?Ud0(s)?E(s)Tls?1 感应电势与电流之间的传递函数：
E(s)R ?Id(s)?IdL(s)Tm(s)3.5.3 测速、电流反馈环节
测速环节传递函数：
W（ns）=Un(s)?? n(s) 电流反馈环节传递函数：
W（is）=Ui(s)?? I(s)