看出，采用 I 型系统就够了。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（本系统要求?5%），以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的因素，为此，电流环应以跟随性能为主，应选用典型I型系统。

图3-5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

K(?s?1)

WACR(s)?ii ?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?i?Tl 则电流环的动态结构图便成为图4-2所示的典型形式

图4－2校正成典型I型系统的电流环

其中，

KK? KI?is ?iR上述结果是在一系列假定条件下得到的，假定条件归纳如下，用于校验。 1）电力电子变换器纯滞后的近似处理

1?ci?

3Ts

2）忽略反电势变化对电流环的动态影响

?ci?33）电流环小惯性群的近似处理

1TmTl?ci?113TsToi

5.2.3电流调节器的参数计算

按表1，三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s 电流滤波时间常数Toi。三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms，为了基本虑平波头，应有（1～2）Toi=3.3S, 因此取Toi＝0.002S。 电流环小时间常数之和T。按小时间常数近似处理，取T∑i=Ts+Ti=0.0037S。

检查对电源电压的抗扰性能：能，各项指标都是可以接受的。

Ti0.0248?=6.70，参照典型系统动态抗扰性T0.0037电流调节器超前的时间常数：τi=Tl=0.0248S

电流开环增益：要求σi≤5％时，可按西门子Ⅰ型“最佳整定”的方法进行整定，则有KIT=0.5, 因此

0.50.5? KI＝=135/S T0.0037于是ACR的比例系数为

Ki＝KI

τ

iR/KSβ＝0.6211

校验近似条件：

电流环截止频率：ωci= KI =135.1

(1)晶闸管整流装置传递函数的近似条件：

1/3Ts=1/3*0.0017=169.1s-1>ωci

满足近似条件。

(2)忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件： 31＝18.7s-1<ωci TmTl满足近似条件。

(3)电流环小时间常数近似处理条件：

11=180S-1>ωci

3TsToi满足近似条件。

电流调节器如图4-3，按所用运算放大器取R0＝40KΩ,各电阻和电容的值为 Ri=KiR0=0.4653*40=18.612 KΩ,取18 KΩ

?i Ci==1.67uF，取2.0uF

Ri Coi=

4Toi4?0.002=0.2uF，取0.2 uF ?3R040?10

图4-3电流调节器

按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为σi=4.3%<5%，满足设计要求。

5.3转速调节器的设计

5.3.1转速调节器结构的选择

用电流环的等效环节代替电流环后，整个转速控制系统的动态结构图便如下图4-4所示：

电U*n(s) 1 Tons+1 + 流Id (s) + IdL (s) - R CeTms U*i(s) ASR - Un (s) 1?1s?1 KIn (s)

Tons+1 ? 图4－4 转速环的动态结构框图及其简化 和电流环中一样，把转速给定滤波和反馈滤波环节移到环内，同时将给定信

号改成 U*n(s)/?，再把时间常数为 1 / KI 和 Ton 的两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为的惯性环节，其中

1T??Ton ?nKI

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。 由此可见，ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为

WASR(s)?Kn(?ns?1)?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。

这样，调速系统的开环传递函数为

Kn(?ns?1)Kn?R(?ns?1)??nsCeTms(T?ns?1)?n?CeTms2(T?ns?1)令转速环开环增益为

Kn?R

KN? ?n?CeTm则

Wn(s)?

?R?Wn(s)?KN(?ns?1) 2s(T?ns?1)校正后的系统结构如图4－5：

U*n(s) ? + - KN(?ns?1)s2(T?ns?1)n (s) 图4－5 校正后成为典型 II 型系统

上述结果是在一系列假定条件下得到的，假定条件归纳如下，用于校验。 1）电流环传递函数简化条件

1KI ?cn?3T?i

2）转速环小时间常数近似处理条件

?cn?1KI3Ton

5.3.2转速调节器的参数计算

?n?hT?n转速调节器的参数包括 Kn 和 ?n。按照典型Ⅱ型系统的参数关系：

h?1KN?22而 ，因此

2hT?n

电流环时间常数

1/KI=2T∑i×0.0037S＝0.0074S

转速滤波时间常数Ton，可根据测速发电机纹波情况取Ton＝0.01S。 转速环小时间常数T∑n。按小时间常数近似处理，取

1T?n??Ton＝0.0074+0.01＝0.0174S KI

按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5，，则ASR的超前时间常数为

?n?hT?n＝5×0.0174＝0.087S 转速开环增益

h?1KN?22＝396.4/S-2 2hT?n

ASR的比例系数为

(h?1)?CeTmK? ＝145.5 n2h?RT?n校验近似条件：

转速环截止频率为

ωcn=KNτn=396.4×0.087＝34.5S-1 （1）电流环传递函数简化条件为

（2）转速环小时间常数近似处理条件为

1KI1135.1?＝63.7S-1>ωcn，满足简化条件。

3T?i30.0037 1KI1135.1?＝38.7S-1>ωcn,满足近似条件。

3Ton30.01转速调节器如图4-6，计算电容和电阻：

取R0＝40KΩ,则

Rn=KnR0=144.9×40＝5796，取6MΩ Cn=τn/Rn=0.0145uF,取0.01 uF

4Ton4?0.01? Con==1uF, 取1 uF。 R040000

图4-6 转速调节器