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电力拖动自动控制系统课程设计报告课程设计名称： 电力拖动自动控制系统课程设计 题 目：双闭环直流晶闸管调速系统设计学生姓名： 贾卫东 专 业： 电气自动化技术专业 班 级： Z070303学 号： Z07030334 指导教师： 姬宣德 日期：2010年03月10日29 摘 要直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在较宽的范围内平滑调速。直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，在工业生产中得到广泛应用。从闭环控制理论的角度来看，他又是交流调速系统的基础，所以应该很好的掌握直流调速系统。采用PI调节器的单闭环直流调速系统，既保证了动态稳定性，又能做到无静差，很好地解决了系统中动、静态之间的矛盾。然而系统中只靠电流截止环节来限制启动和升速时的冲击电流，其性能仍然不能令人满意。主要问题是，不能在充分利用电机过载能力的的条件下获得最快的动态响应，甚至使启动和加速过程拖长。自动控制理论提示，进一步解决问题的唯一途径就是对电流这个物理量也实行负反馈控制。同时在电流控制回路中设置一个调节器，专门用于调节电流量。这样，系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流。二者之间实行串级联结，即以转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管的触发装置。两种调节器作用互相配合，相辅相成。从闭环反馈的结构上看，电流调节环在里面，是内环；转速调节环在外面，成为外环。这样就组成了转速、电流双闭环调速系统。关键词：晶闸管， 电流环， 转速环， 直流调速， 三相桥式整流电路ABSTRACTDirect current motivation which is good for in speed regulation leveler and more smooth than broad range inner has the fine getting up , braking function ,. Direct-current speed regulation system is in theory and having put into practice all parallel maturity, it get extensive use in the commercial run. Judging from control theory angle of closed cycle, it is the basis exchanging speed regulation systematically, therefore ought to very good have direct-current speed regulation system in hand. Adopt PI adjuster Shan closed cycle direct-current speed regulation system, it guarantee not only development stability, but also can achieve there being no quiet difference , and it resolved system very good, static state between contradiction. But come to restrict the impingement electric current getting it in gear and rising when fast the link aborting only in system by electric current, whose function still can not make people be over satisfied. The primal problem can lengthen in fully utilizing gaining the quickest development respond to under electric motor surcharge ability condition , making even to start and accelerate process. The negative feedback pointing out that the unique approach solving a problem further is that this physics amounts also put into effect to electric current, controls autocontrol theory. Set up a adjuster in controlling a circuit at the same time in electric current, the speciality is used to adjust electricity rate of flow. Set up two adjusters , adjust the rotation rate and electric current respectively in such , system. First , second between put cascade linkup into practice , be that the entering outputing as electric current adjuster , the output using the electric current adjuster again with rotation rate adjuster go to control the triggering device that crystal brake manages. Two kinds adjuster effects interwork , complement each other. That judging from the structure that closed cycle couples back, electric current adjusts a ring inside , is an inner ring; The rotation rate adjusts a ring becoming the outside ring in outside. Such has been composed of the rotation rate 。Keywords: Thyristor, Current circle, Rotation circle, direct-current speed regulation,Three-phase full-bridge controlled rectifier目录中文摘要I英文摘要II1、前 言 12、系统方案选择和总体结构设计 22.1调速方案的选择22.1.1系统控制对象的确定22.1.2电动机供电方案的选择 22.2总体结构设计 32.2.1系统结构选择32.2.2系统方案的比较及选择 63、主电路设计与参数计算 83.1整流变压器的计算与设计 83.2晶闸管元件的计算与选择83.2.1晶闸管额定电压计算 83.2.2晶闸管额定电流计算 93.2.3晶闸管整流放大倍数计算 93.3平波电抗器的电感量计算93.3.1计算平波电抗器电感量 93.3.2计算变压器漏电感93.3.3电枢电感 103.3.4总电感量103.4控制电路的设计与计算 103.4.1计算触发整流环节的放大系数Ks 103.4.2计算测速反馈环节的参数 113.4.3电位器选择 113.4.4电流反馈系数值的计算113.5电流环的设计123.5.1确定时间常数123.5.2电流滤波时间常数Toi 123.5.3确定将电流环设计成何种系统123.5.4电流调节器传递函数 123.5.5选择电流调节器参数123.5.6计算电流调节器的电路参数 133.5.7校验近似条件 143.6转速环节的设计153.6.1确定时间常数153.6.2确定将转速环设计成何种典型系统 153.6.3转速调节器的结构选择153.6.4选择转速调节器的参数163.6.5计算转速调节器的电路参数163.6.6校验近似条件174、触发电路的选择184.1三相全控桥触发电路 184.2 KJ004介绍195、系统MATLAB仿真225.1系统的建模与参数设置225.1.1直流电动机的数学模型 225.1.2晶闸管触发和整流装置的传递函数 235.1.3转速电流双闭环自动调速系统的数学模型235.2参数设置 24 5.3仿真波形图246、设计总结 27参考文献 28附录 291、 前 言随着社会化大生产的不断发展，电力传动装置在现代化工业生产中的得到广泛应用，对其生产工艺、产品质量的要求不断提高，这就需要越来越多的生产机械能够实现制动调速，因此我们就要对这样的自动调速系统作一些深入的了解和研究。 本次设计的课题是一个带电流截止负反馈的晶闸管直流单闭环调速系统，包括主电路和控制回路。主电路由晶闸管构成，控制回路主要由检测电路，驱动电路构成，检测电路又包括转速检测和电流截止环检测等部分。按电机的类型不同,电气传动又分交流调速和直流调速。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。另一方面，需要指出的是电气传动与自动控制有着密切的关系。调速传动的控制装置主要是各种电力电子变流器，它为电动机提供可控的直流或交流电流，并成为弱电控制强电的媒介。可以说，电力电子技术的进步是电气传动调速系统发展的有力地推动。把这两者结合起来研究直流调速系统，更有利于对直流调速系统的全面认识。2、 系统方案选择和总体结构设计本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由触发电路来实现。该控制系统电路成熟，控制方式简单。为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。虽然采用PI调节器的单闭环直流调速系统，既保证了动态稳定性，又能做到无静差，很好地解决了系统中动、静态之间的矛盾。然而系统中只靠电流截止环节来限制启动和升速时的冲击电流，其性能仍然不能令人满意。主要问题是，不能在充分利用电机过载能力的的条件下获得最快的动态响应，甚至使启动和加速过程拖长。因此我们在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流。二者之间实行串级联结，即以转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管的触发装置。两种调节器作用互相配合，相辅相成。本次设计就是要完成转速、电流双闭环调速系统。2.1调速方案的选择调速方案的优劣直接关系到系统调速的质量。根据电机的型号及参数选择最优方案，以确保系统能够正常，稳定地运行。本系统采用直流双闭环调速系统，使系统达到稳态无静差，电流超调量6i5%；空载起动到额定转速时的转速超调量6n%10%。2.1.1系统控制对象的确定本次设计选用直流电动机的额定参数、，电枢电阻，电枢绕组电感，电机飞轮矩，电流过载倍数=1.5。电枢回路总电阻可取为R=2R，系统总飞轮矩。2.1.2电动机供电方案的选择变电压调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种：旋转电流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器。旋转变流机组简称G-M系统，用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。适用于调速要求不高，要求可逆运行的系统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便。用静止的可控整流器，例如，晶闸管可控整流器，以获得可调直流静止可控整流器又称V-M系电压。通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变Ud，从而实现平滑调速，且控制作用快速性能好，提高系统动态性能。直流斩波器和脉宽调制交换器采用PWM，用恒定直流或不可控整流电源供电，利用直流斩波器或脉宽调制变换器产生可变的平均电压。受器件各量限制，适用于中、小功率的系统。根据本此设计的技术要求和特点选V-M系统。在V-M系统中，调节器给定电压，即可移动触发装置GT输出脉冲的相位，从而方便的改变整流器的输出，瞬时电压Ud。由于要求直流电压脉动较小，故采用三相整流电路。考虑使电路简单、经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥交流器供电方案。因三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波高，因而所需的平波电抗器的电感量可相应减少约一半，这是三相桥式整流电路的一大优点。并且晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同时，由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小。综上选晶闸管三相全控桥整流电路供电方案。2.2总体结构设计2.2.1系统结构选择方案1：单闭环调速系统单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统，该系统的被调量是转速，为了获得转速控制信号，在电动机轴上装有一台测速发电TG，引出与转速成正比的负反馈电压Un，与给定电压Un*：比较后，得到偏差电压Un”经放大器A放大后产生触发器GT的控制电压Uct，从而改变晶闸管整流器输出的直流平均电压Ud，实现平滑调速。平波电抗器L是用来保证得到连续的负载电流。根据反馈控制原理，该系统只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正这一偏差的作用，具有抗干扰的效果经过多次反复的自动调节，直到转速基本上回升到给定转速时，调节过程才停止，系统又进入稳态运行。可见，转速降落正是由负载变化引起的转速偏差，显然闭环调速系统能够大大减少转速降落，有效地解决了开环调速系统存在的负载变化转速降落过大等问题。 2.2.1-1 单闭环调速系统稳态结构图 在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值 Idcr 以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形。 IdLntIdOIdmIdcrn2.2.1-2带电流截止负反馈的单闭环调速系统 IdLntIdOIdm 2.2.1-3 理想的快速起动过程方案2：开环调速系统系统中没有测量元件，不使用反馈信号，系统框图如图所示。系统输出信号只取决于输入信号，与输出信号无关。框图中的信号流线没有形成闭合回路，所以这种控制方式被称为开环控制，对应的系统就是开环系统。 2.2.1-4开环控制框图这种控制方式的特点是简单，但控制精度低。控制精度完全取决于所用元件的精度和校准的精度，且抗干扰能力差。但由于其结构简单、成本低，在精度要求不高的情况下，有一定的实用价值。一些自动化流水线，如包装机、交叉路口的红绿灯控制、自动售货机等多采用这种控制方式。必须指出，开环控制和闭环控制之间的基本区别在于有无负反馈作用。方案3： 双闭环调速系统随着调速系统的不断发展和应用，传统的采用 PI 调节器的既能实现转速的无静差调节，又能较快的动态响应的单闭环调速系统只能满足一般生产机械的调速要求。为了提高生产率，要求尽量缩短起动、制动、反转过渡过程的时间，最好的办法是在过渡过程中始终保持电流（即动态转矩）为允许的最大值，使系统尽最大可能加速起动，达到稳态转速后，又让电流立即降低，进入转矩与负载相平衡的稳态运行。要实现上述要求，其唯一的途径就是采用电流负反馈控制方法，即采用速度、电流双闭环的调速系统来实现。在电流控制回路中设置一个调节器，专门用于调节电流量，从而在调速系统中设置了转速和电流两个调节器，形成转速、电流双闭环调速控制。双闭环调速控制系统中采用了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实现串级连接，其系统组成如下图所示 +TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAM+-UdIdUPE-MTGASR转速调节器 ACR电流调节器 TG测速发电机TA电流互感器 UPE电力电子变换器内环外 环ni 2.2.1-5 双闭环调速系统机构示意图图中 ACR 为电流调节器，ASR 为速度调节器，即以转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调器的输出去控制晶体闸管的触发装置。从图中可以看出，电流调节环在里面，叫做内环；转速调节环在外面，叫做外环，其中，外环主导、内环跟随，由此组成了转速、电流双闭环调速系统。2.2.1-6 双闭环直流调速系统电路原理图 +-TG+-+-RP2U*nR0R0UcUiRiCi+-R0R0RnCnASRACRLMRP1UnU*iLM+MTAIdUdMTGUPE+-+-式中 Kn , Ki 分别是 ASR 和 ACR 的比例系数。 n, i 分别是 ASR 和 ACR 的超前时间系数。2.2.2系统方案的比较及选择综上所述，开换控制方式的特点是简单，但控制精度低。而单闭环不能在充分利用电机过载能力的的条件下获得最快的动态响应，甚至使启动和加速过程拖长。为了提高生产率，要求尽量缩短起动、制动、反转过渡过程的时间及精度因此我们选用双闭环晶闸管调速系统。3、 主电路设计与参数计算由于该给定直流电动机的额定电压为230V，为保证供电质量，应采用三相降压变压器将电源电压降低；为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰，主变压器采用/Y联结。3.1整流变压器的计算与设计变压器二次侧电压：U2的确定原则是要保证在电动机的整个起动过程中，整流装置都能够提供要求的最大电流值1.5Idnom，忽略晶闸管压降和换相重叠压降后可列出下列公式：Ce 电动机铭牌额定数据求出考虑到电网电压波动，取波动系数为0 .95，则有 V计算二次侧电流I2=0.816IN=0.816*47.8=39A 整流器视在功率：SN=3u2I2=3*116.33*39=13.61 KVA故，变压器一次侧电压一般由供电电源决定取 u1=220V A3.2晶闸管元件的计算与选择3.2.1晶闸管额定电压计算由于采用的是三相桥式全控整流电路，故选用的晶闸管应承受的最大反向电压V 为保证安全，一般取额定电压为正常工作时晶闸管承受峰值电压的2-3倍，此处取为2*285=570V 3.2.2晶闸管额定电流计算晶闸管通态平均电流A为保持一定裕量故取 =2*26.4=52.8 A3.2.3晶闸管整流放大倍数计算 由；Ud为电机最大电枢电压。3.3平波电抗器的电感量计算 平波电抗器的电感量一般按低速、轻载时保证电流连续的条件来选择，通常给定最小电流Idmin，在利用它计算所需的电感量。3.3.1计算平波电抗器电感量La 对于三相桥式整流电路 ，式中U2是整流变压器二次侧额定相电压的有效值，Idmin一般取额定电压的5%-6% 因此， mH3.3.2计算变压器漏电感 其中KB=3.9 UK=0.05 mH 3.3.3电枢电感Ld=6.6 mH 3.3.4总电感量， 其中KT=2 mH3.4控制电路的设计与计算电流、转速反馈闭环调速系统：；。晶闸管整流装置采用三相桥式全控整流电路，当移相电压Uct在010V变化时，对应的在0258.6V范围内变化，整流变压器为：接法，二次侧相电压有效值：系统主回路总电阻：，取测速发电机的额定值为：3.4.1计算触发整流环节的放大系数Ks 采用近似方法进行计算，通常是将整流器输出电压的使用最大值和对应的移相控制电压之比当作Ks值。据已知条件，当Uct在010V变化时对应的在0317.6V范围内变化，Ks为： 3.4.2计算测速反馈环节的参数 转速反馈系数包含测速发电机的电动势转速比和电位器的分压系数 即：，值可以按下述方法计算。当系统处于稳态时，近似认为：，通常按转速给定电压最大值和主电动机额定转速估算值一般测速发电机与主电机直接连接，系统直流稳压电源15V，最大转速给定为10V因此：；3.4.3电位器选择 一般测速发电机负载电流为其额定电流的20%左右，以保证测速发电机输出与转速间呈线性关系，则： 为了使电位器不发热，以保证检测的精度，可选的可调电位器3.4.4电流反馈系数值的计算电流反馈系数值应按照主回路最大允许电流对应于ASR输出限幅来确定，当ACR采用PI调节器时，可得：，取，故3.5电流环的设计3.5.1确定时间常数整流装置，滞后时间常数Ts,三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s3.5.2电流滤波时间常数Toi三相桥式电路每个波头的时间是3.33ms，为了基本滤平波头，应有（12）Toi=3.33ms，因此取Toi=2ms=0.002s；电流环小间常数T，按小时时间常数近似处理，取3.5.3确定将电流环设计成何种系统根据设计要求：，而且因此，可按典型系统设计。3.5.4电流调节器传递函数电流调节器选用PI型，其传递函数为： 3.5.5选择电流调节器参数ACR超前时间常数： 电流开环增益，因为要求，故取，因此于是ACR的比例系数为： 3.5.6计算电流调节器的电路参数 电流调节器原理如下图所示：3.5.6-1电流调节器原理图图中的U1为电流调节器的给定电压，为电流负反馈的电压，调节器的输出为触发装置的控制电压Uct。由下图含滤波环节PI调节器的输入参数电路（A点虚地）可写出：3.5.6-2含滤波环节PI调节器的输入参数电路式中为电流滤波时间常数由3.5.6-2图可得：A点虚地的电流平衡方程为：而 ， 式中； 因此可得调节器电路参数计算式为：； 将数据代入上述表达式，按所用运算放大器，取，各电阻和电容值计算如下：； 取； 取 取3.5.7校验近似条件电流环截止频率： 1）校验晶闸管传递函数的近似条件是否满足：，因为；所以满足近似条件。 2）校验忽略反电动势对电流唤影响的近似条件是否满足： 现在： ，满足近似条件。3）校验小时间常数的近似处理是否满足条件，现在 ， 满足近似条件。 按照上述参数，电流环满足动态设计的指标要求和近似条件。3.6转速环节的设计3.6.1确定时间常数电流环等效时间常数为：转速滤波时间常数为：Ton根据所用测速发动机波纹情况，取：转速环小时间常数按小时间常数近似处理，取：3.6.2确定将转速环设计成何种典型系统由于设计要求转速环无静差，转速调节器必须含有积分环节，又根据动态设计要求，应按典型型系统设计转速环。3.6.3转速调节器的结构选择转速调节器选用PI型，其传递函数为：3.6.4选择转速调节器的参数按跟随和阻抗性能较好的原则取h=5,则ASR超前时间常数为：转速开环增益为： 于是ASR的比例系数为：3.6.5计算转速调节器的电路参数3.6.5.1转速调节器原理图转速调节器的参数关系式与电流调节器相似，转速调节器的参数与电阻，电容值关系为：； 按所用运算放大器取：，各电阻和电容值如下： 取： 取： 取：3.6.6校验近似条件转速环截止频率：/s1） 校验电流环传递函数简化条件是否满足； 现在：满足简化条件。2） 检验小时常数近似处理是否满足 现在：满足近似条件。3） 校验转速超调量，当h=5时。，4） 而；因此能满足要求。4、 触发电路的选择触发电路的种类较多，本次设计最后根据主电路选用的晶闸管对脉冲输出级进行校验，起只要输出脉冲功率能满足要求即可。随着集成电路制作技术的提高，晶闸管触发电路的集成化已经普及，因此，直接选用集成电路作触发电路。本设计采用的是KJ系列的三相全控桥的集成触发器KJ004。4.1三相全控桥触发电路把3个KJ004集成块和1个KJ041集成块组合起来，即可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，即构成完整的三相全控桥触发电路，如图4.3所示。图4.1三相全控桥整流电路的集成触发电路其中，KJ041内部实际是由12个二极管构成的6个或门，其作用是将6路单脉冲输入转换为6路双脉冲输出。以上触发电路均为模拟量的，其优点是结构简单、可靠，但缺点是易受电网电压影响，触发脉冲的不对称度较高，可达3 4，精度低。在对精度要求高的大容量变流装置中，采用了数字触发电路，可获得很好的触发脉冲对称度。4.2 KJ004介绍1、 各引脚的排列、名称、功能和用法KJ004为标准双列直插引脚集成电路。它的引脚排列如图4.1所示，各引脚的名称、功能及用法见表4.1。图4.2KJ004的引脚排列表4.1表4.1KJ004的引脚名称、功能和用法引脚号符号名称功能或用法1P+同相脉冲输出端按正半周导通晶闸管的脉冲功率放大器及脉冲变压器2NC空端使用中悬空3CT锯齿波电容连接端经电容接引脚44VT同步锯齿波电压输出端经电阻接引脚95V-工作负电源输入端接用户系统负电源6NC空端使用中悬空7GND地端为整个电路的工作提供参考地端，使用中，接用户控制电源地端8VT同步电源信号输入端使用中，经电阻接用户同步变压器二次侧，同步电压为30V9V移相、偏置及同步信号综合端使用中分别经3个等效电阻接锯齿波、偏置电压及移相电压10NC空端使用中悬空11VP方波脉冲输出端该端的输出信号反映了移相脉冲的相位，使用中，经电容接引脚1212VW脉宽信号输入端与引脚11所接的电容大小反映输出了脉冲的宽度，使用中，分别经一个电阻和电容接正电源和引脚1113VC-负脉冲调制及封锁控制端通过该端输入信号的不同，可对负输出脉冲进行调制或封锁，使用中，接调制脉宽源输出或保护电路输出14VC+正脉冲调制及封锁控制端通过该端输入信号的不同，可对正输出脉冲进行调制或封锁，使用中，接调制脉宽源输出或保护电路输出15P-反相脉冲输出端按负半周导通晶闸管的脉冲功率放大器及脉冲变压器16VCC系统工作正电源输入端使用中，接控制电路电源2、 内部结构和工作原理KJ004的内部结所构和工作原理电路如图4.2所示。由图可见，该电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏移电路、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电路组成。图4.3KJ004的内部结构及工作原理电路3、主要设计特点和参数限制主要设计特点输出两路相位互差180的移相脉冲，可以方便地构成全控桥式晶闸管触发器线路。输出负载能力大，移相性能好，正、负半周脉冲相位均衡性好。移相范围宽，对同步电压要求低，有脉冲列调制输出端等功能。主要参数和限制工作电源电压：15V同步输入允许最大电流值：6mA输出脉宽：400s2ms5、 系统MATLAB仿真本次系统仿真采用目前比较流行的控制系统仿真软件MATLAB7.0，使用MATLAB对控制系统进行计算机仿真的主要方法有两种，一是以控制系统的传递函数为基础，使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机仿真研究。另外一种是面向控制系统电气原理结构图，使用Power System工具箱进行调速系统仿真的新方法。本次系统仿真采用前一种方法。5.1系统的建模与参数设置转速双闭环直流调速系统的传递函数模型主要由给定环节、ASR、ACR、限幅函数、速度反馈环等部分组成。采用传递函数图方法构成的双闭环系统仿真模型如图5.1-1所示：5.11双闭环系统仿真模型图5.1.1直流电动机的数学模型在本设计中讨论的是直流电动机拖动恒转巨负载的自动控制系统，直流电动机本身是一个电-磁相互作用的非线性系统，在这里将其近似为一个线性系统，得到直流电动机的传递函数为：5.1.2晶闸管触发和整流装置的传递函数将晶闸管的触发装置和整流电路看成是一个整体，其输入量是移向电压，输出量是理想空载电压，其放大系数，但通常晶闸管触发和整流装置均在一个失控时间引起的滞后，所以，根据拉氏变幻的滞后定理、平移定理，并把传递函数中的台劳级数展开，由于很小，略去高次项，其传递函数为：。可见，在角频率的情况下，晶闸管触发和整流装置的传递函数可以近似唯一阶惯性环节。在晶闸管之流调速系统中，的条件通常是满足的。5.1.3转速电流双闭环自动调速系统的数学模型求取双闭环调速系统的数学模型一般采用由内到外，逐环求取。对转速电流双闭环系统，首先求取电流环传递函数，再将其视为转速环中的一个环节，在求取转速环的传递函数，由于检测信号中含有交流分量或其他高频干扰。故对转速电流信号均经过型滤波，再加到调节器的输入端，为了补偿这些滤波环节带来的惯性作用，在给定信号中也加入一个相同时间常数的给定滤波环节。1） 电流环产递函数的求取 由于系统中机电时间常数远大于电磁时间常数，反电动势的变化过程相对缓慢，因此在电流环中，可忽视反电动势的影响，又由于和比小得多，可以当作小惯性环节近似处理，故取。由于电流环的重要作用是保持电枢电流在动态过程中不超过允许值，因而在土家控制作用时不希望有超调，而且当时，典型型系统的抗恢复时间还是可以接受的，故采用调节器将电流环的控制对象校正成典型型系统，其中调节器传递函数为：。故电流环的闭环传递函数为2） 转速环的传递函数有上式已知电流环的闭环传递函数，又由于转速环的截止频率一般较低，因此电流内环可等效为一阶环节。其近似条件为： 同样的，再将时间常数为和的两个小惯性环节合并起来，形成一个时间常数为的惯性环节，则基于系统稳态无静差的条件，转速环应校正成典型型系统，而且典型型系统的抗扰动性能好。由于将转速环校正成了典型型系统，故ASR有必将采用PI调节器，其传递函数为：。5.2参数设置晶闸管触发整流装置：；Ts=0.0017s；电动机参数：，Ce=0.13；