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第2章
转速、电流双闭环直流调速系统和
调节器的工程设计方法
内容提要
转速、电流双闭环控制的直流调速
系统是应用最广性能很好的直流调速
系统。本章着重说明其控制规律、性
能特点和设计方法，是各种交、直流
电力拖动自动控制系统的重要根底。
我们将重点学习：
内容提要
n转速、电流双闭环直流调速系统及其静
特性；
n双闭环直流调速系统的数学模型和动态
性能分析；
n调节器的工程设计方法；
n按工程设计方法设计双闭环系统的调节
器
n弱磁控制的直流调速系统。
2.1转速、电流双闭环直流调速系统
及其静特性
n问题的提出
n第1章中说明，采用转速负反响和PI
调节器的单闭环直流调速系统可以在保证
系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，
如果对系统的动态性能要求较高，例如：
要求快速起制动，突加负载动态速降小等
等，单闭环系统就难以满足需要。
1.主要原因
是因为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
负反响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
强烈的负反响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。
2.理想的起动过程
IdId
IdmIdm
Idcrnn
IdLIdL
OtOt
a)带电流截止负反响的单闭环调速系统b)理想的快速起动过程
图2-1直流调速系统起动过程的电流和转速波形
•性能比较
n带电流截止负反响的
Id
单闭环直流调速系统Idm
起动过程如图所示，Idcrn
起动电流到达最大值
Idm后，受电流负IdL
反响的作用降低下来，
O
电机的电磁转矩也随t
之减小，加速过程延图2-1a)带电流截止负反响
的单闭环调速系统
长。
性能比较〔续〕
n理想起动过程波形
Id
如图，这时，起动Idm
电流呈方形波，转n
速按线性增长。这
是在最大电流〔转IdL
矩〕受限制时调速
Ot
系统所能获得的最
快的起动过程。图2-1b)理想的快速起动过程
3.解决思路
为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得
一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。
按照反响控制规律，采用某个物理量的负反响就可
以保持该量根本不变，那么，采用电流负反响应该能
够得到近似的恒流过程。
现在的问题是，我们希望能实现控制：
起动过程，只有电流负反响，没有转速负反
响；
稳态时，只有转速负反响，没有电流负反响。
怎样才能做到这种既存在转速和电流两
种负反响，又使它们只能分别在不同的阶
段里起作用呢？
2.1.1转速、电流双闭环直流调速系统的组成
为了实现转速和电流两种负反响分别起作用，
可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和
电流，即分别引入转速负反响和电流负反响。
二者之间实行嵌套〔或称串级〕联接如以下图
所示。
1.系统的组成
TA
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