可以看到这样的指标要 求较高，采用一般的单闭环调速方式不可能达到要求，所以这里采用转速、电流双闭环调速控制方式转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应用最广的直流调速系统转速、电流双闭环调速控制直流调速系统原理图如图3所示，为实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈两者之间实行嵌套连接把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环这就形成了转速、电流双闭环调速系统图3 转速、电流双闭环直流调速系统原理图其中：ASR-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 -转速给定电压 Un-转速反馈电压 -电流给定电压 -电流反馈电流 2.2 系统模型的建立2.2.1 直流电机模型直流电机有稳态模型和动态模型，由于这里主要研究系统的动态性能，而且动态模型中包含了稳态模型，所以这里只给出了直流电机动态模型的建立他励直流电机在额定励磁下的等效电路如图4所示，其中电枢回路总电阻R和电感L包含电力变换内阻、电枢电阻和电感及可能在主电路中接入的其他电阻和电感，规定的正方向已标明在图中。
图4他励直流电机在额定励磁下的等效电路假定主电路电流连续，动态电压方程为忽略粘性摩擦及弹性转矩，电机轴上的动力学方程为式中 包括电机空载转矩在内的负载转矩（）； 电力拖动装置折算到电机轴上的飞轮惯量（）额定励磁下的感应电动势和电磁转矩分别为 式中 电机额定励磁下的转矩系数（），再定义下列时间常数： 电枢回路电磁时间常数（S），； 电力拖动系统机电时间常数（S），代入电压方程和动力学方程整理得式中 负载电流（A），在零初始条件下，取拉氏变换，得到电压与电流间的传递函数为电流与电动势的传递函数为结合上述两式，考虑，即得到额定励磁下直流电机的动态结构图，如图5所示图5额定励磁下直流电机的动态结构图经过等效变换，可以的到如图6所示的动态结构框图图6直流电机动态结构框图的变换由此可以的到直流电机的传递函数2.2.2 调速系统动态模型在图2所示的转速、电流双闭环直流调速系统原理图中转速调节器和电流调节器一般采用PI调节器以消除静态误差电力电子变换器由桥式可逆ＰＷＭ变换器电路组成的，而PWM变换器电路由PWM控制器发出驱动电压来控制主电路上的全控器件实现的，如图7所示。
PWM控制器PWM变换器图7 PWM控制器与变换器的框图按照3.1节中对PWM变换器工作原理和波形的分析，可以看出，当控制电压改变时，PWM变换器输出平均电压按照线性规律变换，但其相应会有延迟，最大的时延是一个开关周期T因此PWM控制器与变换器可以看成是一个滞后环节，其传递函数可以写成式中 PWM装置的放大系数； PWM装置的延长时间，当开关频率较大时，在一般的电力拖动自动控制系统中，时间常数较小的滞后环节可以近视看成一个一阶的惯性环节注意上式是近似的传递函数，实际的PWM变换器不是一个线性环节，而是具有继电特性的非惯性环节至于电流反馈环节和转速反馈环节都可以看成是线性的一阶惯性环节，那么根据转速、电流双闭环直流调速系统原理图图3可以得到双闭环直流调速系统的动态结构图如图8所 图8 双闭环直流调速系统的动态结构图2.3 调速系统性能分析2.3.1静态性能和启动过程双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差这时，转速负反馈起主要的调节作用，但负载电流达到时,对应于转速调节器的饱和输出，这时，电流调节器起主要调节作用,系统表现为电流无静差,得到过电流的自动保护。
这就是采用了两个PI调节器分别形成内、外两个闭环的效果然而，实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大，因此，静特性的两段实际上都略有很小的静差，见图9图9 双闭环直流调速系统的静特性设置双闭环控制的一个重要目的是获得接近于理想的起动过程，双闭环调速系突加给定电压由静止状态起动时，转速和电流的过渡过程如图10所示由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，整个过渡过程也就分成三段，在图中分别以Ι、II、III图10双闭环脉宽调速系统起动时转速和电流波形第I阶段0—是电流上升的阶段突加给定电压后，通过两个调节器的控制作用，使、、上升，当后，电动机开始转动由于电惯性的作用，转速的增长不会很快，因而转速调节器ASR的输入偏差电压数值较大，其输出很快达到限幅值，强迫电流迅速上升当时，，电流调节器的作用使不在迅速增长，标志着这一阶段的结束在这一阶段中，ASR由不饱和很快达到饱和，而ACR一般应该不饱和以保证电流环的调节作用第II阶段是恒流升速阶段从电流升到开始，到转速升到给定值（即静特性上的）为止，属于恒流升速阶段，是起动过程的主要阶段在这个阶段中，ASR一直是饱和的，转速环相当于是开环。
系统表现为在恒值电流给定作用下的电流调节系统，基本上保持电流恒定（电流可能超也可能不超调，取决于电流调节环的结构和参数），因而拖动系统的加速度恒定，转速呈线性增长与此同时，电动机的反电动势E也按线性增长对电流调节系统来说，这个反电动势是一个线性渐增的扰动量，为了克服这个扰动，和也必须基本上按线性增长，才能保持恒定由于电流调节器ACR是PI调节器，要使它的输出量按线性增长，其输入偏差电压必须维持一定的恒值，也就是说，应略低于此外还应指出，为了保证电流环的这种调节作用，在起动过程中电流调节器是不饱和的第III阶段以后是转速调节阶段在这阶段开始时，转速已经达到给定值，转速调节器的给定与反馈电压相平衡，输入偏差为零，但其输出却由于积分作用还维持在限幅值，所以电机仍在最大电流下加速，必然会使转速超调转速超调以后，ASR输入端出现负的偏差电压，使它退出饱和状态，其输出电压即ACR的给定电压立即从限幅值降下来，主电流也因而下降但是，由于仍大于负载电流，在一段时间内，转速将继续上升到时，转矩,则，转速n到达峰值（t=时）电动机才开始在负载的阻力下减速，与此相应，电流也出现一段小于的过程，直到稳定在这最后的转速调节阶段内，ASR与ACR都不饱和，同时起调。