交流传动控制系统
交流传动控制系统 第1次作业
11. 从运输需求简述交流传动机车的技术优势。
12. 异步电机有哪些主要部件，各有什么作用？
13. 画出异步电机的等值电路。
14. 什么是自然采样？什么是规则采样？
15. 已知某三相异步变频牵引电动机的额定参数为：U sN =600V ，f sN =50Hz ，X s N =X rN =4Ω，X mN =100Ω，R sN =R rN =2Ω，s N =0.02、k mN =2.5，f smax =2.5，f smax =150Hz 。恒力矩启动，恒功率运行，整个控制过程保持转差频率f s1=f s1N =const 。
（1）求供电频率为75Hz
时电机的相关参数并绘制出等值电路。
（2）求供电频率为75Hz 时电机的电压。
交流传动控制系统 第2次作业
11. 简述交流传动技术的应用领域。
12. 异步电机的转子有哪两种类型，各有何特点？
13. 画出电机的矩速特性。
14. 什么是同步调制？什么是异步调制？什么是分段同步调制？各有什么特点？
15. 已知某机车牵引传动系统采用异步电动机为牵引电机，采用变频调速控制方式运行。列车运行额定速度为VN=100km/h，Vmax1=200km/h，Vmax2=250 km/h，额定过载能力kmN=2.5，TN为额定牵引力对应的额定转矩，PN为额定功率；当列车运行速度Vk<=VN时，采用恒定牵引力起动；当VN
（1）在同一坐标系中绘出T m、T、U s、I s、P的特性曲线；
（2）求出V k=200km/h时用T N、U sN、I sN、P N表示T m、T、U s、I s、P的值；（3）求出V k=250km/h时用T N、U sN、I sN、P N表示T m、T、U s、I s、P的值。
16. 三电平牵引逆变器如图所示，求：
（1）采用单脉冲控制，当控制角а=30°时，画出负载三相相电压波形，要求有求解过程。
（2）S a、S b、S c分别代表三个桥臂的开关状态，当S abc=PON时，计算对应三相负载相电压、线电压。
交流传动控制系统第3次作业
11. 从转差功率的角度简述现代异步电动机调速的分类及特点。
12. 异步电机有哪些主要部件，各有什么作用？
13. 异步电机的三种工作状态是什么？
14. 什么是PWM整流电路？它和相控整流电路和工作原理和性能有何不同？
15. 什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？从电路及工作波形上看二者有何特点？
16. 简要说明SVPWM控制的基本原理和特点。
17. 分析两电平脉冲整流器的工作原理。
18. 三电平牵引逆变器如图所示，求：
（1）采用单脉冲控制，当控制角а=30°时，画出负载三相相电压波形，要求有
求解过程。
（2）S a、S b、S c分别代表三个桥臂的开关状态，当S abc=PON时，计算对应三相负载相电压、线电压。
19. 已知一重载列车恒牵引力区与恒功率区的持续速度点为（40km/h，400kN），最高速度为120 km/h，试求该车在100km/h时的牵引力并绘出牵引特性曲线。
电力传动控制系统——运动控制系统
电力传动控制系统——运动控制系统 （习题解答） 第 1 章电力传动控制系统的基本结构与组成.......... 第 2 章电力传动系统的模型................. 第 3 章直流传动控制系统................... 第 4 章交流传动控制系统................... 第 5 章电力传动控制系统的分析与设计* ............ 错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签
第1章电力传动控制系统的基本结构与组成 1.根据电力传动控制系统的基本结构，简述电力传动控制系统的基本原理和共性问题。 答：电力传动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种传动方式，由于电力传输和变换的便利，使电力传动成为现代生产机械的主要动力装置。电力传动控制系统的基本结构如图1-1所示，一般由电源、变流器、电动机、控制器、传感器和生产机械（负载）组成。 控制指令 图1-1电力传动控制系统的基本结构 电力传动控制系统的基本工作原理是，根据输入的控制指令（比如：速度或位置指令），与传感器采集的系统检测信号（速度、位置、电流和电压等），经过一定的处理给出相应的反馈控制信号，控制器按一定的控制算法或策略输出相应的控制信号，控制变流器改变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机改变转速或位置，再由电动机驱动生产机械按照相应的控制要求运动，故又称为运动控制系统。 虽然电力传动控制系统种类繁多，但根据图1-1所示的系统基本结构，可以归纳出研发或应用电力传动控制系统所需解决的共性问题： 1）电动机的选择。电力传动系统能否经济可靠地运行，正确选择驱动生产 机械运动的电动机至关重要。应根据生产工艺和设备对驱动的要求，选择合适的电动机的种类及额定参数、绝缘等级等，然后通过分析电动机的发热和冷却、工作制、过载能力等进行电动机容量的校验。 2）变流技术研究。电动机的控制是通过改变其供电电源来实现的，如直流 电动机的正反转控制需要改变其电枢电压或励磁电压的方向，而调速需要改变电 枢电压或励磁电流的大小；交流电动机的调速需要改变其电源的电压和频率等，因此，变流技术是实现电力传动系统的核心技术之一。 3）系统的状态检测方法。状态检测是构成系统反馈的关键，根据反馈控制 原理，需要实时检测电力传动控制系统的各种状态，如电压、电流、频率、相位、 磁链、转矩、转速或位置等。因此，研究系统状态检测和观测方法是提高其控制
国家开放大学电大《电气传动与调速系统》《机电控制工程基础》网络课形考网考作业(合集)答案
国家开放大学电大《电气传动与调速系统》《机电控制工程基础》网络课形考网考作业(合集)答案 《电气传动与调速系统》网络课答案 形考任务1 一、选择题（每小题5分，共40分） 题目1 电气传动系统做旋转运动时，其运动方程为（）。 选择一项： 题目2 如图所示的旋转运动系统（箭头方向表示转矩的实际方向），系统的运动状态是（）。 选择一项： A. 匀速 B. 加速 C. 静止 D. 减速 题目3 如图所示的负载机械特性属于（）。 选择一项： A. 恒功率负载机械特性 B. 位能性恒转矩负载机械特性 C. 反抗性恒转矩负载机械特性 D. 直线型负载机械特性 题目4 如图所示的电动机机械特性（曲线1）与负载机械特性（曲线2）相交的交点分别为A和B，以下说法正确的是（）。选择一项： A. A点是稳定运行点，B点是稳定运行点 B. A点是稳定运行点，B点不是稳定运行点 C. A点不是稳定运行点，B点不是稳定运行点
D. A点不是稳定运行点，B点是稳定运行点 题目5 直流电动机的换向器与电刷配合，可将电枢绕组内的（）变换为电刷上的直流电势。 选择一项： A. 交流电势 B. 直流电势 C. 恒定电压 D. 不变电势 题目6 如图所示为他励直流电动机的机械特性曲线组，表示的是（）的人为机械特性。 选择一项： A. 减弱磁通 B. 降低电源电压 C. 电枢回路串电阻 D. 增大磁通 题目7 如图所示为他励直流电动机的工作特性曲线，下述表达正确的是（）。 选择一项： A. 曲线1是转速特性，曲线2是效率特性，曲线3是转矩特性 B. 曲线1是转矩特性，曲线2是效率特性，曲线3是转速特性 C. 曲线1是效率特性，曲线2是转速特性，曲线3是转矩特性 D. 曲线1是转速特性，曲线2是转矩特性，曲线3是效率特性 题目8 如图所示他励直流电动机机械特性与负载机械特性曲线的交点a,b,c,d，下述表达正确的是（）。 选择一项： A. 从a点到b点是属于调速运行，从c点到d点属于调速运行 B. 从a点到c点是属于调速运行，从c点到d点属于调速运行 C. 从a点到c点是属于调速运行，从b点到d点属于调速运行 D. 从a点到b点是属于调速运行，从b点到d点属于调速运行 二、判断题（每小题5分，共40分） 题目9 当传动系统做旋转运动时，作用在电动机轴上的电磁转矩T和负载转矩TL之差，即T-TL=△T称为动态转矩，当△T>0，即dn/dt > 0时，系统处于加速运行状态。（）
交流传动控制系统(专升本)
平顶山学院 补考 课程：交流传动控制系统(专升本)总时长：120分钟 1. (单选题) 我国铁路的供电方式为( )(本题 2.0分) A. 15KV16.67HZ B. 1500V直流 C. 25KV50HZ D. 3000V直流 答案: C 解析: 无 2. (单选题) 两电平牵引逆变器由几相组成( )(本题2.0分) A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 答案: C 解析: 无 3. (单选题) 两电平牵引逆变器输出线电压由几个电平组成( )(本题2.0分) A. 2
B. 3 C. 4 D. 5 答案: B 解析: 无 4. (单选题) 在恒力矩控制时,一般控制电机的气隙磁通为( )(本题2.0分) A. 与电机转速成正比 B. 恒定 C. 与供电频率成正比 D. 与电机转速成反比 答案: B 解析: 无 5. (单选题) 高速列车牵引传动系统属于( )(本题2.0分) A. 交-直-交传动 B. 直-交传动 C. 交-直传动 D. 交-交传动 答案: A 解析: 无 6. (单选题) 恒功率控制时,当转差频率不变时,电压( )(本题2.0分)
A. 不变 B. 与频率正比递增 C. 与频率平方根值正比递增 D. 与频率平方正比 答案: B 解析: 无 7. (单选题) 变频调速运行时,电机转子漏抗( )(本题2.0分) A. 与供电频率成正比 B. 恒定 C. 与供电频率成反比 D. 与供电频率平方成正比 答案: A 解析: 无 8. (单选题) 异步牵引电机牵引工况运行时,供电频率与转子频率的关系为( )。(本题2.0分) A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 小于等于 答案: A 解析: 无
(完整word版)电气传动与调速系统
电气传动与调速系统课程总复习2011.7 一、教材信息： 《机电传动控制》，邓星钟主编，华中科技大学出版社 二、考试题型 客观题（单项选择、判断题） 主观题（填空、简答、分析和计算） 三、总的复习题 一、选择题 1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和_________之和所平衡。 （ D ）A．静态转矩B．加速转矩C．减速转矩D．动态转矩 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M>T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是。（ B ）A．减速B．加速 C．匀速D．停止 3、机电传动系统中如果T M 2014—2015 学年第二学期期末考试 课程名称：电力传动控制系统 开 卷 B 卷 120分钟 一、选择题（共20分，每题2分） 1、直流P W M 变换器—电动机系统与晶闸管—电动机系统相比， B 。 A 、前者调速范围宽但谐波大 B 、前者调速范围宽且谐波少 C 、后者调整范围宽但谐波大 2、静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,静差率 A 。 A 、越小 B 、越大 C 、不变 3、在可逆直流调速系统当中，抑制瞬时脉动环流的措施为 A 。 A 、采用均衡电抗器 B 、采用平波电抗器 C 、采用α=β配合控制 4、带比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为 A 。 A 、零 B 、大于零的定值 C 、保持原先的值不变 5、无静差调速系统的PI 调节器中P 部份的作用是 B 。 A 、消除稳态误差 B 、加快动态响应 C 、既消除稳态误差又加快动态响应 6、转速、电流双闭环调速系统中，在恒流升速阶段时，两个调节器的状态是 A 。 A 、ASR 饱和、ACR 不饱和 B 、ACR 饱和、ASR 不饱和 C 、ASR 和ACR 都饱和 7、控制系统能够正常运行的首要条件是 B 。 A 、准确性 B 、稳定性 C 、快速性 8、在直流电机调速系统中，系统无法抑制 B 的扰动。 A 、电网电压 B 、电机励磁电压变化 C 、运算放大器参数变化 9、α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程主要阶段是 C 。 A 、本组逆变阶段 B 、它组反接制动阶段 C 、它组逆变阶段 10、在转速、电流双闭环调速系统中，以下哪一项影响最大电流Idm 的设计 C 。 A 、运算放大器 B 、稳压电源 C 、 电动机允许的过载能力 二、判断题（共20分，每题2分） 1、双闭环调速系统中，给定信号* n U 不变，增加转速反馈系数α，系统稳定运行时转速反馈电压n U 不变。 （ 对 ） 2、I 型系统工程最佳参数是指参数关系选用 K=1/（2T ）或ξ=0.707。 （ 对） 电气传动及控制 ( A卷 ) 一、单项选择题（本大题共40分，共 20 小题，每小题 2 分） 1. 某单闭环直流调速系统的开环放大系数为19时，额定负载下电动机转速降落为8r/min，如果开环速降不变，要使闭环速降降为4r/min，则开环放大系数应为（）。 A. 19 B. 29 C. 39 2. 调速系统的稳态性能指标包括调速范围和（）。 A. 超调量 B. 静差率 C. 恢复时间 3. 恒Eg/ω1调速系统，最大电磁转矩（）。 A. 与ω1无关 B. 随ω1增大而增大 C. 随ω1增大而减小 4. 转速、电流双闭环系统，采用PI调节器，稳态运行时， ASR的输出量取决于（）。 A. 负载电压 B. 电源频率 C. 负载电流 5. 正弦波脉宽调制的英文缩写是（） A. PID B. PWM C. SPWM D. PD 6. 静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率( ) A. 越小 B. 越大 C. 不变 D. 不确定 7. 在典型I型系统中，当时间常数T已知时，随着放大系数K减小，超调量（）。 A. 减小 B. 增大 C. 不变 8. 转速、电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 ( ) A. PID B. PI C. P 9. 双闭环无静差V-M调速系统中，增加反馈系数β，系统稳定后转速反馈电压（）。 A. 增加 B. 不变 C. 减小 10. 在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，突增负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压Ud较负载变化前是（）了。 A. 增加 B. 不变 C. 减小 11. SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的（） A. 正弦波 B. 方波 C. 等腰三角波 课程设计报告书 题目：电气传动自动控制系统 报告人：王宗禹 学号：1043031325 班级：2010级34班 指导教师：肖勇 完成时间：2013年7月日 同组人：王大松 秦缘 龚剑 电气信息学院专业实验中心 一．设计任务 1．设计目标： （1）系统基本功能：该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，系统在工作范围内能稳定工作 （2）已知条件： （3）稳态/动态指标:静态：s% ≤ 5% D = 3 动态：σi% ≤ 5% σn% ≤ 10% (4)期望调速性能示意说明:静差率小于5%，调速范围D=3. （5）系统电路结构示意图： 2.客观条件： （1）使用设备列表清单及主要设备功能描述： 二．系统建模（系统固有参数测定实验内容） 1.实验原理 （1）变流电源内阻Rn的测定： a.电路示意图如下： 可以等效如下： b.利用伏安法可以测出内阻R n的大小，方法是在电机静止，电枢回路外串限流电阻，固定控制信号 Uct 大小，0.5A≤Id ≤1A的条件下用伏安法测量Ud1，Id1和Ud2，Id2；利用公式可以求得Rn。 （2）电枢内阻 Ra、平波电感内阻 Rd的测定： a.电路示意图如下： b.实验方法步骤： ◆电机静止，电枢回路外串限流电阻 ◆固定控制信号Uct 大小，Id ≈1A(额定负载热效点) ◆使电枢处于三个不同位置（如上图约120o对称）进行三次测量(Ura，Urd，Id)，求 Ra ， Rd 的平均值. (3)电动机电势转速系数 Ce的测定： a.实验原理： 由公式 可以推导出Ce的测定公式： b.实验方法步骤： ◆空载启动电机并稳定运行（I d0大小基本恒定） ◆给定两个大小不同的控制信号Uct ，测量两组稳定运行时的Ud、n数据 (4)整流电源放大系数 Ks的测定： a.实验原理： Ks可以根据公式Ud0=Ks*Uct可知Ks就是以Uct为横坐标Ud0为纵坐标的如下图曲线中线性段的斜率。故可以通过公式测定Ks. 第十二章交流传动控制系统 12.1、试述电磁转差离合器的工作原理，其工作原理与鼠笼式异步电动机的工作原理有何异 同？为什么？ 答:电磁转差离合器的工作原理是基于电磁感应原理通过改变励磁电流进行工作。它由主动和从动两个基本部分组成。 鼠笼式异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子电流相互作用，两者都是基于电磁感应原理。 12.2、试说明JZT1型转差离合器调速系统的调速过程。 答:JZT1型简易式转差离合器采用速度负反馈使电动机在负载增加导致转速降低以后控制 率很大，可能引起过热而损坏电动机，所以说调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械。 12.5、为什么调压调速必须采用闭环控制才能获得较好的调速特性，其根本原因何在？ 答：因为即使增加电动机转子绕阻的电阻，调整范围仍不大，且低速时运行稳定性不好，不能满足生产机械的要求。因此为了保证低速时的机械性硬度，又能保证一定的负载能力，所以在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统。 参见课本P329图12.10。图中的晶闸管交流调压系统，可根据控制信号U的大小将电源电压U1改变为不同的可变电压U‘x。控制信号的大小，由给定信号U g和来自测速发电机的测速反馈信号U fn的差来调节。当负载稍有增加引起转速下降时，则正比于转速的U fn也将减小，由于U＝U g-U fn，故U随U fn的减小而自动增大，从而使输出电压U’x 增大，电动机将产生较大转矩以与负载转矩平衡。此时的机械特性基本上是一簇平行的特性。 显而易见，在这种闭环调速系统中，只要能平滑地改变电子电压，就能平滑调节异步电动机的转速，同时，低速的特性较硬，调速范围也较宽。 12.6、串级调速的基本原理是什么？串级调速引入转子回路的电势，其频率有何特点？ 答：串级调速就是在异步电动机转子电路内引入附加电势E ad，以调节异步电动机的转速。 目录 1. 概述 (1) 1.1 电力牵引的特点 (1) 2. 电力机车的传动方式 (2) 2.1 直-直流传动 (2) 2.2 交-直流传动 (3) 2.3 直-交流传动 (3) 2.4 交-直-交流传动 (4) 3. 我国机车电传动技术的发展与现状 (4) 3.1 交-直传动技术的发展 (4) 3.2 交流传动技术的发展 (5) 4. 动车组的牵引传动系统的现状 (6) 5. 电力牵引传动系统网侧原理图 (8) 1.概述 1.1电力牵引的特点 电力机车属非自带能源式机车，电力牵引具有一系列内燃牵引所不及的优越性，表现在以下几方面： 1、电力机车的功率大 内燃机车功率受到柴油机本身容量、尺寸和重量的限制，故机车功率不能过大。而电力机车不受上述条件的限制，机车功率（或单位重量功率）要大得多，目前轴功率已达1000kW（若交流牵引电动机可达1600kW）。一台电力机车的牵引能力相当于1.5台（或更多一些）内燃机车的牵引能力。由于电力机车功率大、起动快、允许速度高，所以能够多拉快跑，极大地提高了线路的通过能力和输送能力。 2、电力机车的效率高 由于电力牵引所需的电能是由发电厂（或电站）集中产生，因此燃料的利用率要比内燃牵引高得多。由火电厂供电的电力牵引的效率高达35%，由水电站供电的电力牵引则更高，可达60%以上。而内燃牵引的效率约为25%左右，而且柴油价格较贵，有燃烧排放污染。 3、电力机车的过载能力强 机车在起动列车或牵引列车通过限制坡道时，其过载能力具有很大的意义。由于电力机车的过载能力不会受到能源供给的限制，而牵引电动机的短时过载能力总是比较大。因此，电力机车所需的起动加速时间一般约为内燃机车的1/2，从而能够提高列车速度。 4、电力机车的运营费用较低 （1）功率大、起动快、运行速度高、过载能力强、可以多拉快跑； （2）整备距离长、适合于长交路，提高了机车的利用率； （3）检修周期长、日常维护保养工作量也小。 一般情况下，电力牵引的运营费用比内燃牵引要低15%左右。 此外，由于电力机车运行过程中不污染环境，对于大型铁路枢纽站及隧道长 复习思考题1（最新版） 1、什么叫制动状态? 什么叫电动状态? 2、电气传动系统稳定运行时电磁转矩的值由什么决定？ 3、如何判断电气传动系统是否能稳定运行？ 4、电气传动系统的动态特性由哪三要素决定？写出动态方程式，写出制动过程转速随时间变化的动态特性方程式。 5、它励直流电动机的额定参数为220V 、40A 、1000r/min ，电枢电阻Ra=0.5Ω。电动机带反抗性恒转矩负载，负载为额定负载。电动机原来以1000r/min 运行，现在要求在300r/min 的速度稳定运行，分别求出不同实现方法及其机械特性的表达式。 如果负载为50%额定负载，分别求出不同实现方法及其机械特性的表达式。 如果要求在500r/min 的速度稳定运行，分别求出不同实现方法及其机械特性的表达式。 如果要求在500r/min 的速度稳速下降运行，分别求出不同实现方法及其机械特性的表达式。 复习思考题2 1、设计带电流截止负反馈的转速闭环系统（图2.45）的调节器参数和电流截止环节的稳压管参数。 已知参数：电动机：10KW 、220V 、55A 、1000r/min 、0.5Ω， 变流器：，V-M 系统电枢回路总电阻 测速发电机：23.1W 、110V 、0.21A 、1900r/min 要求：D = 10 、S ≤ 5% 2、分别分析单闭环有静差调速系统（图2.36）电网扰动（电压增大）时和励磁电流扰动（励磁电流减小）时系统的自动调节过程。 3、比例调节器构成的转速闭环系统为什么有静差？ 4、试列写带电流正反馈的电压负反馈调速系统的静特性方程式。什么情况下可以实现电流正反馈的全补偿? 晶闸管相控电源在电流连续和电流断续时的传递函数有什么区别？为什么？ 复习思考题3 1、试分析比较有环流可逆调速系统、可控环流可逆调速系统、逻辑无环流可逆调速系统的优缺点。 2、有环流可逆调速系统是如何实现 α= β 配合控制的？该系统的制动过程有哪几个阶段？ 3、可控环流可逆调速系统是如何实现环流可控的？ 4、逻辑无环流可逆调速系统中无环流逻辑切换的条件是什么？ 无环流逻辑控制器的四个环节分别起什么作用？ 复习思考题4 1、采用工程设计法作动态设计时，如何确定校正后开环传函是典型I 型还是典型II 型? 2、小惯性环节和大惯性环节近似处理的条件和方法是什么？ 1.0R =Ω 44S K = 1 电气传动控制系统 1.1 电气传动自动控制系统优化设计方法研究概述 电气传动系统又称电力拖动系统,是以电动机作为原动机的机械系统的总称。其目的是为了通过对电动机合理的控制,实现生产机械的起动,停止,速度、位置调节以及各种生产工艺的要求。随着技术的进步及社会对环保、节能要求的日渐严格,电气传动系统在社会各方面的使用越来越广泛。如何优化、设计电气传动系统,以实现更低廉的成本、更好的性能就具有十分重要的意义。近年来许多新理论新策略应用于电气传动系统中,并获得了良好的效果。但对大部分系统而言,其基本的闭环控制结构、利用调节器对控制对象进行校正以使系统符合要求的方法基本未变。所以,我国电气传动系统设计领域的权威专家陈伯时教授总结出的调节器的“工程设计方法”,目前在实际设计中仍然是主流设计方法。如何设计出优秀的调节器依然是电气传动系统优化设计的主要内容。因此借鉴了“工程设计方法”的基本思想,以电气传动系统的优化设计为目的,在现有的调节器“工程设计方法”基础上,采用其采用少量典型系统、分步设计的基本设计思路,以系统闭环幅频特性峰值、调节时间最小为最优化原则,分别针对典型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型系统研究出一套更能满足实际工程需要的设计方法。并总结出了便于设计者使用的参数、性能指标值计算公式及图表。针对交流电机矢量控制系统鲁棒性差的问题则进行了研究并提出了优化方案。利用MATLAB编程和SIMULINK仿真对所设计的系统进行验证,结果表明针对典型Ⅰ、Ⅱ型系统的设计方法所设计出的系统性能指标及设计灵活性均好于“工程设计方法”;针对典型Ⅲ型系统的设计方法则是“工程设计方法”所未涉及而又实际需要的,故填补了“工程设计方法”的空白;在交流电机矢量控制系统中引入复合磁链观测器及双层模糊控制器后,系统的鲁棒性及性能得到了提高。 1.2 信息化时代的电气传动技术 当前世界上正处于信息化的时代，而我国工业化尚未完成，以信息化带动工业化是我们的重要任务。电气传动是工业化的重要基础。正如人体，信息技术好 地铁车辆交流传动系统 本文简要的探讨了地铁车辆交流传动系统的组成、控制原理、牵引和电制 动特性曲线，对地铁车辆的系统电路进行了简要的描述，分析了直流传动和交 流传动的优缺点。 我国早期的地铁列车多为国产直流传动电动车组，采用凸轮调阻或斩波调阻的 牵引控制方式，牵引电机为直流电机。而近几年建设的地铁项目均采用了进口 交流传动电动车组，牵引控制方式为VVVF逆变器控制，牵引电机为异步电机。与直流传动系统相比，交流传动系统具有恒功速度范围宽、功率因数和粘着系 数高、牵引电机结构简单和维修方便等优势。 1 交流传动系统的组成 地铁车辆与铁路机车在结构、系统集成上大不相同，机车是完整的牵引系统， 与后面连接的载客（货）车厢相对独立；而地铁车辆则是编列成组，虽然分为 动车和拖车两部分，但都是旅客车厢，动力系统均被分散安装于各车箱的地板 下（动力分散）。 交流传动系统是以调压调频VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）逆变器为核心的电传动系统。主要由高速断路器、滤波电抗器、VVVF逆变器和异步电动机等装置构成。地铁车辆交流传动系统的组成因生产厂家的不同及用户 要求的不同而不相同，这里以六节编组的四动两拖（Tc+M+M+M+M+Tc ）地铁车辆为例，简要探讨交流传动系统的组成。 下图为一个“两动一拖（2M1T）”单元主电路实例。电网经受电弓后分别经两 台动车（B车和C车）的高速开关给逆变器供电，而在拖车（A车）上的辅助逆变器的供电是经过隔离二极管的。 下图为1C4M单元主传动系统原理电路图，1C4M是指一台VVVF逆变器给同一辆车四台相互并联的异步电动机供电的方式，也叫“车控”方式。其中滤波电抗 器和滤波电容器构成线路滤波器。VVVF逆变器包含斩波器，斩波器由T7、T8构成，斩波器主要功能用于电阻制动，用它来调节制动电流大小，其另一个功能 为过电压保护。 2 交流传动系统的控制原理 VVVF控制的基本原理为通过改变VVVF逆变器各IGBT元件的开通时间来改变负载的电压，通过改变VVVF逆变器各IGBT元件开通的周期来改变输出的频率。 异步电动机的转矩公式为：T=K1·φ·Ir=K2·（V/fi）2·fs 上海开放大学本科（专科起点）机械电子工程专业 《电力传动控制系统》课程教学大纲 （2013年5月30日审定） 第一部分课程的性质、目的与任务 一、课程的性质、目的与任务 本课程是专业必修课，课程学分4，课程学时数72。 课程主要阐述了自动控制理论、电力电子技术、电机与拖动基础的基础知识，讲授了电力传动自动控制系统工作原理和设计方法。 通过本课程的学习，使学生掌握电机拖动的基本方法、电力电子功率变换器及控制方法、电力传动自动控制系统的分析和设计方法，为今后从事与机电工程及其自动化有关的专业工作打下基础。 二、先修后续课程 先修课程：自动控制原理、传感器与测试基础 后续课程：机电一体化系统设计 第二部分教学内容与要求 绪论（4学时） 一、教学要求 1、了解电力传动自动控制系统的组成。 2、了解电力传动系统的历史与发展。 3、掌握电力传动自动控制系统的控制规律。 4、掌握生产机械的三种典型负载转矩特性。 5、掌握电力拖动系统稳定运行的条件。 6、理解调速系统静态指标。 7、理解多轴电力拖动系统的化简。 二、内容要点 1、电力传动自动控制系统组成及控制规律。 2、电力传动系统稳定运行的充分必要条件。 3、生产机械的三种典型负载转矩特性。 4、调速系统的静态指标。 5、多轴电力系统化简-负载力矩折算和转动惯量折算。 三、教学重点和难点 重点： 1、电力传动自动控制系统的控制规律。 2、三种典型负载转矩特性。 3、调速系统静态指标。 4、电力传动系统稳定运行的充分必要条件。 难点： 电力传动系统稳定运行的充分必要条件。 第一篇电机与拖动基础 第一章直流电机拖动基础（4学时） 一、教学要求 1、理解直流电机的工作原理。 2、理解直流电动机的基本方程和特性。 3、掌握他励直流电动机的机械特性。 4、掌握他励直流电动机的运行特性。 二、内容要点 1、直流电机的基本工作原理。 2、直流电动机的电压方程、励磁方程、转矩方程和功率方程。 3、直流电动机的转速特性和转矩特性。 4、他励直流电动机机械特性表达式和固有机械特性。 5、他励直流电动机的三种人为机械特性。 6、他励直流电动机的电动运行和起、制动特性。 7、他励直流电动机的四象限运行。 三、教学重点和难点 重点： 1、直流电动机的转速特性和转矩特性。 2、直流电动机的基本方程。 3、他励直流电动机的固有机械特性和人为机械特性。 4、他励直流电动机的起动和制动特性。 难点： 1、直流电动机的转速特性和转矩特性方程的应用。 2、他励直流电动机的反接制动和反馈制动。 第二章异步电机拖动基础（6学时） 一、教学要求 1、理解交流电机的旋转磁场概念。 2、理解异步电机的工作原理。 3、掌握异步电动机的功率与转矩方程。 4、掌握异步电动机的机械特性。 5、掌握异步电动机的的运行特性。 二、内容要点 第二章电力拖动继电接触控制 1.试分析什么叫点动，什么叫自锁，并比较图2-1和图2-2的结构和功能上有什么区 别？ 点动就是在对电动机的控制要求一点一动，即按一次按钮动一下，连续按则连续动，不按则不动的状态; 自锁，是在接触器线圈得电后，利用自身的常开辅助触头保持回路的接通状态。 图2-2比图2-1多了热继电器FR1和接触器SB2,以及辅助触头KM1，热继电器可以实现过载保护，SB2和辅助触头KM1可以实现自锁控制，图2-1没有此功能。 2.图2-2电路能否对电动机实现过流、短路、欠压和失压保护？ 图2-2电路实现了对电机的过流、短路、欠压和失压保护。 图2-2中利用了四个熔断器FU以实现短路保护。熔断器FU串联于被保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，从而切断电路，使导线和电器设备不致损坏。最终实现短路保护。 当电路短路过流时，即使熔断器还没工作，由于电流的热效应导致电路升温，热继电器及时切断控制回路，接触器线圈失电而触点断开，切断了电机与电源电路。 当电路欠压或失压时，接触器线圈就失电，触点断开，电机脱离电源而得到保护，过后即使电压恢复只要不按下启动按钮，电机就不会自动启动运转。 3.接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？ 接触器的联锁触点是继电器的殿后线圈使使常闭触点断开实现联锁，属于电气联锁；而按钮的联锁触点则是利用按钮按下时使其常闭开关断开来实现联锁的，属于机械联锁。 4.在图2-4中，欲使电机反转，为什么要把手柄扳到“停止”使电动机M停转后，才能扳向“反转”使之反转，若直接扳至“反转”会造成什么后果？ 若直接扳至“反转”，电动机的工作状态相当于反接电源制动，制动期间电枢电动势E 和电源电动势是串联相加的，因此会产生较大的电枢电流，在串接的限流电阻不够的情况下易产生过流。 5.试分析图2-4、2-5、2-6、2-7各有什么特点？并画出运行原理流程图。 图2-5采用KM接触器互锁，其运行的正常与否取决于接触器的反应速度与先后顺序。图2-6采用按钮互锁其运行的正常与否取决于按钮的反应速度与先后顺序。图2-7采用按钮和接触器双重联锁正反转控制线路，其安全性与稳定性最高，避免因其中一种互锁失效而导致电源短路。 原理流程图略 机械传动装置 发动机的转动轴带着工作机的轴一起转动，也就是转动必须由发动机传递到工作机上来．这种转动的传递可以用各种不同的方式来实现．常见的三种机械传动方式是皮带传动、摩擦传动和齿轮传动． 在皮带传动里，发动机和工作机的轴上各装一个皮带轮，轮上紧套着一圈（或并列的几圈）皮带（图1）．发动机轴上的皮带轮A 叫做主动轮，工作机轴上的皮带轮B 叫做从动轮．主动轮转动时，依靠摩擦作用，使皮带运动，皮带的运动又带动从动轮转动．在转动时，一般不允许皮带打滑，这时两个皮带轮边缘上的各点线速度相同．因此，如果两个皮带轮的直径不同，它们的角速度或转速也就不同，且角速度或转速跟两皮带轮的直径成反比： 2 112d d n n 比值1 2n n 叫做传动速度比．从上式可知，工作机轴上的皮带轮的直径越小，它的轴的转速就越大． 实际上常用的传动速度比一般不大于5．这是因为传动速度比越大，从动轮的直径就越小，它跟皮带接触的圆弧就越短，带动它的摩擦力也就越小． 图1的两皮带轮转动方向相同，图2的两皮带轮转动方向相反． 在摩擦传动中，两个轮互相紧压着（图3）．当主动轮向一个方向转动时，由于两轮之间的摩擦作用，从前轮也发生转动，它的转动方向跟主动轮相反． 在皮带传动和摩擦传动中，对从动轮来说摩擦力是动力，必须设法使它增大，因此要用摩擦因数比较大的材料如皮革、橡胶、填充石棉的铜丝等包在轮缘上，还要增大压力． 如果所传递的功率是P ，那么由fv P =和dn v π=，可求出作用在轮缘上的摩擦力： dn P f π=， 作用在轮缘上使轮转动的摩擦力矩： 2d f M =． 一般说来，摩擦传动只能在功率不大（15千瓦以下）的情况下使用，如果所传递的功率较大，两轮就会发生滑动．为了提高所传递的功率，必须保证两轮不发生滑动，因此在两轮的轮缘上做出许多齿，使一个轮的每个齿能够嵌入另一个轮的两齿之间．这样，在转动时就不断地互相啮合，不会发生滑动．这种轮叫做齿轮．齿轮传动时，两齿轮的齿距就必须相 等．这样，两轮的转速就跟它们的齿数成反比． 齿轮传动装置在生产技术上应用非常广泛，它可以传递几万千瓦的功率．当主动轮和从动轮所在的两轴互相平行时，采用圆柱形齿轮（图4中A 和B ）；当两轴成90°时，采用截锥形齿轮（图4中C 和E ）．利用齿轮、齿条传动，还可以把转动改变成平动，或把平动改变为转动（图4中D ）．此外，我们还常见到用链条来传动的，这实际上也是齿轮传动的一种变形． 各种机床、汽车、拖拉机等用来调节速度用的机械变速箱，一般都是用齿轮来传动的． 电力传动自动控制系统 2019-06-16 第2章 直流电动机传动基础 直流电动机是电力传动系统的主要传动元件之一，它具有良好的起动和调速性能。直流电动机按励磁方式可分为：他励(Separately excited)、并励(Shunt)、串励(Series)、复励(Compound)(积复励、差复励)。本章主要研究直流他励电动机的运行问题，诸如机械特性及其计算；各种工作状态及其计算；调速特性及其计算等。 2.1 直流他励电动机的机械特性 在“电机学”中，注重电机的结构与原理，主要研究的是电机在进行能量转换时其内部的电磁过程；而“电力传动”，则注重的是电动机的使用，主要研究的是电机的外特性。在电动机的各类工作特性中首要的是机械特性。 电动机的机械特性(Speed-Torque Characteristics)，是电动机产生的转矩(电磁转矩)T 与其转速n 之间的关系，即n =f (T )。 电动机的机械特性是电动机性能的主要表现，只有掌握好电动机的机械特性，才能正确选择和使用电动机。电动机的机械特性在很大程度上决定了电力传动系统的稳态运行和过渡过程的性质和特点。因而，电动机机械特性的研究是“电力传动”课程的核心内容。 2.1.1 直流他励电动机的机械特性方程式 直流他励电动机的基本接线图如图2-1所示。 电枢回路 励磁回路 图2-1 直流他励电动机的接线图 电枢回路包括电枢绕组、电刷、换向极绕组和补偿绕组(若存在的话)，其总电阻称为电枢内阻r a 。电枢回路还串有附加电阻R ad ，则电枢回路电阻总值为R a =r a +R ad 。励磁回路的电源U f 与U 无关(他励)，励磁回路包括励磁绕组，其电阻为r f ，还有附加电阻R fad 。 假设：电源电压为恒值，磁通为恒值，即励磁电流不变，认为无电枢反应，电枢回路电阻为恒值。对大多数电机，在机械特性的工作范围内，以上假设所带来的误差是不大的。 电枢回路的电压平衡方程式为： U =E +IR a (2-1) 式中： U ——电动机的电枢电压(V)； E ——电动机电枢绕组的感应电势(电枢电势)(V)； I ——电枢电流(A)； R a ——电枢回路总电阻(Ω)，R a =r a +R ad 。 直流电机的电枢电势公式为： E =C e Φn (2-2) 全自动双面钻的机电传动控制系统 11机电 2011994126 李秋谊一、该系统总结结构的设计或描述 本机为专用千斤顶油缸两端面钻孔加工的组合机床，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头（电机均为1.5KW）同时进行切削。动力头的快进、工进及快退均由液压油缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀进行控制，并用死挡铁方法实现位置控制 （1）在主回路中仅需对电机的启停进行控制和对动力头电机进行能耗制动的设计，不需控制正反转； （2）在液压回路的液压泵附近处应添加压力继电器，并在液压控制回路的首端加入该压力继电器的常开触点，以实现满足油压后才能进行其他控制的要求； （3）对于机床的半自动循环，可以采用起保停电路来实现，而对于各个动作的单独调整则可在控制首端加入万能转换开关，并对各个动作设置手动按钮来实现该 控制要求； （4）控制回路中可添加辅助回路，以控制照明和显示功能； （5）在每个电动机的连接处，均接入一个适合的热继电器，以实现过热保护，在主回路中各个支路与主电源相连接处均接入一个适合的熔断器，以实现过流保护 （短路保护），而在控制回路与变压器相连处也应接入适合的熔断器，同样实 现过流保护； （6）增选一个冷却泵，并接入主回路，在控制回路中加设一支路，通过按钮控制冷却泵的启停。 主电路 主电路的设计中主要应满足一下几点要求： （1） 动力头电机应实现能耗制动； （2） 动力头电机、液泵电机、冷却泵电机三者应分开接向主电源，并由不同的接触 器控制； （3） 三种电机君应实现短路保护（过流保护）与 过热保护； （4） 电源处应有一个总闸控制电源的关断。 二﹑系统的传动部分 机械式---主要是指利用机械方式传递动力和运动的传动。一是靠机件间的摩擦力传递动力与摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动。传动系统的作用是将发动机的动力，经传动系统传递给车轮，实现叉车的前进和后退。 传动系统由离合器、变速器、液力传动装置、驱动桥、联轴器、差速器等部分组成。这种传动装置都有一定的档数，其每一个档位都有一个固定的传动比，常称为有级变速。 电机的拖动的发展过程如下： 三、系统的接触器-继电器控制部分和调整部分的设计或描述（要作出电路图）； 成组拖动 多电机拖动（不同机 构由单独电机拖动） 单电机拖动 电气基础自动化及电气传动 6.3.1 主要电气控制项目 6.3.1.1概述 当板坯进入加热炉区的上料台架后，经过台架装置的移动，将坯料送到受料辊道上，并进入测长辊道，对坯料的进行测长、测温。 确认坯料合格后，将钢坯通过过渡辊道送到加热炉尾的装料辊道上。对坯料进行炉宽方向的定位。 定位完成后，在加热炉满足装钢条件时，装料炉门开启，装钢机按照计算好的行程将板坯推入炉内固定梁的预定位置上，然后装钢机退回原始位置，炉门关闭； 放进炉内的钢坯根据轧线系统对生产节奏的要求，通过炉内步进梁的正循环动作，板坯依次通过炉子的预热段、加热段及均热段，并被充分的加热到予期的出炉温度。 当出钢侧的激光检测到有钢信号，步进梁停止前进，等待出钢；当轧线发出出钢请求时，出料炉门开启，出钢机根据计算好的行程，伸入炉内预定位置，将已加热好的板坯托起，抽出放在出炉辊道中心线上，然后出钢机返回到原始位等待下次动作。 加热好的钢坯放到出炉辊道上后，辊道启动前进，将钢坯送出至轧机。 在上述上料、装出钢及炉内步进的过程中，所有电控设备的运转状态、电气故障、设备故障均通过电控系统进行在线监控，对重故障、轻故障报警分类，并以声、光报警方式提示、打印，记录报警类型。 6.3.1.2 电气基础自动化的控制项目及控制功能 加热炉电气基础自动化系统的硬件、软件的配备，是根据钢坯的输送和加热炉机械设备的动作要求而设置的。整个炉区需要具备如下控制功能： 6.3.1.2.1 上料台架的控制 本系统分两组上料台架，分别由两组液压缸驱动，通过PLC完成各种动作，使得坯料顺利落到受料辊道（A1或A2）上。 操作地点：装钢操作台；装料侧HMI。 传动方式：阀控液压传动。 台架上坯料检测元件：冷金属检测器（CMD）共4个 龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/936147871.html, 变频器在电气传动自动控制中的应用 作者：王学雷董文新 来源：《城市建设理论研究》2013年第09期 摘要：从电力半导体、控制技术和主电路拓扑结构等方面综述了变频调速技术的发展历史和现状，并总结了在变频控制中的主要控制技术。 关键词：矢量控制; 交流电动机; PWM 技术; 高压变频器 中图分类号：O183 文献标识码：A 文章编号： 国内外交流变频调速技术的现状 早在国家“八五”科技攻关计划中，交流调速技术就被列为重点科技攻关项目，但是由于我国电力电子器件总体水平很低，IGBT、GTO 器件的生产虽引进了国外技术，但一直未形成规模经济效益，几乎不具备变频器新产品的独立开发能力，这在一定程度上影响了国内变频调速技术的发展。在大功率交- 交变频技术、无换向器电机等方面，国内产品在数字化及系统可靠性方面与国外水平相比，还有相当差距。在中小功率变频技术方面，国内几乎所有的产品都采用普通V/F 控制，仅有少量样机采用矢量控制,品种与质量不能满足市场需要。而在国外，变频调速技术得到了充分的发展，并在各个方面取得了显著成就。在功率器件方面,高电压、大电流容量的SCR、GTO、IGBT、IGCT 器件的出现和并联、串联技术的应用，高压大功率变频器产品得到生产和推广应用。在微电子技术方面，16 位、32 位高速微处理器以及DSP 和ASIC(Application Specific IC) 技术的快速发展，为实现变频器高精度、多功能化提供了硬件手段。在理论方面，矢量控制、磁通控制、转矩控制、智能控制等新的控制理论都为高 性能变频器的研制提供了相关理论基础。可以看出，总体上我国交流变频调速技术水平较国际先进水平有着很大差距。 交流变频调速在控制中的主要应用 交流变频调速技术在20 世纪得到了迅速发展。这与一些关键性技术的突破性进展有关，它们是交流电动机的矢量控制技术、直接转矩控制技术、PWM 技术，以及以微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术、自整定技术等。 1.矢量控制技术 矢量变换控制技术是西门子公司于1971 年提出的一种新的控制思想和控制理论。它是以转子磁场定向，采用矢量变换的方法实现定子电流励磁分量和转矩分量之间的解耦, 达到对交流电动机的磁链和电流分别控制的目的，从而获得了优良的静、动态性能。迄今为止，矢量控制技术已经获得了长足的发展，并得到了广泛的应用。 电力电子与电力传动学科硕士研究生培养方案 电力电子与电力传动学科硕士研究生培养方案 本学科是电气工程一级学科下的二级学科，是一个既涉及传统电气技术，又会聚了现代电力电子技术、信息与控制技术的工程应用学科。特点是综合了强电与弱电、电力与电子、硬件与软件、测量与控制等多学科的知识，实现对供配电系统、电力拖动系统及机电自动化设备与生产线的供电、驱动与控制及深层次的理论研究。 本学科与电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术、仪器科学与技术、电路与系统等学科相互交叉，紧密联系，理论深入而又工程性强。近年来发展势头良好，社会对此方面的高级技术人才有很好的需求。 一、培养目标 本学科硕士学位培养过程中以电力电子、电机拖动及控制、供配电技术与测量传感及工程控制为核心，硕士学位获得者应掌握电力电子与电力传动科学的基础理论与技术，并掌握电子科学、计算机科学及信息科学的一般理论与技术，具有从事电力拖动与控制系统、供电系统和电子信息系统科学以及相关领域的研究开发及教学工作能力，有严谨求学的学风和高尚的职业道德，熟练掌握一门外语。 二、研究方向 01机电伺服驱动及控制技术 02电力传动控制与变流技术 03电力电子智能功率驱动及控制 04电力系统自动化 05电力电子与电力传动系统 06电能质量与控制 三、培养方式和学习年限 全日制硕士研究生学习年限一般为两年半至三年；在职硕士研究生学习年限一般为三年半至四年；提前完成硕士学业者，可提前半年毕业；若因客观原因不能按时完成学业者，可申请适当延长学习年限，延长时间不得超过半年。 四、学分与课程学习基本要求 总学分要求不低于26学分，其中课程总学分不低于24个学分，必修环节不低于2学分。课程学分要求中，学位课不低于15学分，其中所有公共基础课必修（皆为校统考课程），基础课至少选修一门。 学位课可以代替非学位课，但非学位课不能代替学位课。对于跨学科专业或同等学力录取的硕士生须补相应专业本科核心课程至少3门，但不计学分。 五、课程设置（详见课程设置表） 六、必修环节（参见第98页） 七、学位论文（参见第98页） ·1·电力传动电力拖动控制系统B卷附参考答案
电气传动及控制A卷
电气传动自动控制系统课程设计说课材料
第十二章 交流传动控制系统
电力牵引传动系统
电气传动及控制基础 复习思考题
电气传动控制系统
地铁车辆交流传动系统
电力传动控制系统教学大纲
传动控制系统考试说明及讨论题
机械传动装置
电气传动自动控制系统第2章01
机电传动控制系统
电气基础自动化及电气传动
变频器在电气传动自动控制中的应用
电力电子与电力传动学科