电力拖动控制系统
电力拖动自动控制系统
过渡过程时间
3. 振荡次数 N
在过渡过程时间内,被调量n在其稳定值 上下摆动的次数。
如图所示是三种不同调速系统被调量从x1改变为x2时的变化情况。
系 超调
统
量
1
0
过渡过程 时间T
长
振荡次 数
无
性能 不好
2
大
长
多 不好
Байду номын сангаас
3
小
短
中
好
6.2 晶闸管－电动机直流传动控制系统
分类：
单闭环直流调速系统
按结构的不同： 双闭环直流调速系统
90%
比例调节的特点
• u＝Kce
• 如果采用比例调节，则在负荷扰动下 的调节过程结束后，被调量不可能与设 定值准确相等，它们之间一定有残差。
• 因为根据比例调节的特点，只有调节 器的输入有变化,即被调量和设定值之间 有偏差,调节器的输出才会发生变化。
积分控制的调节规律
2 积分调节的特点，无差调节
当负载发生变化使速度发生变化后，系统通过反馈能维持速度基本不变，这 种状态称为稳速。
PID控制的特点
• PID 控制是比例积分微分控制 • （Proportional-Integral-Differential） • 最久、应用最广，适应性最强的控制方式 • 在工业生产过程中，PID控制算法占85%～
微分控制的调节规律
• 调节器的输出u与被调量或其偏差e对于
时间的导数成正比，即
uS2
de dt
微分调节的特点
• P和I是根据已经形成的被调参数与给定值之偏差 而动作(即偏差的方向和大小进行调节)。
• 微分调节是根据偏差信号的微分,即偏差变化的 速度而动作的。
电力拖动自动控制系统 教案
电力拖动自动控制系统1. 介绍1.1 任务背景电力拖动自动控制系统是一种能够通过电力传动实现自动控制的技术系统。
该系统通过电动机驱动机械传动装置，实现对机械设备的运动控制和工作过程的自动化。
在工业生产中，电力拖动自动控制系统被广泛应用于各种生产过程中，提高了生产效率、质量和安全性。
1.2 目标本教案旨在介绍电力拖动自动控制系统的原理、应用和发展趋势，帮助学生理解和掌握该技术的基本概念、工作原理和应用场景，并培养学生的动手实践能力和解决问题的能力。
2. 原理2.1 电力拖动原理电力拖动自动控制系统的核心是电动机，通过电动机的转动来驱动机械设备。
电动机将电能转化为机械能，通过机械传动装置将动力传递给工作设备。
电动机的转速和扭矩可以通过控制电机的电压、电流等参数来实现调节。
2.2 控制原理电力拖动自动控制系统通过控制电动机的参数来实现对设备的自动控制。
控制系统可以根据预设的工艺要求和工作条件，自动调节电动机的转速、运行时间等参数。
控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组成部分。
3. 应用3.1 工业应用电力拖动自动控制系统在工业领域有广泛的应用，例如生产线上的输送系统、机械加工设备、装配线等。
通过电力拖动自动控制系统，可以实现设备的精确控制，提高生产效率和质量，同时减少人力投入和工作风险。
3.2 交通运输应用电力拖动自动控制系统在交通运输领域也有重要的应用。
例如，电动车、地铁、高铁等交通工具都采用了电力拖动自动控制系统来驱动车辆。
通过该系统，可以实现对车辆的自动运行、刹车和悬挂等控制，提高了交通运输的安全性和舒适性。
4. 发展趋势4.1 智能化随着人工智能和物联网技术的发展，电力拖动自动控制系统也呈现出智能化的趋势。
未来的电力拖动自动控制系统将更加智能化，能够自动学习和优化控制策略，实现更高效、更精准的控制。
4.2 节能环保电力拖动自动控制系统也将朝着节能环保的方向发展。
通过优化控制策略和节能设备的应用，可以减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展。
电力拖动自动控制系统介绍
电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统简介电力拖动自动控制系统包括：直流调速系统和交流调速系统。
直流调速系统包括：直流调速方法、直流调速电源和直流调速控制。
交流调速系统包括：交流调速系统的主要类型、交流变压调速系统、交流变频调速系统、绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统和同步电动机变压变频调速系统。
电力拖动自动控制系统课程内容介绍第一篇直流调速系统闭环反馈直流调速系统着重讨论基本的闭环控制系统及其分析与设计方法。
1.1 直流调速系统用的可控直流电源1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题1.3 直流脉宽调速系统的主要问题1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。
本节介绍几种主要的可控直流电源。
常用的可控直流电源有以下三种旋转变流机组——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。
静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。
直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。
1.1.1 旋转变流机组G-M系统工作原理由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）拖动直流发电机 G 实现变流，由 G 给需要调速的直流电动机 M 供电，调节G 的励磁电流 if 即可改变其输出电压 U，从而调节电动机的转速 n 。
这样的调速系统简称G-M系统，国际上通称Ward-Leonard系统。
1.1.2 静止式可控整流器V-M系统工作原理晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统，又称静止的Ward-Leonard系统），图中VT 是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置 GT 的控制电压 Uc 来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud ，从而实现平滑调速。
电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt5-交流拖动控制系统
但风机、水泵的调速范围和对动态快速性的要求 都不高，只需要一般的调速性能。
电力拖运动控自制动控系制统系统
7
许多在工艺上需要调速的生产机械过去多 用直流拖动，鉴于交流电机比直流电机结 构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、 惯量小、效率高，如果改成交流拖动，显 然能够带来不少的效益。
在同步电机的变压变频调速方法中，从频
率控制的方式来看，可分为他控变频调速 和自控变频调速两类。
电力拖运动控自制动控系制统系统
20
自控变频调速 利用转子磁极位置的检测信 号来控制变压变频装置换相，类似于直流电 机中电刷和换向器的作用，因此有时又称作 无换向器电机调速，或无刷直流电机调速。
开关磁阻电机 是一种特殊型式的同步电机， 有其独特的比较简单的调速方法，在小容量 交流电机调速系统中很有发展前途。
n
n0
恒转矩负载特性
A
B
0.5UsN C
UsN
0.7UsN
O
TL
Te
图5-5 高转子电阻电动机（交流力矩电动机）
在不同电压下的机械特性
电力拖运动控自制动控系制统系统
39
5.3 闭环控制的变压调速系统及其 静特性
采用普通异步电机的变电压调速时，调速范 围很窄，采用高转子电阻的力矩电机可以增 大调速范围，但机械特性又变软，因而当负 载变化时静差率很大，开环控制很难解决这 个矛盾。
2%——交流可调速传动
电力拖运动控自制动控系制统系统
3
直流电机的不足
具有电刷和换向器，必须经常检查 维修。
换向火花使其应用环境受到限制。 换向能力限制电机的容量和速度 （极限容量转速约为106 kW r / min ）。
电力拖动自动控制系统 (2)
电力拖动自动控制系统简介电力拖动自动控制系统是一种通过电动机及其控制设备来实现机械设备运动的自动化控制系统。
它广泛应用于各个工业领域，如船舶、电厂、交通运输等。
电力拖动自动控制系统能够对电动机进行电压、电流和频率的调节，实现对被控制设备的精确控制。
通过采用先进的控制算法和传感器反馈，可以实现高效的运动控制、准确的位置控制和稳定的速度控制。
本文将从以下几个方面详细介绍电力拖动自动控制系统的组成、工作原理以及应用。
组成电力拖动自动控制系统由以下几个主要组成部分构成：1.电动机：电动机作为电力拖动自动控制系统的核心部件，负责将电能转化为机械能，驱动被控制设备运动。
2.控制器：控制器是电力拖动自动控制系统的大脑，负责对电动机进行控制和调节。
它接收传感器反馈的信号，并根据预设的控制算法进行运算，实现对电动机的精确控制。
3.传感器：传感器用于获取被控制设备的状态信息，如位置、速度、温度等。
传感器的反馈信号用于控制器进行实时调节，确保被控制设备的运动精确控制。
4.执行器：执行器负责将控制器输出的控制信号转化为实际的电压、电流或频率输出，通过控制电动机来实现对被控制设备的运动。
工作原理电力拖动自动控制系统的工作原理可以简述如下：首先，传感器捕捉被控制设备的状态信息，并将其转化为模拟信号或数字信号。
这些信号经过放大、滤波等处理后，传送给控制器。
控制器接收传感器信号后，根据预设的控制算法进行运算，并输出控制信号。
这些控制信号经过执行器的转化，最终作用于电动机。
电动机根据控制信号的输入，改变其电压、电流或频率，实现对被控制设备的运动。
电动机的运动状态被传感器继续监测，反馈给控制器进行调节。
通过不断的传感器监测和控制器调节，电力拖动自动控制系统能够实现对被控制设备的高精度控制和稳定运行。
应用电力拖动自动控制系统广泛应用于各个工业领域，其中一些常见的应用包括：1.船舶：电力拖动自动控制系统在船舶中起着关键作用，可以实现对推进器、舵机和起重设备等的精确控制，提高船舶的安全性和操纵性。
电力拖动自动控制系统第7章 交流调压调速系统
7．1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动， 达到调速的目的。
该系统与直流 V－M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关，还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数，且 R2 X2 、
也不是一个定值，随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机，无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1．固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
电力拖动控制系统第三章
第三章★微机数字控制系统：以微处理器为核心的数字控制系统（简称微机数字控制系统）★微型计算机数字控制的主要特点：微机数字控制系统的稳定性好，可靠性高，可以提高控制性能，此外，还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟控制系统无法实现的功能。
★由于计算机只能处理数字信号，因此，与模拟控制系统相比，微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化★数字控制直流调速系统的组成方式大致可分为三种： 1. 数模混合控制系统 2.数字电路控制系统 3. 计算机控制系统★数模混合控制系统特点：转速采用模拟调节器，也可采用数字调节器电流调节器采用数字调节器；脉冲触发装置则采用模拟电路★数字电路控制系统特点：除主电路和功放电路外，转速、电流调节器，以及脉冲触发装置等全部由数字电路组成★在数字装置中，由计算机软硬件实现其功能，即为计算机控制系统。
系统的特点：双闭环系统结构，采用微机控制；全数字电路，实现脉冲触发、转速给定和检测；采用数字PI 算法，由软件实现转速、电流调节。
★微机数字控制双闭环直流调速系统硬件结构系统由以下部分组成：主电路；检测电路；控制电路；给定电路；显示电路★主回路——微机数字控制双闭环直流调速系统主电路中的UPE 有两种方式：直流PWM 功率变换器；晶闸管可控整流器★检测回路——检测回路包括电压、电流、温度和转速检测，其中：电压、电流和温度检测由A/D 转换通道变为数字量送入微机；转速检测用数字测速★转速检测有模拟和数字两种检测方法。
对于要求精度高、调速范围大的系统，往往需要采用旋转编码器测速，即数字测速。
★故障综合——利用微机拥有强大的逻辑判断功能，对电压、电流、温度等信号进行分析比较，若发生故障立即进行故障诊断，以便及时处理，避免故障进一步扩大。
这也是采用微机控制的优势所在。
★数字控制器——数字控制器是系统的核心，可选用单片微机或数字信号处理器（DSP）★系统给定——系统给定有两种方式：（1）模拟给定：模拟给定是以模拟量表示的给定值，例如给定电位器的输出电压。
电力拖动自动控制系统（名词解释）
电力拖动自动控制系统（名词解释）一、名词解释：1.G-M系统（旋转变流机组）：由交流电动机拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁If即改变其输出电压U，从而调节电动机的转速n，这样的调速系统简称G-M系统，国际上统称Ward-Leonard系统。
2.V-M 系统（晶闸管-电动机调速系统）：通过调解器触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压Ud，从而实现评平滑调速，这样的系统叫V-M系统。
3. （SPWM）：按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波雨期望波的争先等效，这种调制方法称作正弦波脉宽调制（SPWM）。
4.（旋转编码器的测速方法）M法测速——在一定时间Tc内测取旋转编码器输出的脉冲个数M1,用以计算这段时间内的平均转速，称作M法测速。
T法测速——在编码器两个相邻输出脉冲间隔时间内，，用一个计数器对已知频率为f0的高频时钟脉冲进行计数，并由此来计算转速，称作T法测速。
M/T法测速——既检测Tc时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1，又检测用一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2，用来计算转速，称作M/T法测速。
5.无刷电动机：磁极仍为永磁材料，但输出方波电流，气隙磁场呈梯形波分布，这样就更接近于直流电动机，但没有电刷，故称无刷电动机（梯形波永磁同步电动机）。
6.DTC（直接转矩控制系统）：它是利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，是既矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。
7.恒Eg/f1=C控制：对于三相异步电动机，要保持气隙磁通不变，当频率从额定值向下调节时，必须同时降低气隙磁通在在定子每相中感应电动势的有效值Eg，使Eg/f1=恒定值，像这样的控制方法叫恒Eg/f1=C控制。
（譬如，对于异步电动机，如果在电压-频率协调控制中，恰当地提高电压Us的数值，使它在克服钉子阻抗压降以后，能维持Eg/f1为恒值，这种控制方法叫Eg/f1=C控制。
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题号:10??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
无静差调速系统的稳态精度取决于（ ）
?A、调节器参数?
?B、测速机精度
?C、给定电源精度?
?D、负载扰动
标准答案:B
学员答案:B
本题得分:5
题号:11??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
考生答题情况
题号:1??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
从能量回馈的角度来说，电压源型逆变器采用（ ）缓冲能量
?A、采用电容缓冲能量
?B、采用电感缓冲能量?
?C、采用电阻缓冲能量
标准答案:A
学员答案:A
本题得分:5
题号:2??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
本题得分:5
题号:16??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
试给出PI调节器的传递函数，并绘出用运算放大器的实现电路。从频域特征上判断一个调速控制系统的性能.（ ）
?A、截止频率高，响应就慢?
?B、高频衰减快，抗干扰能力不强
?C、低频段增益高，稳态精度?
?D、中频段越窄，稳定性越好
?A、
?B、
?C、
?D、
标准答案:B
学员答案:B
本题得分:5
题号:15??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
直流双闭环调速系统中通过变化（ ）就可以调整最大负载电流。
?A、速度给定?
?B、电网电压
?C、电流调节器限幅?
?D、速度调节器限幅
标准答案:D
学员答案:D
?A、调节电枢电流?
?B、补偿负载的扰动
?C、调节电枢电压?
?D、调节电机速度
标准答案:B
学员答案:B
本题得分:5
题号:8??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
直流双闭环调速系统中，出现速度超调的原因是（ ）。
?A、电机惯性
?B、 电流调节器退饱和
?C、 速度调节器退饱和
内容:
变频按照整体结构划分，可分（ ）
?A、间接型和直接型?
?B、电压源型和电流源型?
?C、高压型和低压型?
?D、通用型和专用型
标准答案:B
学员答案:B
本题得分:5
题号:12??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
电压负反馈的调速系统不能抑制（ ）扰动。
?A、电网电压波动?
?D、中频段越窄，稳定性越好
标准答案:C
学员答案:C
本题得分:5
题号:14??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
双闭环调速，两个均采用PI调节器，PN=，Un=220V,Idn=20A,nN=6000r/min,设Unm*=Uim*=8V，电枢回路最大电流为Idm=40A，求电流反馈系数??（???）?
标准答案:C
学员答案:C
本题得分:5
题号:17??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
在有环流可逆调速系统的制动过程中（ ）属于最重要的制动阶段。
?A、制动开始阶段?
?B、制动中间阶段?
?C、制动结束阶段
标准答案:B
学员答案:B
本题得分:5
题号:18??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
下列交流调速系统中，不属于转差功率消耗型的是（ ）
?A、降电压调速?
?B、串级调速?
?C、电磁转差离合器调速?
?D、串电阻调速
标准答案:B
学员答案:B
本题得分:5
题号:7??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
在电压负反馈、电流正反馈调速系统中，电流环起（ ）作用。
?D、 速度调节器参数和结构不合适
标准答案:C
学员答案:C
本题得分:5
题号:9??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
直流双闭环调速系统中通过变化（ ）就可以调整最大负载电流。
?A、速度给定?
?B、电网电压?
?C、电流调节器限幅?
?D、速度调节器限幅
标准答案:D
学员答案:D
内容:
晶闸管整流器的失控时间和（ ）有关。
?A、整流器内阻?
?B、晶闸管电流?
?C、输入电压幅值?
?D、脉波数
标准答案:D
学员答案:D
本题得分:5
题号:19??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
在交流异步电机中的3/2 变换指的是（ ）变换
?A、三相旋转坐标系到两相静止坐标系?
?A、P型?
?B、 I型?
?C、 PI调节器?
?D、 PD调节器
标准答案:C
学员答案:B
本题得分:0
题号:4??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
抑制瞬时脉动环流的办法是 （ ）
?A、正组控制角等于反组逆变角?
?B、串入环流电抗器?
?C、设置DLC?
?D、错位控制
内容:
典型I型系统可以?
?B、阶跃信号?
?C、加速度信号?
?D、锯齿波信号
标准答案:B
学员答案:B
本题得分:5
题号:3??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为10/s（+1），要求校正为典型Ⅱ型系统，则调节器的结构为 （ ）
标准答案:B
学员答案:B
本题得分:5
题号:5??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
在电压负反馈调速系统中，电压环能够抑制（ ）的变化产生的速度波动
?A、电网电压?
?B、电机电枢电阻
?C、 电机磁通
?D、电压反馈系数
标准答案:A
学员答案:A
本题得分:5
题号:6??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
?B、加速时间?
?C、回避频率?
?D、分段频率
标准答案:D
学员答案:C
本题得分:0
?B、三相静止坐标系到两相旋转坐标系
?C、三相旋转坐标系到两相旋转坐标系?
?D、三相静止坐标系到两相静止坐标系
标准答案:C
学员答案:C
本题得分:5
题号:20??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
为了避免多频器和电动机在启动时间时电流过大，应改变（ ）
?A、加速曲线?
?B、调节器放大倍数变化
?C、晶闸管内阻变化?
?D、负载波动
标准答案:D
学员答案:D
本题得分:5
题号:13??题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）??本题分数:5
内容:
从频域特征上判断一个调速控制系统的性能，（ ）
?A、截止频率高，响应就慢?
?B、高频衰减快，抗干扰能力不强
?C、低频段增益高，稳态精度?