(完整版)电力拖动自动控制系统的重点复习

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电拖复习重点

电拖复习重点

《电力拖动自动控制系统》复习重点 一、基本概念 1、直流调速的方法,可控直流电源的类型,直流调速的指标及指标间的关系。

2、P 调节器、I 调节器以及PI 调节器的作用。

3、双闭环直流调速系统的优势。

4、可逆直流调速中环流的定义及类型。

抑制环流的方法。

5、异步电机进行变频调速时的基本原则。

基频以下几类控制方式及特点。

6、变频调速系统类型。

二、分析要点 1、单闭环直流调速系统中,有静差、无静差的理解。

2、双闭环系统启动过程及特点。

双闭环系统突发状况下的运行情况分析(如反馈线突然断了,
励磁突然下降了等等)
3、工程设计法的特点及基本步骤。

4、直流可逆PWM 变换器的结构及工作原理、波形分析。

5、变频调速的控制方式分析。

6、交流PWM 控制类型、控制目标及方法。

三、计算相关
1、单闭环系统的稳态参数计算及动态稳定性判定。

(参见教材P31:1-12;p32:1-13)
2、工程设计法的应用。

(参见教材例题2-3;P67:2-10)


线。

(完整版)电拖期末知识点总结HAUT

(完整版)电拖期末知识点总结HAUT

1直流电机由哪几个部分组成: 定子(定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。

其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件,由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成),转子(电枢、换向器(又称整流子)和转轴等部件构成。

其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。

电枢铁心由硅钢片叠成,在其外圆处均匀分布着齿槽,电枢绕组则嵌置于这些槽中),换向器。

2直流发电机的工作原理:直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

3简述直流电动机的工作原理:a、将直流电源通过电刷接通电枢绕组,使电枢导体有电流流过。

b、电机内部有磁场存在。

c、载流的转子(即电枢)导体将受到电磁力f 的作用f=Blia (左手定则)d、所有导体产生的电磁力作用于转子,使转子以n(转/分)旋转,以便拖动机械负载。

4改善换向的方法:装置换向极,正确使用电刷,安装补偿绕组。

5换向的概念:直流电机的某一个元件经过电刷,从一条之路换到另一条支路时,元件里的电流方向改变,叫做换向。

6单波绕组的特点:1.同极下各元件串联起来组成一条支路,支路数为1,即a=1,与磁极对数n无关2.当元件的几何形状对称时,电刷在换向器表面上的位置对准主磁极的中心线,支路电动势最大。

3.电刷数等于磁极数。

4.电枢电动势等于支路感应电动势5.电枢电流等于两条支路电流之和。

7单叠绕组和单波绕组的区别1.单叠绕组:先串联所有上层边在同一磁极下的元件,形成一条支路,每增加一对主磁极就增加一对支路,2a=2p单叠绕组并联的支路数多,每条支路中串联的元件数少,适应于较大电流,较低电压的电机。

2单波绕组:把全部上层边在相同极性下的元件相连,形成一条支路。

整个绕组只有一对支路,极数的增减与支路数无关,支路数2a=2.波绕组并联的支路少,每条支路中串联的元件数多,适用于较高电压,较小电流的电机。

8直流电机电枢绕组的基本形式有单叠绕组,单波绕组,复叠绕组,复波绕组。

电力拖动自动控制系统复习要点(河科大)

电力拖动自动控制系统复习要点(河科大)

第一章绪论1 电力拖动实现了电能与机械能之间的能量变换。

2 运动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量,来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量。

3 功率放大器与变换装置有电机型、电磁型、电力电子型(晶闸管SCR为半控型)等4 转矩控制是运动控制的根本问题,与磁链控制同样重要。

5 风机、泵类负载特性。

第一篇直流调速系统1 电力拖动自动控制系统有调速系统、伺服系统、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型。

2 直流电动机的稳态转速公式:3 调节电动机转速的方法:1)调压调速2)弱磁调速3)变电阻调速第二章转速反馈控制的直流调速系统1 晶闸管整流器—电动机调速系统(V-M系统)通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位,改变可控整流器平均输出直流电压,从而实现直流电动机的平滑调速。

2 在动态过程中,可把晶闸管触发与整流装置看成一个滞后环节(由晶闸管的失控时间引起)。

3 与V-M系统相比,直流PWM调速系统在很多方面有较大的优越性:(1)主电路线路简单,需用的电力电子器件少;(2)开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗及发热都较小;(3)低速性能好,稳速精度高,调速范围宽;(4)若与快速响应的电机配合,则系统频带宽,动态响应快,动态抗扰能力强;(5)电力电子开关器件工作在开关状态,导通损耗小,当开关频率适当时,开关损耗也不大,因而装置效率较高;(6)直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高。

4 直流PWM调速系统的机械特性(电流连续时,机械特性曲线相平行)1)稳态:电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态;2)机械特性:平均转速与平均转矩(电流)的关系。

5调速系统转速控制的要求(1)调速—在一定的最高转速和最低转速范围内,分挡地(有级)或平滑地(无级)调节转速;(2)稳速—以一定的精度在所需转速上稳定运行,在各种干扰下不允许有过大的转速波动,以确保产品质量;(3)加、减速—频繁起动、制动的设备要求加、减速尽量快,以提高生产率;不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起动、制动尽量平稳。

电力拖动自动控制系统复习大全

电力拖动自动控制系统复习大全

电⼒拖动⾃动控制系统复习⼤全100⼀、可以作为填空题或简答题的2-1 简述直流电动机的调速⽅法。

答:直流调速系统常以(调压调速)为主,必要时辅以(弱磁调速),以(扩⼤调速范围),实现(额定转速以上调速)。

2-2 直流调压调速主要⽅案有(G-M 调速系统,V-M 调速系统,直流 PWM 调速系统)。

2-3 V-M 调速系统的电流脉动和断续是如何形成的?如何抑制电流脉动?11-12 答:整流器输出电压⼤于反电动势时,电感储能,电流上升,整流器输出电压⼩于反电动势时,电感放能,电流下降。

整流器输出电压为脉动电压,时⽽⼤于反电动势时⽽⼩于,从⽽导致了电流脉动。

当电感较⼩或电动机轻载时,电流上升阶段电感储能不够⼤,从⽽导致当电流下降时,电感已放能完毕、电流已衰减⾄零,⽽下⼀个相却尚未触发,于是形成电流断续。

2-4 看 P14 图简述 V-M 调速系统的最⼤失控时间。

14 答:t1 时刻某⼀对晶闸管被触发导通,触发延迟⾓为α1,在 t2>t1 时刻,控制电压发⽣变化,但此时晶闸管已导通,故控制电压的变化对它已不起作⽤,只有等到下⼀个⾃然换向点 t3 时刻到来时,控制电压才能将正在承受正电压的另⼀对晶闸管在触发延迟⾓α2后导通。

t3-t2 即为失控时间,最⼤失控时间即为考虑 t2=t1 时的失控时间。

2-5 简述 V-M 调速系统存在的问题。

16 答:整流器晶闸管的单向导电性导致的电动机的不可逆⾏性。

整流器晶闸管对过电压过电流的敏感性导致的电动机的运⾏不可靠性。

整流器晶闸管基于对其门极的移相触发控制的可控性导致的低功率因数性。

2-6 简述不可逆 PWM 变换器(⽆制动电流通路与有制动电流通路)各个⼯作状态下的导通器件和电流通路。

17-18 2-7 调速时⼀般以电动机的(额定转速)作为最⾼转速。

2-8 (调速范围)和(静差率)合称调速系统的(稳态性能指标)。

2-8 ⼀个调速系统的调速范围,是指(在最低转速时还能满⾜所需静差率的转速可调范围)。

电力拖动自动控制系统复习题及答案

电力拖动自动控制系统复习题及答案

电力拖动自动控制系统复习题及答案一、基础题1、反馈控制系统的作用是:抵抗扰动,服从给定。

2、带比例放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差的调速系统,采用比例积分(PI)调节器的闭环调速系统是无静差的调速系统。

3、实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大,特别是为了避免零点飘移而采用准IP调节器。

4、对于调速系统,最重要的动态性能是抗扰性能,主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。

5、调速系统的动态指标以抗扰性能为主,而随动系统的动态指标则以动态跟随性能为主。

6、超调量的表达式为:δ=(Cmax-C∞)/C∞×100%。

7、在基频以下,磁通恒定时转矩也恒定,属于恒转矩调速性质,而在基频以上,转速升高时转矩降低,属于恒功率调速。

8、当电动机由三相平衡正弦电压供电时,磁链幅值一定时,u S 的大小与电压角频率δ1 成正比,其方向则与磁链矢量正交。

9、调速系统的动态性能就是抵抗扰动的能力。

10、抗扰性能是反馈控制系统最突出的特征之一。

11、转速反馈闭环调速系统的精度信赖于给定和反馈检测精度。

12、比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状;而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。

13、在起动过程中转速调节器ASR经历了快速进入饱和、饱和、退饱和、三种情况。

14、自动控制系统的动态性能指标包括:跟随性能指标和扰动性能指标。

15、动态降落的表达式为:(△Cmax/Cb) ×100%。

16、基频以上变频调速属于恒功率调速。

17、异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

18、两种最基本的直流调速方式为:调压调速方式和弱磁调速方式。

19、在典型II型系统性能指标和参数的关系分析中,引入了h,h 是斜率为–20dB/dec的中频段的宽度,称作中频宽。

20、Ws*+W =W1* 是转差频率控制系统突出的特点或优点。

21、异步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。

电力拖动自动控制知识点整理

电力拖动自动控制知识点整理

1、电力拖动实现了电能与机械能之间的能量转变。

2、电力拖动自动控制系统——运动控制系统的任务是什么? 通过控制电动机电压、电流、频率等输入量,来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量,是各种工作机械按人们期望的要求运行,以满足生产工艺及其他应用的需要。

3、运动控制系统及其组成 运动控制系统由电动机及负载、功率放大与变换装置、控制器及相应传感器构成4、控制器分模拟控制器和数字控制器两类,现在更多采用全数字控制器5、信号转换电压匹配、极性转换、脉冲整形等6、交流调速系统和直流调速系统的区别。

直流电动机的数学模型简单,转矩易于控制。

交流电动机具有结构简单等诸多优点,但动态数学模型具有非线性多变量强耦合的性质。

7、同步电动机的转速和电源频率严格保持同步8、转矩控制是运动控制的根本问题。

磁链控制与转矩控制同样重要。

9、几种典型的生产机械负载转矩特性。

恒转矩负载特性:恒功率负载特性:风机、泵类负载特性:10、调速系统是电力拖动控制系统中最基本的系统 11、调节直流电动机转速的方法(1)调节电枢供电电压; (2)减弱励磁磁通; (3)改变电枢回路电阻。

自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。

13、 晶闸管整流器-电动机调速系统(V-M 系统)原理图VT 是晶闸管整流器,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,改变可控整流器平均输出直流电压Ud ,事先平滑调速。

14、V-M 系统有点门极电流可以直接用电子控制;有快速的控制作用;效率高15、 触发装置GT 的作用 把控制电压Uc 转换成触发脉冲的触发延迟角α,用以控制整流电压,达到变压调速的目的。

16、带负载单相全控桥式整流电路的输出电压和电流波形 由于电压波形的脉动,造成了电流波形的脉动。

17、V —M 系统主电路如何出现电流连续和断续两种情况。

当V-M 系统主电路有足够大的电感量,而且电动机负载电流也足够大时,整流电流有连续脉动波形。

电力拖动自动控制系统的重点复习,考试必过(优选.)

电力拖动自动控制系统的重点复习,考试必过(优选.)

压Un
也相应下降,而转速给定电压
U
* n
不变,
∆U
n
=
U
* n
−U n
增加。转速调节器 ASR 输出 U c
增加,
使控制角α 减小,晶闸管整流装置输出电压 U d 增加,于是电动机转速便相应自动回升,其调节过程可
简述为:
TL ↑→ Id ↑→ Id (RΣ + Rd ) ↑→ n ↓→ U fn ↑→ ∆U ↑→ Uc ↑→
保产品质量。
3)加、减速-频繁起、制动的设备要求尽量快的加、减速以提高生产率;不宜经受剧烈速度变化的机械则
要求起、制动尽量平稳。
6.解 释 反 馈 控 制 规 律 ?
答(1)被调量有静差(2)抵抗扰动与服从给定(3)系统精度依赖于给定和反馈检测精度
7.闭环空载转速 n0cl 比开环空载转速 n0op 小多少?
之比,称作静差率 s ,即 s
=
∆n N n0
或用百分比表示
s=
∆nN n0
× 100%
在直流电动机变压调速系统中,一般以电动机的额定转速作为最高转速 N n

s
=
∆nN n0
=
∆nN nmin + ∆nN
∴ nmin
=
∆nN s
− ∆nN
=
(1 −
s)∆nN s
D
=
nmax nmin
=
nN s ∆nN (1 −
(2)改变给定电压会改变电动机的转速,因为反馈控制系统完全服从给定作用。 (3)如果给定电压不变,调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化,它不能得到反 馈控制系统的抑制,反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是 被反馈环包围的前向通道上的扰动。 ( 2-13) 为 什 么 用 积 分 控 制 的 调 速 系 统 是 无 静 差 的 ? 在 转 速 单 闭 环 调 速 系 统 中 , 当 积 分 调 节 器 的 输入偏差电压 ∆U = 0 时,调节器的输出电压是多少?它取决于那些因素?

(完整版)电力拖动自动控制系统的重点复习

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1.运动控制系统是由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成,交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。

2.V-M系统:晶闸管整流器—电动机调速系统;SPVWM:电压空间矢量PWM控制3.直流PWM调速系统:脉宽调整变换器—直流电动机调速系统;脉宽调制变换器的作用是:用脉冲宽度调制的方法,把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列,从而可以改变平均输出电压的大小,以调节电动机转速4.泵升电压:当系统工作在逆变状态时,会对滤波电路中滤波电容进行充电,使电容两端电压升高5.静特性:表示闭环系统电动机转速与负载电流(转矩)间的稳态关系6.有静差调速系统:在比例控制调速系统中,存在扰动引起的稳态误差;7.无静差调速系统:对于积分控制和比例积分控制系统,由阶跃扰动引起的稳态误差为0;8.电流截止负反馈:当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流,而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

9.准时间最优控制:在设备物理上的允许条件下,实现最短时间的控制;10.双闭环调速系统:在电流、转速反馈控制系统中,从闭环结构上看,由电流环在里面构成的内环和由转速环在外面构成的外环,两个闭环构成的控制系统称作双闭环调速系统;11.可逆调速系统:可以实现电机正反转,具有四象限运行功能的调速系统称为可逆调速系统;12.环流的定义:采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统,如果两组装置的整流电压同时出现,便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流,称作环流(1)静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流,其中又有两类:直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。

瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零,但因电压波形不同,瞬时电压差仍会产生脉动的环流,称作瞬时脉动环流。

(2)动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。

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1.运动控制系统是由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成,交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。

2.V-M系统:晶闸管整流器—电动机调速系统;SPVWM:电压空间矢量PWM控制3.直流PWM调速系统:脉宽调整变换器—直流电动机调速系统;脉宽调制变换器的作用是:用脉冲宽度调制的方法,把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列,从而可以改变平均输出电压的大小,以调节电动机转速4.泵升电压:当系统工作在逆变状态时,会对滤波电路中滤波电容进行充电,使电容两端电压升高5.静特性:表示闭环系统电动机转速与负载电流(转矩)间的稳态关系6.有静差调速系统:在比例控制调速系统中,存在扰动引起的稳态误差;7.无静差调速系统:对于积分控制和比例积分控制系统,由阶跃扰动引起的稳态误差为0;8.电流截止负反馈:当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流,而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

9.准时间最优控制:在设备物理上的允许条件下,实现最短时间的控制;10.双闭环调速系统:在电流、转速反馈控制系统中,从闭环结构上看,由电流环在里面构成的内环和由转速环在外面构成的外环,两个闭环构成的控制系统称作双闭环调速系统;11.可逆调速系统:可以实现电机正反转,具有四象限运行功能的调速系统称为可逆调速系统;12.环流的定义:采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统,如果两组装置的整流电压同时出现,便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流,称作环流(1)静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流,其中又有两类:直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。

瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零,但因电压波形不同,瞬时电压差仍会产生脉动的环流,称作瞬时脉动环流。

(2)动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。

两种抑制环流方法:(1)只要实行α≥β配合控制就能保证消除直流平均环流。

(2)可在环流回路中串入环流(均衡)电抗器,抑制瞬时脉动环流13.双极式控制的桥式可逆PWM变换器有下列优点:(1)电流一定连续;(2)可使电动机在四象限运行;(3)电动机停止时有微振电流,能消除静磨擦死区;(4)低速平稳性好,系统的调速范围大;(5)低速时,每个开关器件的驱动脉冲仍较宽,有利于保证器件的可靠导通。

14.转差频率控制系统调速:在转差率s 很小的范围内,只要能够维持气隙磁通φm不变异步电机的转矩就近似与转差角频率ωs成正比,即在异步电机中,控制转差率就代表了控制转矩。

15.脉冲宽度调制(PWM):利用电力电子开关的导通与关断,将直流电压变成连续可变的电压,并通过控制脉冲宽度或周期达到变压变频的目的16.SPWM 控制方式:SPWM 即以正弦波作为调制信号对载波信号进行调制后,产生一组等幅而脉冲宽度正比干正弦波的矩形脉冲。

将该组脉冲作为逆变器开关元件的控制信号,从而在逆变器负载上(多为异步电动机)得到与控制信号波形相同,等效于正弦波的驱动电压。

17.电压空间矢量PWM(SVPWM)的基本思想:按空间矢量的平行四边形合成法则,用相邻的两个有效工作矢量合成期望的输出矢量。

18.电流截止负前反馈的作用:(1)限流保护(过载自动保护);(2)加速起动过程。

载流环节的物理实现方法:(1)比较电压法;(2)稳压管法;(3)封锁运放法19.PID 控制器各环节的作用是:(l) 比例环节P:成比例地反映控制系统的偏差信号,偏差一旦出现,控制器立即产生控制作用,以便减少偏差,保证系统的快速性。

(2) 积分环节I:主要用于消除静差,提高系统的控制精度和无差度。

(3) 微分环节D:反映偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号变得过大之前,在系统中引入一个早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。

20.反馈控制规律(转速反馈闭环调速系统的三个基本特性)。

(1)比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统(2)反馈控制系统的作用是:抵抗扰动, 服从给定(3)系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度21. 双闭环直流调速系统中转速调节器和电流调节器的作用:(1) 转速调节器 ASR 的作用:1)转速 n 跟随转速给定电压U n *变化,稳态无静差。

2) 突加负载时转速调节器 ASR 和电流调节器 ACR 均参与调节作用,但转速调节器 ASR 处于主导作用对负载变化起抗扰作用。

3)其输出电压限幅值决定允许最大电流值。

(2) 电流调节器 ACR 的作用:1) 起动过程中保证获得允许最大电流。

2) 在转速调节过程中,使电流跟随其电流给定电压U n *变化。

3) 电源电压波动时及时抗扰作用,使电动机转速几乎不受电源电压波动的影响。

4) 当电动机过载、堵转时,限制电枢电流的最大值,从而起到安全保护作用22. 双闭环调速系统,电网电压波动时,ACR 起主要调节作用;负载扰动时,ASR 起主要抗扰调节作用23. 交流异步电动机数学模型具有高阶、非线性、强耦合、多变量的性质。

异步电动机的动态模型由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成。

磁链方程和转矩方程为代数方程,电压方程和运动方程为微分方程。

24. 试述双闭环直流调速系统起动过程的三个阶段和三个特点,以及性能指标。

答:(1) 三个阶段:第 1 阶段为电流上升阶段,第 2 阶段为恒流升速阶段,第 3 阶段为转速调节阶段。

(2)三个特点:饱和非线性控制,准时间最优控制,转速超调。

(3)性能指标:稳态调速性能指标,动态性能指标;稳态性能指标:调速范围、静差率;动态性能指标:跟随性能指标(上升时间、超调量、调节时间)、抗扰性能指标(动态降落、恢复时间)25. 转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是什么?答:1) 饱和非线性控制ASR 饱和,转速环开环,恒值电流调节的单闭环系统;ASR 不饱和,转速环闭环,无静差调速系统.2)准时间最优控制,恒流升速可使起动过程尽可能最快。

3)转速超调:只有转速超调才能使 ASR 退饱和。

26. 调节器的设计过程可以简化为两步:第一步:先选择调节器的结构,以确保系统稳定,同时满足所需的稳态精度。

第二步:再选择调节器的参数,以满足动态性能指标的要求。

27. 电力电子变压变频器分类:交-直-交变频器、交-交变频器交-直-交变频器:先将恒压恒频的交流电整成直流,再将直流电逆变成电压与频率均为可调的交流,称作间接变频。

交-交变频器:将恒压恒频的交流电直接变换为电压与频率均为可调的交流电,无需中间直流环节,称作直接变频28. 转差频率控制的转速闭环变压变频调速系统结构原理图两个转速反馈:转速外环为负反馈,ASR 为转速调节器,一般选用PI 调节器,转速调节器ASR 的输出转差频率给定相当于电磁转矩给定。

内环为正反馈,将转速调节器ASR 的输出信号转差频率给定与实际转速相加,得到定子频率给定信号**1s ωωω=+29. 转差频率控制系统突出的特点或优点:转差角频率与实测转速相加后得到定子频率。

在调速过程中,实际频率随着实际转速同步地上升或下降,加、减速平滑。

在动态过程中转速调节器ASR饱和,系统以对应于最大转差频率的最大转矩起、制动,并限制了最大电流,保证了在允许条件下的快速性。

30.矢量变换控制系统:模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,就能够控制异步电动机了。

由于进行坐标变换的是电流(代表磁动势)的空间矢量,所以这样通过坐标变换实现的控制系统就叫做矢量变换控制系统或称矢量控制系统。

31.矢量控制的基本思想:通过坐标变换,在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中,得到等效的直流电动机模型,仿照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链,然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量,以实施控制。

32.矢量控制系统特点(1)按转子磁链定向,实现了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦,需要电流闭环控制(2)转子磁链系统的控制对象时稳定的惯性环节,可以采用磁链闭环控制,也可以采用开环控制(3)采用连续的PI控制,转矩与磁链变化平稳,电流闭环控制可有效地限制起、制动电流。

带除法环节的矢量控制系统结构图33.直接转矩控制系统的基本思想:根据定子磁链幅值偏差的正负符号和电磁转矩偏差的正负符号,再依据当前定子磁链矢量所在的位置,直接选取合适的电压空间矢量,减小定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差,实现电磁转矩与定子磁链的控制。

双闭环直流调速系统的动态结构图由于系统本身没有自动限制起制动电流的作用,频率设定必须通过给定积分算法产生平缓的升速或降速信号,⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧>-<+= =⎰⎰*1111*1111*11*11)()()(ωωτωωωωτωωωωωωttdownNttupNdttdttt电压/频率特性⎩⎨⎧<≥==NNNs fUfU111'111)()(ωωωωωω14、积分调节器为什么能消除静差?采用积分调节器,当转速在稳态时达到与给定转速一致,系统仍有控制信号,保持系统稳定运行,实现无静差调速。

比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状;而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史,虽然ΔU n=0,只要历史上有过ΔU n,其积分有一定数值,就能产生足够的控制电压U ct,保证新的稳态运行。

1.试分析并解释矢量控制系统与直流转矩控制系统的优缺点。

答:两者都采用转矩(转速)和磁链分别控制,但两者在控制性能上却各有千秋。

VC系统强调Te与Ψr的解耦,有利于分别设计转速与磁链调节器;实行连续控制,可获得较宽的调速范围;但按定子Ψr定向受电动机转子参数变化的影响,降低了系统的鲁棒性。

DTC系统则实行Te与Ψs砰-砰控制,避开了旋转坐标变换,简化了控制结构;控制磁链而不是转子磁链,不受转子参数变化的影响;但不可避免地产生转矩脉动,低速性能较差,调速范围受到限制。

2.磁链定向方法有哪两种?分别采用了哪种坐标系?答:1) 按转子磁链r:ψ定向:控制性能最好,但转子磁链不易测量和控制;采用M-T坐标系;2) 按定子磁链s:ψ定向:定子磁链最容易测量和控制,但控制性能不好;采用α-β坐标系3.将三相交流电机变换成两极直流电机的物理模型要经过的坐标变换有哪些?答:先将静止的三相坐标A-B-C 转换成静止的两相坐标α-β,再将静止的两相坐标α-β换成旋转的两相坐标d-q 或同步两相坐标(M-T)。

4.为什么转速闭环转差频率控制的变频调速系统能够仿照直流电动机双闭环系统进行控制,但是其动静态性能却不能完全达到直流双闭环系统的水平?答:(1)在分析转差频率控制规律时,是从异步电机稳态等效电路和稳态转矩公式出发的,所谓的“保持磁通Φm恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立。

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