电力传动控制系统 - 终结版
时转速的稳定度的，它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率就越小，转速的稳定度就 越高。 调速范围、静态速降和最小静差率之间的关系为： D
nN ΔnN (1 )
②调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。在调速过程中， 若额定速降相同，则转速越低，静差率就越大。如果低速时的静差率能满足设计要求，则高 速时的静差率就更满足要求了。 因此，调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值 为准。所以说，脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了。 8. 试简述 PID 控制器中，比例、积分和微分环节各自的作用，并分析其特性。 （知道） 答：①比例环节对偏差进行放大，产生与偏差成正比的控制信号，施加于被控对象，以减少 偏差。②积分环节通过对偏差历史的累积，产生控制信号以消除偏差，可实现系统的无差调 节。 kI 越大，积分作用越大，有利于减小误差，但减慢系统响应。③微分环节能反映偏差 的变化率，具有加速系统响应，减小调节时间的作用。 ▉第 3 章 直流传动控制系统（70％） 1. 晶闸管-电动机系统（V-M 系统）存在哪些问题？ 答：①系统机械特性的变异问题（电流断续） ；②能量回馈问题（晶闸管的单向导电性） 。 2. 引入转速负反馈后，为何能改善系统性能？试分析比较开环和闭环系统，在哪些方面可 以改善系统性能？ 答：❶开环调速系统虽能实现一定范围内的无级调速，但是其额定速降很大，往往不能满足 生产工艺要求。为了克服开环系统的不足，根据自动控制原理，自动产生纠正偏差的作用。由于 转速降落正是由负载引起的转速偏差，显然，闭环调速系统应该能够大大减少转速降落。为 此引入转速反馈，组成转速反馈控制的闭环直流调速系统。 ❷比较开环系统的机械特性和闭环系统的静特性，可以看出转速反馈闭环控制的优越性： ①闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。 ②闭环系统的静差率要比开环系统小得 多。③如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。 ★3. 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？ 如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速发 电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？ 答： ①转速单闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性， 从而在保证一 定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，需增设电压放大器以及检 测与反馈装置。②改变给定电压能够改变电动机的转速，因为反馈控制系统的作用是：抵抗 扰动，服从给定。③如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比能够改变转速，
7. 为何要在直流调速转速负反馈系统中引入电流负反馈？在转速、电流双闭环直流调速统 中，ASR 和 ACR 各起什么作用？ 答：⑴为了得到近似的恒流过程。⑵ASR 的作用：①ASR 是调速系统的主导调节器，它使转 速 n 很快地跟随给定电压 U n 的变化，稳态时可减小转速误差，如果采用 PI 调节器，则可实 现无静差。② 对负载变化起抗扰作用。③其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。 ACR 的作用：①作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随
差电压 U n 0 时，积分调节器的输出电压 U c 是一个定值，这个电压的大小取决
* 于稳态转速 n （即给定电压 U n 和转速负反馈系数 K n ） 、负载电流 I d 、主回路电
阻 R 、触发整流环节的放大倍数 K s 等，如下式所示：
Uc
Ce n I d R K e n I d R U* ，n n Ks Ks Kn
*
采用配合控制策略的系统特性如图 3-20 所示，其中：横坐标为转速，以额 定转速 nN 为分界线，分为基速以下和基速以上两个区域；纵坐标同时表示电压
U d 、磁通 、转矩 Te 和功率 P 。在基速以下，磁通 N ，随着电压增大，转
速升高，但转矩不变，功率却与电压一样变化；在基速以上，电压 U d U N 保持 不变，随着磁通 减小，转速进一步增大，但转矩却随磁通一起减小，而功率保 持不变。 （ Te CT I a , P Te ）
★11.采用两组晶闸管装置反并联供电的 V-M 系统，试分析在四象限运行中，两组整流器工 作在整流和逆变状态的输出电压极性、电流，功率流向，及电动机的运行状态及其机械特 性。 答：
4
12．试分析逻辑控制无环流可逆系统正向和反向起动和制动的过程。画出各参变量的动态 波形，并说明在每个阶段中 ASR 和 ACR 各起什么作用，VF 和 VR 各处于什么状态。 答：逻辑控制无环流可逆系统的正向动态过程可分为三个主要阶段： 1）起动阶段。如果可逆调速系统采用转速、电流双闭环控制方法，其起动过程与不可逆调 速系统的起动过程相同（图 3-18） ，ASR 饱和，由 ACR 起主要作用，在允许最大电流限制下 使转速基本上按线性变化的 “准时间最优控制” ， 动态过程的响应曲线如图 3-30 中的阶段Ⅰ 所示。2）正向运行阶段。ASR 退饱和后，进行转速无差调节，系统进入稳态，其响应曲线 如图 3-30 的阶段Ⅱ。3）正向制动阶段，在这一阶段首先通过 VF 的逆变使电流下降过零， 并封锁脉冲使其关闭；然后开通 VR，使其建立电流并达到最大电流 I dm ，此时电动机进入 制动阶段，通过反接制动和回馈制动使转速迅速下降。如果是停车，则电动机停止运行，其 动态过程如图 3-30 的阶段Ⅲ。 如果还需反向运行，则电动机在转速过零后，继续反向起动，其过程与正向起动相同， 响应曲线如图 3-30 的阶段Ⅳ。由于两组晶闸管在切换过程中需要延时，以保证可靠换流， 这就造成了电流换向死区，如图 3-30 所示。 第 4 章 交流传动控制系统（变压，变频，调速）30％ 1. 何谓交流异步电动机的动态等效电路和稳态等效电路？两者之间有何不同？ 答： 动态等效电路仅仅忽略了空间谐波， 并没有忽略时间谐波， 因此动态等效电路中的电压、 电流及磁链可以是任意波形。而稳态等效电路还忽略了时间谐波。 2. 异步电动机的变压调速需要何种交流电源？有哪些交流调压方法？ 答：①需要三相交流电源。②自耦变压器或带直流励磁绕组的饱和电抗器（过去） ，晶闸管 交流调压器（现代） 。
* 因为改变反馈电压的分压比，就相当于改变了反馈系数 K n ，而 U n U n Kn n 。
2
④如果测速发电机的励磁发生了变化， 系统没有克服这种干扰的能力， 因为该变化不是被反 馈所包围的扰动，闭环系统对此没有抑制能力，如下图所示。
4. 在转速负反馈调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测速 发电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量有无调节能力？why 答： ①反馈控制系统的规律是： 一方面能够有效地抑制一切被包围在负反馈内前向通道上的 扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随给定作用，对给定信号的任何变化都是唯命是从的。 ②如上图所示，在转速负反馈调速系统中，系统对电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、 电枢电阻各量发生变化时所引起的转速变化有调节能力， 而对测速发电机励磁的变化没有调 节作用。 6. 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 I 调节器的输 入偏差电压
(选择)矢量控制的基本思想：分离磁通和转矩（转速） 。 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：①基本结构：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。 ②基本工作原理：根据输入的控制指令，与传感器采集的系统检测信号，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。③共性问题：a.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。b.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， 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。c.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性能的重要课题。d.控制策略和控制器的设计。根据生产工艺要求， 研发或选择适当的控制方法或策略是实现电力传动自动控制系统的主要问题。 ★2．直流电动机有几种调速方法，其机械特性有何差别？ 答：答：直流电动机转速和其他参量之间的稳态关系为 n
1
用字母 D 来表示，即 D nmax 当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加
nmin
到额定值时所对应的转速降落 ΔnN 与理想空载转速 n0 之比，称为静差率，用字母
来表示，即
ΔnN n -n 1 0 0 % 0 N 1 0 0 % 静差率是用来衡量调速系统在负载变化 n0 n0
U n 0 时，调节器的输出电压是多少？它取决于哪些因素？
答： ①用积分控制的调速系统不只靠偏差而且靠偏差的积累来控制， 只要输入偏差电
压 U n 0 ，积分控制就使得 U n dt 逐渐积累，因而转速就要变化；只有到
U n 0 时， U n dt 不再变化，转速才稳定下来，因而是无静差的。②当输入偏
U a RI a Ce
由上式可知，有以下三种调节直流电动机转速的方法： 1）改变电枢回路电阻 2）减弱励磁磁通 3)调节电枢供电电压 比较三种调速方法可知，改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速 范围不大，往往只是配合调压方案，实现一定范围内的弱磁升速；调节电枢供电电压的方式 既能连续平滑调速，又有较大的调速范围，且机械特性也很硬。因此，直流调速系统往往以 变压调速为主，仅在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。 3. 从异步电动机转差功率 Psl 的角度，可把交流调速系统分成哪几类？并简述其特点。 答：可以把异步电动机的调速系统分成三类： 1）转差功率消耗型。调速时全部转差功率都转换成热能消耗掉，它是以增加转差功率 的消耗来换取转速的降低（恒转矩负载时） ，这类调速方法的效率最低，越向下调效率越低。 2）转差功率馈送型。调速时转差功率的一部分消耗掉，大部分则通过变流装置回馈电 网或转化成机械能予以利用，转速越低时回收的功率越多，其效率比前者高。 3）转差功率不变型。这类调速方法无论转速高低，转速降都保持不变，而且很小，因 而转差功率的消耗基本不变且很小，其效率最高。 目前通常采用笼型转子异步电动机实现低于同步转速的调速，调速方法可选择定子变压调 速、定子变压变频调速等方案；当需要高于同步转速运行或其他特殊应用场合时，则需采用 绕线转子异步电动机，通过定子和转子实行双馈调速。 ★7. 调速范围和静差率的定义是什么? 调速范围与静态速降和最小静差率之间有什么关 系? 为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？ 答：①生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比，称为调速范围，
电力传动与自动控制系统
被控对象是整个自动控制系统的目标，通过对其参数的控制 ，实现系统的稳定运行和优化控制。
常见类型
温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等。
05 电力传动与自动控制系统 的集成
系统集成的方法与技术
模块化设计
将系统划分为多个独立的功能模块，便于系 统的扩展和维护。
集成平台
构建统一的集成平台，整合各种资源，实现 信息的共享和协同工作。
电力电子变换器的分类
根据工作原理和应用领域，电力电子变换器可分为AC-DC、DCAC、DC-DC等类型。
控制系统的基本原理
控制系统的组成
控制系统由控制器、受控对象、执行器和传感器等组成。
控制系统的基本原理
通过传感器检测受控对象的输出，并将检测到的信号传输给控制器进行处理，控制器根据 处理结果输出控制信号，控制执行器对受控对象进行调节，实现受控对象的稳定和优化。
智能家居
在智能家居领域，自动控制系统 用于控制家电设备、照明、温度
等，实现智能化管理和节能。
自动控制系统的发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，自动控制 系统将更加智能化，能够自适应地处 理复杂环境和任务。
网络化
随着物联网技术的发展，自动控制系 统将更加网络化，实现远程监控和数 据共享。
模块化Leabharlann 为了便于维护和升级，自动控制系统 将采用模块化设计，提高系统的可扩 展性和可维护性。
控制系统的性能指标
控制系统的性能指标包括稳定性、快速性、准确性和鲁棒性等。
03 自动控制系统概述
定义与特点
定义
自动控制系统是指通过自动调节、控 制、监视等手段，使被控对象自动地 按照预定的规律运行或变化。
特点
电力传动控制系统
第 1 章电力传动掌握系统的根本构造与组成1.依据电力传动掌握系统的根本构造，简述电力传动掌握系统的根本原理和共性问题。
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。
电力传动掌握系统的根本构造如图 1-1 所示，一般由电源、变流器、电动机、掌握器、传感器和生产机械〔负载〕组成。
电源掌握指令掌握器变流器电动机负载传感器图1-1电力传动掌握系统的根本构造电力传动掌握系统的根本工作原理是，依据输入的掌握指令〔比方：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〕，经过肯定的处理给出相应的反响掌握信号，掌握器按肯定的掌握算法或策略输出相应的掌握信号，掌握变流器转变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机转变转速或位置，再由电动机驱动生产机械依据相应的掌握要求运动，故又称为运动掌握系统。
虽然电力传动掌握系统种类繁多，但依据图 1-1 所示的系统根本构造，可以归纳出研发或应用电力传动掌握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牢靠地运行，正确选择驱动生产机械运动的电动机至关重要。
应依据生产工艺和设备对驱动的要求，选择适宜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、过载力量等进展电动机容量的校验。
2）变流技术争论。
电动机的掌握是通过转变其供电电源来实现的，如直流电动机的正反转掌握需要转变其电枢电压或励磁电压的方向，而调速需要转变电枢电压或励磁电流的大小；沟通电动机的调速需要转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响的关键，依据反响掌握原理，需要实时检测电力传动掌握系统的各种状态，如电压、电流、频率、相位、磁链、转矩、转速或位置等。
因此，争论系统状态检测和观测方法是提高其掌握性能的重要课题。
机电传动控制考试计算题练习终极版..
1.如图所示，某车床电力拖动系统中，已知：切削力F=2000N,工件直径d=150mm,电动机转速n=1450r/min,减速箱的三级速比j1=2,j2=1.5,j3=2,各转轴的飞轮转矩为GD2M=3.5Nm2, GD21=2Nm2, GD22=2.7Nm2, GD23=3.5Nm2,各级的传动效率都是ηc=0.9。
求（1）切削功率 3.796kw（2）电动机输出功率 5.2kw（3）系统总飞轮转矩（折算到电动机轴上） 4.55 Nm2（4）忽略电动机空载转矩时，电动机的电磁转矩34.3 Nm（5）车床开车，但未切削时，若电动机加速度dn/dt=800r/(min·s),忽略电动机空载转矩，但不忽略传动机构的转矩损耗，求电动机的电磁转矩。
19 Nm2.有一台他励直流电动机，已知：U N＝220V，I N＝53.8A，n N＝1500r/min，Ra＝0.7Ω。
（1）直接启动时启动电流是多少；如果希望把启动电流限制在额定电流的2倍，需要串入多大的启动电阻。
（2）如果负载转矩不变，将电枢电压降低一半，系统稳定后的转速是多少？3.异步电动机固有机械特性的计算见课后练习题。
4.一台他励直流电动机额定功率PN =22kW,额定电压UN=220V,额定电流IN=115A,额定转速nN =3000r/min,电枢回路总电阻Ra=0.1Ω。
拖动位能性恒转矩负载运行，负载转矩为61N·m,忽略空载转矩，求：（1）稳定拖动负载时的电动机转速；3032 或3033 r/min（2）电枢回路串入0.5Ω电阻后的转速；2372r/min（3）在固有特性下，进行能耗制动，制动起始电枢最大电流取为250A，试求电枢应串多大电阻及稳定后的转速，并画出制动的机械特性。
0.734Ω-1266r/min6.有一台他励直流电动机，已知：P N＝13kW,U N＝220V，I N＝69.7A，n N＝1500r/min，Ra＝0.224Ω。
电力传动自动控制系统
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第 II 阶段 恒流升速阶段（续）
特点： • ASR处于饱和状态－－转速环开环； • 电流无静差系统； • 转速线性上升； • Id略小于Idm
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第 Ⅲ 阶段转速调节阶段（ t2 以后）
ASR和ACR都不饱和，
ASR起主导作用，ACR 力图使 Id 尽快地跟随 U*i ，或者说，电流内 环是一个电流随动子系 统。
电流U*im 给定下的电流调节系统，基本上保持电流 Id 恒定，因而系统的加速度恒定，转速呈线性增长，直到 n =n* 。
• 电机的反电动势E 也按线性增长，对电流调节系统来说， E 是一个线性渐增的扰动量，为了克服它的扰动， Ud0 和 Uc 也必须基本上按线性增长，才能保持 Id 恒定。
• 当ACR采用PI调节器时，要使其输出量按线性增长， 其输入偏差电压必须维持一定的恒值，也就是说， Id 应略低于 Idm。
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二。
转速、电流双闭环直流调速系统的组成
TA
Ui
U*n + U*
i 内环 ACR Uc
ASR
Un
i
-
+
Id
M M
+
+
UPE
Ud
-
n
TG TG
n
外 环
图2-2 转速、电流双闭环直流调速系统结构 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
Id
* U im
I dm
最大电流-- Idm 取决于容许过载 能力和拖动系统允许的最大加速 度。
电力传动控制系统——运动控制系统(习题解答)
运动控制系统的基本原理
运动控制系统的定义和组成 运动控制系统的基本功能 运动控制系统的基本原理 运动控制系统的分类和应用
04
电力传动控制系统 的应用
工业自动化领域的应用
电机驱动控制： 电力传动控制系 统可应用于工业 自动化领域的电 机驱动控制，实 现电机的高效、 精确控制，提高 生产效率和产品 质量。
• 运动控制系统的基本组成：如上所述，运动控制系统通常由控制器、驱动器、执行器、传感器等组成。
• 运动控制系统的基本原理：在运动控制系统中，控制器根据输入的指令和传感器的反馈信号，计算出控制指令并输 出给驱动器；驱动器则将控制指令转换为电信号，驱动执行器运动；执行器将电信号转换为机械运动；传感器则检 测执行器的位置、速度等运动参数，并将检测结果反馈给控制器。通过这样的循环过程，实现机械系统的精确运动 控制。
• 运动控制系统的基本概念
• 运动控制系统的作用：运动控制系统是实现各种运动控制任务的关键设备，如数控机床、机器人、自动化生产线等 都需要运动控制系统来驱动其运动。
• 运动控制系统的分类：根据不同的分类标准，运动控制系统可以分为不同的类型。如按照控制方式可以分为开环控 制和闭环控制；按照控制精度可以分为普通运动控制系统和精密运动控制系统等。
火箭发射和姿态控制：电力传动控制系统用于火箭发射和姿态控制，确保火箭在复杂环境中的 稳定性和可靠性。
太空探测器运动控制：电力传动控制系统用于太空探测器的精确运动控制，实现探测器在太空 中的精确导航和定位。
05
运动控制系统的应 用
数控机床领域的应用
数控机床概述 运动控制系统在数控机床中的应用 运动控制系统在数控机床中的优势 运动控制系统在数控机床中的发展趋势
自动化生产线领域的应用
《电力传动控制系统》课程教学大纲
《电力传动控制系统》教学大纲一、课程地位与课程目标（一）课程地位随着电子、信息等高新技术的发展与进步，传统机电技术获得了改造、创新的可能和手段，电气工程及其自动化专业的学生除了需深刻理解电器、机械的原理和系统外，更需要具备运用电子技术（（电力电子技术、微电子技术）、现代控制理论/技术实现传统机电系统高新技术改造的能力,为从事与电气工程专业有关的工作和科学研究打下一定的基础。
《电力传动控制系统》是电气工程及其自动化专业和自动化专业的核心课程，既有完整的理论体系，又有很强的实践性，是一门把理论基础和工具应用到工程实践中去的典范课程。
（二）课程目标1. 能够应用自动控制理论解决运动控制系统的设计问题（1.4）。
2. 能够应用自动控制理论分析运动控制系统的复杂工程问题（2.2）。
3. 具有电力拖动控制系统的工程开发和实验的基本能力（3.3）。
4. 能够基于自动控制理论对运动控制系统设计实验、仿真、分析与解释数据（4.3）。
5. 能够针对运动控制系统进行仿真与辅助设计（5.2）。
二、课程目标达成的途径与方法采用课堂教学的方法。
主要讲解转速开环控制的直流调速系统、转速闭环控制的直流调速系统、转速、电流双闭环控制的直流调速系统、直流调速系统的数字控制、基于稳态模型的异步电动机调速系统、基于动态模型的异步电动机调速系统、绕线转子异步电机双馈调速系统、同步电动机变压变频调速系统的概念、实现方法及具体的应用。
通过实例的讲解，使同学们更好地熟悉或掌握运动控制系统设计的方法和步骤，提高学生对电力传动系统的学习兴趣、培养学生应用理论基础和工具解决实际问题的能力。
课堂教学尽量引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。
实验环节安排在专门的实验课程“电气控制专业实验”。
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。
四、课程主要内容与基本要求五、课程学时安排七、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材1．《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》(第5版).阮毅.机械工业出版社.2016年.(普通高等教育“十一五”国家级规划教材普通高等教育电气工程与自动化类“十三五”规划教材).（二）主要参考书：1. 《电力拖动自动控制系统》.李华德等.机械工业出版社.2009年2月.2. 《电力电子技术》(第五版).王兆安.机械工业出版社.2009年5月.3. 《电气传动实验指导书》. 中国计量大学.。
电力牵引传动控制系统
电力牵引传动控制系统：核心技术与应用优势一、电力牵引传动控制系统概述电力牵引传动控制系统，作为现代轨道交通领域的关键技术，以其高效、环保、低噪音等优势，逐渐成为我国铁路、城市轨道交通等领域的主流驱动方式。
该系统主要包括电力变换、电机控制、传动装置及监控系统等部分，通过先进的控制策略，实现列车牵引与制动的高效运行。
二、电力牵引传动控制系统的核心技术1. 电力变换技术电力变换技术是电力牵引传动控制系统的核心，主要包括整流、逆变和滤波等环节。
通过对输入的电能进行高效转换，为电机提供稳定、可靠的电源供应，确保列车在各种工况下都能实现优异的牵引性能。
2. 电机控制技术电机控制技术主要针对牵引电机进行精确控制，包括速度、转矩和位置控制等。
采用矢量控制、直接转矩控制等先进控制策略，实现电机的高效、稳定运行，降低能耗，提高列车运行品质。
3. 传动装置技术传动装置技术主要包括齿轮箱、联轴器等部件，将电机输出的动力传递到车轮，实现列车的牵引和制动。
通过优化传动装置的设计，降低噪音、提高传动效率，确保列车运行的安全性和舒适性。
4. 监控系统技术监控系统技术负责对整个电力牵引传动控制系统进行实时监控，包括故障诊断、保护、数据处理等功能。
通过集成化、智能化的监控手段，提高系统的可靠性和运行稳定性。
三、电力牵引传动控制系统的应用优势1. 节能环保电力牵引传动控制系统采用电能作为动力来源，相较于传统燃油驱动方式，具有显著的节能环保优势。
同时，系统的高效运行有助于降低能源消耗，减少污染物排放。
2. 运行速度快电力牵引传动控制系统具有较高的功率密度，能够实现列车的快速启动、加速和制动，提高运行速度，缩短运行时间。
3. 维护成本低相较于传统传动系统，电力牵引传动控制系统结构简单，故障率低，维护方便。
通过智能化监控手段，可实现故障预警和远程诊断，降低维护成本。
4. 噪音低、舒适性高电力牵引传动控制系统采用交流电机驱动，相较于直流电机，噪音更低，振动更小，提高了乘客的舒适度。
电气传动技术补考终极绝杀资料
一、填空题（10分）每小题2分1.V-M系统的开环机械特性由连续段与断续断组成。
连续段的特性比较硬,改变控制角时是一族平行的直线,在断续区的特性呈现显著非线性，特性软，理想空载转速高。
2.单闭环调速系统采用PI调节器校正环节解决了动静特性间的矛盾，而保留电流截止环节是为解决启动时冲击电流过大的问题，当减速或停车时，由于可控硅电路的电流不能反向，不能产生制动转矩，欲要快速制动就需增设能耗制动线路。
3.静差率与机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，则稳态精度越高，同样硬度的特性，理想空载转速越低，静差率越大，则稳速的精度越差。
4.双闭环调速系统，在启动过程的大部分时间内，转速调节器处于饱和状态，此时它起着饱和非线性控制作用；当转速超调后，转速调节器退出饱和，它才真正发挥线性（速度）调节作用。
5.转速电流双闭环系统中，对于电网电压的波动电流调节器起主要抗扰调节作用，对于负载的波动转速调节器起主要的抗扰调节作用。
6.双闭环直流调速系统的启动过程可分为电流上升阶段、恒流加速阶段、转速调整阶段、稳定运行阶段。
7.环流可分为两大类：静态环流和动态环流。
8.在直流电机可逆调速系统中，欲消除环流可采用两种控制方法，即逻辑无环流和错位无环流。
9.可逆调速系统中可控硅电路逆变的主要用途：在直流电动机制动或减速时，把电动机的动能回馈给交流电源，一组可控硅由整流状态转变到逆变状态时，电压反向，电能由负载侧传送到交流电源侧。
10.逻辑无环流可逆调速系统使逻辑装置翻转的必要条件是转矩极性发生改变，充分条件是I d = 0，从发出逻辑指令到执行指令必需经过关断等待延时，这是为了防止I d 0，产生逆变颠覆；还必需经过触发等待延时，是为了防止SCR不关断，造成直流环流。
11.可逆系统的制动过程可分为；本组逆变阶段和它组制动阶段。
而后者又可分为：它组建流子阶段、它组逆变子阶段和反向减流子阶段。
12.可逆PWM变换器可分为：双极式可逆PWM变换器，同一桥臂的上下两个GTR同ON或OFF。
电力传动控制系统第03章直流传动控制系统课件
由式（3-1）调速系统开环机械特性
n Ud IdR Ke
（3-10）
设测速反馈环节的转速反馈系数为αK，n 单位V•min/r， 则转速反馈电压Un为
-28-
设测速反馈环节的转速反馈系数为Kn，单位V•min/r， 则转速反馈电压Un为
Un Knn
（3-11）
从上述五个关系式中消去中间变量，整理后，即得转 速负反馈闭环直流调速系统的静特性方程式
总电阻包括了电机的电枢电阻Ra，整流器的内阻Re，以 及线路电阻Rl，即为
R Ra Re Rl
（3-3）
-7-
由于R >>Ra，因此在相同电压下，V-M系统的机械
特性要比直流电动机电枢调压的机械特性软。如图3-2a
所示，其中：曲线①为仅考虑电枢电阻的机械特性；曲
线②为V-M系统的机械特性，虚线表示电流断续，其特
3.1 开环直流调速系统的组成与主要问题
3.1.1 开环直流调速系统的组成 3.1.2 开环直流调速系统的主要问题 3.1.3 开环系统的静特性计算
-1-
直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广范围 内平滑调速，在许多需要调速和（或）快速正反向的电 力拖动领域中得到了广泛的应用。近年来，高性能交流 调速技术发展很快，交流调速系统有逐步取代直流调速 系统的趋势。然而直流拖动控制系统毕竟在理论上和实 践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流 拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学 顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。
V-M系统进行能量的双向流动较为困难。这里有两种情 况：如果电动机驱动位能性负载，比如起重机，就可以 通过整流电路自身的有源逆变将位能负载下降过程的机 械能回馈到电网，如图3-3所示。根据晶闸管触发脉冲的 相位，相控整流器有两种工作状态：
电力传动自动控制系统
•n0 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱC
和状态。
• 至于ASR，在
CA段未饱和，在
AB段饱和。
•O
•IdN
•
•A
•B
•Idm
•Id
•
（1）转速调节器不饱和
（U*i < U*im， Id < Idm ） • （2） 转速调节器饱和
•(n < n0 )
•
各变量的稳态工作点和稳态参数计算
•稳态工作中，两个调节器都不饱和
•
PI调节器的特点
•
典型II型系统动态抗扰性能指标与参数的关系
•（参数关系符合最小Mr准则）
h
3 4 56
7 8 9 10
Cmax/Cb 72.2% 77.5% 81.2% 84.0% 86.3% 88.1% 89.6% 90.8% tm / T 2.45 2.70 2.85 3.00 3.15 3.25 3.30 3.40 tv / T 13.60 10.45 8.80 12.95 16.85 19.80 22.80 25.85
•1 •C •E
e
i
s)
•
• Tois+1
• • Tons+1
•
电流调节器的设计 设计分为以下几个步骤：
1.电流环结构图的简化 2.电流调节器结构的选择 3.电流调节器的参数计算 4.电流调节器的实现
•
简化后的电流环结构图
•U*i(s
)
•+
•-
•Uc •AC (s)
R
•Ks /R
• (Tls+1)(Tis+1)
的随动系统。
•
（2）动态跟随性能指标
参数关系KT