电力拖动课程设计.

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电力拖动课程设计方案模板

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一、课程背景与目标1. 课程背景:随着我国工业化进程的加快,电力拖动技术在工业自动化领域的应用日益广泛。

本课程旨在让学生了解电力拖动的基本原理、系统组成、工作过程及常见故障分析,培养学生在实际工程中应用电力拖动技术的能力。

2. 课程目标:(1)使学生掌握电力拖动的基本原理、系统组成及工作过程;(2)使学生熟悉电力拖动系统中常用电气元件的性能及选用;(3)培养学生分析、解决电力拖动系统故障的能力;(4)提高学生动手实践能力,为今后从事相关工作打下坚实基础。

二、课程内容与安排1. 课程内容:(1)电力拖动基本原理;(2)电力拖动系统组成及工作过程;(3)常用电气元件性能及选用;(4)电力拖动系统故障分析及处理;(5)电力拖动系统设计及应用。

2. 课程安排:(1)理论教学:40学时;(2)实践教学:20学时;(3)实验:10学时。

三、教学方法与手段1. 教学方法:(1)讲授法:教师系统讲解电力拖动相关知识,使学生掌握基本原理;(2)案例分析法:通过实际案例,培养学生分析、解决问题的能力;(3)实验法:通过实验,使学生掌握电力拖动系统的工作过程及故障处理方法;(4)讨论法:鼓励学生积极参与课堂讨论,提高课堂氛围。

2. 教学手段:(1)多媒体课件:利用多媒体课件,提高教学效果;(2)实验设备:提供实验设备,使学生能够进行实际操作;(3)网络资源:鼓励学生利用网络资源,拓宽知识面。

四、考核方式与评价标准1. 考核方式:(1)平时成绩:占30%,包括课堂表现、作业完成情况等;(2)实验成绩:占20%,包括实验操作、实验报告等;(3)期末考试:占50%,包括理论知识和实际应用。

2. 评价标准:(1)理论掌握程度:考察学生对电力拖动基本原理的掌握程度;(2)实践操作能力:考察学生动手实践、解决实际问题的能力;(3)团队合作精神:考察学生在团队合作中的沟通与协作能力。

五、课程资源与保障1. 课程资源:(1)教材:选用权威、实用的教材,确保教学内容的质量;(2)实验设备:提供充足、先进的实验设备,保证实验教学质量;(3)网络资源:提供丰富的网络资源,方便学生自主学习。

电力拖动课程设计小结

电力拖动课程设计小结

电力拖动课程设计小结一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握电力拖动的基本原理和运行规律,学会分析电动机的启动、制动和调速等基本电力拖动系统,培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。

知识目标:1. 了解电力拖动系统的组成及工作原理;2. 掌握电动机的启动、制动和调速方法;3. 熟悉电力拖动系统的运行规律和性能指标。

技能目标:1. 能够分析电动机的启动、制动和调速过程;2. 能够运用所学知识对电力拖动系统进行设计、调试和维护。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力拖动技术的兴趣和好奇心;2. 使学生认识到电力拖动技术在现代工业中的重要性;3. 培养学生严谨治学、勇于探索的科学态度。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括电力拖动系统的组成、电动机的启动、制动和调速方法,以及电力拖动系统的运行规律和性能指标。

1.电力拖动系统的组成:电动机、控制电路、传动装置、负载等。

2.电动机的启动方法:直接启动、降压启动、变频启动等。

3.电动机的制动方法:能耗制动、反接制动、再生制动等。

4.电动机的调速方法:变压调速、变频调速、串电阻调速等。

5.电力拖动系统的运行规律和性能指标:启动特性、制动特性、调速特性等。

三、教学方法本节课采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法。

1.讲授法:主要用于阐述电力拖动系统的原理、电动机的启动、制动和调速方法等理论知识。

2.讨论法:学生针对电力拖动系统的运行规律和性能指标进行讨论,提高学生的思考和分析能力。

3.案例分析法:分析实际工程中的电力拖动系统案例,使学生能够将理论知识应用于实际问题。

4.实验法:安排实验室实践环节,让学生亲自动手操作,验证电力拖动系统的原理和性能。

四、教学资源本节课的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。

1.教材:电力拖动技术教材,用于引导学生学习基本理论知识。

2.参考书:相关电力拖动技术的专业书籍,为学生提供丰富的学习资源。

3.多媒体资料:制作课件、教学视频等,形象生动地展示电力拖动系统的原理和运行过程。

电力与拖动课程设计

电力与拖动课程设计

电力与拖动课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解电力拖动的概念,掌握电力拖动系统的基本构成和原理。

2. 学生能够描述常见电动机的类型、结构及其工作原理,并了解其在电力拖动中的应用。

3. 学生能够解释并计算电力拖动系统中的基本电路参数,如电压、电流、功率及效率。

技能目标:1. 学生能够运用所学知识分析和解决简单的电力拖动系统问题。

2. 学生通过实验和模拟操作,掌握基本的电力拖动设备调试与故障排除方法。

3. 学生能够设计并搭建简单的电力拖动控制电路,展示其功能和操作过程。

情感态度价值观目标:1. 学生通过学习电力拖动知识,培养对电工电子工程领域的兴趣,增强探索精神和实践意识。

2. 学生在学习过程中,能够认识到电力拖动技术在工业生产和日常生活中的重要性,增强社会责任感和节能减排意识。

3. 学生通过小组合作完成项目任务,培养团队协作能力和沟通技巧,形成积极向上的学习氛围。

课程性质:本课程为专业技术实践课程,强调理论与实践相结合,注重培养学生的动手操作能力和实际问题解决能力。

学生特点:学生为高中二年级工科倾向学生,具备一定的物理和数学基础,对工程技术感兴趣,动手能力强。

教学要求:结合学生特点,课程设计应注重理论与实践的平衡,充分调动学生的积极性,引导学生在实践中学习,在学习中探索。

教学过程中,注重培养学生的创新能力,通过项目式学习,让学生在实际操作中达成课程目标,并能够进行有效的自我评估与反思。

二、教学内容1. 电力拖动基本概念与系统构成- 介绍电力拖动的定义及作用。

- 概述电力拖动系统的基本组成部分。

2. 电动机的类型与工作原理- 讲解交流异步电动机、直流电动机的结构与工作原理。

- 分析不同类型电动机的优缺点及适用场景。

3. 电力拖动系统基本电路参数计算- 电压、电流、功率及效率的计算方法。

- 结合实例进行计算分析。

4. 电力拖动控制电路设计- 常见控制电路元件的原理与应用。

- 设计简单的电力拖动控制电路。

电力拖动与控制课程设计

电力拖动与控制课程设计

电力拖动与控制课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解电力拖动的基本原理,掌握常用电动机的工作特性。

2. 学生能够阐述控制电路的构成及工作原理,掌握基本的控制电路分析方法。

3. 学生能够解释电力拖动系统中常见的故障及排除方法。

技能目标:1. 学生能够设计简单的电力拖动与控制电路,进行电路连接和调试。

2. 学生能够运用所学知识分析电力拖动与控制电路故障,并提出解决方案。

3. 学生能够运用电力拖动与控制技术解决实际工程问题。

情感态度价值观目标:1. 学生通过学习电力拖动与控制课程,培养对电气工程领域的兴趣,增强探索精神。

2. 学生能够认识到电力拖动与控制在工业生产中的重要性,增强社会责任感和使命感。

3. 学生在团队协作中培养沟通、协作能力,形成良好的工程素养。

课程性质分析:本课程为电气工程及其自动化专业核心课程,旨在培养学生掌握电力拖动与控制技术的基本理论、分析和设计能力。

学生特点分析:学生已具备基础电路、模拟电子技术等基础知识,具有一定的电路分析和动手能力。

教学要求:1. 结合实际工程案例,提高学生的理论联系实际能力。

2. 强化实践环节,培养学生的动手能力和创新能力。

3. 注重团队协作,提高学生的沟通与协作能力。

4. 通过课程学习,使学生具备电力拖动与控制领域的基本素养。

二、教学内容1. 电力拖动基本原理- 电动机工作特性- 电力拖动系统概述- 常用电动机类型及特性分析2. 控制电路原理与分析- 控制电路基本元件- 常用控制电路类型- 控制电路分析方法3. 电力拖动与控制电路设计- 设计原则与步骤- 控制电路的设计方法- 电路仿真与调试4. 故障分析与排除- 电力拖动系统常见故障- 故障诊断方法- 排除故障的步骤与技巧5. 实践教学环节- 实验项目设置- 实验操作指导- 实践成果评价6. 课程案例分析- 典型电力拖动与控制工程案例- 案例分析与讨论- 案例启示与应用教学内容安排与进度:第1-2周:电力拖动基本原理及电动机工作特性第3-4周:控制电路原理与分析第5-6周:电力拖动与控制电路设计第7-8周:故障分析与排除第9-10周:实践教学环节第11-12周:课程案例分析及总结教材章节关联:《电力拖动与控制》第1章:电力拖动基本原理《电力拖动与控制》第2章:控制电路原理与分析《电力拖动与控制》第3章:电力拖动与控制电路设计《电力拖动与控制》第4章:故障分析与排除《电力拖动与控制》第5章:实践环节及案例分析三、教学方法为了提高教学效果,激发学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用以下多样化的教学方法:1. 讲授法:教师通过系统讲解电力拖动与控制的基本理论、原理和关键技术,使学生掌握课程的核心知识。

电力拖动提升机课程设计

电力拖动提升机课程设计

电力拖动提升机课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解电力拖动提升机的基本工作原理,掌握其关键部件的构造及功能。

2. 学生能够掌握电力拖动提升机的主要技术参数,并了解其在工业生产中的应用。

3. 学生能够阐述电力拖动提升机在不同工况下的运行特性及其调节方法。

技能目标:1. 学生能够正确操作电力拖动提升机,完成简单的运行调试。

2. 学生能够分析电力拖动提升机的故障原因,并提出相应的解决措施。

3. 学生能够运用所学知识,对电力拖动提升机进行维护和保养。

情感态度价值观目标:1. 学生通过学习,培养对电力拖动提升机及电气工程领域的兴趣,提高学习积极性。

2. 学生能够认识到电力拖动提升机在国民经济中的重要作用,增强社会责任感。

3. 学生在团队协作中,培养沟通能力、合作精神,提高解决问题的能力。

课程性质:本课程为专业技术课程,以实践操作和理论学习相结合的方式,使学生掌握电力拖动提升机的相关知识。

学生特点:学生具备一定的电工电子基础知识,对实际操作有较高的兴趣。

教学要求:注重理论与实践相结合,强调学生的动手能力和实际操作技能,培养学生在实际工作中解决问题的能力。

通过课程目标的具体分解,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。

二、教学内容1. 电力拖动提升机基本工作原理:讲解电动机、减速机、传动装置、控制装置等关键部件的作用和工作原理。

- 教材章节:第一章《电力拖动提升机概述》2. 电力拖动提升机主要技术参数:介绍功率、转速、提升高度、载重量等参数,并分析其在实际应用中的重要性。

- 教材章节:第二章《电力拖动提升机的主要技术参数》3. 电力拖动提升机运行特性及调节方法:分析在不同工况下,电力拖动提升机的运行特性,并介绍相应的调节方法。

- 教材章节:第三章《电力拖动提升机的运行特性和调节》4. 电力拖动提升机的操作与调试:讲解操作步骤、调试方法及注意事项,培养学生的实际操作能力。

- 教材章节:第四章《电力拖动提升机的操作与调试》5. 电力拖动提升机故障分析与处理:分析常见故障原因,讲解故障排除方法,提高学生解决问题的能力。

电力拖动课程设计word

电力拖动课程设计word

电力拖动课程设计word一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握电力拖动的定义、分类及工作原理,了解其在工业生产中的应用。

2. 使学生了解电力拖动系统中常用的电动机类型及其特性,能分析不同电动机适用场合。

3. 让学生掌握电力拖动控制电路的基本原理和设计方法,能分析常见故障及排除方法。

技能目标:1. 培养学生运用电力拖动知识解决实际问题的能力,能设计简单的电力拖动控制系统。

2. 提高学生动手实践能力,能正确连接和调试电力拖动控制电路。

3. 培养学生团队协作和沟通能力,能在小组讨论中发表见解,共同解决问题。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力拖动技术的兴趣和热情,激发学习积极性。

2. 培养学生严谨的科学态度,注重实践操作的安全性和准确性。

3. 引导学生关注电力拖动技术在节能减排和可持续发展中的作用,树立环保意识。

课程性质:本课程为电气工程及其自动化专业的一门专业基础课程,旨在培养学生掌握电力拖动的基本理论、知识和技能,为后续专业课程学习打下基础。

学生特点:学生已具备一定的电路原理和电机知识,具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力。

教学要求:结合学生特点和课程性质,注重理论与实践相结合,提高学生实际操作能力,培养学生解决实际问题的能力。

在教学过程中,关注学生学习情况,及时调整教学方法和策略,确保课程目标的实现。

通过本课程学习,使学生具备电力拖动控制系统的设计、调试和故障排除能力。

二、教学内容1. 电力拖动基本概念:介绍电力拖动的定义、分类及工作原理,分析其在工业生产中的应用。

教材章节:第一章 电力拖动概述内容安排:2学时2. 常用电动机类型及特性:讲解交流异步电动机、直流电动机、步进电动机等常用电动机的结构、原理及特性。

教材章节:第二章 常用电动机及其特性内容安排:4学时3. 电力拖动控制电路:分析电力拖动控制电路的基本原理、设计方法及其应用。

教材章节:第三章 电力拖动控制电路内容安排:6学时4. 故障分析与排除:探讨电力拖动控制电路的常见故障现象、原因及排除方法。

电力拖动自动课程设计

电力拖动自动课程设计

电力拖动自动课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握电力拖动自动控制的基本原理,了解电机运行特性及控制方法。

2. 学会分析电力拖动系统的电路图,并能正确识别主要部件及参数。

3. 掌握电力拖动自动控制系统的调试与维护方法。

技能目标:1. 能够运用所学知识,设计简单的电力拖动自动控制电路。

2. 培养学生动手操作能力,学会使用相关工具和仪器进行电力拖动系统的调试。

3. 培养学生团队协作能力,提高问题分析和解决问题的能力。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力拖动自动控制技术的兴趣,激发学习热情。

2. 培养学生严谨的科学态度,注重实践操作的安全性和准确性。

3. 增强学生的环保意识,了解电力拖动系统在节能环保方面的应用。

本课程针对高年级学生,结合课程性质、学生特点和教学要求,明确课程目标,旨在帮助学生掌握电力拖动自动控制的基本知识和技能,提高实践操作能力,培养学生团队协作意识和创新精神。

通过本课程的学习,使学生具备一定的电力拖动系统设计和维护能力,为未来从事相关领域工作打下坚实基础。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分:1. 电力拖动自动控制基本原理:介绍电力拖动系统的组成、工作原理及运行特性,涉及电机控制基础知识。

2. 电力拖动自动控制系统电路分析:分析常见电力拖动系统电路图,识别主要部件及参数,讲解各部分功能及其相互关系。

3. 电力拖动自动控制电路设计:根据实际需求,设计简单的电力拖动自动控制电路,培养学生实际操作能力。

4. 电力拖动自动控制系统调试与维护:学习调试方法,掌握维护技巧,提高系统运行稳定性。

教学内容安排如下:1. 第1周:电力拖动自动控制基本原理学习。

2. 第2-3周:电力拖动自动控制系统电路分析。

3. 第4-5周:电力拖动自动控制电路设计。

4. 第6-7周:电力拖动自动控制系统调试与维护。

教学内容与教材关联性如下:1. 教材第1章:电力拖动自动控制基本原理。

2. 教材第2章:电力拖动自动控制系统电路分析。

电力拖动实验课程设计

电力拖动实验课程设计

电力拖动实验课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解电力拖动的概念,掌握基本的电力拖动原理。

2. 学生能够掌握电力拖动系统中常用电机的工作原理及特性。

3. 学生能够描述电力拖动系统中电流、电压、功率等物理量的关系。

技能目标:1. 学生能够运用所学知识,分析并解决电力拖动系统中的简单问题。

2. 学生能够正确操作实验设备,进行电力拖动实验,并正确记录、处理实验数据。

3. 学生能够运用实验结果,分析电力拖动系统的性能,提出优化建议。

情感态度价值观目标:1. 学生通过实验课程,培养对物理学科的兴趣,增强学习动力。

2. 学生能够认识到电力拖动技术在生产生活中的重要性,增强社会责任感。

3. 学生在实验过程中,培养团队合作精神,提高沟通与协作能力。

课程性质:本课程为实验课程,旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合,提高学生的实践操作能力和问题解决能力。

学生特点:学生为初中生,具有一定的物理基础,但对电力拖动知识了解较少,需要通过实践操作加深理解。

教学要求:教师应注重理论与实践相结合,引导学生主动参与实验,鼓励学生提问、思考、讨论,提高学生的实践能力和创新意识。

同时,关注学生的个体差异,给予个性化指导,确保每位学生都能达到课程目标。

通过本课程的学习,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。

二、教学内容1. 电力拖动基本原理:包括电机的工作原理,电磁感应定律在电力拖动中的应用,电机类型及特点。

- 教材章节:第三章“电机与电力拖动”2. 电力拖动系统参数:介绍电流、电压、功率等物理量的计算方法,探讨各参数之间的关系。

- 教材章节:第四章“电力拖动系统参数分析与计算”3. 实验操作与数据处理:指导学生进行电力拖动实验,学习实验设备的使用方法,掌握实验数据的记录、处理与分析技巧。

- 教材章节:第五章“电力拖动实验”4. 电力拖动系统性能分析:通过实验结果,分析电力拖动系统的性能,探讨影响系统性能的因素,提出优化方案。

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课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:自动化学院题目: 脉宽调制双闭环调速系统的设计初始条件:=48V,Ia=3.7A,Nn=2000r/min,电枢电阻Ra=6.5Ω,电枢回路总电阻uNR=8Ω,电磁时间常数T=5ms,电源电压为60V。

稳态无静差。

L要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1.系统原理图设计;2.调速系统电路设计;3.过程分析,参数设计计算与校验;4.根据开通时间和开关频率计算调速范围。

5.按规范格式撰写设计报告(参考文献不少于5篇)打印时间安排:(10天)6月2日-6月3日查阅资料6月4日-6月7日方案设计6月8日-6月10日馔写程设计报告6月11日提交报告,答辩指导教师签名: 2014年 6月1日系主任(或责任教师)签名:年月日摘要变压调速是直流调速系统的主要调速方法,系统的硬件结构至少包含了两个部分:能够调节直流电动机电枢电压的直流电源盒产生被调转速的直流电动机。

随着电力电子技术的发展,可控直流电源主要有两大类,第一类是相控整流,它把交流电源直接转换成可控的直流电源;第二类是直流脉宽变换器,它先用不可控整流把交流电变换成直流,然后用PWM脉宽调制方式输出的直流电压。

当用可控直流电源盒直流电动机组成一个直流调速系统时,它们所表现出来的性能指标和人们的期望值总是存在差距的,解决此问题的方法是设计具有转速反馈控制的直流调速系统。

由于只带有转速反馈的控制系统的控制对象是转速,没有控制电流,该系统需要实施限流保护。

此外增加电流反馈能提高系统的动态和稳态性能指标。

关键字:变压调速转速反馈电流反馈目录摘要 (I)1直流调速系统可用的可控直流电源 (1)1.1 晶闸管整流器—电动机系统 (1)1.2 直流PWM变换器—电动机系统 (1)2 转速电流反馈控制的直流调速系统 (3)2.1 转速电流双闭环优点 (3)2.2 转速、电流反馈控制直流调速系统的组成 (3)2.3 调节器的作用 (5)2.3.1 转速调节器的作用 (5)2.3.1 电流调节器的作用 (5)3 直流PWM可逆调速系统 (6)3.1 直流PWM传动系统结构图 (6)3.2 H桥双极式逆变器的工作原理 (6)3.3 PWM调速系统的静特性 (9)4 主电路方案和控制系统 (10)4.1 PWM变换器的选用 (11)4.2 传感器以及测速发电机的选用 (11)4.3 驱动电路选用 (12)4.4 调节器的选择 (12)4.5 脉宽调制器选用 (13)5 双闭环调节器的设计 (14)5.1 电流环的设计 (14)5.2 转速环的设计 (15)5.3 转速超调量校验 (17)6 电路图与仿真结果 (18)6.1 电路图 (18)6.2 仿真图 (18)心得体会 (23)参考文献 (24)1直流调速系统可用的可控直流电源1.1晶闸管整流器——电动机系统晶闸管整流器,通过调节触发装置GT的控制电压U来移动触发脉冲的相位,改变c可控整流器平均输出直流电压U,从而实现直流电动机的平滑调速。

晶闸管可控整流d10以上,门极电流可以直接用电子控制;响应时间是毫秒级,具器的功率放大倍数在4有快速的控制作用;运行损耗小,效率高;这些优点使V-M系统后的了优越的性能。

但晶闸管整流器运行中存在一些问题,主要表现在:1)晶闸管一般是单向导电元件,不允许电流反向,这给电动机实现可逆运行造成困难;2)对过电压。

过电流等十分敏感,只要一超过允许值都可能在很短的时间内损坏元件;3)晶闸管的控制原理决定了只能滞后触发,它对交流电源是一个感性负载,吸取滞后无功功率,因此功率因素很低,如果它在电网中容量大,将造成“电力公害”;4)晶闸管整流装置的输出电压时脉动的,而且脉动数总是有限的。

1.2直流PWM变换器——电动机系统自从全控型电力电子器件问世以后,就出现了采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式,形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统,简称直流脉宽调速系统,或直流PWM 调速系统。

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)PWM调速系统主电路线路简单,需用的功率器件少;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,调速范围广,可达1:10000左右;4)如果可以与快速响应的电动机配合,则系统频带宽,动态响应快,动态抗扰能力强;5)功率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,因为装置效率高;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。

由于有上述优点,直流PWM调速系统的应用日益广泛,特别在中、小容量的高动态性能系统中,已经完全取代了该系统。

2 转速电流反馈控制的直流调速系统2.1转速电流双闭环优点同开环控制系统相比,闭环控制具有一系列优点。

在反馈控制系统中,不管出于什么原因(外部扰动或系统内部变化),只要被控制量偏离规定值,就会产生相应的控制作用去消除偏差。

因此,它具有抑制干扰的能力,对元件特性变化不敏感,并能改善系统的响应特性。

由于闭环系统的这些优点因此选用闭环系统。

单闭环速度反馈调速系统,采用PI控制器时,可以保证系统稳态速度误差为零。

但是如果对系统的动态性能要求较高,如果要求快速起制动,突加负载动态速降小等,单闭环系统就难以满足要求。

这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照要求来控制动态过程的电流或转矩。

另外,单闭环调速系统的动态抗干扰性较差,当电网电压波动时,必须待转速发生变化后,调节作用才能产生,因此动态误差较大。

在要求较高的调速系统中,一般有两个基本要求:一是能够快速启动制动;二是能够快速克服负载、电网等干扰。

通过分析发现,如果要求快速起动,必须使直流电动机在起动过程中输出最大的恒定允许电磁转矩,即最大的恒定允许电枢电流,当电枢电流保持最大允许值时,电动机以恒加速度升速至给定转速,然后电枢电流立即降至负载电流值。

如果要求快速克服电网的干扰,必须对电枢电流进行调节。

以上两点都涉及电枢电流的控制,所以自然考虑到将电枢电流也作为被控量,组成转速、电流双闭环调速系统。

2.2转速、电流反馈控制直流调速系统的组成转速反馈控制直流调速系统用PI调节器实现转速稳态无静差,消除负载转矩扰动对稳态转速的影响,并用电流截止负反馈限制电枢电流的冲击,避免出现过电流现象。

但转速单闭环系统并不能充分按照理想要求控制电流(或电磁转矩)的动态过程。

对于经常正、反转的调速系统,如龙门刨床、可逆轧钢机等,缩短起、制动过程的时间是提高生产效率的因素。

为此,在启动(或制动)过渡过程中,希望始终保持电流(电磁转矩)为允许的最大值。

当到达稳态转矩是平衡,从而迅速转入稳态运行。

这类理想的启动(制动)过程示与图2-1,启动电流呈矩形波,转矩按线性增长。

这是在最大电流(转矩)受限制时调速系统所能获得的最快的启动(制动)过程。

(a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程(b)理想快速起动过程图2 -1调速系统起动过程的电流和转速波形实际上,由于主电路电感的作用,电流不可能突变,为了实现在允许条件下的最快I的恒流过程。

按照反馈控制规律,采启动,关键是要获得一段使电流保持为最大值dm用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变,那么,采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。

问题是,应该在启动过程中只有电流负反馈,没有转速负反馈,在达到稳态转速后,又希望只要转速负反馈,不再让电流负反馈发挥作用。

怎样才能做到这种既存在转速和电流两种负反馈,又使它们只能分别在不同的阶段里起作用呢?只用一个调节器显然是不可能的,采用转速和电流两个调节器应该能行,问题是在系统中如何连接。

为了使转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器,分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流。

二者之间实行嵌套(或称串级)连接,如图2-2所示。

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,电流环在里面,称为内环;转速环在外面,称为外环。

这就形成了转速、电流反馈控制直流调速系统。

为了获得良好的静、动态性能,转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。

图2-2 转速、电流反馈控制直流调速系统原理图2.3 调节器的作用转速调节器和电流调速器在双闭环直流调速系统中的作用可归纳如下:2.3.1转速调节器的作用1)转速调节器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变化,n稳态时可减少转速误差,如果采用PI调节器,则可实现无静差。

2)对负载变化器抗扰作用。

3)其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。

2.3.1 电流调节器的作用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器给定电压*U的变化。

i2)对电网电压的波动期及时抗扰的作用。

3)在转速动态过程中,保证获得电动机允许的最大电流,从而加快动态过程。

4)当电动机过载甚至堵转时,限制电枢电流的最大值,器快速的自动保护作用。

一旦故障消失,系统立即自动恢复正常。

3 直流PWM可逆调速系统3.1 直流PWM传动系统结构图直流PWM控制系统是直流脉宽调制式调速控制系统的简称,与晶闸管直流调速系统的区别在于用直流PWM变换器取代了晶闸管变流装置,作为系统的功率驱动器,系统构成原理如图1-1所示。

其中属于脉宽调制调速系统主要由调制波发生器GM、脉宽调制器UPM、逻辑延时环节DLD和电力晶体管基极的驱动器GD和脉宽调制(PWM)变换器组成,最关键的部件为脉宽调制器。

图3-1 直流PWM传动系统结构图3.2 H桥双极式逆变器的工作原理脉宽调制器的作用是: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,从而平均输出电压的大小,以调节电机转速。

可逆PWM变换器主电路有多种形式,最常用的是桥式(亦称H形)电路如图3-2所示。

这时电动机M两端电压的极性随开关器件驱动电压的极性变化而变化。

图3-2 H形双极式逆变器电路a.正向电动运行波行b.反向电动运行波形图3-3 H形双极式逆变器的驱动电压电流波形它们的关系是:在一个开关周期内,当晶体管饱和导通而截止,这时在一个周期内正负相间,这是双极式PWM 变换器的特征,其电压、电流波形如图3-3所示。

电动机的正反转体现在驱动电压正、负脉冲的宽窄上。

当正脉冲较宽时,,则的平均值为正,电动机正转,当正脉冲较窄时,则反转;如果正负脉冲相等,平均输出电压为零,则电动机停止。

双极式控制可逆PWM 变换器的输出平均电压为 21on on on d s s t T t t U U U T T T -⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭ (3-1) 如果定义占空比on t Tρ=,电压系数d s U U γ=则在双极式可逆变换器中 21γρ=- (3-2)调速时,ρ的可调范围为0~1相应的1~1γ=-+。

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