电子教案《交直流传动控制系统》(第3版_钱平)ppt tu3.1.1
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电力拖动控制系统电子教案
电力拖动控制系统电子教案晶闸管—电动机系统是直流调速系统中常用的一种形式。
该系统的主要问题包括：1）晶闸管的触发和整流装置的放大系数和传递函数；2）电动机的机械特性及传递函数；3）V-M系统触发脉冲的相位控制及抑制电流脉动的措施。
其中，V-M系统是一种常用的触发电路，可以控制晶闸管的导通角度，从而控制电动机的转速。
在使用V-M系统时，需要采取一些措施来抑制电流脉动，以保证系统的稳定性和可靠性。
方法及手段：多媒体讲授，示例分析作业、讨论题、思考题：1.分析晶闸管—电动机系统的机械特性及传递函数；2.比较不同V-M系统的优缺点；3.设计一种抑制电流脉动的措施。
基本教材和主要参考资料：___主编，电力拖动自动控制系统—运动控制系统，第3版，机械工业出版社课后小结：本次课程主要介绍了晶闸管—电动机系统的主要问题，包括晶闸管的触发和整流装置的放大系数和传递函数、电动机的机械特性及传递函数以及V-M系统触发脉冲的相位控制及抑制电流脉动的措施。
学生需要掌握这些内容，并能够应用到实际工程中。
1.重点反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型的建立和动态稳定性判定。
2.难点伯德图在系统设计和分析中的应用。
教学基本内容：1.反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型的建立。
2.动态稳定性判定方法。
3.自动控制理论中的动态校正方法。
4.伯德图在系统设计和分析中的应用。
方法及手段：多媒体讲授，案例分析。
作业、讨论题、思考题：1.什么是反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型？2.如何进行反馈控制闭环直流调速系统的动态稳定性判定？3.伯德图在系统设计和分析中有哪些应用？基本教材和主要参考资料：___主编，电力拖动自动控制系统—运动控制系统，第3版，机械工业出版社。
课后小结：本节课程主要介绍了反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型的建立和动态稳定性判定方法，以及自动控制理论中的动态校正方法和伯德图在系统设计和分析中的应用。
学生需要掌握这些知识，并能够应用于实际问题的解决。
电子教案《交直流传动控制系统》(第3版_钱平)ppt c1
1.2.1 交流异步电动机发展趋势
全封闭低压笼型三相大功率异步电动机作为动 力机械，在大型工业装备场合存在巨大市场需 求，特别是随着我国大力发展电力建设以及高 效变频调速系统的推广应用，使低压大功率电 动机拥有较大市场需求。
1.2.2 永磁同步电动机发展趋势
由于稀土永磁电动机不需要励磁绕组，结构比 较简单，磁场部分没有发热源，不需要冷却装 置，材料的矫顽力高，气隙长度可以取较大值， 从而使大幅度提高转速成为可能。目前已制造 出每分钟二三万转的电动机，而每分钟几十万 转的电动机也正在研制中。
晶闸管元件的出现使交流电动机调速的发展出
现了一个飞跃，使得采用半导体变流技术的交 流调速得以实现。由于交流电动机调速系统的 控制比较复杂和调速性能差、装置价格高、效 率低、使交流调速先前未能大规模推广。
微处理机出现后，国外在绕线型异步电动机串级
调速、无换向器电动机调速、笼型异步电动机的 矢量控制以及PWM技术方面，获得重大突破， 进入工业应用阶段。目前交流电动机调速系统已 具备了较宽的调速范围、较高的稳态精度、较快 的动态响应、较高的工作效率以及可以四象限运 行等优异性能，其静、动态特性均可以与直流电 动机调速系统相媲美。
1.4.7 一体化和集成化
电动机、反馈、控制、驱动、通信的纵向一体 化已成为当前小功率伺服系统的发展方向。这 种集成了驱动和通信的电动机称智能化电动机 ( Smart Motor) ,集成了运动控制和通信的驱动 器称智能化伺服驱动器。电动机、驱动和控制 的集成，使三者从设计、制造，到运行、维护 更紧密地融为一体。
在高温、高真空度或狭小空间等特殊场合，如
宇航设备、宇宙空间的机械手、原子能设备的 检查机器人等，传统电动机很难满足要求，需 用高温电动机或高真空电动机，而稀土永磁电 动机(钐钴永磁)可耐高温，且体积小，故能满足 这些特殊要求。
电子教案《交直流传动控制系统》(第4版_钱平)课件c8.8
1.混合动力系统实现方案
电动混合动力汽车传动系统主要有发动机、发 电机、发电机/电动机、变速箱及电机控制器等组成。 电动混合动力传动系统根据结构的不同可分为串联 型、并联型、混联型三种结构。
（1）串联型混合动力系统
主要由能源供给系统、电气驱动系统和机械传动系 统三大部分构成。能源供给系统由蓄电池组、发动机发电机机组组成；电气驱动系统由逆变器和电动机组 成；机械传动系统将电动机的机械输出通过变速器送 给驱动轴。
3.电机驱动系统组成及设计要求
图8.8.5 电动机驱动系统基本组成
混合动力汽车对电机驱动系统的基本要求为 ：
• 具有宽广的调速范围，有着与汽车行驶一致的动力特性。简言之， 低转速时恒转矩，高转速时恒功率，且恒功率调速范围宽。 • 动态性能好，能够频繁地起动停车、加速/减速。 为了减少汽车的非有效载荷，要求电机驱动系统体积小、重量轻， 功率密度大，在短时间内具有较高的过载能力。 • 高效率。 电气系统安全性和控制系统安全性好，能抗振动、耐腐蚀、低噪音; 抗干扰，具有较好的电磁兼容性。 • 能够四象限运行，实现正反转和再生制动。 • 高电压，电压越高，电动机尺寸、重量越小，功率转换器成本越 低。 • 适合批量生产，价格便宜，便于维修。
8.8.2电动/混合汽车驱动系统
1. 电机驱动系统分类
（1）直流电机驱动系统 特点：结构简单，电磁转矩特性优良，在城市 无轨电车上广泛应用，但重量和体积较大。
（2）感应电机驱动系统 特点：结构简单、坚固难用、成本低廉、运行可靠、 低转矩脉动、低噪声，不需要位置传感器，转速极限 高，矢量控制调速技术比较成熟，但驱动电路复杂、 成本较高。
图8.8.3 混联型混合动力系统
混联型结构最能体现HEV的优化思想，同时也 是最复杂、型式最多样化、实现难度最大的结构。 目前一般以行星齿轮作为动力复合装置的基本构架。
高级电工培训交直流传动系统课件
系统联调
根据控制要求，对系统的各项功能进行逐一 调试，确保系统各部分协调一致。
调试记录与报告
详细记录调试过程中的各项数据、问题和解 决方法，形成完整的调试报告。
常见故障类型及原因分析
电源故障
电源电压不稳定、缺相、短路等，可能导致系统无法正常工作。
电机故障
电机绕组短路、断路、接地等，可能导致电机无法启动或运行异常。
交直流传动系统在性能、成本、维护等方面存在一定的差异。例如，直流传动系 统在调速性能方面优于交流传动系统，但成本和维护难度也相对较高；而交流传 动系统则在可靠性和维护方便性方面具有优势。
交直流传动系统的选择
在选择交直流传动系统时，需要根据具体的应用需求和场合进行综合考虑。例如 ，对于调速性能要求较高的场合，可以选择直流传动系统；而对于一般工业应用 场合，则可以选择交流传动系统以降低成本和维护难度。
建议学员多参加行业内的技术 交流和培训活动，了解最新的 技术动态和发展趋践，将 所学知识应用到实际工作中去 ，为企业和社会创造更多的价 值。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
THANKS
感谢观看
通过实际案例，分享故障 排除的经验和技巧，提高 学员的故障排除能力。
预防措施与建议
01
02
03
04
定期维护
定期对系统进行维护，检 查电气元件和传动机构的 工作状态，及时发现并处 理潜在故障。
规范操作
严格按照操作规程进行操 作，避免误操作导致系统 故障。
完善保护措施
完善系统的各项保护措施 ，如过载保护、短路保护 、接地保护等，提高系统 的安全性。
数控机床传动系统应用案例
电子教案《交直流传动控制系统》第版钱平biao
交直流电机的拖动特 性和控制方式
对于每种类型的交直流电机，其拖动 特性和控制方式有所不同。具体来说 ，直流电机的转速可以通过改变电枢 电压、电枢电流、励磁电流等方式调 节，而交流电机则受到电源频率、极 数、转差率等因素的影响
交直流电机及拖动系 统的应用场合
交直流电机及拖动系统的应用场合也 有所不同。直流电机主要应用于调速 精度高、稳定性好、响应快速的场合 ，如电力机车、地铁等牵引领域以及 钢铁、有色金属等重工业领域。而交 流电机则更多地应用于大功率、低速 运转的场合，如轧钢机、电力机车等
特性包括调速范围、稳定性、启动和制动性能等。
03
交流电机的控制系统
交流电机的控制系统包括电动机、控制器和反馈装置等，可以通过变
压变频、矢量控制、直接转矩控制等算法来实现控制。
本章小结
交直流电机及拖动系 统的种类和结构特点
本章介绍了直流电机和交流电机的种 类和结构特点，包括他励、并励、串 励和复励等直流电机的分类方式，以 及异步电机和同步电机的交流电机分 类方式。
03
设计电力拖动控制系统时，需要明确设计任务和要求，选择合适的电动机类型 和容量，选择合适的控制器类型和参数，确定系统的组成和原理，并进行系统 性能测试和分析，以完善系统设计方案。
THANKS
本章小结
01
电力拖动控制系统是一种应用广泛的控制系统，其基本组成包括电动机、控制 器、检测装置、被控制对象和制动器等。
02
电力拖动控制系统按电源类型可分为直流电力拖动控制系统和交流电力拖动控 制系统两类，按转速调节方式可分为调速、调频、调压和调功等类型，按电动 机类型可分为电动机型、发电机型和电动机-发电机型等类型。
04
第4章 控制电机及其驱动控制系统
电力拖动自动控制系统第三版课件第三章
，要求D=20，s≤5%。开环调速系统能否满
足要求？
解：已知系统当电流连续时
Ce UN Ra IdN nN 0.199 0.2V min/ r
nN
INR Ce
305 0.18 0.2
274.5r
/
min
开环系统机械特性连续段在额定转速时的静
差率为
sN
nN nN nN
274.5 100% 21.54% 1000 274.5
2021年2月26日9时45分
1)由式(3-16)得出满足要求的稳态速降
ncl
nN s Dcl (1
s)
1750 0.05 10 (1 0.05)
r
/
min
9.2r
/
min
2)根据要求的静态速降，确定系统的开环放大倍数K。
因为 所以
ncl
IdN R Ce (1 K )
K IdN R 1 Ce ncl
nmin n0min nN （3-5）
2021年2月26日9时45分
考虑到式（3-4），式（3-5）可以写成
nmin
nN s
nN
nN (1 s
s)
（3-6）
调速范围则为
D nmax nN nmin nmin
（3-7）
将式（3-6）带入式（3-7），得
D nN s nN (1 s)
式中 nN 为额定转速。
其中，
Ce
UdN IdN R nN
220 226 0.1 V min 1750
r
0.11V min
r
所以
K 226 0.1 1 22.3 0.11 9.2
2021年2月26日9时45分
电子教案《交直流传动控制系统》(第4版_钱平)课件c4
Ubr =kUf cosΔθ
式中，k为旋转变压接收器与发送器间的变化。 安装时，若预先把接收器转子转动90o，则输出 电压幅值可改写为：
Ubr = kUf cos(Δθ-90o) = kUf sinΔθ
(4.2.3)
这样，Ubr可以反映转角差的极性和自整角机的 输出电压具有相似的关系式。
旋转变压器的精度主要由函数误差和零位误差
图4.2.4旋转变压器的原理图。两个定子绕组 S1和S2分别由两个幅值相等、相位差90O的正 弦交流电压u1 、u2励磁，即
u1(t)=Umsinω0t u2(t)=Umcosω0t
为了保证旋转变压器的测角精度，要求两相励磁
电流严格平衡，即大小相等，相位差90o，在气 隙中产生圆形旋转磁场。转子绕组R1中产生的 感应电压为：
第4章 位置随动系统
4.1 概述
位置随动系统就是实现执行机构对位置指令（给定 量）的准确跟踪，例如机械加工方面的仿型机床的 加工轨迹控制；轧钢厂的轧钢机压下装置的定位控 制和飞剪的定尺剪切；雷达天线的跟踪控制以及舰 艇稳定平台控制等等。位置随动系统的被控量（输 出量）一般与位置指令一样，都是空间位移，可以 是角位移，也可以是直线位移。所以位置随动系统 必定是一个位置反馈控制系统。
控制式自整角机是作为转角电压变换器用的。 使用时，将两台自整角机的定子绕组出线端用 三根导线连接起来，发送机BST转子绕组接单 相交流励磁电源，而接收机转子绕组输出时反 映角位移的信号，如图4.2.2所示。该发送机的 单相交流励磁电压Uf的表达式为：
u f (t) U fm sin t
在定子三个绕组中产生感应电动势为：
由于Ubs不能反映Δθ的极性，故在以发送机定子绕组A1 相轴线作为发送机的零位时，将接收机转子绕组预先转过 90o，并以与定子A2相绕组轴线垂直的位置改做接收机的 零位，如图4.2.3所示。 θ1=0为发送机零位，θ2‘=0为 接收机零位，则接收机原来的θ2=θ2‘+90o，将其代入式 （4.2.1） 则Ubs = Ubsmsin(ωt-ψ+90o)cos(θ1-θ2'-90o)
式中，k为旋转变压接收器与发送器间的变化。 安装时，若预先把接收器转子转动90o，则输出 电压幅值可改写为：
Ubr = kUf cos(Δθ-90o) = kUf sinΔθ
(4.2.3)
这样，Ubr可以反映转角差的极性和自整角机的 输出电压具有相似的关系式。
旋转变压器的精度主要由函数误差和零位误差
图4.2.4旋转变压器的原理图。两个定子绕组 S1和S2分别由两个幅值相等、相位差90O的正 弦交流电压u1 、u2励磁，即
u1(t)=Umsinω0t u2(t)=Umcosω0t
为了保证旋转变压器的测角精度，要求两相励磁
电流严格平衡，即大小相等，相位差90o，在气 隙中产生圆形旋转磁场。转子绕组R1中产生的 感应电压为：
第4章 位置随动系统
4.1 概述
位置随动系统就是实现执行机构对位置指令（给定 量）的准确跟踪，例如机械加工方面的仿型机床的 加工轨迹控制；轧钢厂的轧钢机压下装置的定位控 制和飞剪的定尺剪切；雷达天线的跟踪控制以及舰 艇稳定平台控制等等。位置随动系统的被控量（输 出量）一般与位置指令一样，都是空间位移，可以 是角位移，也可以是直线位移。所以位置随动系统 必定是一个位置反馈控制系统。
控制式自整角机是作为转角电压变换器用的。 使用时，将两台自整角机的定子绕组出线端用 三根导线连接起来，发送机BST转子绕组接单 相交流励磁电源，而接收机转子绕组输出时反 映角位移的信号，如图4.2.2所示。该发送机的 单相交流励磁电压Uf的表达式为：
u f (t) U fm sin t
在定子三个绕组中产生感应电动势为：
由于Ubs不能反映Δθ的极性，故在以发送机定子绕组A1 相轴线作为发送机的零位时，将接收机转子绕组预先转过 90o，并以与定子A2相绕组轴线垂直的位置改做接收机的 零位，如图4.2.3所示。 θ1=0为发送机零位，θ2‘=0为 接收机零位，则接收机原来的θ2=θ2‘+90o，将其代入式 （4.2.1） 则Ubs = Ubsmsin(ωt-ψ+90o)cos(θ1-θ2'-90o)
电子教案《交直流传动控制系统》第版钱平biao
介绍如何利用Simulink进行故 障仿真和排查，帮助用户快速 定位和排除系统故障。
基于实验平台的交直流传动控制系统实验
实验平台介绍
详细介绍实验平台的组成、功能 和使用方法，包括各种传感器、 执行器、控制器等。
实验内容
介绍各种实验内容，如调速实验 、制动实验、PLC控制实验等， 并详细阐述每个实验的具体操作 步骤和数据记录方法。
元器件选型
根据系统性能要求，选择 合适的元器件，如处理器 、传感器、执行器等。
抗干扰设计
为保证系统稳定运行，需 考虑硬件抗干扰措施，如 电源滤波、信号隔离等。
交直流传动控制系统的软件设计
1 2
软件流程设计
根据系统功能需求，设计合适的软件流程，包 括初始化、数据采集、控制算法实现等。
控制算法实现
根据系统性能要求，选择合适的控制算法，如 PID、模糊控制等，并实现于软件中。
04
交直流传动控制系统的仿真与实验
交直流传动控制系统的MATLAB/Simulink仿真
Simulink模块的 建立
系统分析与仿真
故障仿真与排查
详细介绍Simulink中各种模块 的搭建方法，以及如何通过模 块之间的连接和参数设置来构 建交直流传动控制系统的模型 。
阐述如何利用 MATLAB/Simulink进行系统分 析，如稳定性分析、性能分析 等，并对系统进行仿真测试。
电子教案《交直流传动控制系统 》第版钱平biao
xx年xx月xx日
目 录
• 交直流传动控制系统概述 • 交直流传动系统的组成及工作原理 • 交直流传动控制系统的设计与实现 • 交直流传动控制系统的仿真与实验 • 交直流传动控制系统的应用及案例分析 • 交直流传动控制系统的优化与改进建议