经典《电力拖动自动控制系统》综述报告.doc

电力拖动自动控制系统综述报告专业及班级 _ 10级自动化(2)班_姓 名_ _学 号_ _ _授 课 老 师_ 孙强_ 完 成 时 间_2013年12月1日_ _ 课程综述评分表一二三四五六合计123得分电力拖动自动控制系统综述报告一、概述1.1课程简介电力拖动实现了电能与机械能之间的能量变换，而电力拖动自动控制系统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，使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。电力拖动实现了电能与机械能之间的能量变换，而电力拖动自动控制系统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，使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。电力拖动自动控制系统是电气工程及其自动化专业的必修课。电力拖动自动控制系统课程的内容包括闭环控制的直流调速系统、多环控制的直流调速系统、可逆调速系统、直流脉宽调速系统和位置随动系统。电力拖动自动控制系统是培养一名高素质的电气工程及其自动化专业技术人员的必修课程。电力拖动控制系统运动控制系统是自动化专业一门重要的专业课，也是一门实践性很强的课程,。按照拖动电动机的类型划分，电力拖动自动调速系统包括直流调速系统和交流调速系统两大类。电力拖动自动控制系统课程特点是结合自动控制原理解决电力拖动控制系统的分析和设计，因此本课程中涉及大量的系统分析和控制方式的介绍。对于学生而言，纯理论的讲授方式不利于对课程内容的理解，因此，本课程在理论介绍后，利用MATLAB工具箱，为学生演示系统各个环节的工作特性。例如在讲解“反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计”时，在SUMILINK环境下，搭建系统的仿真模型，验证所设计调节器能否满足性能指标要求，还可以改变比例、积分环节的参数，通过输出曲线观测不同的参数对系统的影响，从而验证课本内容，进一步加深学生对控制规律了解，激发学生的学习兴趣。实践教学是本课程重要环节，是将知识转化为能力的重要步骤。学校从实验教学入手，开设了电力拖动自动控制系统实验课，同时还提供了很多的可选实验项目，为学生的实践性教学创造了良好条件。基于本课程实践教学的设计理念，将实践教学内容分为验证型实验、综合型实验、开放型实验，通过实验，提高了我们学生的基础能力和自主创新能力。1.2学习时间本课程的学习时间大四第一学年从1到12周，72个学时，学习课本基本内容，第13周至15周进行实验课学习，培养动手实践能力，这门课程共80个学时。1.3教学概要根据电力拖动自动控制系统的课程特色，本课程遵循的学习思路为：理论联系实践，实践促进创新。在学习该课程的过程中，注重对基本概念和基本方法的理解，在理论推导中引出工程应用的概念，在实例分析中强化理论概念，加深了我们对电力拖动自动控制系统的认识和理解。二、课程内容2.1章节分配本课程分3篇，共9章。如下:第1章 绪论第一篇 直流调速系统第2章 转速反馈控制的直流调速系统第3章 转速、电流反馈控制的直流调速系统第4章 可逆控制和弱磁控制的直流调速系统第二篇 交流调速系统第5章 基于稳态模型的异步电动机调速系统第6章 基于动态模型的异步电动机调速系统第7章 绕线转子异步电动机双馈调速系统第8章 同步电动机变压变频调速系统第三篇 伺服系统第9章 伺服系统2.2主要内容第一章：绪论，对运动控制系统的历史与发展以及相关学科作简单的介绍，着重指出转矩控制是运动控制系统的根本规律，磁场控制也相当重要，最后介绍了典型的负载特性。第二章：介绍转速反馈控制的直流调速系统，包括直流调速系统用的可控直流电源、稳态调速性能指标和机械特性、转速反馈控制的直流调速系统以及数字控制和仿真。描述了两类可控直流电源的特性和数学模型，论述了转速反馈控制直流调速系统的控制规律，分析了系统的静差率和数学控制系统的特点，着重介绍了数字测速方法和数字调节器。第三章：转速、电流反馈控制的直流调速系统，介绍了其组成和静特性、系统的动态数学模型，并从启动和抗扰两方面分析其性能和转速与电流两个调节器的控制作用，最后介绍的是调节器的工程设计方法。第四章：进一步讨论了可逆直流调速系统和弱磁调速控制的直流调速系统，首先讨论了直流PWM可逆直流调速系统，然后介绍了V-M可逆直流系统，包括主电路的可逆线路、晶闸管装置的逆变与回馈、可逆线路的环流及其控制系统，最后讨论了弱磁控制的直流调速系统。第五章：基于稳态模型的异步电动机调速系统 ，在基于稳态模型的异步电动机调速系统中，采用稳态等值电路来分析异步电动机在不同电压和频率供电条件下的转矩与磁通的稳态关系和机械特性，并在此基础上设计异步电动机调速系统；常用的基于稳态模型的异步电动机调速方法有调压调速和变压变频调速两类；异步电动机调压调速；异步电动机变压变频调速；恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降；恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些；恒定子磁通和恒气隙磁通的控制方式虽然改善了低速性能。但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制；恒转子磁通控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性，性能最佳。第六章：基于动态模型的异步电动机调速系统 异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得高动态调速性能，必须从动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电动机的调速方案；矢量控制和直接转矩控制是已经获得成熟应用的两种基于动态模型的高性能交流电动机调速系统；矢量控制系统通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，然后模仿直流电动机控制；直接转矩控制系统利用转矩偏差和定子磁链幅值偏差的符号，根据当前定子磁链矢量所在的位置，直接选取合适的定子电压矢量，实施电磁转矩和定子磁链的控制；电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积得到感应电动势；坐标变换。第七章：绕线转子异步电动机双馈调速系统 转差功率是人们在研究异步电动机调速方法时所关心的问题，因为节约电能也是异步电动机调速的主要目的之一。作为异步电动机，必然有转差功率，而如何处理转差功率又在很大程度上影响着调速系统的效率；要提高调速系统的效率，除了尽量减小转差功率外，还可以考虑如何去利用它；对于绕线型异步电动机，定、转子电路可以同时与外电路相连，转差功率可以从转子输出，也可以向转子馈入，故称作双馈调速系统；“双馈”的一个特点是转差功率可以回馈到电网，也可以由电网馈入。至于电功率是馈入定子绕组和/或转子绕组，还是由定子绕组和/或转子绕组馈出，则要视电动机的工况而定；绕线转子异步电动机双馈调速方法早在20世纪30年代就已被提出，到了6070年代，当可控电力电子器件出现以后，才得到更好的应用。 第八章：同步电动机变压变频调速系统 同步电动机直接投入电网运行时，存在失步与起动困难两大问题，曾制约着同步电动机的应用；同步电动机的转速恒等于同步转速，所以同步电动机的调速只能是变频调速；变频技术的发展与成熟不仅实现了同步电动机的调速，同时也解决了失步与起动问题，使之不再是限制同步电动机运行的障碍。随着变频技术的发展，同步电动机调速系统的应用日益广泛；同步电动机调速可分为自控式和他控式两种，适用于不同的应用场合。永磁同步电动机的优点；采用了永磁材料磁极，磁能积高，体积小、重量轻；转子没有铜损和铁损，没有滑环和电刷的摩擦损耗，运行效率高；转动惯量小，允许脉冲转矩大，可获得较高的加速度，动态性能好；结构紧凑，运行可靠。第九章：伺服系统三、课程总结由于我们在大三上学期学习了孙老师的电机拖动基础课程，所以基本掌握了经典直流调速系统的基本概念、基本原理和基本规律；了解