电力拖动知识总结.docx

第二章VM系统的优缺点优点：晶闸管可控整流器的功率放大倍数大，门极电流可以直接用电子控制；响应时间是毫秒级，具有快速的控制作用；运行损耗小，效率高 缺点：电压波形的脉动造成了电流脖凶的脉动，脉动电流会增加电动机的发热，同时也产生脉动转矩，对生产机械不利；脉动的电流波形使系统主电路可能出现电流断续，电流波形的短线需给用平均值描绘的系统带来一种非线性的因素，也引起机械特性的非线性，影响系统的运行性能。直流PWM调速系统的优越性：1主电路简单需要的电力电子器件少 2 开关频率高，电流容易连续谐波少，电动机损耗发热少。3低速性能好稳速精度高 调速范围宽 4 与快速响应的电动机配合则系统频带宽，动态响应快，动态抗干扰强 5 电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，装置效率高。 6 直流电源采用不空整流时电网功率因素币相控整流器高。 稳态性能指标：调速范围和静差率开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性比较：闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多 闭环系统的静差率要比开环系统小得多 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 对于调速系统的控制要求：1 调速：在一定的最高转速和最低调速范围内，分档地（有级）或平滑地（无级）调节转速 2 稳速：以一定的精度在所需的转速上稳定运行，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：频繁启动制动的设备要求加速，减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈的速度变化的机械要求启动制动尽量平稳。静差率s：用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度，它和机械特性硬度有关，特性余额硬静差率越小，转速稳定度越高。（公式）K=KPKSCe K代表闭环系统的开环放大系数反馈的控制规律：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PI：比例积分 PD：比例微分 PID：微积分第三章1、转速电流反馈控制直流调速系统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。从闭环结构上来看，电流环在里面，叫做闭环；转速环在外面，称作外环，这就形成了转速电流反馈控制直流调速系统。（为了静动态性能，转速和电流两个调节器采用PI调节器） 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 Un*转速给定电压 Un转速反馈电压 Ui*-电流给定电压 Ui电流反馈电压2、双闭环直流调速系统的稳态结构两个调节器均采用带线幅作用的PI调节器，ASR的输出限幅电压U*im决定了电流给定的最大值，ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。饱和的调节器暂时隔断了输入和输出间的关系，相当于使该调节环开环，当调节器不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压U在稳态是为零3、双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形第阶段（0t1）是电流上升阶段：在这一阶段中，ASR很快进入并保持饱和状态，而ACR一般不饱和 第阶段（t1t2）是恒流升速阶段：在这个阶段中，ASR始终是饱和的，转速环相当于开环，系统成为在恒值电流给定U*im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 第阶段（t2以后）是转速调节阶段：t3转速达到峰值，t3t4，电动机在负载的阻力下减速直到稳态4、双闭环直流调速系统的起动过程的三个特点饱和非线性控制 随着ASR的饱和和不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态，在不同的情况下表现为不同的线性结构的线性系统，不能简单的用线性控制理论来分析整个起动过程和笼统的设计这样的控制系统，只能采用分段的方法来分析 转速超调 当ASR采用PI调节器是，转速必然有超调 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称作“时间最优控制”。对于调速系统，在电动机允许过载能力限制下的恒流起动就是时间最优控制。由于在起动过程12阶段中电流不能突变，所以实际与理想还是有差距，称作准时间最优控制转速调节器的作用 1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n和快的跟随给定电压Un*变化，稳态时可减小转速误差 2）对负载变化起扰动作用 3）其输出限幅值决定电动机允许的最大电流电流调节器的作用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其给定电压Ui*（即外环调节器的输出量）变化 2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用 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住时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦鼓掌小时，系统立即自动恢复正常。工程设计步骤：先从电流环（内环）开始，对其进行必要的变换和近似处理，然后根据电流环的控制要求确定把它校正成哪一类典型系统，再按照控制对象确定电流调节器的类型，最后俺动态性能指标要求确定电流调节器的参数。电流环设计完成后，把电流环等效成转速环（外环）中的一个环节，再用同样的方法设计转速环。第四章逻辑控制的无环流可逆V-M系统的正反转切换条件：Ui改变级性 发出零度电流检测信号Ui0 封锁延时tdb1和开放延时tdt。晶闸管电路的逆变状态在可逆系统中的主要用途是什么晶闸管电路处于逆变状态时，电动机处于发转制动状态，成为守重物拖动的发动机，将重物的重能转化成电能反馈给电网。晶闸管可逆系统中环流产生的缘由是甚么有哪些抑制的方法：原因：采用两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统解决电动机的正反转运行和回馈制动的问题，但两个装置同时工作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这叫环流。 抑制：保证1组处于整流状态，1组处于逆变状态，且使逆变电压和整流电压幅值相等，则环流为0。第五章1. 异步电动机的调速 按照交流异步电动机的原理，从定子传输到转子的电磁功率Pm分成两部分：一部分Pmech=（1-s)Pm是拖动负载的有效功率，称作机械功率；另一部分Ps=s*Pm是传输给转子电路的转差功率，与转差率s成正比。从能量转换角度来看，转差功率是否增大，能量是被消耗掉还是得到利用，是评价调速系统效率高低的标志。从这点出发，可以把异步电动机的调速系统分为三类： 转差功率消耗性调速系统 这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，定子降压调速和绕线转子电动机转子串电阻均属于这类。这类系统是以增加转差功率的消耗来换取转速降低的（恒转矩负载时），越到低速效率越低。其结构简单，设备成本低，还有一定的应用价值。转差功率馈送型调速系统 在这类系统中，一部分转差功率被消耗掉，大部分则通过变流装置回馈给电网或转化成机械能予以利用，转速越低，能利用的功率越多，绕线转子异步电动机串级调速属于这一类。如果这部分转差功率是从转子侧输入的，可使转速高于同步转速。功率既可以从转子馈入又可以馈出的系统称作双馈调速系统。这类系统的效率是比较高的，但要增加一些设备。这类系统只能采用绕线转子异步电动机，应用场合受到一定限制。转差功率不变型调速系统在转差功率中，转子铜损是不可避免的，在定子侧实行变压变频控制时，无论转速高低，转子铜损基本不变，转子电路中没有附加的损耗，因此效率最高，是应用最广的一种调速方案。但定子侧需配置与电动机容量相当的变压器，设备成本也最高。变极对数调速也属于转差功率不变型调速系统，由于他是有极调速，应用场合有限。2. 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。含义：即人为的改变机械特性的参数，使电动机的稳定工作点偏离固有特性，工作在人为机械特性上，以达到调速的目的。能够改变的参数可分为三类：电动机参数、电源电压Us和电源频率f1。三相异步电动机的气隙磁通及各项含义：三相异步电动机定子每项电动式的有效值为Eg=4.44f1NskNsm，其中Eg-气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，Ns-定子每相绕组串联匝数，kNs-定子基波绕组系数，m-每级气隙磁通量。变压变频调速的基本原理是改变异步电动机同步转速，在极对数np一定时，同步转速n1随频率变化，即n1=60*f1/np=60*w1/(2np),则异步电动机的实际转速为n=(1-s)n1=n1-s*n1=n1-n,其中n=s*n1随负载大小变化，则只要控制好Eg和f1便可达到控制气息磁通m。一般认为，异步电动机在不同转速下允许长期运行的电流为额定电流，即能在允许温升下长期运行的电流，额定电流不变时，电动机允许输出的转矩将随磁通变化：在基频以下，由于磁通恒定允许输出的转矩也恒定，属于恒转矩调速方式；在基频以上，转速升高时磁通减小允许输出的转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于近似的恒功率调速方式。3. 异步电动机的稳态数学模型包括异步电动机稳态时的等效电路（描述在一定转差率下电动机的稳态电器特性）和机械特性（表征了转差与转差率的稳态关系），两者既有关联又有区别。4. 第六章5. 异步电动机的数学模型是一个 高阶，非线性，强耦合的多变系量统。6. 在研究异步电动机数学模型时，作如下假设：忽略空间谐波，设三项绕组对称，在空间互差2/3电角度，磁动势沿气隙按正弦规路分布 忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的 忽略铁心损耗 不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响7. 磁链方程 电压方程 公式-（）8. 坐标变化的原则：在不同情况下绕组所产生的合成磁动势相等 模型选取：转速，定子电流，定子磁链 控制方式：电流闭环控制方式，转矩控制方式9. 三项绕组A,B,C和两相绕组a,b,之间的变换称作三相坐标系和两相正交坐标系间的变换简称3/2变换（原则：按照前后总功率不变）10. 矢量控制系统的特点： 1 按转子磁链的定向，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