电力拖动自动控制知识点总结

1、第1章绪论1、电机得分类？ 发电机（其她能f电能）直流发电机与交流发电机 电动机（电能其她能）直流电动机：有换向器直流电动机（串励、并励、复励、她励）与 无换向器直流电动机（又属于一种特殊得同步电动机） 交流电动机：同步电动机异步电动机：鼠笼式、绕线式、伺服电机控制电机:旋转变压器自整角机力矩电机测速电机步进电机（反应式、永磁式、混合式）2、根据直流电机转速方程n 转速（r/m i n）; U -电枢电压（V）I -电枢电流（A）;R 电枢回路总电阻（）;一励磁磁通（Wb）;K e 由电机结构决定得电动势常数、三种方法调节电动机得转速:（1 ）调节电枢供电电压 U; （2）减弱励磁磁通 ;（3

2、）改变电枢回路电 阻 Ro调压调速：调节电压供电电压进行调速，适应于：UW Unom,基频以下，在一定范围内无级平滑调速。弱磁调速：无级,适用于Wnom, 一般只能配合调压调速方案,在基频以上（即电动机额 定转速以上）作小范围得升速。变电阻调速：有级调速、,并说明今后电力传动系统得发展得趋问题3 :请比较直流调速系统、交流调速系统得优缺点 势。*直流电机调速系统 优点:调速范围广，易于实现平滑调速，起动、制动性能好，过载转矩大，可靠性高，动态性能良好。 缺点:有机械整流器与电刷，噪声大,维护困难;换向产生火花，使用环境受限；结构复杂,容量、转速、 电压受限。* 交流电机调速系统（正好与直流电机

3、调速系统相反）优点:异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉，使用环境广，运行可靠,便于制造大容 量、高转速、高电压电机。大量被用来拖动转速基本不变得生产机械。缺点:调速性能比直流电机差。* 发展趋势:用直流调速方式控制交流调速系统，达到与直流调速系统相媲美得调速性能；或采用 同步电机调速系统.第2章闭环控制得直流调速系统1、常用得可控直流电源有以下三种旋转变流机组一一用交流电动机与直流发电机组成机组，以获得可调得直流电压。相控整流器一一把交流电源直接转换成可控得直流电源。直流斩波器或脉宽调制变换器一一先用不可控整流交流电变换成直流电，然后用PW M脉宽调制方式调节输出得直流电压。2、

4、由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速得直 流电动机M供电，调节G得励磁电流i f即可改变其输出电压 U ,从而调节电动机得转速n、这样得调速系统简称G M系统,国际上通称 Ware Leonard系统。3、晶闸管一电动机调速系统（简称V-M系统，又称静止得Ware Leonard系统）,4、晶闸管触发与整流装置得放大系数与传递函数在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置瞧成就是一个纯滞后环节，其滞后效应就是由晶闸管得失控时间引起得、传递函数近似成一阶惯性环节 。5、 采用脉冲宽度调制(PWM)得高频开关控制方式形成得脉宽调制变换器一直流电动机调速系统,

5、简 称直流脉宽调速系统，即直流PWMB速系统。PW1系统得优点(1) 主电路线路简单 , 需用得功率器件少 ;(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 , 调速范围宽 , 可达 1：10000 左右;(4) 若与快速响应得电机配合 , 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 , 因而装置效率 较高;(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、6、PW控制与变换器得数学模型P WMS制与变换器(简称

6、P WM装置)也可以瞧成就是一个 滞后环节,其传递函数可以写成K s PWM装置得放大系数； Ts PWMg置得延迟时间,Ts < TO7、 当开关频率为10k Hz时,T= 0.1ms ,在一般得电力拖动自动控制系统中，时间常数这么小得 滞后环节可以近似瞧成就是一个 一阶惯性环节 , 因此,与晶闸管装置 传递函数完全一致8、调速系统得转速控制要求(1) 调速在一定得最高转速与最低转速范围内 , 分挡地(有级) 或 平滑地(无级) 调节转速 ；(2) 稳速以一定得精度在所需转速上稳定运行 , 在各种干扰下不允许有过大得转速波动 , 以确保 产品质量 ；(3) 加、减速-频繁起、制动得设备

7、要求加、减速尽量快 , 以提高生产率 ； 不宜经受剧烈速度变化得 机械则要求起 , 制动尽量平稳。9、 调速范围 ： 生产机械要求电动机提供得最高转速与最低转速之比叫做调速范围, 用字母 D 表示, 即静差率 ： 当系统在某一转速下运行时 , 负载由理想空载增加到额定值时所对应得转速降落 nN , 与理想空载转速 n0 之比 , 称作静差率 s , 即D nN = nO nN10、调速范围与静差率这两项指标并不就是彼此孤立得 , 必须同时提才有意义。调速系统得静差率 指标应以最低速时所能达到得数值为准、一个调速系统得调速范围 , 就是指在最低速时还能满足所需静差率得转速可调范围、11、系统特性

8、比较(1) 闭环系统静性可以比开环系统机械特性硬得多。(2) 如果比较同一得开环与闭环系统 , 则闭环系统得静差率要小得多。(3) 当要求得静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。(4) 要取得上述三项优势 , 闭环系统必须设置放大器。闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多得稳态特性 , 从而在保证一定静差率得要求下 , 能够 提高调速范围 , 为此所需付出得代价就是 , 须增设电压放大器以及检测与反馈装置。1 2、反馈控制规律(1 0)比例控制得反馈控制系统就是被调量有静差得控制系统：【闭环系统得开环放大系数 K值越大,系统得稳态性能越好。然而，K P =常数，稳态速差就只能减小，却不

9、可能消除。】(2 .)反馈控制系统得作用就是：抵抗扰动，服从给定 反馈控制系统所能抑制得只就是被反馈环包围得前向通道上得扰动。 抗扰性能就是反馈控制系统最突出得特征之一。(3) 系统得精度依赖于给定与反馈检测得精度、反馈控制系统得规律就是 ： 一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上得扰动作用 ;另一方面,则紧紧地跟随着给定作用，对给定信号得任何变化都就是唯命就是从得、1 3、采用比例积分调节器得闭环调速系统就是无静差调速系统。积分控制可以使系统在无静差得情况下保持恒速运行，实现无静差调速。比例调节器得输出只取决于输入偏差量得现状；而积分调节器得输出则包含了输入偏差量得全 部历史。P

10、I调节器得输出电压由比例与积分两部分相加而成。比例积分控制综合了比例控制与积分控制两种规律得优点，又克服了各自得缺点，扬长避短，互相补充。比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差、1 4、无静差调速系统得稳态参数计算 很简单,在理想情况下，稳态时 un = 0,因而Un = un*, 可以按式（1-67）直接计算转速反馈系数15、 为了解决反馈闭环调速系统得起动与堵转时电流过大得问题，系统中必须有自动限制电枢电流 得环节、如果采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速 负反馈起作用控制转速、这种方法叫做 电流截止负反馈，简称截流反馈、16、

11、 微机数字控制系统得主要特点就是离散化与数字化：离散化：为了把模拟得连续信号输入计算机，必须首先在具有一定周期得采样时刻对它们进 行实时采样，形成一连串得脉冲信号，即离散得模拟信号，这就就是离散化。数字化：采样后得到得离散信号本质上还就是模拟信号，还须经过数字量化，即用一组数码 （如二进制码）来逼近离散模拟信号得幅值，将它转换成数字信号，这就就是数字化、17、 由光电式旋转编码器产生与被测转速成正比得脉冲，测速装置将输入脉冲转换为以数字形式表 示得转速值。脉冲数字（P/D）转换方法：（1）M法一脉冲直接计数方法;M法测速只适用于高速段。（2）T法一脉冲时间计数方法;T法测速适用于低速段。（3）

12、M/ T法-脉冲时间混合计数方法。M/T法测速可在较宽得转速范围内，具有较高得测速 精度。18、数字控制器不仅能够实现模拟控制器得数字化，而且可以突破模拟控制器只能完成线性控制规 律得局限，完成各类非线性控制、自适应控制乃至智能控制等等,大大拓宽了控制规律得实现范畴。 智能控制特点：控制算法不依赖或不完全依赖于对象模型，因而系统具有较强得鲁棒性与对环境得 适应性、第1、3 章转速、电流双闭环直流调速系统与调节器得工程设计方法2、转速调节器A SR得输出限幅电压U* im决定了电流给定电压得最大值； 电流调节器ACR得输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器得最大输出电压 Udm 双闭环调速系统在

13、稳态工作中，当两个调节器都不饱与时，各变量之间有下列关系0匕例环节得输出量总就是正比于其输入量，而PI调节器则不然,其输出量在动态过程中决定于输 入量得积分，达到稳态时，输入为零，输出量得稳态值与输入无关，而就是由它后面环节得需要决定 得。后面需要PI调节器提供多么大得输出值，它就能提供多少，直到饱与为止。二 iij:IIPlL.UII3、起动过程分析在起动过程中转速调节器 ASR经历了不饱与、饱与、退饱与三种情况11电流上升阶段（0t1）。在这一阶段中,ASR很快进入并保持饱与状态,而ACR般不饱与。匕.口 L21恒流升速阶段（t1t2 ）,就是起动过程中得主要阶 段。为了保证电流环得主要调

14、节作用，在起动过程中 ACR就 是不应饱与得，电力电子装置U P E得最大输出电压也须留有余地，这些都就是设计时必须注意得。系统得加速度恒定，转速呈线性增长。【3】第m阶段转速调节阶段（t 2以后）在这最后得转速调节阶段内,A SR与ACR都不饱与，AS R起主导得转速调节作用,而ACR则力图使I d 尽快地跟随其给定值 U*i ,或者说,电流内环 就是一个电流随动子系统、4、双闭环直流调速系统得起动过程有以下三个特点：（1）饱与非线性控制；（2）转速超调；（3）准时间最优控制5、在双闭环系统中，由电网电压波动引起得转速动态变化会比单闭环系统小得多。6双闭环直流调速系统中转速调节器得作用（1）

15、转速调节器就是调速系统得主导调节器，它使转速 n很快地跟随给定电压变化，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机允许得最大电流。电流调节器得作用（1 ）作为内环得调节器,在外环转速得调节过程中，它得作用就是使电流紧紧跟随其给定电压 （即外环调节器得输 出量）变化。（2）对电网电压得波动起及时抗扰得作用。（3 ）在转速动态过程中，保证获得电机允许 得最大电流，从而加快动态过程。 当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流得最大值，起快速得自动 保护作用、一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统得可靠运行来说就是十分重要

16、 得、上升时间；一超调量；t S7、【1】跟随性能指标：常用得阶跃响应跟随性能指标有tr 调节时间、【2】抗扰性能指标标志着控制系统抵抗扰动得能力、常用得抗扰性能指标有D C max-动态降落;tv 恢复时间、一般来说,调速系统得动态指标以抗扰性能为主，而随动系统得动态指标则以跟随性 能为主。8、 在阶跃输入下得 I型系统稳态时就是无差得；但在斜坡输入下则有恒值稳态误差，且与K值 成反比；在加速度输入下稳态误差为。因此,I型系统不能用于具有加速度输入得随动系统。9、 典型I型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差，典型n型系统得超调量相对较 大，抗扰性能却比较好。这就是设计时选择典型系

17、统得重要依据、系统设计得一般原则：“先内环 后外环"电流得闭环控制改造了控制对象，加快了电流得跟随作用，这就是局部闭环（内环）控制得一个重要 功能。外环得响应比内环慢，这就是按上述工程设计方法设计多环控制系统得特点、这样做,虽然不利于快速性，但每个控制环本身都就是稳定得，对系统得组成与调试工作非常有利。1 0、恒转矩调速方式，按照电力拖动原理，在不同转速下长期运行时，为了充分利用电机，都应使电 枢电流达到其额定值I No于就是,由于电磁转矩 Te = K m I d,在调压调速范围内,因为励磁 磁通不变,容许得转矩也不变，称作“恒转矩调速方式"。 恒功率调速方式 而在弱磁调

18、速范围内， 转速越高，磁通越弱，容许得转矩不得不减少，转矩与转速得乘积则不变，即容许功率不变，就是为“恒功率调速方式”、第4 章可逆调速系与弱磁控制得直流调速系统1、V M系统得可逆线路有两种方式：电枢反接可逆线路-电枢反接反向过程快，但需要较大容量得 晶闸管装置；励磁反接可逆线路一一励磁反接反向过程慢，控制相对复杂，但所需晶闸管装置容量 小、每一类线路又可用不同得换向方式：接触器切换线路一-适用于不经常正反转得生产机械；晶闸管开关切换线路一-适用于中、小功率得可逆系统；两组晶闸管反并联线路一一适用于各种可逆 系统、2、 环流得定义：采用两组晶闸管反并联得可逆 V-M系统,如果两组装置得整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通得短路电流，称作环流（1）静态环流-两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现得环流，其中又有两类：直流平均环流由晶闸管装置输出得直流平均电压所产生得环流称作直流平均环流。瞬时脉动环流一一两组晶闸管输出得直流平均电