《电力拖动自控系统》课程教学大纲

电力拖动自控系统课程教学大纲ElectricalDriveandControlSystem总学时数：40其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2.5适用专业：自动化课程的性质、目的和任务《电力拖动自动控制系统》是自动化专业一门非常重要、应用性很强的专业课。通过本课程的学习，使学生掌握交直流电动机各种调速系统的原理、构成，主要特点、特性及分析和设计方法。课程教学的基本要求本大纲在教学内容的选择和安排上遵循理论与实践相结合的原则，以阐述系统的控制规律为主线，由简入繁、由低及高地循序深入，主要讲授直流电机单闭环、双闭环调速系统，交流异步电动机变频调速系统的原理、结构，数学模型，静、动态性能和设计方法。至于其他类型的调速系统，主要介绍其基本概念控制原理，特点及构成。课程教学内容、重点和难点闭环控制的直流调速系统基本内容：直流调速系统常用的可控直流电源的主要类型及特点，速度单闭环控制的直流调速系统、电压闭环电流补偿控制的直流调速系统以及电流截止负反馈调速系统的组成原理、工作特性，直流调速系统的稳态和动态分析方法和设计方法。第一节：直流调速系统用的可控直流电源第二节：晶闸管－电动机系统的主要问题第三节：反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计第四节：反馈控制闭环调速系统的动态分析和设计第五节：比例积分控制规律和无静差调速系统第六节：电压反馈电流补偿控制的直流调速系统基本要求：1．了解速度单闭环调速系统的构成，各环节的作用及静特性。2．掌握速度单闭环调速系统和稳态，动态数学模型及稳、动态分析和设计方法。3．了解直流截止负反馈和电压负反馈电流补偿控制调速系统的原理及系统组成。重点：闭环调速系统的构成及动态分析和设计。难点：闭环系统稳定性分析与设计。转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法基本内容：转速、电流双闭环调速系统的组成及静特性，双闭环调速系统的动态数学模型，调节器的工作设计方法，双闭环调速系统的工程设计，转速超调的抑制，弱磁控制的直流调速系统。第一节：转速、电流双闭环直流调速系统的组成及静特性第二节：双闭环直流调速系统的动态数学模型和动态性能分析第三节：调节器的工程设计方法第四节：按工程方法设计双闭环系统的调节器基本要求：了解双闭环调速系统的组成，静特性及速度环，电流环的作用。掌握调节器参数的工程设计方法以及按工程设计方法设计双闭环调速系统的方法与步骤。了解转速微分负反馈的作用及转速超调的抑制方法。了解直流电机恒磁通和恒功率调速的基本概念以及弱磁控制的直流调速系统的基本构成和工作原理。重点：双闭环调速系统的构成、调节参数工程设计法及转速超调的抑制。难点：转速微分负反馈抑制转速超调的原理及弱磁控制调速系统的结构。闭环控制的异步电动机调压调速系统基本内容：异步电动机交流变压方法及机械特性，闭环控制的变压调速系统组成及其静特性，异步电动软起动器及轻载降压节能原理。第一节：异步电动机变压调速电路第二节：异步电动机改变电压时的机械特性第三节：闭环控制的变压调速系统及其静特性第四节：变压控制在软起动器和轻载降压节能运行中的应用基本要求：了解交流调压调速的基本原理调速机理及工作特性。了解异步电动机软起动器的基本原理。了解异步电动机轻载运行时降压节能原理。重点：异步电动机调压调速原理及机械特性。难点：异步电动机改变电压时的机械特性与调速的机理理解鼠型异步电机变压变频调速系统基本内容：变压变频调速基本控制方式，不同的电压、频率协调控制方式下的机械特性的特点与区别，转速开环的变频调速系统的构成，基于转差频率控制的变频调速系统构成及工作特性，异步电动机动态数学模型和坐标变换，异步电动机矢量控制及矢量控制的变频调速系统，异步电动机直接转矩控制系统。第一节：变压变频调速的基本控制方式第二节：异步电动机电压－频率协调控制时的机械特性第三节：电力电子变压变频器的主要类型第四节：基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统第五节：异步电动机动态数学模型和坐标变换第六节：基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统第七节：基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系统基本要求：了解异步电机变频调速的基本控制方式及各种变频装置的基本工作原理。掌握异步电机在恒Ｖ１／Ｗ１、恒Ｅg／Ｗ１和恒Ｅr／Ｗ１控制下的机械特性。了解和掌握转差频率控制的基本概念和转差频率控制变频调速系统的基本构成和实现方法。理解和掌握异步电机的数多变量数学模型和坐标变换。理解异步电机矢量控制方法，了解异步电机矢量控制系统的构成和实现方法。理解异步电动机直接转矩控制的基本原理及控制特性重点：异步电机变频调速的基本原理与系统构成。难点：矢量控制的基本概念和控制方法。四、课程各教学环节要求（一）实验教学本课程实验环节重点是训练学生解决实际问题的能力，本课程实验教学总学时为８学时，每实验组的人数尽量少，以保证每个学生能动手做实验，实验项目如下：实验一：转速负反馈调速系统研究２学时实验二：电动机系统参数和环节特性的测定2学时实验三：双闭环不可逆调速系统研究２学时实验四：变频调速系统研究２学时（二）课外作业本课程课课外作业的题目类型主要分为三种类型：一种类型是思考和陈述性题目，主要强化学生对有关基本概念、基本理论知识掌握和理解；另一种类型是计算和分析题，主要是训练学生利用所学基本知识点解决具体工程问题的能力；再一种就是综合性题目，主要是锻炼学生对所学知识综合运用和灵活运用的能力。（三）考试本课程考试采用闭卷考试形式。考试内容主要从考察学生对基本概念的掌握和理解、课程各章节主要知识点的掌握程度以及综合运用所学知识解决问题的能力等三个方面着手。其中基本概念题占30%,主要知识点考题占50％，综合应用题或灵活运用题占20%。五、学时分配教学内容各教学环节学时分配作业题量备注章节主要内容讲授实验讨论习题课外其它小计1闭环控制的直流调速系统10104-62转速、电流双闭环控制的直流调速系统和调节器的工程设计方法10106-73闭环控制的异步电动机调压调速系统流442-34鼠型异步电机变压变频调速系统16164-6合计404016-22六、课程与其他课程的联系本课程是《电力拖动基础》、《自动控制原理》和《电力电子技术》等三门课程综合应用的一个最集中体现。因此在学习本课程之前，应先修这三门课程，并能熟练掌握其内容，为本门课程的学习奠定坚实的基础。七、教材与教学参考书（一）教材：阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统（第四版）.北京：机械工业