电力拖动自动控制知识点总结

第1章绪论1、 电机的分类？发电机（其余能f电能）直流发电机和沟通发电机电动机（电能f其余能）直流电动机：有换向器直流电动机（串励、并励、复励、他励）和无换向器直流电动机（又属于一种特别的同步电动机）沟通电动机：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（反响式、永磁式、混淆式）2、 依据直流电机转速方程n—转速（r/min）U—电枢电压（V）n—转速（r/min）U—电枢电压（V）I—励磁磁通（Wb）；UIR—电枢电流（A）；RCeKe—由电机构造决定的电动势常数。三种方法调理电动机的转速：（枢回路电阻R。1调理电枢供电电压U；（）减弱励磁磁通电枢回路总电阻（ ）；;（）改变电3调压调速：调理电压供电电压进行调速，适应于：UWUnom，基频以下，在必定范围内无级光滑调速。弱磁调速：无级，合用于①W①nom，一般只好配合调压调速方案，在基频以上（即电动机额定转速以上）作小范围的升速。变电阻调速：有级调速。问题3请比较直流调速系统、沟通调速系统的优弊端，并说明此后电力传动系统的发展的趋向。*直流电机调速系统长处：调速范围广，易于实现光滑调速，起动、制动性能好，过载转矩大，靠谱性高，动向性能优秀。弊端：有机械整流器和电刷，噪声大，保护困难；换向产生火花，使用环境受限；构造复杂，容量、转速、电压受限。*沟通电机调速系统（正好与直流电机调速系统相反）长处：异步电动机构造简单、牢固耐用、保护方便、造价便宜，使用环境广，运转靠谱，便于制造大容量、高转速、高电压电机。大批被用来拖动转速基本不变的生产机械。弊端：调速性能比直流电机差。*发展趋向：用直流调速方式控制沟通调速系统，达到与直流调速系统相媲美的调速性能；或采纳同步电机调速系统・第2章闭环控制的直流调速系统1、 常用的可控直流电源有以下三种旋转变流机组——用沟通电动机和直流发电机构成机组，以获取可调的直流电压。相控整流器一一把沟通电源直接变换成可控的直流电源。直流斩波器或脉宽调制变换器——先用不行控整流沟通电变换成直流电， 而后用PWM脉宽调制方式调理输出的直流电压。2、由原动机（柴油机、沟通异步或同步电动机）拖动直流发电机 G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调理G的励磁电流 if即可改变其输出电压U，进而调理电动机的转速n。这样的调速系统简称G-M系统，国际上通称Ward-Leonard系统。3、 晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统，又称静止的Ward-Leonard系统），

4、晶闸管触发和整流装置的放大系数和传达函数在动向过程中，可把晶闸管触发与整流装置当作是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间惹起的。4、晶闸管触发和整流装置的放大系数和传达函数在动向过程中，可把晶闸管触发与整流装置当作是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间惹起的。传达函数近似成一阶惯性环节。Ws（s）1Ts5、采纳脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器s-直流电动机调速系统,简称直流脉宽调速系统，即直流PWM调速系统。PWM（1）（2）（3）（4）（5）系统的长处主电路线路简单，需用的功率器件少；系统的长处主电路线路简单，需用的功率器件少；开关频次高，电流简单连续，谐波少，电机消耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右；若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动向响应快，动向抗扰能力强；功率开关器件工作在开关状态，导通消耗小，当开关频次适合时，开关消耗也不大，因此（6）直流电源采纳不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。6、 PWM控制与变换器的数学模型PWM控制与变换器（简称PWM装置）也能够当作是一个滞后环节，其传达函数能够写成K— PWM装置的放大系数； Ts—PWM装置的延缓时间， TsWT07、 当开关频次为10kHz时，T，在一般的电力拖动自动控制系统中，时间常数这么小的滞后环节能够近似当作是一个一阶惯性环节，所以，致 K致 Ws（s）sS TsS 1Ud（s）Td Ud（s）Td TssWs（s） U （s） Kse与晶闸管装置传达函数完整一8、调速系统的转速控制要求（1）调速在必定的最高转速和最低转速范围分挡地（有级）或光滑地（无级）调理转速;簸，以保证产质量量；（3）加、减速屡次起、制动的设施要求加、减速尽量快，以提升生产率；不宜经受强烈速度变化的机械则要求起，制动尽量安稳。9、调速范围：生产机械要求电动机供给的最高转速和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转时，负载由理想空载增添到额定值时所对应的转速下降与理想空载转速 n0之比，称作静差率 s，D即nmaxn.minnmaxn.minnNnN，nN二10、调速范围和静差率这两项指标其实不是相互孤立的，一定同时提才存心义。调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还可以知足所需静差率的转速可调范围。11、系统特征比较（1）闭环系统静性能够比开环系统机械特征硬得多。（2）假如比较同一的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要op小得多。ncl（3） nclDnN(1s)sDnN(1s)s1*一定静差率的要求下，能够Dcld-1进而在保证（1K）DOp提升调速范围，为此所需付出的代价是， 须增设电压放大器以及检测与反应装置。12、反应控制规律（1・）比率控制的反应控制系统是被调量有静差的控制系统：【闭环系统的开环放大系数K值越大,/亠厶亍外「lh人r丿丄卜t>/t—t口 K 常数，稳态速差就只好减小，却不行能除去。】系统的稳态性能越好。但是， p=（2.）反应控制系统的作用是： 抵挡扰动，听从给定反应控制系统所能克制的不过被反应环包围的前向通道上的扰动。n%clCe(IK)抗扰性能是反应控制系统最突出的特色之一。（3）系统的精度依靠于给定和反应检测的精度。反应控制系统的规律是：一方面能够有效地克制全部被包在负反应环内前向通道上的扰动作用； 另一方面，则牢牢地跟从着给定作用，对给定信号的任何变化都是俯首贴耳的。13、采纳比率积分调理器的闭环调速系统是无静差调速系统。积分控制能够使系统在无静差的状况下保持恒速运转，实现无静差调速。比率调理器的输出只取决于输入偏差量的现状；而积分调理器的输出则包括了输入偏差量的所有历史。PI调理器的输出电压由比率和积分两部分相加而成。比率积分控制综合了比率控制和积分控制两种规律的长处，又战胜了各自的弊端，扬长避短，相互增补。比率部分能快速响应控制作用，积分部分则最后除去稳态偏差。14、无静差调速系统的稳态参数计算很简单，在理想状况下，稳态时 Un=0,因此 Un=U*n能够按式（1—67）直接计算转速反应系数系统中一定有自动限制电枢电流U^max15、为认识决反应闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题，系统中一定有自动限制电枢电流U^max的环节。假如采纳某种方法，当电流大到必定n程度时才接入电流负反应以限制电流，而电流正常时仅有转速负反应起作用控制转速。这类方法叫做max电流截止负反应，简称截流反应。16、 微机数字控制系统的主要特色是失散化和数字化:失散化：为了把模拟的连续信号输入计算机，一定第一在拥有必定周期的采样时辰对它们进行及时采样，形成一连串的脉冲信号，即失散的模拟信号，这就是失散化。数字化：采样后获取的失散信号实质上仍是模拟信号，还须经过数字量化，即用一组数码（如二进制码）来迫近失散模拟信号的幅值，将它变换成数字信号，这就是数字化。17、 由光电式旋转编码器产生与被测转速成正比的脉冲，测速装置将输入脉冲变换为以数字形式表示的转速值。脉冲数字（P/D）变换方法：（1） M法一脉冲直接计数方法；M法测速只合用于高速段。（2） T法一脉冲时间计数方法；T法测速合用于低速段。（3） M/T法一脉冲时间混淆计数方法。M/T法测速可在较宽的转速范围内，拥有较高的测速精度。18、数字控制器不单能够实现模拟控制器的数字化，并且能够打破模拟控制器只好达成线性控制规律的限制，达成各种非线性控制、自适应控制以致智能控制等等，大大拓宽了控制规律的实现范围。智能控制特色:控制算法不依靠或不完整依靠于对象模型，因此系统拥有较强的 鲁棒性和对环境的适应性。第3章 转速、电流双闭环直流调速系统和调理器的工程设计方法1、转速调理器ASR的输出限幅电压U*决钿流给定电压的最大值;电流调理器ACR的输出限幅电压电流调理器ACR的输出限幅电压U限制了电力电子变换器的最大输出电压cmdmn02n0Id 】dL

d0Cn*/ IdLRd0s s s比率环节的输出量老是正比于其输入量，而PI调理器则否则，其输出量在动向过程中决定于输入量的积分，达到稳态时，输入为零，输出量的稳态值与输入没关，而是由它后边环节的需要决定的。后边需要PI调理器供给多么大的输出值，它就能供给多少，直到饱和为止。3、 起动过程剖析在起动过程中转速调理器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种状况【1】电流上涨阶段（0~t1）。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。【2】恒流升速阶段（t1~t2），是起动过程中的主要阶段。为了保证电流环的主要调理作用，在起动过程中ACR是不该饱和的，电力电子装置UPE的最大输出电压也须留有余地，这些都是设计时一定注意的。系统的加快度恒定，转速呈线性增添。【3】第III阶段转速调理阶段（t2此后）在这最后的转速调理阶段内，ASR和ACR都不饱和，ASR起主导的转速调理作用，而ACR则力争使Id赶快地跟从其给定值U*i，或许说，电流内环是一个电流随动子系统。4、 双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特色：（1）饱和非线性控制；（2）转速超调；（3）准时间最优控制5、在双闭环系统中，由电网电压颠簸惹起的转速动向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理器的作用（1）转速调理器是调速系统的主导调理器，它使转速n很快地跟从给定电压变化，稳态时可减小转速偏差，假如采纳PI调理器，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同意的最大电流。电流调理器的作用（1）作为内环的调理器，在外环转速的调理过程中，它的作用是使电流牢牢跟从其给定电压（即外环调理器的输出量）变化。（2）对电网电压的颠簸起及时抗扰的作用。（3）在转速动向过程中，保证获取电机同意的最大电流，进而加快动向过程。（4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消逝，系统立刻自动恢复正常。这个作用对系统的靠谱运转来说是十分重要的。 t—上涨时间； 一超调量；t-调理时间。【】抗扰性能指标标记着控制系统抵挡扰动的能力。常用的抗扰性能指标有动向下降;max调理时间。【】抗扰性能指标标记着控制系统抵挡扰动的能力。常用的抗扰性能指标有动向下降;maxtv—恢复时间。一般来说，调速系统的动向指标以抗扰性能为主， 而随动系统的动向指标则以跟随性能为主。型系统稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态偏差，且与K随性能为主。型系统稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态偏差，且与K值成、在阶跃输入下的反比；在加快度输入下稳态偏差为 。所以，I型系统不可以用于拥有加快度输入的随动系统。9、典型I型系统在跟从性能上能够做到超调小， 但抗扰性能稍差，典型II型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。这是设计时选择典型系统的重要依照。系统设计的一般原则： “先内环后外环”电流的闭环控制改造了控制对象，加快了电流的跟从作用，这是局部闭环（内环）控制的一个重要功能。外环的响应比内环慢，这是按上述工程设计方法设计多环控制系统的特色。 这样做，固然不利于快速性，但每个控制环自己都是稳固的，对系统的构成和调试工作特别有益 。10、 恒转矩调速方式，依照电力拖动原理，在不一样转速下长久运转时，为了充足利用电机，都应使电枢电流达到其额定值IN。于是，因为电磁转矩 Te=Km d 「在调压调速范围内，因为励磁磁通不变，允许的转矩也不变，称作“恒转矩调速方式”。 恒功率调速方式而在弱磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，允许的转矩不得不减少，转矩与转速的乘积则不变，即允许功率不变，是为“恒功率调速方式”。第4章可逆调速系和弱磁控制的直流调速系统1、 V-M系统的可逆线路有两种方式：电枢反接可逆线路一一电枢反接反向过程快，但需要较大容量的晶闸管装置；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一样的换向方式：接触器切换线路一一合用于不常常正反转的生产机械；晶闸管开关切换线路一一合用于中、小功率的可逆系统；两组晶闸管反并联线路一一合用于各样可逆系统。2、 环流的定义：采纳两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，假如两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流（1） 静态环流一一两组可逆线路在必定控制角下稳固工作时出现的环流，此中又有两类：直流均匀环流一一由晶闸管装置输出的直流均匀电压所产生的环流称作直流均匀环流。刹时脉动环流一—