電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)課程教學(xué)(自學(xué))基本要求.doc

中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育課程教學(xué)（自學(xué)）基本要求電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)課程教學(xué)（自學(xué)）基本要求適用層次本科適應(yīng)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化使用學(xué)期2008秋自學(xué)學(xué)時(shí)128面授學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6使用教材教材名稱電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)(第二版)編 者陳伯時(shí)出 版 社機(jī)械工業(yè)出版社參考教材課程簡(jiǎn)介電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的必修課。電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的內(nèi)容包括閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)、多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)、可逆調(diào)速系統(tǒng)、直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動(dòng)系統(tǒng)。使學(xué)生掌握經(jīng)典直流調(diào)速系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本規(guī)律；使學(xué)生了解電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本形式及其控制規(guī)律；了解經(jīng)典直流調(diào)速系統(tǒng)的基本體系；使學(xué)生能應(yīng)用已有的數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行定量計(jì)算和定性分析，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力；電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)是培養(yǎng)一名高素質(zhì)的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)人員的必修課程。學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)本門課程應(yīng)注意理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，注意在實(shí)驗(yàn)過程中以及生產(chǎn)實(shí)際中體會(huì)理論知識(shí)的應(yīng)用， 注意培養(yǎng)自己初步的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、定量計(jì)算與定性分析以及估算能力、聯(lián)系工程實(shí)際能力等；學(xué)生必須具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，建議在學(xué)完高等數(shù)學(xué)、電工學(xué)、電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)、自動(dòng)控制原理等課程后開始開課。各章節(jié)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求第一章 閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時(shí)要求主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、直流調(diào)速的方法 2、旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組 3、靜止可控整流器 4、直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器5、觸發(fā)脈沖相位控制 6、電流的連續(xù)與斷續(xù) 7、機(jī)械特性 8、調(diào)速要求和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)9、閉環(huán)系統(tǒng)的組成和靜特性 10、反饋控制規(guī)律 11、反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 12、穩(wěn)定條件 13、PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 14、積分調(diào)節(jié)器和積分控制規(guī)律 15、比例積分控制規(guī)律16、電壓補(bǔ)償?shù)脑矶?、教學(xué)基本要求【了解】1、直流調(diào)速的方法、可控直流電源的分類和優(yōu)缺點(diǎn)。2、晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題，理解電流與機(jī)械特性的關(guān)系；3、掌握基本性能指標(biāo)，了解要求與性能指標(biāo)間的關(guān)系，掌握反饋控制規(guī)律，了解系統(tǒng)主要構(gòu)成與穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算的基本方法。4、積分控制規(guī)律和使用方法。5、反饋控制的基本原理和示例分析?！菊莆铡?、直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器的工作原理，和輸出電壓的定性計(jì)算。2、電流對(duì)電機(jī)機(jī)械特性的影響原因及解決方法。3、掌握穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算，掌握閉環(huán)和開環(huán)控制的異同點(diǎn)。4、掌握反饋控制規(guī)律5、動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型5、電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的工作原理【重點(diǎn)掌握】1、穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算。 2、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性。 3、動(dòng)態(tài)校正PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)4、比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律。三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備 注第二章 多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時(shí)要求主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在的問題及解決方法 2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及靜特性 3、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 4、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 5、起動(dòng)過程，恒電流起動(dòng) 6、調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 7、調(diào)節(jié)器的作用 8、典型系統(tǒng)9、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 10、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 11、非典型系統(tǒng)典型化 12、電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 13、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 14、轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制。二、教學(xué)基本要求【了解】1、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在的問題及解決方法，引入反饋控制，明確解決方法。2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及靜特性；明確系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，原理圖，了解系統(tǒng)的構(gòu)成。3、系統(tǒng)個(gè)變量穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算。4、動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型及系統(tǒng)的起動(dòng)過程分析，掌握系統(tǒng)起動(dòng)的工程，了解其特點(diǎn)。5、工程設(shè)計(jì)的基本方法、典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 【掌握】1、掌握雙閉換控制的原理圖和系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性的定性分析方法。2、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的起動(dòng)特點(diǎn)。3、典型系統(tǒng)及其動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)、系統(tǒng)的簡(jiǎn)化思路。4、工程方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過程即參考步驟。5、轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的原理【重點(diǎn)掌握】1、單閉環(huán)控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能比較2、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用3、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的定義及其表示。4、典型系統(tǒng)參數(shù)與動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的關(guān)系。5、非典型系統(tǒng)的典型化三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備 注第三章 可逆調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時(shí)要求主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成 2、電樞反接可逆線路 3、勵(lì)磁反接可逆線路 4、晶閘管的整流和逆變狀態(tài) 5、發(fā)電回饋制動(dòng) 6、環(huán)流及其分類 7、直流平均環(huán)流 8、直流平均環(huán)流的配合控制 9、瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流及其抑制 10、有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng) 11、邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。二、教學(xué)基本要求【了解】1、可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成，及其工作場(chǎng)合，目前的現(xiàn)狀 2、可逆線路的存在形式 3、晶閘管的整流和逆變狀態(tài)4、電動(dòng)機(jī)的發(fā)電回饋制動(dòng)及其在V-M系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。5、環(huán)流概念及其抑制【掌握】1、直流平均環(huán)流的定義，和存在機(jī)理2、電動(dòng)機(jī)的發(fā)電回饋制動(dòng)及其在V-M系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。3、瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流及其抑制4、邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成及其工作原理【重點(diǎn)掌握】1、發(fā)電回饋制動(dòng)的原理2、直流平均環(huán)流的配合控制的實(shí)現(xiàn)方法3、有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的制動(dòng)過程分析三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備 注第四章 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時(shí)要求主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、脈寬調(diào)制變換器 2、開環(huán)機(jī)械特性 3、雙極式PWM變換器 4、單極式PWM變換器5、受限單極式PWM變換器 6、脈寬調(diào)制器電流脈動(dòng)與轉(zhuǎn)速脈動(dòng) 7、泵升電壓二、教學(xué)基本要求【了解】1、脈寬調(diào)制變換的優(yōu)缺點(diǎn)。2、不可逆PWM變換器和可逆PWM變換器的特點(diǎn)及其分類 3、開環(huán)機(jī)械特性的定義方法?！菊莆铡?、脈寬調(diào)制變換器的概念2、可逆PWM變換器的特點(diǎn)分類等。3、脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制線路的構(gòu)成和工作原理【重點(diǎn)掌握】1、雙極式PWM變換器的構(gòu)成，工作過程分析及其優(yōu)點(diǎn)的表述等。2、晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題中的泵升電壓?jiǎn)栴}。三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備 注第五章 位置隨動(dòng)系統(tǒng)學(xué)時(shí)要求主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的概念 2、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的組成及其工作原理 3、位置隨動(dòng)系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的性能比較 4、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的分類 5、位置信號(hào)的檢測(cè)方法 6、光電編碼盤及其工作原理。7、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析二、教學(xué)基本要求【了解】1、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的概念及其應(yīng)用范圍。2、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的分類。3、位置信號(hào)的檢測(cè)方法，掌握常用的檢測(cè)方法的基本原理?！菊莆铡?、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的組成及其工作原理。2、光電編碼盤及其工作原理。【重點(diǎn)掌握】1、位置隨動(dòng)系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的性能比較，同時(shí)考慮兩者在設(shè)計(jì)方面的異同點(diǎn)。2、自整角機(jī)位置隨動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成。三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備 注第一章閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)容摘要：1直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓可獲得恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)勵(lì)磁可獲得恒功率調(diào)速，用不同調(diào)速方法的直流調(diào)速系統(tǒng)有不同的調(diào)速特性。生產(chǎn)機(jī)械有不同的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，采用可調(diào)速傳動(dòng)裝置時(shí)需考慮使裝置的調(diào)速特性與負(fù)載的要求相匹配，以獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。2供變壓調(diào)速使用的可控直流電源有：旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組、靜止可控整流器與直流斬波器。采用旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組的GM系統(tǒng)使用最早。采用靜止可控整流器的V一M系統(tǒng)已成為目前直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。直流斬波器也是一種靜止變換器，它不同于通過相位控制調(diào)壓的可調(diào)整流器，它是通過主開關(guān)元件的通斷時(shí)間比例來調(diào)壓的，故而帶來一系列優(yōu)點(diǎn)。3VM系統(tǒng)的幾個(gè)特殊問題可歸結(jié)為：整流電壓的相位控制、整流電流的平波與波形的連續(xù)、調(diào)速機(jī)械特性及其分區(qū)。對(duì)于一般全控整流電路，電流連續(xù)時(shí)理想空載電壓與觸發(fā)脈沖相位的關(guān)系為一般從保證輕載時(shí)電流連續(xù)角度選擇平波電抗器，對(duì)三相整流電路有式中，Idmin取電動(dòng)機(jī)額定電流的5%10%，單位是A，U2的單位是V，L的單位是mH。VM系統(tǒng)的完整調(diào)速機(jī)械特性包含整流狀態(tài)與逆變狀態(tài)、連續(xù)區(qū)與斷續(xù)區(qū)。4調(diào)速范圍與轉(zhuǎn)差率是調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。閉環(huán)控制相對(duì)于開環(huán)控制來講，可使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)得到改善。加轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和比例調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，可使穩(wěn)態(tài)速降減小，但總是有靜差，不可能使速降為零。在該系統(tǒng)中，被反饋環(huán)所包圍的加于控制系統(tǒng)前向通道上的各種擾動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速的影響，都受到反饋控制的抑制。但反饋控制無力克服給定電阻和檢測(cè)反饋元件的誤差。調(diào)速范圍、靜差率和轉(zhuǎn)速落差之間的關(guān)系：由于開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的額定速降nnom較大，不能滿足具有一定靜差率的調(diào)速范圍的要求，此引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性有下列性質(zhì)： (1)閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降減小為開環(huán)系統(tǒng)速降的1/(1+K)，其中K是閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)。 (2)閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率只有開環(huán)系統(tǒng)靜差率的l/(1+K)。 (3)在同樣的最高滿載轉(zhuǎn)速和低速靜差率的條件下，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍可以擴(kuò)大到開環(huán)調(diào)速范圍的(1+K)倍。(比例)反饋控制規(guī)律： (1)依靠反饋量和給定量之差進(jìn)行控制，屬于有靜差的控制系統(tǒng)。 (2)具有良好的抗擾性能，對(duì)于被負(fù)反饋環(huán)包圍的在前向通道上的一切擾動(dòng)作用都具有抵抗能力，都能減小被調(diào)量受擾后產(chǎn)生的偏差；但對(duì)于給定作用的變化則是盡快跟隨的。一方面抵抗一切擾動(dòng)作用的影響，一方面盡快跟隨給定作用的變化，這就是閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的雙重特征。 (3)無力克服給定電壓和反饋檢測(cè)元件的誤差，因此高精度的反饋控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測(cè)元件和給定穩(wěn)壓電源作為保證。5在作閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算時(shí)，可根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)、電動(dòng)機(jī)及其它控制部件已知參數(shù)來計(jì)算反饋檢測(cè)元件與放大器的參數(shù)，這首先需要找出系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，然后可以根據(jù)描述各環(huán)節(jié)輸入輸出關(guān)系和算式來推導(dǎo)，也可以根據(jù)結(jié)構(gòu)圖通過運(yùn)算求出。有兩種分析閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的方法： (1)根據(jù)各環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系求系統(tǒng)的靜特性方程式。(2)利用結(jié)構(gòu)圖運(yùn)算法，按各輸入信號(hào)(包括給定信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào))分別作用下的輸入輸出關(guān)系疊加得到系統(tǒng)的靜特性。根據(jù)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)和電動(dòng)機(jī)及各控制部件的已知參數(shù)，計(jì)算并選擇所需反饋檢測(cè)元件和放大器，叫做穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算。6在具有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和比例調(diào)節(jié)器的直流調(diào)速系統(tǒng)中，可以用電流截止負(fù)反饋來抑制突加給定電壓時(shí)的電流沖擊，以保證系統(tǒng)有較大的比例系數(shù)來滿足穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)要求。7在具有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的直流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，比例與積分綜合控制的結(jié)果，使系統(tǒng)響應(yīng)迅速且無靜差。它的動(dòng)態(tài)校正可采用經(jīng)典的頻率法。先推導(dǎo)原始系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，畫出開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性，再按要求的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)選定校正后的典型開環(huán)頻率特性，然后據(jù)此計(jì)算PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)。直流電動(dòng)機(jī)本身是一個(gè)帶有電動(dòng)勢(shì)（或轉(zhuǎn)速）負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。在理想空載的情況下，它的傳遞函數(shù)可寫成晶閘管與整流裝置放在一起的傳遞函數(shù)為當(dāng)系統(tǒng)的截止頻率滿足的條件時(shí)，可近似看成因此，具有比例放大器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以看作是一個(gè)三階線性系統(tǒng)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為式中，這個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定條件是滿足給定穩(wěn)態(tài)精度要求（調(diào)速范圍和靜差率）的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常不穩(wěn)定，因此還需動(dòng)態(tài)校正環(huán)節(jié)。經(jīng)常使用的校正環(huán)節(jié)是PI調(diào)節(jié)器串聯(lián)滯后校正。校正環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)方法很多，而且是很靈活的。伯德圖開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻和相頻特性是在設(shè)計(jì)中最常用使用的工具，因?yàn)樗L制方便，而且可以提供許多有關(guān)系統(tǒng)性能的信息，例如：中頻段有足夠?qū)挼?0db/dec斜率段，表示穩(wěn)定性好；截止頻率高，表示快速性好；低頻特性陡，增益高，表示穩(wěn)態(tài)精度好；高頻衰減快，說明抗干擾能力強(qiáng)。根據(jù)原始的帶比例放大器閉環(huán)系統(tǒng)和期望的校正后系統(tǒng)伯德圖可以設(shè)計(jì)出PI調(diào)節(jié)器。PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)有以下幾種形式：8在帶電流正反饋的電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)中，電流正反饋的作用不同于電壓負(fù)反饋，它在系統(tǒng)中起補(bǔ)償控制作用。在全補(bǔ)償時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)可做到無靜差，但系統(tǒng)已處于穩(wěn)定邊緣，故不能指望用這類系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。習(xí)題1、 某直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（即轉(zhuǎn)矩不變），測(cè)得始動(dòng)電壓Ud0=4V，當(dāng)電樞電壓UA=50V時(shí)，其轉(zhuǎn)速n=1500r/min。若要求轉(zhuǎn)速n=3000r/min，試問要加多大的電樞電壓？2、 有一個(gè)VM調(diào)速系統(tǒng)，電機(jī)參數(shù)為：Pn=10KW，Un=220V，In=55A，nn=1000r/min，電樞電阻。若采用開環(huán)控制系統(tǒng)，只考慮電樞電阻引起的轉(zhuǎn)速降。（1）要使靜差率S=0.1，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍D。（2）要使調(diào)速范圍D=2，其允許的靜差率S為多少？（3）若要求調(diào)速范圍D=10，靜差率S=0.05，則允許的轉(zhuǎn)速降為多少？3、 當(dāng)閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為10時(shí)，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降為15r/min，如果開環(huán)放大系數(shù)提高為20，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降為多少？在同樣的靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴(kuò)大多少倍？4、 某調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1501500r/min，要求s=2%，系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為100r/min，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)有多大？5、 在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較之負(fù)載變化前是增加、減少或不變？6、 有一個(gè)VM調(diào)速系統(tǒng)，電機(jī)參數(shù)為：Pn=2.8kW，Un=220V，In=15.6A，nn=1500r/min，電樞電阻Ra=1.5，電源內(nèi)阻Rn=1，Ks=37。（1）開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算D=30時(shí)s的值。（2）當(dāng)D=30、s=10%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。（3）如為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=30、s=10%，在Un*=10V時(shí)，使電動(dòng)機(jī)在額定點(diǎn)工作，計(jì)算放大器放大系數(shù)Kp和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。7、 對(duì)于電動(dòng)機(jī)來說，為什么加負(fù)載后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)降低？它的實(shí)質(zhì)是什么？而在加入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋后，能減小靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落，其原因是什么？8、 對(duì)于轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)來說，改變給定電壓能否改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？為什么？如果給定電壓不變，調(diào)整轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)能否改變轉(zhuǎn)速？為什么？9、 怎樣確定調(diào)速系統(tǒng)反饋信號(hào)的極性？如果將轉(zhuǎn)速反饋的極性接錯(cuò)會(huì)造成什么后果？10、 如果轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋線斷了，電動(dòng)機(jī)還能否調(diào)速？在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，若轉(zhuǎn)速反饋線突然斷了，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？11、 在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速n和整流裝置的輸出電壓Ud是增加、不變還是減少？12、 在采用PI調(diào)節(jié)器的單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)對(duì)象包含有積分環(huán)節(jié)，突加給定電壓后PI調(diào)節(jié)器沒有飽和，系統(tǒng)到穩(wěn)態(tài)前被調(diào)量會(huì)出現(xiàn)超調(diào)嗎？13、 為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差為零時(shí)，輸出電壓是多少？取決于哪些因素？14、 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)中，為了解決動(dòng)靜態(tài)間的矛盾，可以采用PI調(diào)節(jié)器，為什么？15、 在電壓負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)下列參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用？為什么？放大器的放大系數(shù)Kp；供電電網(wǎng)電壓；電樞電阻Ra；電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流；電壓反饋系數(shù)。大作業(yè)：1、設(shè)計(jì)一個(gè)通過電阻加熱的溫控系統(tǒng)（即一個(gè)恒溫箱）。電阻通過晶閘管整流電源供電，采用熱電耦溫度傳感器（其輸出為電壓信號(hào)），系統(tǒng)通過溫度反饋來保持恒溫箱中的溫度穩(wěn)定，溫度給定由電位器來給定，調(diào)節(jié)器采用模擬PI調(diào)節(jié)器。設(shè)計(jì)要求：（1）畫出系統(tǒng)的原理圖。（2）畫出系統(tǒng)的電路圖和機(jī)構(gòu)圖。（3）畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（4）建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并畫出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（5）分析可能有哪些因素是影響恒溫箱溫度的擾動(dòng)量，并指出其中哪些擾動(dòng)量系統(tǒng)是可以克服的，哪些是不能克服的。作業(yè)要求：查閱資料，深入研究，獨(dú)立完成，不要抄襲。2、有一VM調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)為Pnom=2.5kw、Unom220V、Inom15A、nnom=1500rmin、Ra=2，整流裝置內(nèi)阻Rrec=1，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ku=30，要求調(diào)速范圍D=20，轉(zhuǎn)差率s=10%。試：（1）計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。（2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（3）調(diào)整該系統(tǒng)，使時(shí)轉(zhuǎn)速n=1000r/min，此時(shí)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？（可認(rèn)為）（4）計(jì)算所需的放大器放大系數(shù)。（5）如果改用電壓負(fù)反饋，能否達(dá)到所提出的調(diào)速要求？若放大器的放大系數(shù)不變，最大給定電壓為30V，在靜差率為s=30時(shí)采用電壓負(fù)反饋?zhàn)疃嗄軌虻玫蕉啻蟮恼{(diào)速范圍？3、如教材中圖123所示的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)中，已知數(shù)據(jù)有電動(dòng)機(jī)：Pnom=2.2kW，Unom=220V，Inom=12.5A，nnom=1500r/min，Ra=1。采用三相橋式整流電路，主電路總電阻R=2.9，主電路總電感L=40mH，Ks=44，GD2=1.5Nm2，。要求調(diào)速范圍D=15,s=5%。問：該系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，臨界開環(huán)放大系數(shù)為多少？第二章多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)資料匯總內(nèi)容摘要：1為了同時(shí)改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)性能，提出了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR與電流調(diào)節(jié)器ACR串級(jí)聯(lián)接的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)其電原理圖畫出穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)而得出靜特性方程式，據(jù)此可計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)，ASR和ACR通常采用PI調(diào)節(jié)器，這時(shí)穩(wěn)態(tài)參數(shù)什算的變量關(guān)系有2根據(jù)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電原理圖，可得到作為其數(shù)學(xué)模型的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。仔細(xì)分析起動(dòng)過程，可總結(jié)出該系統(tǒng)的控制特點(diǎn)：利用ASR的飽和非線性實(shí)現(xiàn)了”準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)”控制，同時(shí)帶來了轉(zhuǎn)速超調(diào)。由轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖可以繪出它的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，即數(shù)學(xué)模型，其中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和電流調(diào)節(jié)器ACR都常用PI調(diào)節(jié)器。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程的電流和轉(zhuǎn)速波形是接近理想快速起動(dòng)過程波形的。按照轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在起動(dòng)過程中的飽和與不飽和狀況，可將起動(dòng)過程分為三個(gè)階段，即電流上升階段；恒流升速階段；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。從起動(dòng)時(shí)間上看，第段恒流升速是主要的階段，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了在電流受限制下的快速起動(dòng)，利用了飽和非線性控制方法，達(dá)到“準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制”。帶PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個(gè)特點(diǎn)，就是起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速一定有超調(diào)。由于主電路的不可逆性質(zhì)，簡(jiǎn)單的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)快速回饋制動(dòng)。3雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在跟隨和抗擾方面表現(xiàn)出良好的動(dòng)態(tài)性能。兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR和ACR在其中所起的作用是不同的。在設(shè)計(jì)串級(jí)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器時(shí)，先設(shè)計(jì)內(nèi)環(huán)的ACR，然后主設(shè)計(jì)外環(huán)的ASR。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用是對(duì)轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)時(shí)無靜差，其輸出限幅值決定允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用是電流跟隨，過流自動(dòng)保護(hù)和及時(shí)抑制電壓擾動(dòng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的順序是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)，調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)取決于穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)校正的要求。4在用工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器時(shí)，需要先對(duì)控制對(duì)象傳遞函數(shù)作近似處理，以便選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，將閉環(huán)系統(tǒng)校正為典型型或典型型系統(tǒng)。在分析典型型或典型型系統(tǒng)的參數(shù)與性能指標(biāo)關(guān)系的基礎(chǔ)上給出的調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法，優(yōu)于西門子方法，因?yàn)樗C合考慮了各項(xiàng)性能指標(biāo)，使之均在合理范圍內(nèi)。5ACR設(shè)計(jì)步驟與計(jì)算公式如下：（1）確定時(shí)問常數(shù)1）按整流電路型式確定整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts。2）按整流電路型式確定電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi。3）按小時(shí)間常數(shù)近似處理，確定電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)Ti。（2）選擇ACR結(jié)構(gòu)一般按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流環(huán)，ACR選用PI型，其傳遞函數(shù)為（3）選擇ACR的參數(shù)按要求查表22得KITi，計(jì)算出KI，得（4）校驗(yàn)近似條件（5）計(jì)算ACR的電阻電容值6ASR的設(shè)計(jì)步驟與計(jì)算公式如下：（1）確定時(shí)間常數(shù)1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為2Ti。2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Ton按所用測(cè)速機(jī)紋波大小決定，一般取Ton=0.01s。3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)Tn=2Ti+Ton。（2）選擇ASR結(jié)構(gòu)一般按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)，ASR選用PI型，其傳遞函數(shù)為（3）選擇ASR的參數(shù)，對(duì)于一般系統(tǒng)，通常取h=5。（4）校驗(yàn)近似條件（5）計(jì)算ASR的電阻電容值（6）校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量7在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋是為抑制轉(zhuǎn)速超調(diào)量而提出的。在轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋?zhàn)饔孟?，由于退飽和時(shí)間和退飽和轉(zhuǎn)速均獲得了提前，而抑制了轉(zhuǎn)速超調(diào)。同時(shí)又增添了系統(tǒng)抗擾能力，使負(fù)載在擾動(dòng)下的速降減小，但恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)。有關(guān)計(jì)算公式如下：退飽和時(shí)間退飽和轉(zhuǎn)速微分反饋時(shí)間常數(shù)無超調(diào)時(shí) 1)直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)引入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋后，可使突加給定起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器提前退飽和，從而有效地抑制以至消除轉(zhuǎn)速超調(diào)。同時(shí)也增強(qiáng)了調(diào)速系統(tǒng)的抗擾能力，在負(fù)載擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)速降大大減低，但恢復(fù)時(shí)間有所延長(zhǎng)。 2)微分反饋必須帶濾波電阻，否則將引入新的干擾。 3)求帶微分反饋雙環(huán)系統(tǒng)的退飽和過渡過程不能象普通雙環(huán)系統(tǒng)那樣借助于系統(tǒng)的抗擾性能曲線，因?yàn)槌跏紬l件不一致。只能以退飽和點(diǎn)為初始條件求解帶微分負(fù)反饋系統(tǒng)的微分方程。 4)作為調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法的延伸，本節(jié)中給出了微分反饋時(shí)間常數(shù)的近似計(jì)算公式式。表2-11給出了在指定條件下不同dn值所對(duì)應(yīng)的抗擾性能指標(biāo)。8分析設(shè)計(jì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的方法可推廣應(yīng)用到更多調(diào)節(jié)器串級(jí)聯(lián)接的多環(huán)系統(tǒng)中去。如為了在起動(dòng)或制動(dòng)過程中保持電動(dòng)機(jī)容許的最大電流變化率，可設(shè)置電流變化率內(nèi)環(huán)以構(gòu)成帶電流變化率內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了提高抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的能力，可設(shè)置電壓內(nèi)環(huán)構(gòu)成帶電壓內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。9在有弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)中，電樞電壓與弱磁的控制需要互相配合，以保證電動(dòng)機(jī)在額定磁通下起動(dòng)，在額定轉(zhuǎn)速以上才減弱磁通升速。常用的是非獨(dú)立控制勵(lì)磁的調(diào)速系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，電樞電壓控制仍采用ASR串級(jí)ACR的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，調(diào)磁部分可以電動(dòng)勢(shì)調(diào)節(jié)器AER串級(jí)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器AFR的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，也可采用一個(gè)調(diào)節(jié)器，勵(lì)磁電流反饋和電動(dòng)勢(shì)反饋都作用在這個(gè)調(diào)節(jié)器上，同時(shí)用一個(gè)二極管最大值選擇電路使它們不同時(shí)起作用。電動(dòng)勢(shì)信號(hào)難于直接測(cè)量，可由容易檢測(cè)到的Ud、Id經(jīng)運(yùn)算器運(yùn)算得到。習(xí)題1、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增加轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓Un是增加、減小還是不變？ 2、 ASR、ACR均為PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，當(dāng)系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)Ui是否為零？ 3、 如果反饋信號(hào)的極性接反了，會(huì)產(chǎn)生什么后果？4、 某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、ACR均采用近似PI調(diào)節(jié)器，試問調(diào)試中怎么才能做到Uim*=6V時(shí)，Idm=20A；如欲使Unm*=10V時(shí)，n=1000r/min，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？如發(fā)現(xiàn)下垂特性不夠陡或工作段特性不夠硬，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？5、 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動(dòng)與負(fù)載擾動(dòng)時(shí)，哪個(gè)調(diào)節(jié)器起主要作用？6、 有一系統(tǒng)，已知，要求將系統(tǒng)校正成典型I型系統(tǒng)，試選擇調(diào)節(jié)器類型并計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)。7、 有一系統(tǒng)，已知其前向通道傳遞函數(shù)為，反饋通道傳遞函數(shù)為，將該系統(tǒng)校正為典型型系統(tǒng)，畫出校正后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。大作業(yè)1、被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為式中，K12；T10.4s；T20.08s；T30.015s；T40.005s。要求階躍輸入時(shí)系統(tǒng)的超調(diào)量%5%。試分別用I、PI和PID調(diào)節(jié)器校正成典型系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)各調(diào)節(jié)器參數(shù)并計(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)間ts。試分別用PI和PID調(diào)節(jié)器校正成典型系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)各調(diào)節(jié)器參數(shù)并計(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)間ts。2、某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下：直流電動(dòng)機(jī)：晶閘管裝置放大系數(shù)：電樞回路總電阻：。時(shí)間常數(shù)：電流反饋系數(shù)：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)： 設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：無靜差；動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量5；空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量10。3、教材中圖22所示雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知電機(jī)參數(shù)為：，電樞繞組電阻，。采用三相橋式整流電路，整流裝置內(nèi)阻。平波電抗器電阻。整流回路總電感。ASR限幅輸出，ACR限幅輸出Uctm=8V，最大給定，堵轉(zhuǎn)電流。要求試用工程設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)指標(biāo)為：電流超調(diào)量，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的過渡時(shí)間。4、（實(shí)驗(yàn)）教材中圖22所示雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，具體參數(shù)如下：直流電動(dòng)機(jī)220V1.16A，1500r/min，Ce=0.129，=1.3；晶閘管裝置放大倍數(shù)：Ks=61.6；電樞回路總電阻R=40；時(shí)間常數(shù)TL=30ms，Tm=56ms；電流反饋系數(shù)；轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；調(diào)節(jié)器，。設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：無靜差動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。解：（1）電流環(huán)設(shè)計(jì)1）確定時(shí)間常數(shù)整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts三相橋式晶閘管整流電路的平均滯后時(shí)間；電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)按小時(shí)間常數(shù)近似處理2）選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)電流超調(diào)量要求，雖然，但由于對(duì)電流超調(diào)量有較嚴(yán)格要求，而抗擾指標(biāo)卻沒有具體要求，因此電流環(huán)仍按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電流調(diào)節(jié)器選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為3）選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù)積分時(shí)間常數(shù)為滿足要求，取電流環(huán)開環(huán)增益KI為電流調(diào)節(jié)器比例系數(shù)Ki為4）計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)取調(diào)節(jié)器的輸出電阻，則電流調(diào)節(jié)器的各參數(shù)為；。5）校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率，晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件為，現(xiàn)，故該近似條件滿足。忽略反電勢(shì)影響的近似條件為，現(xiàn)，故近似條件滿足。小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為現(xiàn)故該近似條件滿足。（2）轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)1）確定時(shí)間常數(shù)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)：轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Ton轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)：2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)考慮到系統(tǒng)系統(tǒng)的性能，按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，故ASR選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： 3）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨性能和抗擾性能較好的原則選擇h=5。ASR的時(shí)間常數(shù)為轉(zhuǎn)速開環(huán)增益為ASR比例系數(shù)為4）計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)如取調(diào)節(jié)器的輸入電阻，則；。5）校驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為電流閉環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為，現(xiàn)，故滿足該條件。小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為，現(xiàn)，故滿足該條件。6）校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量式中，為電動(dòng)機(jī)允許過載倍數(shù)。按題意；z為負(fù)載系數(shù)，設(shè)為理想空載起動(dòng)，則z=0；為調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降，；是基準(zhǔn)值為Cb時(shí)的超調(diào)量相對(duì)值，而。當(dāng)h=5時(shí)，故起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速，即時(shí)，退飽和超調(diào)量為滿足設(shè)計(jì)要求。第三章可逆調(diào)速系統(tǒng)資料匯總內(nèi)容摘要： 1從直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩公式可得出改變Te方向的兩種基本方法：改變Id方向或改變方向，由此引出如何實(shí)現(xiàn)電樞電流反向和勵(lì)磁反向的問題。采用接觸器切換、晶閘管開關(guān)切換與反并聯(lián)或交叉連接線路等任一方案，都能實(shí)現(xiàn)Id與的反向。由于勵(lì)磁繞組電感量大，換向的方法只適用于對(duì)快速性要求不高、正反轉(zhuǎn)不頻繁的大容量可逆系統(tǒng)。 2即使電動(dòng)機(jī)不需要正、反轉(zhuǎn)，但只要它需要快速回饋制動(dòng)，就必須由正、反兩組晶閘管裝置供電。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)回饋制動(dòng)需使反組晶閘管裝置工作在有源逆變狀態(tài)才能實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件是；90，外電路必須有一個(gè)直流電源（可以是電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)或電感的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)），且其極性與的極性相同，其數(shù)值應(yīng)稍大于。 3環(huán)流是采用正、反兩組晶閘管裝置供電后帶來的新問題。區(qū)分在穩(wěn)態(tài)工作中出現(xiàn)還是在動(dòng)態(tài)過程中存在，可將環(huán)流分為穩(wěn)態(tài)環(huán)流與動(dòng)態(tài)環(huán)流兩類。而穩(wěn)態(tài)環(huán)流又可分為直流平均環(huán)流與瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流兩種。采網(wǎng)工作制配合控制可以消除直流平均環(huán)流，但不能抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。為抑制脈動(dòng)環(huán)流，必須在環(huán)流回路中串入環(huán)流電抗器。 4實(shí)際的配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，為避兔由各種原因造成的危險(xiǎn)，零位整定時(shí)，令，從而使整流電壓始終小于逆變電壓，保證不出現(xiàn)直流平均環(huán)流，同時(shí)也降低了瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。但是，也帶來了縮小移相范圍與造成控制死區(qū)的缺點(diǎn)。 5仔細(xì)分析配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的正向制動(dòng)過程，可以看到，過渡過程包含本組逆變、它組制動(dòng)兩個(gè)階段，而它組制動(dòng)又可分角成建流、逆變和減流三個(gè)子階段，其中最主要的是它組逆變電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)階段。該系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)從正轉(zhuǎn)至反轉(zhuǎn)時(shí)制動(dòng)與起動(dòng)過程完全銜接而無死區(qū)，故對(duì)于快速正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)特別合適。但需要用環(huán)流電抗器，且晶閘管等元件都因通過環(huán)流而增加負(fù)擔(dān)，因此只適用于中、小容量系統(tǒng)。采用可控環(huán)流系統(tǒng)，既能保持有環(huán)流系統(tǒng)正、反向過渡快速平滑的優(yōu)點(diǎn)，又能減少環(huán)流損耗，克服其不利方面，故而在快速性要求較高的可逆系統(tǒng)中得到日益廣泛的應(yīng)用。6邏輯無環(huán)流系統(tǒng)中，無環(huán)流邏輯控制器是保證系統(tǒng)可靠工作的關(guān)鍵部件。對(duì)它的要求可歸納為：當(dāng)電流給定信號(hào)改變極性且檢測(cè)到零電流信號(hào)時(shí)，發(fā)出正、反組切換指令；在發(fā)出切換指令后，延遲tdbl封鎖導(dǎo)通組脈沖，再延遲td后開放另一組脈沖；保證在任何情況下不同時(shí)發(fā)兩組脈沖。歸根結(jié)底，是要保證任一時(shí)刻只可能有一組晶閘管導(dǎo)通，以徹底杜絕環(huán)流的產(chǎn)生。該系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是無環(huán)流，這不僅省去了環(huán)流電抗器及無環(huán)流損耗，也避免了有環(huán)流系統(tǒng)因換流失敗而造成的事故。缺點(diǎn)是有換向死區(qū)，影響過渡過程的快速性。至于反向時(shí)的推信號(hào)，是為了避開反接制動(dòng)以免出現(xiàn)反向沖擊電流。還可采用“有切換準(zhǔn)備”的邏輯控制，以縮小電流換向的死區(qū)。 7錯(cuò)位無環(huán)流系統(tǒng)，采用了與邏輯無環(huán)流系統(tǒng)完全不同的方法來實(shí)現(xiàn)無環(huán)流控制。系統(tǒng)不設(shè)置復(fù)雜的邏輯控制器，而是象有環(huán)流系統(tǒng)一樣兩組同時(shí)施加脈沖，但巧妙地將其相位錯(cuò)開來實(shí)現(xiàn)無環(huán)流控制。在分析正、反組控制角配合特性與無環(huán)流區(qū)的基礎(chǔ)上，可以得出按整定時(shí)，零位定在180的配合控制錯(cuò)位無環(huán)流系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)無環(huán)流控制的結(jié)論。在錯(cuò)位無環(huán)流系統(tǒng)中，采用電壓內(nèi)環(huán)是必不可少的，因?yàn)樾枰盟s小電壓死區(qū)來加快切換過程，控制非線性因素影響來提高靜動(dòng)態(tài)性能，以及防止動(dòng)態(tài)環(huán)流來保證安全換向。 8無論是邏輯無環(huán)流系統(tǒng)，還是錯(cuò)位無環(huán)流系統(tǒng)，都可以采用電子模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)選觸，前者可節(jié)省一套電流調(diào)節(jié)器與觸發(fā)裝置，后者也可節(jié)省一套觸發(fā)裝置。習(xí)題1、 一組晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)需要快速回饋制動(dòng)時(shí)，為什么必須采用可逆線路？它有哪幾種型式？ 2、 兩組晶閘管供電的可逆線路中有哪幾種環(huán)流？是如何產(chǎn)生和？環(huán)流對(duì)系統(tǒng)有何利弊？ 3、 可逆系統(tǒng)中環(huán)流的基本控制方法是什么？觸發(fā)脈沖的零位控制與環(huán)流是什么關(guān)系？4、 試分析自然環(huán)流系統(tǒng)正向制動(dòng)過程中各階段的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及正、反組晶閘管所處的狀態(tài)。5、 自然環(huán)流可逆系統(tǒng)為什么要嚴(yán)格控制最小逆變角min和最小整流角min?系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)？6、 試分別說明待逆變，本組逆變和它組逆變的原理，它們常出現(xiàn)在什么場(chǎng)合？7、 在可控環(huán)流系統(tǒng)中，試述可逆環(huán)流系統(tǒng)控制環(huán)流的原理。8、 無環(huán)流可逆系統(tǒng)有幾種？它們消除環(huán)流的出發(fā)點(diǎn)是什么？9、 根據(jù)無環(huán)流邏輯控制器原理圖，分析系統(tǒng)在正向起動(dòng)時(shí)，邏輯控制器中各點(diǎn)的狀態(tài)；若系統(tǒng)進(jìn)行正向制動(dòng)時(shí)，邏輯控制器中各點(diǎn)的狀態(tài)又如何變化？試分析邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的正向制動(dòng)過程。10、 為什么邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的切換過程比有環(huán)流系統(tǒng)的切換過程長(zhǎng)？這是由哪些因素造成的？11、 無環(huán)流邏輯控制器中為什么必須設(shè)置封鎖延時(shí)和開放延時(shí)？延時(shí)過大或過小對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行有何影響？第四章直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)資料匯總內(nèi)容摘要： 1采用電力晶體管等全控式電力電子器件構(gòu)成的直流PWM調(diào)速系統(tǒng)，由于其具有線路簡(jiǎn)單、調(diào)速范圍寬、動(dòng)態(tài)性能好、功耗低、效率高和功率因數(shù)高等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此隨著全控式電力電子器件的不斷發(fā)民，這種系統(tǒng)有著日益廣泛的應(yīng)用前景。閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)分析和以前討論的直流調(diào)速系統(tǒng)基本上一樣，只需對(duì)有所不同的主電路、PWM控制電路以及其它特殊問題進(jìn)行討論。 2PWM的主電路即PWM變換器，是一種采用脈沖寬度調(diào)制的直流斬波器。從是否可逆角度可將PWM變換器分成可逆和不可逆兩類。從一個(gè)電力晶體管構(gòu)成的簡(jiǎn)單不可逆變換器可推導(dǎo)出在VT導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)的電路電壓平衡方程式 它們是用于計(jì)算分析的基本關(guān)系。在簡(jiǎn)單不可逆PWM變換器中，id不能反向，故不能產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、增加一個(gè)GTR構(gòu)成VT1與VT2交替開關(guān)電路，可產(chǎn)生制動(dòng)電流，故其運(yùn)行象限可擴(kuò)展至一、二兩個(gè)象限。從線路結(jié)構(gòu)上看，可逆PWM變抉器叉可分為H型、T型和M型。在4個(gè)電力晶體管（VT1一VT4）組成的可逆PWM變換器中，由于電力晶體管驅(qū)動(dòng)脈沖的不同，又可分為雙極式、單極式和受限單極式。其中雙極式調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能最好，但由于上、下兩管易發(fā)主直通可靠性最低。單極式在提高可靠性和降低開關(guān)損耗方面都優(yōu)于雙極式，而受限單極式則徹底避免了上、下兩管直通的可能性，可靠性最高，但由于輕載時(shí)會(huì)引起電流斷續(xù)，故使調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)性能變差。下面列出幾種PWM變換器的關(guān)系：不可逆： 可逆：雙極式 單極式 受限單極式 3在PWM直流調(diào)速系統(tǒng)中，電樞電流與轉(zhuǎn)速均在脈動(dòng)，所謂機(jī)械特性，實(shí)際上是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下的平均轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。帶制動(dòng)電流通路的不可逆PWM與雙極式、單極式PWM的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)電壓、電流波形相似，故機(jī)械特性類似，只不過前者在一、二象限，后者擴(kuò)展至三、四象限。電流邊續(xù)情況下機(jī)械特性方程式為定性分析受限單極式PWM調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性，可知其輕載時(shí)電流斷續(xù)而使特性呈現(xiàn)非線性。 4屬于PWM調(diào)速系統(tǒng)特有的控制電路是脈寬調(diào)制器UPW、調(diào)制波發(fā)生器GM、邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)DLD以及電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電路GD。其中最關(guān)鍵的是UPW，常用的UPW有用鋸齒波或三角波作調(diào)制信號(hào)的，有用多諧振蕩器加單穩(wěn)態(tài)組成的，也有數(shù)字式的，基本原理相仿，都通過改變控制電壓Uc來調(diào)節(jié)輸出脈沖電壓寬度。DLD的主要作用是避免電力晶體管在交替工作時(shí)造成上下兩管直通使電源短路。而電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)器則用于產(chǎn)生所需的基極電流波形，以保證GTR可靠工作。 5采用電力晶體管的PWM調(diào)速系統(tǒng)下同于其它直流調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題主要有：電流與轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)量計(jì)算；UPW和PWM變換器的傳遞函數(shù)；電力晶體管的安全工作區(qū)與緩沖電路；電力晶體管的開關(guān)過程、開關(guān)損耗及最佳開關(guān)頻率；泵升電壓限制等。 6對(duì)不可逆和單極式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)在電流連續(xù)情況下的電流脈動(dòng)與轉(zhuǎn)速脈動(dòng)進(jìn)行分析，得到當(dāng)時(shí)，脈動(dòng)量達(dá)最大 7脈寬調(diào)制器和PWM變換器合起來可以看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)在滿足時(shí)，可近似為 8找出PWM變換鍋中電力晶體管的安全工作區(qū)，分析它的工作點(diǎn)在不同負(fù)載下的移動(dòng)軌跡后提出了設(shè)置緩沖電路以保證晶體管安全工作的方法。 9分析PWM變換器中電力晶體管的開關(guān)過程，并對(duì)各種負(fù)載下的開關(guān)損耗進(jìn)行計(jì)算，從而得出總損耗最小的最佳開關(guān)頻率。對(duì)單極式變換器有對(duì)雙極式變換器有兩式中 10必須注意到：在PWM調(diào)速系統(tǒng)中，直流電源采用不可控整流時(shí)，在回饋制動(dòng)時(shí)，無論是可逆還是不可逆，電動(dòng)機(jī)能量不可能送回電網(wǎng)。這樣，在電動(dòng)機(jī)減速或停車時(shí)，貯存的動(dòng)能將回饋至直流電源，使濾波電容器電壓升高，成為“泵升電壓”。為避免因此而損壞元器件，必須限制泵升電壓。為不增加電容，可采用分流方法限制泵升電壓，更進(jìn)一步可在分流回路中接入逆變器，以將部分能量回饋電網(wǎng)。習(xí)題1、 什么樣的波形稱為PWM波形？怎樣產(chǎn)生這種波形？ 2、 簡(jiǎn)述典型PWM變換電路的基本結(jié)構(gòu)。 3、 雙極性工作方式系統(tǒng)中電樞電流id會(huì)不會(huì)產(chǎn)生斷續(xù)情況？4、 雙極性H型變換器是如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可逆的？并畫出相應(yīng)的電壓、電流波形。5、 可逆和不可逆PWM變換器在結(jié)構(gòu)形式和工作原理上有什么特點(diǎn)？6、 PWM放大器中是否必須設(shè)置續(xù)流二極管？為什么？7、 說明脈寬調(diào)制器在PWM放大器中的作用。8、 晶體管PWM變換器驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是什么？9、 在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止不動(dòng)時(shí)，電樞兩端是否還有電壓，電路中是否還有電流？為什么？第五章位置隨動(dòng)系統(tǒng)資料匯總內(nèi)容摘要： 1隨動(dòng)系統(tǒng)是應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛的一類閉環(huán)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)輸出量對(duì)給定量的準(zhǔn)確跟蹤。與調(diào)速系統(tǒng)相比，雖同樣是閉環(huán)控制系統(tǒng)，但性能指標(biāo)要求不同。對(duì)調(diào)速系統(tǒng)而言，給定量通常為恒值，要求