電力拖動自動控制知識點(diǎn)總結(jié)

1、第 1章 緒論 、電機(jī)得分類 ?發(fā)電機(jī) （其她能電能 ） 直流發(fā)電機(jī)與交流發(fā)電機(jī)電動機(jī) （ 電能其她能 ） 直流電動機(jī) : 有換向器直流電動機(jī) （ 串勵、并勵、復(fù)勵、她勵 ）與 無換向器直流電動機(jī) （ 又屬于一種特殊得同步電動機(jī) ） 交流電動機(jī) : 同步電動機(jī)異步電動機(jī) : 鼠籠式、繞線式、伺服電機(jī) 控制電機(jī) : 旋轉(zhuǎn)變壓器自整角機(jī)力矩電機(jī)測速電機(jī)步進(jìn)電機(jī) （ 反應(yīng)式、永磁式、混合式 ）2、根據(jù)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速方程 轉(zhuǎn)速（r/m n）; - 電樞電壓 （V） - 電樞電流 （A）; R 電樞回路總電阻 （ ）; 勵磁磁通 （Wb）;K 由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定得電動勢常數(shù)、 三種方法調(diào)節(jié)電動機(jī)得轉(zhuǎn)速 :（

2、） 調(diào)節(jié)電樞供電電壓 U; （2） 減弱勵磁磁通 ;（3） 改變電樞回路電 阻 。調(diào)壓調(diào)速 :調(diào)節(jié)電壓供電電壓進(jìn)行調(diào)速 ,適應(yīng)于: Unom,基頻以下 ,在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào) 速。弱 磁 調(diào)速 : 無級, 適用于nom,一般只能配合調(diào)壓調(diào)速方案, 在基頻以上（即電動機(jī)額 定轉(zhuǎn)速以上 ） 作小范圍得升速。變電阻調(diào)速 : 有級調(diào)速、問題 : 請比較直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)得優(yōu)缺點(diǎn) , 并說明今后電力傳動系統(tǒng)得發(fā)展得趨 勢。 * 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):調(diào)速范圍廣,易于實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速 ,起動、制動性能好,過載轉(zhuǎn)矩大 ,可靠性高,動態(tài)性能良好。 缺點(diǎn):有機(jī)械整流器與電刷 ,噪聲大,維護(hù)困難;換向產(chǎn)生火

3、花 ,使用環(huán)境受限 ;結(jié)構(gòu)復(fù)雜,容量、轉(zhuǎn)速、 電壓受限。 交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) （ 正好與直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相反 ） 優(yōu)點(diǎn):異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、維護(hù)方便、造價低廉 ,使用環(huán)境廣 ,運(yùn)行可靠,便于制造大容 量、高轉(zhuǎn)速、高電壓電機(jī)。大量被用來拖動轉(zhuǎn)速基本不變得生產(chǎn)機(jī)械。缺點(diǎn): 調(diào)速性能比直流電機(jī)差。 發(fā)展趨勢 : 用直流調(diào)速方式控制交流調(diào)速系統(tǒng) , 達(dá)到與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美得調(diào)速性能 ; 或采用 同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) .第 2 章 閉環(huán)控制得直流調(diào)速系統(tǒng)1、常用得可控直流電源 有以下三種 旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組用交流電動機(jī)與直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組 , 以獲得可調(diào)得直流電壓。 相控整流器把交流電源直接轉(zhuǎn)換成可控得

4、直流電源。 直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器先用不可控整流交流電變換成直流電, 然后用 P M脈寬調(diào)制方式調(diào)節(jié)輸出得直流電壓。2、由原動機(jī)（柴油機(jī)、交流異步或同步電動機(jī) ）拖動直流發(fā)電機(jī) G 實(shí)現(xiàn)變流,由 G 給需要調(diào)速得直 流電動機(jī) M 供電, 調(diào)節(jié) G 得勵磁電流 f 即可改變其輸出電壓 , 從而調(diào)節(jié)電動機(jī)得轉(zhuǎn)速 n 、這樣得調(diào)速系統(tǒng)簡稱 G M系統(tǒng) , 國際上通稱 WardLeonard 系統(tǒng)。3、晶閘管電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng) （簡稱 VM系統(tǒng),又稱靜止得 WardLeonard 系統(tǒng)）,4、晶閘管觸發(fā)與整流裝置得放大系數(shù)與傳遞函數(shù)在動態(tài)過程中 , 可把晶閘管觸發(fā)與整流裝置瞧成就是一個 純滯后環(huán)節(jié) ,

5、 其滯后效應(yīng)就是由晶閘管得 失控時間引起得、 傳遞函數(shù)近似成一階慣性環(huán)節(jié) 。5、采用脈沖寬度調(diào)制 (PM)得高頻開關(guān)控制方式形成得脈寬調(diào)制變換器直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng) , 簡 稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng) , 即直流 PWM調(diào)速系統(tǒng) 。PW系統(tǒng)得優(yōu)點(diǎn)(1) 主電路線路簡單 , 需用得功率器件少 ;( ) 開關(guān)頻率高 , 電流容易連續(xù) , 諧波少 , 電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小 ;( ) 低速性能好 , 穩(wěn)速精度高 , 調(diào)速范圍寬 , 可達(dá) 1:10000 左右 ;(4) 若與快速響應(yīng)得電機(jī)配合 ,則系統(tǒng)頻帶寬 ,動態(tài)響應(yīng)快 ,動態(tài)抗擾能力強(qiáng) ;(5) 功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài) ,導(dǎo)通損耗小 ,當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時

6、, 開關(guān)損耗也不大 , 因而裝置效率 較高 ;(6) 直流電源采用不控整流時 , 電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高、 PWM控制與變換器得數(shù)學(xué)模型WM控制與變換器 (簡稱 WM裝置)也可以瞧成就是一個 滯后環(huán)節(jié) ,其傳遞函數(shù)可以寫成s PWM裝置得放大系數(shù) ;Ts WM裝置得延遲時間 , s T07、當(dāng)開關(guān)頻率為 10Hz 時, T 0.1ms , 在一般得電力拖動自動控制系統(tǒng)中 , 時間常數(shù)這么小得 滯后環(huán)節(jié)可以近似瞧成就是一個 一階慣性環(huán)節(jié) , 因此,與晶閘管裝置傳遞函數(shù)完全一致8、調(diào)速系統(tǒng)得轉(zhuǎn)速控制要求(1) 調(diào)速在一定得最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi) ,分擋地(有級)或 平滑地(無級)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 ;

7、(2) 穩(wěn)速以一定得精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行 , 在各種干擾下不允許有過大得轉(zhuǎn)速波動 ,以確保 產(chǎn)品質(zhì)量 ;(3) 加、減速- 頻繁起、制動得設(shè)備要求加、減速盡量快 ,以提高生產(chǎn)率 ; 不宜經(jīng)受劇烈速度變化得 機(jī)械則要求起 , 制動盡量平穩(wěn)。9、調(diào)速范圍 :生產(chǎn)機(jī)械要求電動機(jī)提供得最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍,用字母 D 表示,即靜差率 : 當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時 , 負(fù)載由理想空載增加到額定值時所對應(yīng)得轉(zhuǎn)速降落nN ,與理想空載轉(zhuǎn)速 n0 之比,稱作靜差率 s , 即? nN = n10、調(diào)速范圍與靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不就是彼此孤立得 , 必須同時提才有意義。調(diào)速系統(tǒng)得靜差率 指標(biāo)應(yīng)以

8、最低速時所能達(dá)到得數(shù)值為準(zhǔn)、一個調(diào)速系統(tǒng)得調(diào)速范圍 , 就是指在最低速時還能滿足所需靜差率得轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍、11、系統(tǒng)特性比較(1) 閉環(huán)系統(tǒng)靜性可以比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多。(2) 如果比較同一得開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng) , 則閉環(huán)系統(tǒng)得靜差率要小得多。( ) 當(dāng)要求得靜差率一定時 , 閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。(4) 要取得上述三項(xiàng)優(yōu)勢 , 閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器。 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多得穩(wěn)態(tài)特性 ,從而在保證一定靜差率得要求下 , 能夠 提高調(diào)速范圍 , 為此所需付出得代價就是 , 須增設(shè)電壓放大器以及檢測與反饋裝置。 2、反饋控制規(guī)律(1 。)比例控制得反饋控制系統(tǒng)就是被調(diào)

9、量有靜差得控制系統(tǒng) :【閉環(huán)系統(tǒng)得開環(huán)放大系數(shù) K值越大 , 系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)性能越好。然而 , p 常數(shù), 穩(wěn)態(tài)速差就只能減小 ,卻不可能消除。】( .) 反饋控制系統(tǒng)得作用就是 : 抵抗擾動 , 服從給定 反饋控制系統(tǒng)所能抑制得只就是被反饋環(huán)包圍得前向通道上得擾動。 抗擾性能就是反饋控制系統(tǒng)最突出得特征之一。(3) 系統(tǒng)得精度依賴于給定與反饋檢測得精度、反饋控制系統(tǒng)得規(guī)律就是 : 一方面能夠有效地抑制一切被包在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)前向通道上得擾動作用 ;另一方面 , 則緊緊地跟隨著給定作用 ,對給定信號得任何變化都就是唯命就是從得、 3、采用比例積分調(diào)節(jié)器得閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)就是無靜差調(diào)速系統(tǒng)。積分控制可以使系

10、統(tǒng)在無靜差得情況下保持恒速運(yùn)行 , 實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。 比例調(diào)節(jié)器得輸出只取決于輸入偏差量得現(xiàn)狀 ; 而積分調(diào)節(jié)器得輸出則包含了輸入偏差量得全 部歷史。PI 調(diào)節(jié)器得輸出電壓由比例與積分兩部分相加而成。 比例積分控制綜合了比例控制與積分控制兩種規(guī)律得優(yōu)點(diǎn) , 又克服了各自得缺點(diǎn) ,揚(yáng)長避短 , 互 相補(bǔ)充。比例部分能迅速響應(yīng)控制作用 , 積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差、 4、無靜差調(diào)速系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算 很簡單,在理想情況下 ,穩(wěn)態(tài)時 Un = ,因而 = Un* , 可以按式 ( -67) 直接計(jì)算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)15、為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)得起動與堵轉(zhuǎn)時電流過大得問題, 系統(tǒng)中必須有 自動限制電樞

11、電流得環(huán)節(jié)、 如果采用某種方法 , 當(dāng)電流大到一定程度時才接入電流負(fù)反饋以限制電流 , 而電流正常時僅有轉(zhuǎn)速 負(fù)反饋起作用控制轉(zhuǎn)速、這種方法叫做 電流截止負(fù)反饋 , 簡稱截流反饋、16、微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)得主要特點(diǎn)就是離散化與數(shù)字化 :離散化 : 為了把模擬得連續(xù)信號輸入計(jì)算機(jī) , 必須首先在具有一定周期得采樣時刻對它們進(jìn) 行實(shí)時采樣 , 形成一連串得脈沖信號 ,即離散得模擬信號 ,這就就是離散化。數(shù)字化 :采樣后得到得離散信號本質(zhì)上還就是模擬信號 , 還須經(jīng)過數(shù)字量化 ,即用一組數(shù)碼 (如二進(jìn)制碼 )來逼近離散模擬信號得幅值 , 將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 ,這就就是數(shù)字化、17、由光電式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)

12、生與被測轉(zhuǎn)速成正比得脈沖 , 測速裝置將輸入脈沖轉(zhuǎn)換為以數(shù)字形式表 示得轉(zhuǎn)速值。脈沖數(shù)字 (P/D) 轉(zhuǎn)換方法 :(1)M 法脈沖直接計(jì)數(shù)方法 ;M 法測速只適用于高速段。(2) T 法脈沖時間計(jì)數(shù)方法 ;T 法測速適用于低速段。(3) M/ 法- 脈沖時間混合計(jì)數(shù)方法。 M/T法測速可在較寬得轉(zhuǎn)速范圍內(nèi) , 具有較高得測速 精度。18、數(shù)字控制器 不僅能夠?qū)崿F(xiàn)模擬控制器得數(shù)字化 , 而且可以突破模擬控制器只能完成線性控制規(guī) 律得局限,完成各類非線性控制 、自適應(yīng)控制 乃至智能控制等等,大大拓寬了控制規(guī)律得實(shí)現(xiàn)范疇。 智能控制特點(diǎn) : 控制算法不依賴或不完全依賴于對象模型 , 因而系統(tǒng)具有較強(qiáng)

13、得 魯棒性與對環(huán)境得 適應(yīng)性、第 3 章 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)與調(diào)節(jié)器得工程設(shè)計(jì)方法 1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 S得輸出限幅電壓 U im 決定了電流給定電壓得最大值 ;電流調(diào)節(jié)器 AC得輸出限幅電壓 cm限制了電力電子變換器得最大輸出電壓 dm、 2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中 , 當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都不飽與時 , 各變量之間有下列關(guān)系?比例環(huán)節(jié)得輸出量總就是正比于其輸入量 ,而 P調(diào)節(jié)器 則不然,其輸出量在動態(tài)過程中決定于輸 入量得積分 ,達(dá)到穩(wěn)態(tài)時 ,輸入為零 ,輸出量得穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān) ,而就是由它后面環(huán)節(jié)得需要決定得。后面需要 PI 調(diào)節(jié)器提供多么大得輸出值 , 它就能提供多少 ,直到飽與為

14、止、 起動過程分析在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR經(jīng)歷了不飽與、飽與、退飽與三 種情況【】電流上升階段 (0t1) 。在這一階段中 ,ASR很快進(jìn)入并保 持飽與狀態(tài) , 而 AC一般不飽與。【2】恒流升速階段 ( ), 就是起動過程中得主要階 段。 為了保證電流環(huán)得主要調(diào)節(jié)作用 , 在起動過程中 AC就 是不應(yīng)飽與得 , 電力電子裝置 U E 得最大輸出電壓也須留有余地, 這些都就是設(shè)計(jì)時必須注意得。 系統(tǒng)得加速度恒定 , 轉(zhuǎn)速呈線性增長?！?】第 階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段 ( t 以后)在這最后得轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi) ,A與 A都不飽與 ,AS 起主導(dǎo)得轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用 ,而 ACR則力圖使 I 盡快地跟隨其給

15、定值 U ,或者說,電流內(nèi)環(huán) 就是一個電流隨動子系統(tǒng)、 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)得起動過程 有以下三個特點(diǎn) :(1) 飽與非線性控制 ; (2)轉(zhuǎn)速超調(diào); (3)準(zhǔn)時間最優(yōu)控制5、在雙閉環(huán)系統(tǒng)中 , 由電網(wǎng)電壓波動引起得轉(zhuǎn)速動態(tài)變化會比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。6、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器得作用 (1) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器就是調(diào)速系統(tǒng)得主導(dǎo)調(diào)節(jié)器 , 它使轉(zhuǎn)速 n 很快地跟隨給定電壓變化 , 穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差 , 如果采用 PI 調(diào)節(jié)器 , 則可實(shí)現(xiàn)無靜差、 ( ) 對 負(fù)載變化起抗擾作用。 (3) 其輸出限幅值決定電機(jī)允許得最大電流。 電流調(diào)節(jié)器得作用 (1) 作為內(nèi)環(huán) 得調(diào)節(jié)器 ,在外環(huán)轉(zhuǎn)速得調(diào)節(jié)過

16、程中 , 它得作用就是使電流緊緊跟隨其給定電壓 (即外環(huán)調(diào)節(jié)器得輸 出量)變化。 (2)對電網(wǎng)電壓得波動起及時抗擾得作用。 ( )在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中 ,保證獲得電機(jī)允許 得最大電流 ,從而加快動態(tài)過程。 (4) 當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時 ,限制電樞電流得最大值 ,起快速得自動 保護(hù)作用、一旦故障消失 , 系統(tǒng)立即自動恢復(fù)正常。這個作用對系統(tǒng)得可靠運(yùn)行來說就是十分重要 得、7、【 1】 跟隨性能指標(biāo) : 常用得階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)有 t r 上升時間 ; 超調(diào)量 ;t 調(diào)節(jié)時間、【2】抗擾性能指標(biāo)標(biāo)志著控制系統(tǒng)抵抗擾動得能力、 常用得抗擾性能指標(biāo)有 max- 動態(tài)降落 ; t v 恢復(fù)時間、一般來說

17、, 調(diào)速系統(tǒng)得動態(tài)指標(biāo)以抗擾性能為主 , 而隨動系統(tǒng)得動態(tài)指標(biāo)則以跟隨性 能為主。8、在階躍輸入下得 型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時就是無差得 ;但在斜坡輸入下則有恒值穩(wěn)態(tài)誤差 , 且與 K 值 成反比 ;在加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為。 因此 ,I 型系統(tǒng)不能用于具有加速度輸入得隨動系統(tǒng)。9、典型 I 型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)小 , 但抗擾性能稍差 , 典型型系統(tǒng)得超調(diào)量相對較 大, 抗擾性能卻比較好 。這就是設(shè)計(jì)時選擇典型系統(tǒng)得重要依據(jù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)得一般原則 : “先內(nèi)環(huán) 后外環(huán)" 電流得閉環(huán)控制改造了控制對象 ,加快了電流得跟隨作用 , 這就是局部閉環(huán) (內(nèi)環(huán))控制得一個重要 功能。外環(huán)得響應(yīng)比內(nèi)

18、環(huán)慢 , 這就是按上述工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)得特點(diǎn)、 這樣做 , 雖然不利于快 速性, 但每個控制環(huán)本身都就是穩(wěn)定得 , 對系統(tǒng)得組成與調(diào)試工作非常有利 。0、恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 , 按照電力拖動原理 , 在不同轉(zhuǎn)速下長期運(yùn)行時 , 為了充分利用電機(jī) ,都應(yīng)使電 樞電流達(dá)到其額定值 I N。于就是,由于電磁轉(zhuǎn)矩 Te = m d,在調(diào)壓調(diào)速范圍內(nèi) ,因?yàn)閯畲?磁通不變 , 容許得轉(zhuǎn)矩也不變 , 稱作“ 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 " 。 恒功率調(diào)速方式 而在弱磁調(diào)速范圍內(nèi) , 轉(zhuǎn)速越高 ,磁通越弱 , 容許得轉(zhuǎn)矩不得不減少 , 轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速得乘積則不變 ,即容許功率不變 ,就是為 “恒功率調(diào)速方式 ”、 第 4 章 可逆調(diào)速系與弱磁控制得直流調(diào)速系統(tǒng)1、V系統(tǒng)得可逆線路 有兩種方式:電樞反接可逆線路 - 電樞反接反向過程快 ,但需要較大容量得 晶閘管裝置 ; 勵磁反接可逆線路