電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與組成演示文稿

電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與組成演示文稿-1-目前一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)-2-優(yōu)選電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與組成目前二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.1電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和共性問(wèn)題1.2電動(dòng)機(jī)的主要類型與調(diào)速方法1.3電力電子變流器的結(jié)構(gòu)與類型1.4系統(tǒng)檢測(cè)方法1.5系統(tǒng)的控制與分析方法主要內(nèi)容目前三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)本章要求熟練掌握電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)熟練掌握電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本工作原理掌握電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的分類熟練掌握電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的共性問(wèn)題熟練掌握各種電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法掌握常用電力電子變流器的結(jié)構(gòu)與工作原理掌握電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)檢測(cè)方法熟練掌握電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的要求和指標(biāo)掌握PID控制器的工作原理目前四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.1.2電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的共性問(wèn)題1.1.1電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與分類1.1電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和共性問(wèn)題目前五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1、電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成電力傳動(dòng)——以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種傳動(dòng)方式電力傳動(dòng)是現(xiàn)代生產(chǎn)機(jī)械的主要?jiǎng)恿ρb置電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，一般由電源、電能變換器、電動(dòng)機(jī)、控制器、傳感器和生產(chǎn)機(jī)械（負(fù)載）組成1.1.1電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與分類目前六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本工作原理——控制器根據(jù)輸入的控制指令（如速度或位置指令），由傳感器采集的系統(tǒng)檢測(cè)信號(hào)（速度、位置、電流和電壓等），經(jīng)過(guò)一定的控制運(yùn)算給出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過(guò)變流器改變輸入的電源（電壓、頻率等）使電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)速或位置，再由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械按照相應(yīng)的控制要求運(yùn)動(dòng)，故又稱為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。目前七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2、電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求，可以分為調(diào)速控制系統(tǒng)和位置控制系統(tǒng)兩大類。（1）調(diào)速控制系統(tǒng)控制指令為速度給定信號(hào)，控制器一般為速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器等，系統(tǒng)要求電動(dòng)機(jī)按速度指令保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的不同，調(diào)速系統(tǒng)又可分為：(a)直流調(diào)速系統(tǒng)——采用直流電動(dòng)機(jī)作為系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器，相應(yīng)的電能變換器則需選用直流變換器，比如：可控整流器、直流斬波器等；(b)交流調(diào)速系統(tǒng)——采用交流電動(dòng)機(jī)作為系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器，相應(yīng)的電能變換器則需選用交流變換器，比如：交流調(diào)壓器、各種變頻器等。目前八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（2）位置控制系統(tǒng)這類電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的控制指令為位置給定信號(hào)，控制器由位置控制器、速度控制器等組成，系統(tǒng)要求電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載按位置指令準(zhǔn)確到達(dá)指定的位置或保持所需的姿態(tài)。目前九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)研發(fā)或應(yīng)用電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)所需解決的共性問(wèn)題：(1)電動(dòng)機(jī)的選擇——關(guān)系到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。根據(jù)生產(chǎn)工藝和設(shè)備對(duì)驅(qū)動(dòng)的要求，選擇合適的電動(dòng)機(jī)種類及額定參數(shù)、絕緣等級(jí)等，然后通過(guò)分析電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻、工作制、過(guò)載能力等進(jìn)行電動(dòng)機(jī)容量的選擇和校驗(yàn)。(2)變流技術(shù)研究——電動(dòng)機(jī)的控制通過(guò)改變其供電方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。電能變換是實(shí)現(xiàn)電力傳動(dòng)系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。1.1.2電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的共性問(wèn)題目前十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)(3)系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)方法

——狀態(tài)檢測(cè)是構(gòu)成系統(tǒng)反饋的關(guān)鍵，根據(jù)反饋控制系統(tǒng)的原理，需要實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的各種狀態(tài)，比如：電壓、電流、頻率、相位、磁鏈、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速或位置等。因此，研究系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)和觀測(cè)方法是提高電力傳動(dòng)控制性能的重要課題。(4)控制策略和控制器的設(shè)計(jì)

——任何自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心都是控制方法的研究和控制策略的選擇。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，研發(fā)或選擇適當(dāng)?shù)牡目刂品椒ɑ虿呗允菍?shí)現(xiàn)電力傳動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)控制的主要問(wèn)題。目前十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.2.1直流電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速方法1.2.2交流電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速方法1.2電動(dòng)機(jī)的主要類型與調(diào)速方法目前十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1、直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)——利用電磁感應(yīng)原理和電磁力定律將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)——調(diào)速范圍廣且平滑，起、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，易于控制，常用于對(duì)調(diào)速有較高要求的場(chǎng)合按勵(lì)磁方式不同，可把直流電動(dòng)機(jī)分成他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)四種他勵(lì)直流電機(jī)具有機(jī)械特性硬、磁場(chǎng)與電樞可分別控制等優(yōu)點(diǎn)，因此，直流調(diào)速系統(tǒng)通常采用他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)1.2.1直流電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速方法目前十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和其它參量之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系：由式（1-1）可以看出，有三種方法調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：目前十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（1）改變電樞回路電阻R特點(diǎn)？目前十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（2）減弱勵(lì)磁磁通Φ特點(diǎn)？目前十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（3）調(diào)節(jié)電樞供電電壓Ua特點(diǎn)？目前十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)三種調(diào)速方法的特點(diǎn)：改變電阻只能有級(jí)調(diào)速減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的弱磁升速調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式既能連續(xù)平滑調(diào)速，又有較大的調(diào)速范圍，且機(jī)械特性也很硬自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以變壓調(diào)速為主，僅在基速（額定轉(zhuǎn)速）以上作小范圍的弱磁升速目前十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)具有如下缺點(diǎn)：電刷和換向器必須經(jīng)常檢查維修；換向火花使它的應(yīng)用環(huán)境受到限制；換向能力限制了直流電動(dòng)機(jī)的容量和速度（極限容量與轉(zhuǎn)速之積約為106kW?r/min）。這些缺點(diǎn)使得交流調(diào)速系統(tǒng)已取代直流調(diào)速系統(tǒng)成為目前主要的電力傳動(dòng)方式，特別是在大容量電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)中大都采用交流電動(dòng)機(jī)。思考：交流調(diào)速系統(tǒng)已取代直流調(diào)速系統(tǒng)成為目前主要的電力傳動(dòng)方式，為何直流調(diào)速系統(tǒng)在電力傳動(dòng)中仍然具有重要的地位？目前十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1、異步電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速原理異步電動(dòng)機(jī)工作原理——由定子繞組接交流電源后在電機(jī)氣隙中形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由此產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和電磁轉(zhuǎn)矩Te，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為“異步”的名稱由來(lái)——異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)總是有n≠n0，“異步”的名稱由此而來(lái)。通常把同步轉(zhuǎn)速n0和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱為轉(zhuǎn)差，用轉(zhuǎn)差率s表示為1.2.2交流電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速方法目前二十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速方程可知其調(diào)速方式有以下幾種：變供電頻率fs——變頻調(diào)速改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)np——變極對(duì)數(shù)調(diào)速通過(guò)改變定子電壓、繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻或外接可變電源——改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速目前二十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)由此開(kāi)發(fā)了異步電動(dòng)機(jī)的許多調(diào)速方法，常見(jiàn)的有：①降電壓調(diào)速；②轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；③定子或轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；④繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速和雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速；⑤變極對(duì)數(shù)調(diào)速；⑥變壓變頻調(diào)速等。目前二十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)從能量轉(zhuǎn)換的角度分類從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率Pem可分成兩部分：Pm=（1-s）Pem是拖動(dòng)負(fù)載的有效功率，稱作機(jī)械功率。Ps1=sPem是傳輸給轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率成正比。從能量轉(zhuǎn)換的角度看，轉(zhuǎn)差功率是否增大，是消耗掉還是回收，是評(píng)價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率的一個(gè)指標(biāo)。據(jù)此，又可把異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法分為三類：1)轉(zhuǎn)差功率消耗型。全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉。它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)），越向下調(diào)效率越低。這類調(diào)速方法的效率最低(變壓調(diào)速)。目前二十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2)轉(zhuǎn)差功率饋送型。轉(zhuǎn)差功率的一部分消耗掉，大部分則通過(guò)變流裝置回饋電網(wǎng)或轉(zhuǎn)化成機(jī)械能予以利用，轉(zhuǎn)速越低時(shí)回收的功率越多，其效率比前者高（串級(jí)調(diào)速）。3)轉(zhuǎn)差功率不變型。這類調(diào)速方法無(wú)論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差率保持不變，而且很小，所以轉(zhuǎn)差功率的消耗也基本不變且很小，因此效率最高（變頻調(diào)速）?；\型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)常用于實(shí)現(xiàn)低于同步速的調(diào)速，可選擇定子變壓調(diào)速、定子變壓變頻調(diào)速等方案。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)常用于高于同步速運(yùn)行或其他特殊應(yīng)用場(chǎng)合，通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子實(shí)行雙饋調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、維護(hù)方便、可在惡劣條件下工作。目前二十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2、同步電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速原理三相同步電動(dòng)機(jī)的工作原理——定子對(duì)稱繞組通以三相對(duì)稱電流，產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，就在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生相應(yīng)的磁極，其極對(duì)數(shù)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)相同，且保持磁場(chǎng)恒定不變。在兩個(gè)磁場(chǎng)的共同作用下，轉(zhuǎn)子被定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)牽引著以同步轉(zhuǎn)速一起旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行。同步電動(dòng)機(jī)由此而得名。目前二十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)內(nèi)容回顧1、電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、共性問(wèn)題2、電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的分類調(diào)速控制系統(tǒng)位置控制系統(tǒng)目前二十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)3、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法4、異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法5、同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法目前二十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)同步電動(dòng)機(jī)分類：1)直流勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)2)永磁同步電動(dòng)機(jī)3)磁阻同步電動(dòng)機(jī)4)直線同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性具有恒轉(zhuǎn)速特性?？梢钥刂苿?lì)磁來(lái)調(diào)節(jié)它的功率因數(shù)，可使功率因數(shù)高到1.0，甚至超前。目前二十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)同步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)差，也就沒(méi)有轉(zhuǎn)差功率，故同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只能是轉(zhuǎn)差功率不變型，而同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)又是固定的，因此只能靠變壓變頻調(diào)速。在同步電動(dòng)機(jī)的變壓變頻調(diào)速方法中，從頻率控制的方式來(lái)看，可分為1)他控變頻調(diào)速；2)自控變頻調(diào)速。后者利用轉(zhuǎn)子磁極位置的檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制變壓變頻裝置換相，類似于直流電動(dòng)機(jī)中電刷和換向器的作用，因此有時(shí)又稱作無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)調(diào)速，或無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。目前二十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.3.1直流輸出變換器1.3.2交流輸出變換器1.3電力電子變流器的結(jié)構(gòu)與類型目前三十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

變流器是一種電能變換裝置，它應(yīng)能根據(jù)供電電源的類型（直流電源或交流電源）以及電機(jī)控制所需的電源要求提供各種電能的變換。電能變換裝置的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它是將某種恒定電源轉(zhuǎn)換為可變電源的裝置。目前三十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

目前，在電力電子技術(shù)方面，通過(guò)現(xiàn)代電力電子變流裝置，可以在交流與直流之間實(shí)現(xiàn)各種形式的電能轉(zhuǎn)換。目前三十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

下圖表示了直流輸出變換器的基本原理，它將輸入的恒定交流電源，通過(guò)開(kāi)關(guān)器件的控制，輸出可變得直流電。1.3.1直流輸出變換器目前三十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)目前，電力電子直流輸出變換器主要有相控整流器、直流斬波器和PWM整流器三大類：1、相控整流器按其組成的開(kāi)關(guān)器件分為不可控、半控和全控三種類型；按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式和零式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；按交流電源的相數(shù)又可分為單相電路和多相電路；按變壓器二次側(cè)電流的方向可分為單拍和雙拍整流器。在傳統(tǒng)的直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)中，一般采用晶閘管構(gòu)成單相或三相相控型整流器，其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多選擇橋式電路。目前三十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

如果采用晶閘管作為整流器的主開(kāi)關(guān)器件組成晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱V-M系統(tǒng)），圖1-5給出了V-M系統(tǒng)的簡(jiǎn)單原理圖。目前三十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)在如圖V-M系統(tǒng)中，Ud與觸發(fā)脈沖相位角的關(guān)系因整流電路的形式而異，對(duì)于一般的全控整流電路，當(dāng)電流波形連續(xù)時(shí)，Ud=f（）可用下式表示V-M系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)——晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性。晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在104以上，其門極電流可以直接用電子控制，不再象直流發(fā)電機(jī)那樣需要較大功率的放大器。在控制作用的快速性上，變流機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管整流器是毫秒級(jí)，將大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。目前三十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)晶閘管整流器是存在的問(wèn)題：1）整流器輸出電流波形的脈動(dòng)由于整流電路的脈波數(shù)是有限的，使其輸出的直流電流是脈動(dòng)的，可能出現(xiàn)電流連續(xù)和斷續(xù)兩種情況：當(dāng)V-M系統(tǒng)主電路有足夠大的電感量，且電動(dòng)機(jī)的負(fù)載也足夠大時(shí)，整流電流便具有連續(xù)的脈動(dòng)波形當(dāng)電感量較小或負(fù)載較輕時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電流波形斷續(xù)情況。電流波形的斷續(xù)給用平均值描述的系統(tǒng)帶來(lái)一種非線性的因素，也引起機(jī)械特性的非線性影響系統(tǒng)的運(yùn)行性能。因此，實(shí)際應(yīng)用中常希望盡量避免發(fā)生電流斷續(xù)。目前三十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2）整流器網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)PF（powerfactor）的降低PF等于位移因數(shù)DF（displacementfactor）與電流畸變因數(shù)的乘積，在輸出電流連續(xù)并忽略換流過(guò)程影響的條件下，DF=cos

，即隨著相控角的增加而減小，造成電網(wǎng)的無(wú)功損耗增加和電壓波動(dòng)。3）整流器輸入電流總諧波畸變率THD（TotalHarmonicDistortion）對(duì)電網(wǎng)和其他用電設(shè)備的不利影響由于諧波電流的存在，使THD增大，將增加電網(wǎng)的諧波損耗和引起傳導(dǎo)和射頻干擾。諧波損耗會(huì)加重電網(wǎng)負(fù)擔(dān)；電磁干擾（EMI）造成對(duì)各種電氣和電子設(shè)備的干擾。目前三十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)抑制電流脈動(dòng)的措施脈動(dòng)電流會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械不利。主要措施是：1）設(shè)置平波電抗器；2）增加整流電路相數(shù)；3）采用多重化技術(shù)?！半娏Α钡慕鉀Q辦法對(duì)于由諧波和無(wú)功功率造成的“電力公害”，傳統(tǒng)的辦法有：1）在整流器輸入端設(shè)置無(wú)源濾波器；2）在網(wǎng)側(cè)增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。目前三十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)近年來(lái)，隨著新型電力電子器件問(wèn)世和電能質(zhì)量控制技術(shù)的進(jìn)展，各種新的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償裝置不斷涌現(xiàn)。這些新的電能質(zhì)量控制技術(shù)和裝置有：1）開(kāi)發(fā)各種有源電力濾波器（APF-activepowerfilters），比如：串聯(lián)型APF、并聯(lián)型APF以及混合型APF；2）引入功率因數(shù)校正（PFC-powerfactorcorrection）電路；3）有源濾波與功率因數(shù)混合校正技術(shù)。目前四十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.直流斬波器解決晶閘管相控整流器問(wèn)題的辦法之一是采用二極管整流器先將交流電轉(zhuǎn)換為不可控的直流，然后再通過(guò)直流-直流變換器（DC/DCConverter）得到可控的直流輸出。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。目前四十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)直流-直流變換器又稱為直流斬波器，降壓斬波電路Buck電路）和升壓斬波電路（Boost電路）是最基本的斬波電路。由Buck電路構(gòu)成的直流斬波器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的原理圖示于圖1-7a。當(dāng)S導(dǎo)通時(shí)，直流電源電壓Ud0加到電動(dòng)機(jī)上；當(dāng)S關(guān)斷時(shí)，直流電源與電機(jī)脫開(kāi)，電動(dòng)機(jī)電樞經(jīng)VD續(xù)流，兩端電壓接近于零。如此反復(fù)，得電樞端電壓波形u=f(t)，如圖1-7b，好象是電源電壓Ud0在ton時(shí)間內(nèi)被接上，又在(T-ton)時(shí)間內(nèi)被斬?cái)?，故稱“斬波”。目前四十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)目前四十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)直流斬波器輸出電壓的平均值為可見(jiàn)在Buck電路中，通過(guò)調(diào)節(jié)S即可得到連續(xù)可調(diào)的直流輸出。但是，采用基本Buck電路只能實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的正向電動(dòng)運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)正反向運(yùn)行，常采用H型可逆脈寬調(diào)制（PulseWidthModulation，簡(jiǎn)稱PWM）變換器。目前四十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)與晶閘管相控整流器相比，直流斬波器的優(yōu)越性在于：主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少；開(kāi)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??；低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬；系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高；直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。目前四十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)內(nèi)容回顧1、相控整流器2、直流斬波器目前四十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)3.PWM整流器解決晶閘管相控整流器問(wèn)題的另一種辦法是在整流電路中用全控型電力電子開(kāi)關(guān)器件代替晶閘管，采用PWM控制輸出電壓，并同時(shí)改善功率因數(shù)和抑制電流諧波。一個(gè)單相PWM整流電路如圖1-8所示，采用單相全控橋整流電路拓?fù)?，由全控型器件和續(xù)流二極管構(gòu)成不對(duì)稱雙向開(kāi)關(guān)。（1）換流模式該整流電路有三種工作模式：目前四十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)模式I：S1和S3閉合，或S2和S4閉合，此時(shí)，交流電源經(jīng)電感L短路，整流器輸入電壓us=0，整流器輸出電流id=0，其等效電路如圖1-12b所示。目前四十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)模式I：S1和S3閉合，或S2和S4閉合，此時(shí)，交流電源經(jīng)電感L短路，整流器輸入電壓us=0，整流器輸出電流id=0，其等效電路如圖1-12b所示。目前四十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2)模式II：S1和S4閉合，us=Ud，id<0；或D1和D4導(dǎo)通，us=Ud，id>0，其等效電路如圖1-12c所示。目前五十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)3)模式III：S2和S3閉合，us=-Ud，id<0；或D2和D3導(dǎo)通，us=-Ud，id>0，其等效電路如圖1-12d所示。目前五十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)設(shè)交流電源電壓為假定交流輸入電流的相位滯后于電源電壓的相位差為φ根據(jù)上述開(kāi)關(guān)狀態(tài)，整流器交流輸入電壓us可表為目前五十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)整流器輸出電流為目前五十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

由于高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)需要變流器既能改變電壓又能改變頻率，因此，現(xiàn)代交流變流器是一種變壓變頻裝置，通常稱為變頻器。目前，電力電子交流變換器主要有交-直-交變頻器和交-交變頻器兩類：1.3.2交流輸出變換器目前五十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1、交-直-交變頻器交-直-交變頻器的基本原理是：首先將交流電通過(guò)整流器變成直流電，然后再通過(guò)逆變器變成交流電。由于中間直流環(huán)節(jié)的存在，故而稱為交-直-交變頻器，又可稱為間接式的變壓變頻器。目前，有多種方式實(shí)現(xiàn)交-直-交變頻器的電能變換，主要應(yīng)用于電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的有下面三種方式：目前五十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（1）采用相控整流器與六拍逆變器組成的交-直-交變頻器這是較為早期的一種交-直-交變頻器，其基本結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。目前五十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

（a）逆變器的換流模式交-直-交變壓變頻器中的逆變器一般接成三相橋式電路，以便輸出三相交流變頻電壓，圖1-12為6個(gè)晶閘管VT1-VT6組成的三相逆變器主電路，控制各開(kāi)關(guān)器件輪流導(dǎo)通和關(guān)斷，可使輸出端得到三相交流電壓。FC為頻率控制器，根據(jù)輸入的頻率控制信號(hào)U*fr，產(chǎn)生一定頻率的脈沖，并分配去觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管。在某一瞬間，控制一個(gè)開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，同時(shí)使另一個(gè)器件導(dǎo)通，就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)器件之間的換流。在三相橋式逆變器中，有180°導(dǎo)通型和120°導(dǎo)通型兩種換流方式。目前五十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)目前五十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

現(xiàn)以180°導(dǎo)通型換流模式為例來(lái)分析其逆變?cè)?。在一個(gè)交流電源周期里，每個(gè)60°觸發(fā)一個(gè)晶閘管，在同一橋臂上、下兩管之間互相換流。例如，當(dāng)VT1關(guān)斷后，使VT4導(dǎo)通，而當(dāng)VT4關(guān)斷后，又使VT1導(dǎo)通。這時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的區(qū)間是180°，其它各相亦均如此。表1-1給出了在一個(gè)交流電源周期里，180°導(dǎo)通型換流模式正相序的觸發(fā)順序和開(kāi)關(guān)狀態(tài)。目前五十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)序號(hào)導(dǎo)通區(qū)間開(kāi)關(guān)狀態(tài)10~60S5、S6、S1260~120S6、S1、S23120~180S1、S2、S34180~240S2、S3、S45240~300S3、S4、S56300~360S4、S5、S6目前六十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

按此換流模式，并忽略換流時(shí)間，得到理想的電壓型逆變器輸出波形見(jiàn)圖1-12。根據(jù)180°導(dǎo)通電壓型逆變器的輸出波形，可推導(dǎo)出逆變器輸出的相電壓和線電壓方程：目前六十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

可見(jiàn)，三相180°導(dǎo)通電壓型逆變器的輸出電壓并非理想的正弦波，除了正弦基波分量外，還含有多項(xiàng)的高次諧波。為了改善電壓波形，可以采取其他控制策略和措施，比如：PWM控制、多重化技術(shù)等。目前六十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，180°導(dǎo)通型逆變器中，除換流期間外，每一時(shí)刻總有3個(gè)開(kāi)關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通。因此，必須防止同一橋臂的上、下兩管“直通”。為此，換流時(shí)，必須先給應(yīng)關(guān)斷的器件發(fā)出關(guān)斷信號(hào)，待其關(guān)斷后留有一定的時(shí)間裕量，叫做“死區(qū)時(shí)間”，再給應(yīng)導(dǎo)通的器件發(fā)出開(kāi)通信號(hào)。死區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短視器件的開(kāi)關(guān)速度而定，器件的開(kāi)關(guān)速度越快時(shí)，所留的死區(qū)時(shí)間可以越短。為了安全起見(jiàn)，設(shè)置死區(qū)時(shí)間是非常必要的，但它會(huì)造成輸出電壓波形的畸變。目前六十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

在逆變器的一個(gè)交流輸出周期中，每個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通一次，每隔60°總有一個(gè)管子導(dǎo)通和關(guān)斷，使逆變器的輸出電壓或電流有一次變化。這樣在一個(gè)電源周期360°電角度中共有6個(gè)開(kāi)關(guān)管輪流導(dǎo)通，然后重新開(kāi)始循環(huán)，由此又稱為六拍逆變器。恒壓恒頻的交流電源經(jīng)過(guò)交-直-交的變換，成為變壓變頻的交流電源。如果六拍逆變器開(kāi)關(guān)管的觸發(fā)順序按S1S2

S3

S4

S5

S6的正相序循環(huán)，則輸出三相正相序交流電，驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行；反之，如果按S6

S5

S4

S3

S2

S1的負(fù)相序觸發(fā)開(kāi)關(guān)管，則輸出三相負(fù)相序交流電，驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)行。目前六十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)(b)電壓源型逆變器和電流源型逆變器由于在逆變器與負(fù)載之間除了有功功率的傳送外，還存在無(wú)功功率的交換，因此需要采用儲(chǔ)能元件來(lái)緩沖無(wú)功能量。還有為了使輸入到逆變器直流電源平穩(wěn)，需要在交-直-交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)設(shè)置濾波器。一般采用電容器或電感器來(lái)滿足上述兩項(xiàng)需求。根據(jù)直流中間環(huán)節(jié)所采用的儲(chǔ)能元件的不同，交-直-交變頻器又分為電壓源型和電流源型兩種變流器：目前六十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

1)電壓源型如果直流環(huán)節(jié)采用大電容作為儲(chǔ)能元件，由于電容器的濾波作用，使直流電壓波形比較平穩(wěn)，在理想情況下可看作是一個(gè)內(nèi)阻為零的恒壓源，因此稱為電壓源型逆變器（VSI，VoltageSourceInverter），有時(shí)簡(jiǎn)稱電壓型逆變器。電壓型逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-13a所示，其輸出的交流電壓是矩形波或階梯波。目前六十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

2)電流源型如果直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能元件，由于電感濾波作用，使直流電流波形比較平直，相當(dāng)于一個(gè)恒流源，因此稱為電流源型逆變器（CSI，CurrentSourceInverter），或簡(jiǎn)稱電流型逆變器。電流型逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-13b所示，其輸出的交流電流是矩形波或階梯波。目前六十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

兩類逆變器在主電路上雖然只是直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件不同，在性能上卻帶來(lái)了明顯的差異，主要表現(xiàn)如下：

1)無(wú)功能量的緩沖電壓型逆變器采用電容器來(lái)緩沖無(wú)功能量和直流濾波；而電流型逆變器則采用電感器來(lái)緩沖無(wú)功能量和直流濾波。

2)能量的回饋采用電流源型逆變器，由于功率交換時(shí)電流方向不變，容易實(shí)現(xiàn)能量的回饋，從而便于四象限運(yùn)行，適用于需要回饋制動(dòng)和經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。而對(duì)于電壓源型逆變器，由于其中間直流環(huán)節(jié)有大電容鉗制著電壓的極性，不可能迅速反向，而電流受到器件單向?qū)щ娦缘闹萍s也不能反向，所以在原裝置上無(wú)法實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。目前六十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)正由于交-直-交電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的直流電壓極性可以迅速改變，所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較快，而電壓源型則要差一些。

4)應(yīng)用場(chǎng)合電壓源型逆變器屬恒壓源，電壓控制響應(yīng)慢，不易波動(dòng)，所以適于做多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行時(shí)的供電電源，或單臺(tái)電動(dòng)機(jī)調(diào)速但不要求快速起制動(dòng)和快速減速的場(chǎng)合。采用電流源型逆變器的系統(tǒng)則相反，不適用于多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，但可以滿足快速起制動(dòng)和可逆運(yùn)行的要求。目前六十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

六拍變流器的優(yōu)點(diǎn)是：在整流環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)壓控制，在逆變環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)頻控制，兩種控制分開(kāi)實(shí)現(xiàn)，概念清楚，控制簡(jiǎn)便。但由于采用晶閘管整流和逆變，帶來(lái)了如下不足：

1)由于采用晶閘管相控整流，在交流輸入端造成網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低和高次諧波大的問(wèn)題；

2)六拍逆變器由于晶閘管的工作頻率的限制，變頻控制范圍有限，且輸出不是正弦，諧波含量高。目前七十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2．PWM變頻器

PWM變頻器的基本結(jié)構(gòu)如圖1-14所示，采用二極管整流器將恒壓恒頻的交流電變換為不可控的直流輸出，再通過(guò)PWM逆變器變換為變壓變頻（VVVF—VariableVoltageVariableFrequency）的交流電輸出。目前七十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

（1）PWM逆變器的主電路拓?fù)渑c調(diào)制原理

PWM逆變器的主電路拓?fù)淙鐖D1-15所示，由6個(gè)開(kāi)關(guān)器件S1-S6及續(xù)流二極管組成，開(kāi)關(guān)器件可以根據(jù)逆變器的容量選用IGBT、PMOSFET或BJT等全控型器件。目前，對(duì)于中、小容量的變頻器，大都采用復(fù)合型器件IGBT作為主電路開(kāi)關(guān)。這種采用三相橋式二極管整流器與三相橋式IGBT逆變器構(gòu)成的PWM變頻器成為當(dāng)今最為流行的變頻器形式，又稱為通用變頻器。目前七十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)目前七十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)交流PWM調(diào)制的基本原理以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波，并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波當(dāng)調(diào)制波與載波相交時(shí)，由它們的交點(diǎn)確定逆變器開(kāi)關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而獲得在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波按照波形面積相等的原則，每一個(gè)矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因而這個(gè)序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制（SPWM），這種序列的矩形波稱作SPWM波

目前七十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

（2）PWM調(diào)制方法由于PWM變頻器能克服晶閘管變頻器的不足，性能得到很大提高，因此引起人們的重視，相繼開(kāi)發(fā)出許多種PWM調(diào)制方法。這里簡(jiǎn)要介紹幾種主要方法：

1）正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)方法這種方法的基本原理如上所述，SPWM控制技術(shù)有單極性控制和雙極性控制兩種方式。如果在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM波也只處于一個(gè)極性的范圍內(nèi)，稱為單極性控制方式。如果在正弦調(diào)制波半個(gè)周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也在正負(fù)之間變化，稱為雙極性控制方式。三相橋式PWM逆變器一般都采用雙極性控制方式。目前七十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

此外，在PWM控制電路中，定義三角載波頻率fT與調(diào)制頻率fM之比N=fT/fM為載波比，根據(jù)載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式又可分為異步調(diào)制和同步調(diào)制兩種方式。

異步調(diào)制是保持三角載波頻率fT固定不變，僅改變調(diào)制頻率fM的一種PWM調(diào)制方式，較為簡(jiǎn)單。但調(diào)制時(shí)，隨著fM的變化，調(diào)制比N也是變化的，因而在正弦調(diào)制波半個(gè)周期內(nèi)，PWM脈沖數(shù)隨著fM的升高而減少，并且正負(fù)半周期內(nèi)脈沖不對(duì)稱，相位也不固定，特別是高頻調(diào)制時(shí)，上述問(wèn)題更為嚴(yán)重。目前七十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

同步調(diào)制是同時(shí)改變載波頻率fT和調(diào)制頻率fM，使調(diào)制比N保持不變。這樣，在整個(gè)調(diào)制過(guò)程中，PWM脈沖數(shù)對(duì)稱不變，且相位固定。但當(dāng)逆變器輸出頻率很低時(shí)，同步調(diào)制的載波頻率也隨之降低，使輸出諧波增大。為此，發(fā)展了分段同步調(diào)制和混合調(diào)制等辦法，以改善輸出波形。目前七十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)內(nèi)容回顧1、PWM整流器2、PWM變頻器目前七十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

3)PWM跟蹤控制方法

PWM跟蹤控制方法的基本思想是以希望逆變器輸出的電壓或電流波形作為指令信號(hào)，將檢測(cè)的實(shí)際電壓或電流作為反饋信號(hào)，通過(guò)兩者的瞬時(shí)值比較來(lái)決定逆變電路各開(kāi)關(guān)器件的通斷，使實(shí)際的輸出跟蹤指令信號(hào)的變化。在跟蹤控制法中常用滯環(huán)比較方式或三角波比較方式。這里，僅以電流滯環(huán)跟蹤PWM（CHBPWM，CurrentHysteresisBandPWM）為例介紹PWM跟蹤控制方法。電流滯環(huán)跟蹤PWM控制的PWM變頻器工作原理如圖1-19a所示，圖中僅以a相為例，B、C二相的原理圖均與此相同。目前七十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)電流正半周：ia<i*a-h,T1on,T4off,ia↑；ia=i*a+h,T1off,T4on，實(shí)際是D4續(xù)流，ia↓；T1和D4交替導(dǎo)通。電流負(fù)半周：T4和D1交替導(dǎo)通目前八十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)電流跟蹤控制的精度與滯環(huán)的環(huán)寬有關(guān)，同時(shí)還受到功率開(kāi)關(guān)器件允許開(kāi)關(guān)頻率的制約當(dāng)環(huán)寬選得較大時(shí)，可降低開(kāi)關(guān)頻率，但電流波形失真較多，諧波分量高如果環(huán)寬太小，電流波形雖然較好，卻使開(kāi)關(guān)頻率增大了實(shí)用中，應(yīng)在充分利用器件開(kāi)關(guān)頻率的前提下，正確地選擇盡可能小的環(huán)寬目前八十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

4)電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術(shù)（或稱磁鏈跟蹤控制技術(shù)）電壓空間矢量（SpaceVectorPWM–SVPWM）控制法與載波調(diào)制等方法不同，它是從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)，著眼于如何使電動(dòng)機(jī)獲得幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即以三相對(duì)稱正弦波電壓供電時(shí)交流電動(dòng)機(jī)的理想圓形磁通為基準(zhǔn)，用逆變器不同的開(kāi)關(guān)模式所產(chǎn)生的實(shí)際磁通去逼近基準(zhǔn)圓磁通，由比較的結(jié)果決定逆變器的開(kāi)關(guān)，形成PWM波形。目前八十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)設(shè)三相對(duì)稱正弦電壓的瞬時(shí)值為則它們對(duì)應(yīng)的電壓空間矢量定義為

空間算子目前八十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

由三相正弦電壓合成的電壓空間矢量以角轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，見(jiàn)圖1-20。如果用三相正弦電壓向三相交流電動(dòng)機(jī)定子供電，其形成的氣隙磁場(chǎng)也是以角轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的圓形磁場(chǎng)。目前八十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

三相電壓型逆變器主電路如圖1-21所示，如果采用180方波控制方式，根據(jù)不同的開(kāi)關(guān)組合，其輸出三相電壓的空間矢量u共有8種狀態(tài)，如表1-2所示，其中：u1~u6的幅值為直流電壓2Ud/3，u0和u7為零矢量。目前八十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

目前八十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)和電壓空間矢量開(kāi)關(guān)狀態(tài)工作狀態(tài)零狀態(tài)狀態(tài)序號(hào)S1S2S3S4S5S6S7S8SaSbSc001010011100101110111000空間電壓矢量uu1u2u3u4u5u6u7u0u1(001)u2(010)u3(011)u4(100)u5(101)u6(110)u7(111)u0(000)00目前八十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

根據(jù)電壓型六拍逆變器的換流過(guò)程，其電壓空間矢量為一個(gè)正六邊形，如圖1-22所示。由于六拍逆變器的電壓矢量的軌跡不是一個(gè)圓，因而其定子磁鏈也非圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由此使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為了減小電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提出了SVPWM控制技術(shù)，使輸出的電壓矢量接近圓形。SVPWM控制的基本思想是：將六邊形的6個(gè)扇區(qū)進(jìn)一步細(xì)分（圖1-23），在每個(gè)扇區(qū)中再插入一些中間矢量，這些中間矢量由8個(gè)基本電壓矢量的線性組合產(chǎn)生，構(gòu)成一個(gè)多邊形來(lái)逼近圓形，如圖1-24所示。目前八十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)目前八十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)中間矢量的組合方式如圖1-25所示:

（1-27）目前九十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)三相合成電壓的幅值為式中：m為調(diào)制比，定義如下將式（1-27）用直角坐標(biāo)系表示為目前九十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

根據(jù)式（1-30）和（1-31）可計(jì)算出插入中間矢量的作用時(shí)間，也就是PWM的脈沖時(shí)間。為了保證同一橋臂的上下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不會(huì)出現(xiàn)短路，每次調(diào)制時(shí)總是從零矢量開(kāi)始，又以零矢量來(lái)結(jié)束。比如：從u0開(kāi)始到u7結(jié)束，或從u7開(kāi)始到u0結(jié)束。通常兩個(gè)零矢量的作用時(shí)間相等，即有t0=t7。由Tsw=t1+t2+t0+t7可得

（1-31）

（1-30）

（1-32）目前九十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

按照上述方法，可以合成電壓矢量u，如圖1-25b所示。另外，為了減少開(kāi)關(guān)損耗，每次換流時(shí)只允許有一個(gè)開(kāi)關(guān)改變狀態(tài)。根據(jù)上述規(guī)定，可得到的開(kāi)關(guān)序列如表1-3所示。扇區(qū)uuuuIu7u6u4u0IIu7u6u2u0IIIu7u3u2u0IVu7u3u1u0Vu7u5u1u0VIu7u5u4u0Iu0u4u6u7IIu0u2u6u7IIIu0u2u3u7IVu0u1u3u7Vu0u1u5u7VIu0u4u5u7表1-3SVPWM開(kāi)關(guān)序列表目前九十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)例如：開(kāi)關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序?yàn)?11110100000；或者：111110010000。根據(jù)開(kāi)關(guān)序列表，可以組合成相應(yīng)的電壓空間矢量，使其構(gòu)成的多邊形逼近圓形。由此可見(jiàn)，采用SVPWM調(diào)制方法，所組成的中間電壓矢量越多，就越接近圓形。但這需要高頻的開(kāi)關(guān)切換。目前九十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)PWM變壓變頻器的優(yōu)點(diǎn)：1）在主電路整流和逆變兩個(gè)單元中，只有逆變單元是可控的，通過(guò)它同時(shí)調(diào)節(jié)電壓和頻率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。采用全控型的功率開(kāi)關(guān)器件，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓脈沖進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，效率高。2）輸出電壓波形雖是一系列的PWM波，但由于采用了恰當(dāng)?shù)腜WM控制技術(shù)，正弦基波的比重較大，影響電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的低次諧波受到很大的抑制，因而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。3）逆變器同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動(dòng)態(tài)響應(yīng)不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能也得以提高。4）采用不可控的二極管整流器，電源側(cè)功率因素較高，且不受逆變器輸出電壓大小的影響。目前九十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)3．雙PWM變頻器雙PWM變頻器的基本結(jié)構(gòu)如圖1-26所示，變頻器的整流電路也由全控型器件，比如IGBT組成，并采用PWM控制，由此可實(shí)現(xiàn)電能在電網(wǎng)和負(fù)載之間的雙向流動(dòng)。目前九十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

雙PWM變頻器有兩種工作模式：（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)變頻器的網(wǎng)側(cè)變流電路進(jìn)行PWM整流控制，將電壓和頻率恒定的交流電變成直流電，負(fù)載側(cè)變流器進(jìn)行PWM逆變控制，輸出電壓和頻率可調(diào)的交流電，此時(shí)電能由電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)傳遞。目前九十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電運(yùn)行時(shí)，則反過(guò)來(lái)對(duì)變頻器的負(fù)載側(cè)變流器進(jìn)行PWM整流控制，將交流電變成直流電，網(wǎng)側(cè)變流電路進(jìn)行PWM逆變控制，輸出電壓和頻率恒定的交流電反饋回電網(wǎng)，此時(shí)電能由電機(jī)向電網(wǎng)傳遞。雙PWM變頻器的特點(diǎn)是：①可方便的實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行；②采用PWM整流控制，可任意調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，

使功率因數(shù)小于1、等于1或大于1；③也可大大減小電流諧波。目前九十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.3.2.2交-交變頻器交-直-交變頻器由于存在直流環(huán)節(jié)，帶來(lái)轉(zhuǎn)換損耗和時(shí)滯效應(yīng)。而交-交直接變頻器可省去直流環(huán)節(jié)，可提高一次功率變換效率和加快響應(yīng)速度。它是由正、反兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)組成的可逆線路。三相負(fù)載中的一相目前九十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

圖1-28給出了一個(gè)單相交-交變頻器結(jié)構(gòu)，由兩組晶閘管整流電路反并聯(lián)組成，其基本原理是控制正、反兩組整流器輪流工作，當(dāng)正組整流時(shí)，VF輸出直流電壓，在負(fù)載上流過(guò)正向電流+Id；當(dāng)反組整流時(shí)，VR輸出極性相反的直流電壓，在負(fù)載上流過(guò)反向電流-Id。這樣，正、反兩組按一定周期相互切換，在負(fù)載上就獲得交變的輸出電壓uo，uo的幅值決定于各組可控整流裝置的控制角，uo的頻率決定于正、反兩組整流裝置的切換頻率。如果控制角一直不變，則輸出平均電壓是方波。目前一百頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

如要獲得正弦波輸出，就必須在每一組整流裝置導(dǎo)通期間不斷改變其控制角。常用的方法是采用調(diào)制控制方式，其控制原理是：在正向組導(dǎo)通的半個(gè)周期中，使控制角由/2（對(duì)應(yīng)于平均電壓uo=0）逐漸減小到0（對(duì)應(yīng)于uo

最大），然后再逐漸增加到/2（uo

再變?yōu)?），當(dāng)角按正弦規(guī)律變化時(shí)，半周中的平均輸出電壓即為圖中虛線所示的正弦波；對(duì)反向組負(fù)半周的控制也是這樣，其輸出電壓和電流波形如圖1-29所示。目前一百零一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)目前一百零二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

三相交交變頻電路可以由3個(gè)單相交交變頻電路組成，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。如果每組可控整流裝置都用橋式電路，含6個(gè)晶閘管（當(dāng)每一橋臂都是單管時(shí)），則三相可逆線路共需36個(gè)晶閘管，即使采用零式電路也須18個(gè)晶閘管。目前一百零三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

與交-直-交變頻器相比，交-交變頻器的優(yōu)點(diǎn)是：1)采用電網(wǎng)自然換流，由一次換流即可實(shí)現(xiàn)變壓變頻，換流效率高；2)能量回饋方便，容易實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行；3)低頻時(shí)輸出波形接近正弦。目前一百零四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

但是，普通交-交變頻器也存在一些缺點(diǎn)：1)使用晶閘管數(shù)量多，接線復(fù)雜；2)輸出頻率范圍窄，只能在1/2~1/3電網(wǎng)頻率以下

調(diào)頻；3)由于采用相控整流，功率因數(shù)低。由此，采用晶閘管的普通交-交變頻器常用于大功率低速電力傳動(dòng)系統(tǒng)，比如：大型碎礦機(jī)、水泥球磨機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、礦井提升機(jī)、軋鋼機(jī)、船舶電力推進(jìn)等。目前一百零五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.4.1直接檢測(cè)方法1.4.2信號(hào)處理1.4.3狀態(tài)觀測(cè)和參數(shù)估計(jì)1.4系統(tǒng)檢測(cè)方法自學(xué)目前一百零六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)通常需要檢測(cè)的參數(shù)：電壓、電流、頻率、相位、磁場(chǎng)（磁鏈）、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和位置等。信號(hào)檢測(cè)的方法有直接檢測(cè)和間接檢測(cè)直接檢測(cè)——采用各種傳感器直接獲取檢測(cè)信號(hào)間接檢測(cè)——對(duì)于難于通過(guò)直接檢測(cè)獲得的信號(hào)，用其他可測(cè)信號(hào)通過(guò)數(shù)學(xué)模型和函數(shù)關(guān)系推算出所需信號(hào)，稱為狀態(tài)觀測(cè)器和估計(jì)器檢測(cè)方法。目前一百零七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)一、轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器常用的轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器有測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器等。測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的是轉(zhuǎn)速的模擬量信號(hào)；旋轉(zhuǎn)編碼器則為數(shù)字測(cè)速裝置。1.測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)的作用是把輸入的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出的電壓信號(hào)，對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)的基本要求：1）輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間有嚴(yán)格的正比關(guān)系，以達(dá)到高精度的要求；2）在一定的轉(zhuǎn)速時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)及電壓應(yīng)盡可能的大，以達(dá)到高靈敏度的要求。測(cè)速發(fā)電機(jī)可分為直流測(cè)速發(fā)電機(jī)和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)兩類：1.4.1直接檢測(cè)方法目前一百零八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

(1)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)

其基本結(jié)構(gòu)和工作原理與普通直流發(fā)電機(jī)相同，采用直流測(cè)速發(fā)電機(jī)檢測(cè)轉(zhuǎn)速的電路如圖1-31所示：目前一百零九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

當(dāng)主磁通Φ一定時(shí)，直流發(fā)電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Ea=CeΦn，若取樣電阻為R2，則其輸出電壓為（1-33）目前一百一十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

(2)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的定子上嵌有兩相繞組，一相是勵(lì)磁繞組，另一相是輸出繞組，它們?cè)诳臻g互差90o電角度，如圖1-32所示。勵(lì)磁繞組，施加頻率為f1的交流電輸出繞組目前一百一十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)內(nèi)容回顧1、PWM跟蹤控制方法2、SVPWM控制技術(shù)(1)空間矢量的概念(2)SVPWM控制的基本思想3、雙PWM變頻器的兩種工作模式4、交-交變頻器的工作原理5、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理目前一百一十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)6、交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理勵(lì)磁繞組，施加頻率為f1的交流電輸出繞組目前一百一十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.旋轉(zhuǎn)編碼器（光電編碼器）測(cè)速發(fā)電機(jī)常用于模擬控制系統(tǒng)中，測(cè)速精度有限。光電式旋轉(zhuǎn)編碼常用在作為轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角的檢測(cè)元件數(shù)字測(cè)速中。光電編碼器測(cè)速原理如圖1-33所示，在一個(gè)金屬圓盤上開(kāi)許多小槽，有槽的地方可以透光，其他地方不透光，光源LED與光電探測(cè)器放置在圓盤兩邊，圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用透明區(qū)和被不透明區(qū)光線穿越或阻擋兩種情況，光電探測(cè)器輸出高、低兩個(gè)電平的脈沖。光電式旋轉(zhuǎn)編碼器也可利用光源對(duì)反射區(qū)與非反射區(qū)不同作用，以及干涉條紋來(lái)實(shí)現(xiàn)。由光電式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比的脈沖，測(cè)速裝置將輸入脈沖轉(zhuǎn)換為以數(shù)字形式表示的轉(zhuǎn)速值。目前一百一十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)目前一百一十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)二、電流和電壓傳感器1.電流互感器電流互感器類似于一個(gè)升壓變壓器，它的一次繞組匝數(shù)N1很少，一般只有一匝到幾匝；二次繞組匝數(shù)N2很多。使用時(shí)，一次繞組串聯(lián)在被測(cè)線路中，流過(guò)被測(cè)電流，而二次繞組與電流表等阻抗很小的儀表接成閉路，如圖1-34所示。目前一百一十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)若忽略勵(lì)磁電流，根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系可得：（1-34）

由上式可知，利用一、二次繞組的不同匝數(shù)，電流互感器可將線路上的大電流轉(zhuǎn)成小電流來(lái)測(cè)量。目前一百一十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

電流互感器通常用來(lái)檢測(cè)交流電流，圖1-35給出了采用電流互感器檢測(cè)三相交流電路電流的電路原理，由電流互感器檢測(cè)到與三相交流電流成正比的交流電壓，通過(guò)三相橋式二極管整流輸出直流電壓信號(hào)Ui。目前一百一十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.電壓互感器電壓互感器實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)降壓變壓器，其工作原理和結(jié)構(gòu)與雙繞組變壓器基本相同。圖1-36是電壓互感器的原理圖，它的一次繞組匝數(shù)N1很多，直接并聯(lián)到被測(cè)的高壓線路上；二次繞組匝數(shù)N2較少，接高阻抗的測(cè)量?jī)x表（如電壓表或其它儀表的電壓線圈）。目前一百一十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（1-35）

由于電壓互感器的二次繞組所接儀表的阻抗很高，二次側(cè)電流很小，近似等于零，所以電壓互感器正常運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于降壓變壓器的空載運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)變壓器的變壓原理，有

右式表明，利用一、二次繞組的不同匝數(shù)，電壓互感器可將被測(cè)量的高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓供測(cè)量等。電壓互感器常用來(lái)檢測(cè)交流電壓，直流電壓可采用電阻分壓器法或電容分壓器法等檢測(cè)方法。目前一百二十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)3.霍爾傳感器

1879年，霍爾（EdwinH.Hall）發(fā)現(xiàn)：當(dāng)載流體或半導(dǎo)體處于與電流相垂直的磁場(chǎng)中時(shí)，在其兩端將產(chǎn)生電位差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)制成的霍爾元件可作為檢測(cè)磁場(chǎng)、電流、位移等傳感器。圖1-37是采用霍爾傳感器檢測(cè)電流的電路。目前一百二十一頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

通過(guò)施加直流電壓后產(chǎn)生原電流Ic，由被測(cè)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，按霍爾效應(yīng)輸出相應(yīng)的電位差UH，即有

由霍爾器件輸出的電壓UH再經(jīng)過(guò)放大器A1放大后，輸出電流檢測(cè)信號(hào)Ui?；魻柍?shù)磁通密度控制電流目前一百二十二頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)三、磁場(chǎng)（磁鏈）傳感器磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量分為永久磁鐵和通電線圈兩種形式：

(1)用永久磁鐵作為磁感應(yīng)傳感器一般都由質(zhì)子核磁共振儀來(lái)校準(zhǔn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的量值，其誤差為0.01%~0.001%。(2)利用通電線圈，比如螺旋管線圈和亥姆霍茲線圈，所產(chǎn)生的空間磁場(chǎng)可以感測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。傳統(tǒng)的磁場(chǎng)測(cè)量方法有沖擊法和磁通計(jì)法等。目前一百二十三頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

霍爾傳感器也可用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度，其原理如上節(jié)所述，是利用霍爾元件輸出的電壓與被測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，通過(guò)檢測(cè)霍爾傳感器的輸出電壓實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)測(cè)量。采用霍爾傳感器檢測(cè)磁場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)在于：它可以測(cè)量靜態(tài)和動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)，簡(jiǎn)單方便。而采用沖擊法或磁通量計(jì)法測(cè)量恒定磁場(chǎng)時(shí)，則需要人為的改變磁場(chǎng)，比較麻煩。因此，霍爾效應(yīng)法是目前工程上最常用的磁場(chǎng)測(cè)量方法。目前一百二十四頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.5.1電力傳動(dòng)控制的要求和指標(biāo)

1.5.2PID控制器

1.5.3先進(jìn)控制方法1.5.4系統(tǒng)分析和仿真1.5系統(tǒng)控制方法目前一百二十五頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

電力傳動(dòng)系統(tǒng)的控制是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化和提高系統(tǒng)性能的主要手段，其基本思路就是引入信號(hào)反饋，對(duì)系統(tǒng)的主要參數(shù)，比如：轉(zhuǎn)速、電流、磁場(chǎng)等實(shí)施閉環(huán)控制，以提高系統(tǒng)性能。由于電力傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)較為復(fù)雜的多變量非線性系統(tǒng)，采用何種方法對(duì)其進(jìn)行控制始終是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，發(fā)展了各種控制方法和形式多樣的解決方案。目前一百二十六頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.5.1電力傳動(dòng)控制的要求和指標(biāo)電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要目的往往是調(diào)速，即使是位置控制也首先需要有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，因此大部分的電力傳動(dòng)系統(tǒng)又稱為調(diào)速系統(tǒng)。對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求有：（1）調(diào)速——在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，平滑地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；（2）穩(wěn)速——以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過(guò)大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；（3）加、減速——頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起，制動(dòng)盡量平穩(wěn)。目前一百二十七頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

為了進(jìn)行定量的分析，可以針對(duì)前兩項(xiàng)要求定義兩個(gè)調(diào)速指標(biāo)：調(diào)速范圍和靜差率。這兩個(gè)指標(biāo)合稱調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)；而起動(dòng)和制動(dòng)為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，常用動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)來(lái)衡量。1.調(diào)速范圍調(diào)速范圍是指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下可能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比，通常用D來(lái)表示，即（1-44）目前一百二十八頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)調(diào)速范圍D反映了生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速的要求，不同的生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍有不同的要求，對(duì)于一些經(jīng)常輕載運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械，可以用實(shí)際負(fù)載時(shí)的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比來(lái)計(jì)算調(diào)速范圍D。要擴(kuò)大調(diào)速范圍，必須盡可能提高nmax與降低nmin，而最高轉(zhuǎn)速nmax受電動(dòng)機(jī)的換向及機(jī)械強(qiáng)度限制，最低轉(zhuǎn)速nmin受生產(chǎn)機(jī)械對(duì)低速靜差率的限制。2.靜差率靜差率是指在同一條機(jī)械特性上，從理想空載到額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比。用百分比表示為目前一百二十九頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

靜差率δ反映了拖動(dòng)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。不同的生產(chǎn)機(jī)械，其允許的靜差率是不同的。而且，靜差率δ值與機(jī)械特性的硬度及理想空載轉(zhuǎn)速n0有關(guān)。當(dāng)理想空載轉(zhuǎn)速n0一定時(shí)，機(jī)械特性越硬，額定速降ΔnN越小，則靜差率越小。調(diào)速范圍D與靜差率δ兩項(xiàng)性能指標(biāo)是互相制約的。一般變壓調(diào)速系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速下的機(jī)械特性是互相平行的，如果以電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN作為最高轉(zhuǎn)速，若額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落為nN，則按照上面分析的結(jié)果，該系統(tǒng)的靜差率應(yīng)該是最低速時(shí)的靜差率，即目前一百三十頁(yè)\總數(shù)一百四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)于是，最低轉(zhuǎn)速