电力拖动自动控制知识点总结讲解.doc

根据直流电机转速方程 n— 转速（r/min）； U — 电枢电压（V） I— 电枢电流（A）； R— 电枢回路总电阻（ ( ）； Φ????— 励磁磁通（Wb）；Ke — 由电机结构决定的电动势常数。 三种方法调节电动机的转速：（1）调节电枢供电电压 U； （2）减弱励磁磁通 (；（3）改变电枢回路电阻 R。 第1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——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。 静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。 直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。 2、由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）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，调节G 的励磁电流 if 即可改变其输出电压 U，从而调节电动机的转速 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、采用简单的单管控制时，称作直流斩波器，后来逐渐发展成采用各种脉冲宽度调制开关的电路，脉宽调制变换器（PWM-Pulse Width Modulation）。 PWM系统的优点 （1）主电路线路简单，需用的功率器件少； （2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小； （3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右； （4）若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强； （5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高； （6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 5、晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数 在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间引起的。 传递函数近似成一阶惯性环节。 6、采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-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。 7、PWM控制与变换器的数学模型 PWM控制与变换器（简称PWM装置）也可以看成是一个滞后环节，其传递函数可以写成 Ks — PWM装置的放大系数； Ts — PWM装置的延迟时间， Ts ≤ T0 8、当开关频率为10kHz时，T = 0.1ms ，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可以近似看成是一个一阶惯性环节，因此, 与晶闸管装置传递函数完全一致 9、调速系统的转速控制要求 （1）调速——在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（有级）或 平滑地（无级）调节转速； （2）稳速——以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量； （3）加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起，制动尽量平稳。 10、调速范围：生产机械要求电动机提供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行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落 (nN ，与理想空载转速 n0 之比，称作静差率 s ，即 (nN = n0 - nN 11、调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。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，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。 12、系统特性比较 （1）闭环系统静性可以比开环系统机械特性硬得多。 （2）如果比较同一的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小得多。 （3）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。 （4）要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。 闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。 13、反馈控制规律 （1.） 被调量有静差：只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。【闭环系统的开环放大系数K值越大，系统的稳态性能越好。然而，Kp =常数，稳态速差就只能减小，却不可能消除。】 （2.）反馈控制系统的作用是： 抵抗扰动, 服从给定 反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。 抗扰性能是反馈控制系统最突出的特征之一。 （3）系统的精度依赖于给定和反