电力拖动自动控制系统全面讲解
电力拖动自动控制知识
电力拖动自动控制知识1. 概述电力拖动自动控制是一种常见的控制方式，用于控制机械设备的运动。
它通过电力传动实现机械设备的自动控制和操作。
本文将介绍电力拖动自动控制的基本原理、应用领域以及关键技术。
2. 基本原理电力拖动自动控制的基本原理是通过电机驱动机械设备的运动。
电机通过电力传动装置（如齿轮、皮带、链条等）将机械能传递给被控制的设备，从而实现设备的运动控制。
电力拖动自动控制通常包括电机、传动装置、控制器和传感器等组成部分。
电机是电力拖动自动控制系统的核心组件。
常见的电机包括直流电机、交流电机和步进电机等。
电机的选择应根据被控制设备的特性和要求进行。
2.2 传动装置传动装置用于将电机的旋转运动转换为被控制设备的线性或旋转运动。
常见的传动装置包括齿轮传动、皮带传动和链条传动等。
传动装置的选择应根据被控制设备的运动方式和要求进行。
2.3 控制器控制器是电力拖动自动控制系统的核心控制部分，负责控制电机的运行状态和运动参数。
控制器根据传感器反馈的信息，通过算法对电机进行控制。
常见的控制器包括PLC（可编程逻辑控制器）、微控制器和计算机等。
传感器用于感知被控制设备的状态和运动参数，并将这些信息反馈给控制器。
常见的传感器包括位置传感器、速度传感器和力传感器等。
传感器的选择应根据被控制设备的特性和要求进行。
3. 应用领域电力拖动自动控制广泛应用于工业自动化领域，用于控制各种机械设备的运动。
下面是一些常见的应用领域：3.1 生产线控制电力拖动自动控制在生产线控制中起到重要作用。
它可以实现生产线上设备的自动运行、节约人力资源，并提高生产效率和质量。
3.2 机械加工电力拖动自动控制在机械加工中广泛应用。
它可以实现机床的自动运行和工件的自动加工，提高加工精度和效率。
3.3 交通运输电力拖动自动控制在交通运输中也有应用。
例如，地铁和电车的自动驾驶系统使用了电力拖动自动控制技术，实现列车的自动运行和停靠。
4. 关键技术电力拖动自动控制涉及到多个关键技术，以下是一些常见的关键技术：4.1 电机控制技术电机控制技术是电力拖动自动控制的核心技术之一。
电力拖动自动控制系统—运动控制系统第1章绪论
随着环保意识的提高，电力拖动 自动控制系统将更加注重节能减 排和资源循环利用，实现绿色环 保的生产方式。
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提高产品质量
自动化控制能够减少人为误差，提高 产品加工精度和一致性，从而提高产 品质量。
提升工业安全
自动化控制能够减少人工操作，降低 操作风险，提升工业安全。
电力拖动自动控制系统在工业中的应用案例
数控机床
自动化生产线
电力拖动自动控制系统用于数控机床的进 给轴、主轴等部分，实现高精度、高效率 的加工。
重要性
在现代工业生产中，电力拖动自动控制系统已成为不可或缺的重要技术手段， 它能够提高生产效率、降低能耗、保证产品质量和生产安全，对于实现工业自 动化和智能化具有重要意义。
电力拖动自动控制系统的历史与发展
历史
电力拖动自动控制系统的发展可以追溯到20世纪初，随着电力技术和控制理论的 发展，电力拖动自动控制系统经历了从简单到复杂、从手动到自动的演变过程。
重要性
在现代工业自动化生产中，运动控制 系统扮演着至关重要的角色，它能够 提高生产效率、降低能耗、提升产品 质量，是实现自动化生产的关键技术 之一。
运动控制系统的基本组成
控制器
用于接收输入信号，根据控制 算法计算输出信号，并输出到
执行机构。
执行机构
根据控制器输出的信号，驱动 电动机转动，实现运动控制。
特性。
交流电力拖动系统
采用交流电动机作为动力源，具有 结构简单、价格低廉、维护方便等 优点。
伺服电力拖动系统
采用伺服电动机作为动力源，具有 高精度、高响应速度和高稳定性的 特点，常用于精密控制领域。
电力拖动系统的基本特性
调速性能
电力拖动和自动控制
电力拖动和自动控制一．电力拖动的基本知识1．什么是电力拖动？是以电动机为原动机，配合传动机构使生产机械产生符合人们要求的机械运动以完成一定的生产任务。
它是由电动机，传动装置，控制设备和生产机械四个基本部份组成。
1）.电动机（我们工厂常用有交流电机，直流电机和特种电机）A，交流电机a.民用：以单相电机为主（一般容量3KW以下，常用在洗衣机，冰箱压缩机，空调等。
）b.工业用：以三相电机为主（我厂）从50W到120KW都有。
特点：结构简单，成本低，维修方便，容量大。
调速性方面：可以串级调速，机械变速，摆轮，行星轮，电磁调速。
（在相当多的场合取代直流电机，在科学技术发展的今天，在3.7KV以下的主流是变频调速）（改变其转向只要改变任意两相数对换即可）（绝缘要求0.5M以上）电机电流的计算：（准确计算电机电流是很有必要的和重要的）以一个三相电动机为例：计算公式：P（w）=3UIR（我们以1个电机功率22KV，380V电压，功率因数为0.9，效率因数为85%的电机为例：I=22000/1.732/380/0.9/0.85=44A（电流的计算对于选线，保护电器，等有很大的关系）在这给一个近似公式：三相380V电路每个KV=2A单相线路每KW=5-8AB．直流电机特点：结构复杂，制造成本高，维修麻烦，养护周期短，他的优点可以用在起停抵换速频繁，制动可靠，低速，大扭矩，及调速范围大，平稳，等场合（3MZW205机床的往复电机）它有并励，串~，复~，它~等形式，改变其转向只需改变励磁或电枢电流方向即可C．特种电机：直线电机，同步电机（步进电机，交流伺服电机）步进电机：（我们工厂大量用）有BF反应式。
YD混合式有2相4拍，3相6拍，4相8拍，5相10拍，5相20拍等步距角有1.8/0.9，1.5/0.75，0.9/0.45，0.72/0.36等象3相6拍的走法：A相AB相B相BC相C相CA相（A相）交流伺服电机：有松下的MHD，MFA系列（360度分1万步到4万步走，军用10万步）2).传动装置：齿轮，皮带，蜗轮，蜗杆，凸轮等实现3).控制设备：由开关，熔断器。
电力拖动自动控制系统 (2)
电力拖动自动控制系统简介电力拖动自动控制系统是一种通过电动机及其控制设备来实现机械设备运动的自动化控制系统。
它广泛应用于各个工业领域，如船舶、电厂、交通运输等。
电力拖动自动控制系统能够对电动机进行电压、电流和频率的调节，实现对被控制设备的精确控制。
通过采用先进的控制算法和传感器反馈，可以实现高效的运动控制、准确的位置控制和稳定的速度控制。
本文将从以下几个方面详细介绍电力拖动自动控制系统的组成、工作原理以及应用。
组成电力拖动自动控制系统由以下几个主要组成部分构成：1.电动机：电动机作为电力拖动自动控制系统的核心部件，负责将电能转化为机械能，驱动被控制设备运动。
2.控制器：控制器是电力拖动自动控制系统的大脑，负责对电动机进行控制和调节。
它接收传感器反馈的信号，并根据预设的控制算法进行运算，实现对电动机的精确控制。
3.传感器：传感器用于获取被控制设备的状态信息，如位置、速度、温度等。
传感器的反馈信号用于控制器进行实时调节，确保被控制设备的运动精确控制。
4.执行器：执行器负责将控制器输出的控制信号转化为实际的电压、电流或频率输出，通过控制电动机来实现对被控制设备的运动。
工作原理电力拖动自动控制系统的工作原理可以简述如下：首先，传感器捕捉被控制设备的状态信息，并将其转化为模拟信号或数字信号。
这些信号经过放大、滤波等处理后，传送给控制器。
控制器接收传感器信号后，根据预设的控制算法进行运算，并输出控制信号。
这些控制信号经过执行器的转化，最终作用于电动机。
电动机根据控制信号的输入，改变其电压、电流或频率，实现对被控制设备的运动。
电动机的运动状态被传感器继续监测，反馈给控制器进行调节。
通过不断的传感器监测和控制器调节，电力拖动自动控制系统能够实现对被控制设备的高精度控制和稳定运行。
应用电力拖动自动控制系统广泛应用于各个工业领域，其中一些常见的应用包括：1.船舶：电力拖动自动控制系统在船舶中起着关键作用，可以实现对推进器、舵机和起重设备等的精确控制，提高船舶的安全性和操纵性。
电力拖动自动控制系统--动控制系统(1)-
1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题
on
• ton不变，变 T —脉冲频率调制（PFM）； • t 和 T 都可调，改变占空比—混合型。
on
40
• 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
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。
28
1.1.1 旋转变流机组（ G-M系统， Ward-Leonard系统）
图1-1旋转变流机组供电的直流调速系统（G-M系统）
29
• G-M系统特性
15
4. 电枢绕组的反电势
E是电枢旋转时，绕组切割主磁通Φ的结果，故和Φ与转速n的乘积
成正比。
式中：Ke—电动势结构系数，Ce —恒磁通电动势结构系数；
n—电动机转速，在此转速下，电动机的电磁转矩
Te正好与负
载转矩Tl相平衡，系统处于稳定运行状态。
16
5. 直流电动机的机械特性方程
1 理想空载转速n0 当Te=0时，n=n0；
34
35
➢ 晶闸管对过电压、过电流和过高的dV/dt与di/dt 都十分敏感，若超过允许 值会在很短的时间内损坏器件。 ➢ 当系统处在深调速状态，即在较低速运行时，晶闸管的导通角很小，使得 系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变，殃 及附近的用电设备。由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的 用电设备，造成“电力公害”。
电力拖动自动控制系统知识点汇总
电力拖动自动控制系统知识点汇总示例文章篇一：《电力拖动自动控制系统知识点汇总》嗨，小伙伴们！今天我想跟你们聊聊电力拖动自动控制系统的那些事儿。
这可真是个超级有趣又有点小复杂的东西呢！咱们先来说说啥是电力拖动吧。
就好比你有个小玩具车，你得给它装上电池才能跑起来，这个电池给车提供动力，让车动起来的过程就有点像电力拖动。
不过真正的电力拖动可复杂多啦。
在工厂里，有那些大大的机器，像大吊车呀，还有生产线上的各种设备，它们要动起来就得靠电力拖动系统。
这就像是给那些大机器装上了超级动力源。
电力拖动自动控制系统里有个很重要的部分就是电动机。
电动机就像是整个系统的心脏。
电动机有好多种类型呢，有直流电动机，还有交流电动机。
直流电动机就像是一个很听话的小助手，它的转速呀、转矩呀，比较容易控制。
就像你可以很轻松地指挥一个很听话的小伙伴去做事情一样。
比如说，你想让这个小助手转得快一点或者慢一点，只要调整一下相关的东西，它就会按照你的想法来做。
那交流电动机呢？交流电动机就像是一个有点小个性的伙伴。
它虽然也能完成任务，但是控制起来就稍微复杂一点。
不过，可别小瞧它，在很多地方它都发挥着超级大的作用呢。
就好比在一些大型的工厂里，好多大型设备都是靠交流电动机来带动的。
在这个电力拖动自动控制系统里，还有控制器这个重要角色。
控制器就像是一个智慧的大脑。
它时刻关注着整个系统的运行情况。
比如说，如果电动机转得太快了，它就会像一个严厉的老师一样，发出指令让电动机慢一点；如果电动机转得太慢，它又会想办法让电动机加速。
这控制器怎么做到的呢？它是通过一些电路呀，还有算法之类的东西。
这就好比老师有自己的教学方法，控制器也有自己的控制方法。
我再给你们讲讲调速这个问题吧。
你们想啊，就像我们骑自行车，有时候要骑得快一点赶时间，有时候又要骑得慢一点看风景。
电动机也是这样，有时候需要快速运转，有时候需要慢速运转。
对于直流电动机来说，调速的方法有好几种呢。
比如说改变电枢电压调速，这就像是你给自行车的脚蹬子上施加不同的力量来改变速度一样。
电力拖动自动控制系统 公开课
电力拖动自动控制系统公开课一、介绍1. 电力拖动自动控制系统是一种自动控制系统，它利用电力传动装置实现对机械设备的控制。
通过电力拖动自动控制系统，可以实现对设备的远程控制和自动化操作，提高生产效率和安全性。
2. 电力拖动自动控制系统在工业生产中具有广泛的应用，包括制造业、矿山、交通运输等领域。
掌握电力拖动自动控制系统的原理和应用对于工程技术人员来说至关重要。
二、原理和组成1. 电力拖动自动控制系统的核心是电动机，它通过转换电能为机械能来驱动设备。
控制系统通过控制电动机的运行来实现对设备的控制。
2. 电力拖动自动控制系统包括传动装置、传感器、控制器等组成部分。
传感器用于采集设备运行状态的信息，控制器根据传感器的信息来调节电动机的运行状态，从而实现对设备的控制。
三、应用和优势1. 电力拖动自动控制系统可以应用于各种设备，如起重机、输送带、机床等。
它能够实现对设备的远程控制，提高了设备的可靠性和安全性。
2. 电力拖动自动控制系统还可以实现对设备的自动化操作，减少了人力成本，提高了生产效率。
在一些危险环境中，电力拖动自动控制系统可以代替人工操作，降低了安全风险。
四、未来发展趋势1. 随着工业自动化水平的不断提高，电力拖动自动控制系统将会得到更广泛的应用。
未来，电力拖动自动控制系统将更加智能化，能够实现对设备运行状态的实时监测和预测维护。
2. 电力拖动自动控制系统还将更加注重节能和环保，通过优化控制策略和技术手段，实现对设备能耗的有效管理，降低对环境的影响。
五、结语1. 电力拖动自动控制系统是一种重要的自动控制技根据上面的内容进行扩写，接下来我们来具体深入了解电力拖动自动控制系统的应用及其在工业领域中的重要性。
六、应用案例1. 电力拖动自动控制系统在制造业中的应用案例：在制造业中，许多生产设备都采用电力拖动自动控制系统，如数控机床、注塑机、冲床等。
这些设备需要精准的运行和控制，电力拖动自动控制系统可以帮助设备实现高效稳定的运行，提高生产效率和产品质量。
绪论(电力拖动自动控制系统)
目前，电力拖动自动控制系统已经广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、航空航天等。随着 人工智能、物联网等技术的不断发展，电力拖动自动控制系统正朝着智能化、网络化、集成化的方向 发展。
研究目的和意义
研究目的
研究电力拖动自动控制系统的目的是为了更好地满足生产工艺要求，提高生产效率和产品质量，降低能源消耗和 环境污染。
电力拖动自动控制系统在汽车制造流水线上实现精准定位和高效传 输，提高生产效率和产品质量。
食品加工行业
通过电力拖动自动控制系统对食品加工生产线进行自动化改造，实 现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和食品安全水平。
机械制造行业
电力拖动自动控制系统在机械制造行业广泛应用于数控机床、自动化 生产线等领域，提高加工精度和生产效率。
单设备调试
分别测试传感器、执行器等设备的性能，确保正 常工作。
系统联调
将所有设备连接起来进行系统测试，检查系统整 体性能是否满足要求。
故障排查与处理
针对调试过程中出现的问题进行排查和处理，确 保系统稳定运行。
PART 06
电力拖动自动控制系统应 用领域及前景展望
工业生产线自动化改造案例分享
汽车制造行业
https://
2023 WORK SUMMARY
绪论(电力拖动自动控 制系统)
REPORTING
https://
目录
• 绪论 • 电力拖动自动控制系统基本原理 • 电力拖动自动控制系统类型与特点 • 电力拖动自动控制系统性能指标评价方法 • 电力拖动自动控制系统设计与实现方法 • 电力拖动自动控制系统应用领域及前景展望
智能家居领域应用前景探讨
家庭自动化设备
电力拖动自动控制系统可用于智能家居设备，如智能窗帘、智能 照明等，实现家庭环境的自动化和智能化。
《电力拖动自动控制》课件
二、电力拖动原理
1 电力拖动的基本原理解释电力拖动的基本工作来自理，包括电动机和传动装置的作用。
2 电机的参数和性能指标
介绍电机的关键参数，如功率、效率和转速，并解释这些指标在电力拖动中的意义。
三、电力拖动控制方法
1
开环控制和闭环控制
比较开环控制和闭环控制的优缺点，讨论何时使用哪种控制方法。
2
速度控制和位置控制
《电力拖动自动控制》 PPT课件
欢迎大家参加《电力拖动自动控制》课程，本课程将介绍电力拖动的背景、 原理、控制方法、应用案例和未来发展趋势。
一、背景
电力拖动的概念和应用领域
介绍电力拖动的定义和广泛应用的领域，如工 业生产和交通运输。
电力拖动自动控制的需求和意义
讨论为什么自动控制对电力拖动系统至关重要， 以及自动控制的优势和好处。
2 电力拖动技术的发展前景
回顾电力拖动技术的发展历程，并展望其未 来在工业领域的发展前景。
详细说明速度控制和位置控制的原理和实现方法，以及它们在不同应用中的应用。
3
电力拖动的其他控制方法
介绍其他常用的电力拖动控制方法，如扭矩控制和力矩控制。
四、控制器的设计和实现
控制器的功能和结构
探讨控制器的基本功能和结构，包括输入输出接口 和信号处理。
控制器的算法和调试
介绍控制器的算法设计和调试方法，确保系统稳定 和可靠。
五、电力拖动系统的应用案例
1 电梯控制系统
解释电梯控制系统如何应 用电力拖动和自动控制， 提高安全性和效率。
2 机床加工中心
讨论机床加工中心如何使 用电力拖动实现高精度和 高效率的自动化加工。
3 输送机及自动化生产
线
探讨输送机和自动化生产 线如何利用电力拖动提高 物料输送和生产效率。
电力拖动系统的自动控制和安全保护
电力拖动系统的自动控制和安全保护电力拖动系统是一种利用电力设备来驱动机械运行的系统，它广泛应用于各种工业领域，如电梯、风力发电机、输电线路及电力站等。
在这些系统中，自动控制和安全保护是至关重要的，它们能够确保电力设备的正常运行，提高系统的效率和安全性。
一、自动控制系统1. 控制原理电力拖动系统的自动控制是通过对电力设备的电路进行监控和调节，以实现系统运行的预定任务。
控制系统一般由传感器、执行器、控制器和通信接口等组成，传感器用于采集系统的运行参数，执行器用于改变系统的运行状态，而控制器则根据传感器采集到的信息进行逻辑判断，并输出控制信号给执行器。
通信接口用于与其他系统进行数据交换，实现整个系统的联动控制。
2. 控制策略在电力拖动系统中，常用的控制策略有开环控制和闭环控制两种。
开环控制是指控制器仅通过输入预设的指令来操纵执行器，而不对执行器的实际输出进行监控和调节。
闭环控制则是在开环控制的基础上加入了反馈环路，通过不断对执行器的输出和传感器的反馈进行比较，来实现对系统运行状态的实时监控和调节。
闭环控制相对于开环控制具有更高的精度和稳定性，能够更好地适应复杂的工况环境。
3. 控制方法根据电力设备的不同特点和实际应用需求，电力拖动系统的控制方法也各不相同。
常用的控制方法有调速控制、位置控制、力控制和工艺控制等。
调速控制是通过改变电力设备的转速来实现对系统输出的控制，位置控制则是通过改变电力设备的位置来实现对系统输出的控制，力控制是通过改变电力设备的输出力和扭矩来实现对系统输出的控制，而工艺控制则是根据工艺要求来实现对系统输出的控制。
二、安全保护系统在电力拖动系统中，安全保护是为了防止设备故障或异常情况导致的意外事故和损失，它通常包括机械保护、电气保护和过程保护等。
机械保护是通过机械装置来限制设备运行范围和避免设备运行时的碰撞和挤压，电气保护是通过电气设备来限制电流和电压的幅值，过程保护是通过设备控制系统来监控和调节设备运行的参数和状态，以实现对设备的安全保护。
电力拖动自动控制系统介绍
电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统简介电力拖动自动控制系统包括：直流调速系统和交流调速系统。
直流调速系统包括：直流调速方法、直流调速电源和直流调速控制。
交流调速系统包括：交流调速系统的主要类型、交流变压调速系统、交流变频调速系统、绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统和同步电动机变压变频调速系统。
电力拖动自动控制系统课程内容介绍第一篇直流调速系统闭环反馈直流调速系统着重讨论基本的闭环控制系统及其分析与设计方法。
1.1 直流调速系统用的可控直流电源1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题1.3 直流脉宽调速系统的主要问题1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。
本节介绍几种主要的可控直流电源。
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。
1.1.1 旋转变流机组G-M系统工作原理由原动机（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。
1.1.2 静止式可控整流器V-M系统工作原理晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统，又称静止的Ward-Leonard系统），图中VT 是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置 GT 的控制电压 Uc 来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud ，从而实现平滑调速。
电力拖动自动控制系统介绍
电力拖动自动控制系统介绍电力拖动自动控制系统是一种基于电力传动原理的自动控制系统，广泛应用于机械设备的驱动和控制中。
该系统通过电动机将电能转化为机械能来驱动机械设备，利用传感器感知环境信号并通过自动控制器对电机进行控制，实现对机械设备的自动化控制。
电力拖动自动控制系统主要由电动机、传感器、自动控制器和驱动装置组成。
电动机是系统的动力源，通过电能转换为机械能来驱动机械设备。
传感器用于感知机械设备的状态和环境参数，如位置、速度、力等。
自动控制器负责接收传感器的信号并根据预设的控制策略对电动机进行控制，实现对机械设备的自动化控制。
驱动装置用于将控制信号转化为电机驱动信号，控制电机的启停、转速和转向。
首先，系统的控制精度高。
由于电力传动具有快速响应、高精度和可调性的特点，可以实现对机械设备的精确控制。
其次，系统的抗干扰能力强。
电力传动系统能够通过电机的转矩调节来适应外部负载的变化，从而保持机械设备的稳定运行。
再次，系统的可靠性高。
电力拖动系统中的关键部件如电动机和传感器都经过严格的测试和筛选，能够在长时间运行过程中保持稳定和可靠的性能。
此外，电力拖动自动控制系统还具有节能和环保的优势。
通过合理的控制策略和调节机制，可以减少系统的能耗，并减少对环境的影响。
电力拖动自动控制系统广泛应用于各个领域，如工业制造、交通运输、石油化工等。
以工业制造为例，电力拖动系统可以用于汽车生产线、机械加工设备、输送线等机械设备的驱动和控制。
通过自动控制，可以提高生产效率和产品质量，减少人力投入和人为错误，实现机械设备的自动化生产。
总之，电力拖动自动控制系统是一种利用电力传动原理实现对机械设备自动化控制的系统。
它具有控制精度高、抗干扰能力强、可靠性高、节能环保等优势。
在工业制造、交通运输、石油化工等领域得到广泛应用，为提高生产效率和产品质量发挥了重要作用。
电力拖动自动控制系统课件
场效应管
具有高速开关特性和低 噪声性能，常用于开关
电源和逆变器。
IGBT
大功率电子器件，广泛 应用于电机控制和电网
调节。
运算放大器
用于信号处理和运算， 具有高精度和低噪声特
性。
控制电路与保护电路
控制电路
用于实现各种控制逻辑和算法，如速度、位置和电流控制等。
保护电路
用于检测系统异常并采取相应措施，如过流、过压和欠压保护等。
电力拖动自动控制系统应用
工业自动化生产线控制
自动化生产线是电力拖动自动控制系统的重要应用领域之一 。通过使用电力拖动自动控制系统，可以实现生产线的自动 化控制，提高生产效率，降低人工成本。
电力拖动自动控制系统能够精确控制生产线上各个设备的运 行状态，确保生产过程的稳定性和可靠性，减少设备故障和 生产事故的发生。
Байду номын сангаас
工作原理与控制方式
工作原理
电力拖动自动控制系统通过控制器对电动机进行控制，实现 机械设备的运动。控制器根据传感器反馈的信息，对电动机 的输入电压或电流进行调整，以实现对机械设备运动的精确 控制。
控制方式
常见的控制方式包括开环控制、闭环控制和复合控制等。开 环控制方式简单，但精度较低；闭环控制方式精度较高，但 需要反馈传感器；复合控制方式结合了开环和闭环的优点， 具有更高的控制精度和稳定性。
05
电力拖动自动控制系统发展趋势与挑战
新型电机与电力电子器件的发展
永磁同步电机
具有高效率、高转矩密度和优秀的动 态性能，是现代电力拖动系统的重要 发展方向。
开关磁阻电机
电力电子器件
随着宽禁带半导体材料的发展，电力 电子器件的性能得到大幅提升，为电 力拖动系统的优化提供了更多可能性 。
电力拖动自动控制知识点总结
电力拖动自动控制知识点总结电力拖动自动控制是一种利用电动机作为动力源，完成一系列运动控制和操作的技术。
它通过电力传动系统来把控制命令转换为电机动力输出，实现对设备的位置、速度和转矩等参数的精确控制。
电力拖动自动控制在各个行业的自动化生产中广泛应用，提高了生产效率和产品质量，降低了劳动强度和人为失误。
一、电力拖动自动控制基本原理电力拖动自动控制的基本原理是通过电动机来实现运动控制。
一般来说，电力拖动自动控制主要包括三个基本组成部分：传感器、控制器和执行器。
传感器用于采集反馈信号，控制器进行信号处理和计算，并将处理后的信号发送给执行器。
执行器则根据控制信号，调节电动机的转速、方向和输出力矩，实现对设备的运动控制。
二、电力拖动自动控制系统组成1.电动机电动机是电力拖动自动控制系统的核心部件，它将电能转换为机械能来驱动设备运动。
常用的电动机有直流电动机、交流感应电动机和步进电动机等。
选择合适的电动机型号和规格，对于实现精确控制至关重要。
2.传感器传感器用于采集各种物理信号，比如位置、速度、力矩等，并将其转换为电信号送入控制器。
常用的传感器有编码器、接近开关、力传感器和位移传感器等。
传感器的准确度和稳定性对于控制系统的精确性和性能至关重要。
3.控制器控制器是电力拖动自动控制系统的智能核心，负责信号的处理和控制算法的执行。
根据控制要求和应用场景的不同，常用的控制器有PLC（可编程逻辑控制器）、单片机和工控机等。
控制器的设计和参数设置决定了系统的稳定性和运行特性。
4.电力传动装置电力传动装置一般由电动机、传动装置和工作机构组成。
传动装置根据控制信号来调整输出轴的转速和转矩，使工作机构按照预设的规律运动。
常用的电力传动装置有齿轮传动、皮带传动、链传动和螺杆传动等。
5.控制回路控制回路是电力拖动自动控制系统中最关键的部分，它根据输入信号和反馈信号进行比较和判断，产生控制信号送入执行器。
常见的控制回路有位置闭环控制、速度闭环控制和转矩闭环控制等。
电力拖动自动控制系统概述
No.39/62
第六章 伺服系统
双环位置伺服系统
在电流闭环控制的基础上，设计位置调 节器，构成位置伺服系统，位置调节器 的输出限幅是电流的最大值。
以直流伺服系统为例，对于交流伺服系 统也适用，只须对伺服电动机和驱动装 置应作相应的改动。
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第六章 伺服系统
双环位置伺服系统
自动化专业、电气工程专第业六选章 伺修服系课统
电气传动控制系统
Electrical Drive Control System
伺服系统
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第六章 伺服系统
第六章 伺服系统
§6-1 伺服系统的特征及组成 特征及组成
§6-2 伺服系统控制对象的数学模型
§6-3 伺服系统的设计 本章小结
除了位置传感器外， 可能还需要电压、电 流和速度传感器。
图9-1 位置伺服系统结构示意图
A）开环系统 b）半闭环系统 c）全闭环系统
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第六章 伺服系统
伺服系统的组成
旋转编码器
图9-2 绝对值式编码器的码盘 a) 二进制码盘 b)循环码码盘
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第六章 伺服系统
单环位置伺服系统
忽略负载转矩，直流伺服系统控制对象
传递函数为
Wobj (s)
s(Ts s
Ks /( jCe ) 1)(TmTl s2 Tms
1)
机电时间常数
Tm
R J CT Ce
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第六章 伺服系统
电力拖动自动控制系统
电力拖动自动控制系统1. 系统简介电力拖动自动控制系统是一种基于电力传动和自动控制的系统，用于驱动和控制各种机械设备的运动。
该系统通过电动机将电能转化为机械能，实现对设备的拖动和控制。
电力拖动自动控制系统广泛应用于工业生产、交通运输、能源领域等各个行业。
2. 系统架构电力拖动自动控制系统主要由以下几个部分组成：2.1 电动机电力拖动自动控制系统的核心部件是电动机。
电动机负责将电能转化为机械能，驱动机械设备的运动。
根据实际需求，电动机可以采用不同的类型，如直流电动机、交流电动机等。
2.2 控制器控制器是电力拖动自动控制系统的核心部分，用于监测和控制电动机的运行。
控制器接收来自传感器的反馈信号，根据预设的控制算法和逻辑，控制电动机的启动、停止、速度调节等操作。
2.3 传感器传感器用于获取与机械设备运动相关的物理量信息，如速度、位置、温度等。
传感器通过将物理量转化为电信号，传递给控制器进行处理和决策。
2.4 电源系统电源系统为电力拖动自动控制系统提供稳定可靠的电能供应。
电源系统可以采用市电供电、蓄电池供电或者发电机供电等多种方式，以满足不同场景的需求。
2.5 人机界面人机界面是用户与电力拖动自动控制系统进行交互的窗口。
通过人机界面，用户可以设置运行参数、监测系统状态、获取报警信息等。
人机界面通常采用触摸屏、按钮、指示灯等形式，具备直观、便捷的操作方式。
3. 工作原理电力拖动自动控制系统的工作原理如下：1.用户通过人机界面设置运行参数，如设备运行速度、运行时间等。
2.人机界面将参数传递给控制器。
3.控制器根据参数和实时反馈信号来控制电动机的启动、停止和调速。
4.传感器将机械设备运动相关的物理量信息转换为电信号，传递给控制器。
5.控制器根据传感器的反馈信号进行实时监测和控制，调整电动机的运行状态。
6.电动机将电能转化为机械能，驱动机械设备的运动。
7.控制器不断与人机界面进行信息交互，向用户显示设备状态、报警信息等。
1.1电力拖动自动控制系统概述
电力拖动自动控制系统概述主讲人：张敬南副教授主要内容01 电力拖动自动控制系统的定义02 电力拖动自动控制系统的组成03 电力拖动自动控制系统的发展04 船舶电力推进系统05 课程的主要内容军事领域例如自动装弹系统基于自动控制理论，对作为原动机的电动机加以控制，使其拖动机械负载按照给定的控制规律自动运行的系统，称为电力拖动自动控制系统。
简称为电力拖动控制系统，也被称为运动控制系统。
（1）电动机①直流电动机②异步电动机（感应电动机）③同步电动机（2）功率放大与变换装置广泛采用的是电力电子型功率放大与变换装置。
其发展趋势体现在：①半控型向全控型发展；②低频开关向高频开关发展；③分立的器件向具有复合功能的功率模块发展。
（3）控制器①模拟控制器物理概念清晰、控制信号流向直观；控制规律体现在硬件电路；线路复杂、通用性差；控制效果受到器件性能、温度等因素的影响。
（3）控制器②以微处理器为核心的数字控制器硬件电路标准化程度高；控制规律体现在软件上，修改灵活方便；拥有信息存储、数据通信和故障诊断等功能。
电力拖动自动控制系统及其组成（3）信号检测与处理①信号检测：电压、电流、转速和位置等信号；②信号转换：电压匹配、极性转换、脉冲整形等；③数据处理：信号滤波。
电力拖动自动控制系统与电力拖动自动控制系统相关的学科（1）电力电子技术和微电子技术带动了新一代交流调速系统的兴起与发展，打破了直流调速系统一统高性能拖动天下的格局。
进入21世纪后，用交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。
（2）关于直流电动机及其控制系统直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制，控制思想直观且成熟。
换向器与电刷的位置保证了电枢电流与励磁电流的解耦，使转矩与电枢电流成正比。
（3）关于交流电动机交流电动机（尤其是笼型感应电动机）结构简单。
交流电动机动态数学模型具有非线性多变量强耦合的性质，数学模型比直流电动机复杂得多。
（4）关于交流电力拖动自动控制系统主要体现为交流调速系统。
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1
LP
VT
T
c1
2
c2
L
b1 a1
b2 M
a2
并联多重联结的12脉波整流电路
1.2.4 晶闸管-电动机系统的机械特性
当电流连续时，V-M系统的机械特性方程式为
n C 1 e(U d 0 Id R ) C 1 e(m π U m sim π n co Is d R ) （1-9）
式中 Ce = KeN —电机在额定磁通下的电动势系数。 式（1-9）等号右边 Ud0 表达式的适用范围如第1.2.1节
本节要点
1.晶闸管—电动机系统中触发脉冲、电流 脉动及其波形的连续与断续、解决电流脉动 的方法。
2.晶闸管-电动机系统的机械特性问题， 及数学模型。
➢难点： 晶闸管——电动机系统的数学模型
1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题
（1）触发脉冲相位控制 （2）电流脉动及其波形的连续与断续 （3）抑制电流脉动的措施 （4）晶闸管-电动机系统的机械特性 （5）晶闸管触发和整流装置的放大系 数和传递函数
（2）电流断续情况
a r c t g
L R
当电流断续时，由于非线性因素，机械特性方
程要复杂得多。以三相半波整流电路构成的V-M系
统为例，电流断续时机械特性须用下列方程组表示
n2 U 2cos[sin( 6 C e (1 e )ctg s )in( 6)e ctg] (1-10)
Id3 2 2 U R 2[c 6 o s ) (co 6 s ()C 2 U e2n ]
•V-M系统主电路的输出
ud
u
aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
u
b
u
c
ud
O
ud
ua
ub
uc
ud
Ud E
t O
Ud E
t
id ic
ia
ib
ic
id
ic
ia
ib
ic
O
t O
t
a）电流连续
b）电流断续
图1-9 V-M系统的电流波形
1.2.3* 抑制电流脉动的措施
在V-M系统中，脉动电流会产生脉动 的转矩，对生产机械不利，同时也增加电 机的发热。为了避免或减轻这种影响，须 采用抑制电流脉动的措施，主要是：
设置平波电抗器； 增加整流电路相数； 采用多重化技术。
（1）平波电抗器的设置与计算
单相桥式全控整流电路
L 2.87 U2 Id mi n
（1-6）
三相半波整流电路 三相桥式整流电路
L 1.46 U2 Idmin
（1-7）
L 0.693U2 Idmin
（1-8）
（2）多重化整流电路
如图电路为由2个三相桥并联而成的12脉波 整流电路，使用了平衡电抗器来平衡2组整流器 的电流。
逆变状态，电功率反向传送。
为避免逆变颠覆，应设置最大的移相角限制。 相控整流器的电压控制曲线如下图
1.2.2* 电流脉动及其波形的连续与断续
由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和 断续两种情况，这是V-M系统不同于G-M系统的 又一个特点。
当V-M系统主电路有足够大的电感量，而且电 动机的负载也足够大时，整流电流便具有连续的 脉动波形。当电感量较小或负载较轻时，在某一 相导通后电流升高的阶段里，电感中的储能较少； 等到电流下降而下一相尚未被触发以前，电流已 经衰减到零，于是，便造成电流波形断续的情况。
对ud0进行积分，即得理想空载整流电 压平均值Ud0 。
用触发脉冲的相位角 控制整流电压的平 均值Ud0是晶闸管整流器的特点。
Ud0与触发脉冲相位角 的关系因整流电
路的形式而异，对于一般的全控整流电路，
当电流波形连续时，Ud0 = f () 可用下式表
示
• 整流电压的平均值计算
Ud0m πUmsinm πcos
电力拖动自动控制系统
第1 篇 直流拖动控制系统
本章提要
1.1 直流调速系统用的可控直流电源 1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题 1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计 1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计 1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统
时值 ud0 和平均值 Ud0 来表示，相当于
用图示的等效电路 代替实际的整流电 路。
图1-7 V-M系统主电路的等效电路图
• 瞬时电压平衡方程
ud0EidRLdditd
(1-3)
式中
E — 电动机反电动势；
id— 整流电流瞬时值； L— 主电路总电感；
R— 主电路等效电阻；
且有 R = Rrec + Ra + RL；
中所述。
（1）电流连续情况
改变控制角，
得一族平行直线， 这和G-M系统的特 性很相似，如图1-10 所示。
图中电流较小的部 分画成虚线，表明 这时电流波形可能 断续，公式（1-9） 已经不适用了。
n
△n = Id R / Ce
O
IL
Id
图1-10 电流连续时V-M系统的机械特性
上述分析说明：只要电流连续，晶闸 管可控整流器就可以看成是一个线性的 可控电压源。
式中 arctgL ； — 一个电流脉波的导通角。
R
（3）电流断续机械特性计算
当阻抗角 值已知时，对于不同的控制 角 ，可用数值解法求出一族电流断续时的
机械特性。
静止式可控整流器
图1-3 晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）
1.2.1* 触发脉冲相位控制
在如图可控整 流电路中，调节触 发装置 GT 输出脉 冲的相位，即可很 方便地改变可控整 流器 VT 输出瞬时
电压 ud 的波形，
以及输出平均电压
Ud 的数值。
•等效电路分析
如果把整流装置 内阻移到装置外边， 看成是其负载电路 电阻的一部分，那 么，整流电压便可 以用其理想空载瞬
1.17U2 cos
三相全波 6U 2 6
2.34U2 cos
六相半波 2U 2 6
1.35U2 cos
*注： U2 是整流变压器二次侧额定相电压的有效值。
• 整流与逆变状态
当 0 < < /2 时，Ud0 > 0 ，晶闸管装置处于
整流状态，电功率从交流侧输送到直流侧；
当 /2 < < max 时， Ud0 < 0 ，装置处于有源
(1-5)
式中 —从自然换相点算起的触发脉冲控制角；
——U交m 流=电0 源时一的周整内流的电整压流波电形压峰脉值波；数； m
对于不同的整流电路，它们的数值如表1-1所示。
表1-1 不同整流电路(全控)的整流电压值
整流电路 Um m Ud0
单相全波 2U 2 * 2
0.9U2 cos
三相半波 2U 2 3