第6章基于动态模型的异步电动机调速系统[1]

合集下载

《运动控制系统》复习题

图异步电动机的机械特性
有特性或自然特性。
异步电动机

异步电动机的调速方法
所谓调速，就是人为地改变机械特性的参数，
使电动机的稳定工作点偏离固有特性，工作在
人为机械特性上，以达到调速的目的。能够改变的参数可分为3类：电动机参数、电源电压和电源频率（或角频率）
异步电动机
调压调速：

保持电源频率为额定频率，只改变定子电压的调速方法称作调压调速。

最大转矩，又称临界转矩
Tem

21 Rs Rs2 12 ( Lls L'lr ) 2

3n pU s2

临界转差率：对应最大转矩的转差率
sm
' Rr 2 Rs

2 1 ( Lls

' 2 Llr )
异步电动机
当s很小时，忽略分母中含s各项
Te

3npU s
1R
2 s ' r
异步电动机
交-直-交变频器主回路结构图
异步电动机
变压变频调速系统—转速开环变压变频调速系统
图5-40 转速开环变压变频调速系统
异步电动机
交流电动机工作在发电制动状态时，能量
从电动机侧回馈至直流侧，导致直流电压上升，称为泵升电压。电动机储存的动能较大、制动时间较短或电动机长时间工作在发电制动状态时，泵升电压很高，严重时将损坏变频器。
异步电动机调压调速的机械特性
异步电动机
变压变频调速

变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一种调速方法，同步转速随频率而变化
60 f1 601 n1 np 2n p
异步电动机
变压变频调速

电力拖动自动控制系统复习要点(河科大)

第一章绪论1 电力拖动实现了电能与机械能之间的能量变换。

2 运动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量。

3 功率放大器与变换装置有电机型、电磁型、电力电子型（晶闸管SCR为半控型）等4 转矩控制是运动控制的根本问题，与磁链控制同样重要。

5 风机、泵类负载特性。

第一篇直流调速系统1 电力拖动自动控制系统有调速系统、伺服系统、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型。

2 直流电动机的稳态转速公式：3 调节电动机转速的方法:1)调压调速2)弱磁调速3)变电阻调速第二章转速反馈控制的直流调速系统1 晶闸管整流器—电动机调速系统(V-M系统)通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，改变可控整流器平均输出直流电压，从而实现直流电动机的平滑调速。

2 在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成一个滞后环节（由晶闸管的失控时间引起）。

3 与V-M系统相比，直流PWM调速系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的电力电子器件少；（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；（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）电力电子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。

4 直流PWM调速系统的机械特性（电流连续时，机械特性曲线相平行）1）稳态：电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态；2）机械特性：平均转速与平均转矩（电流）的关系。

5调速系统转速控制的要求（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—频繁起动、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动、制动尽量平稳。

运动控制系统考试简答题

绪论1、运动控制系统：以机械运动的驱动设备——电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。

工作原理：通过控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。

2、分类（1）按被控量分：以转速为被控量的系统——调速系统以角位移或直线位移为被控量的系统——位置随动(伺服)系统。

（2）按驱动电机的类型分：直流电机带动生产机械——直流传动系统交流电机带动生产机械——交流传动系统（3）按控制器类型分：以模拟电路构成的控制器——模拟控制系统以数字电路构成的控制器——数字控制系统（4）按控制系统中闭环的多少分：单环、双环、多环控制系统3、运动控制系统的功率放大与变换装置：一方面按控制量的大小将电网中的电能作用于电动机上，调节电动机的转矩大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换成电动机所需的交流电或直流电；4、反抗性恒转矩负载不是转矩作用方向和运动方向相反吗？那为什么n>0时T>0,n<0时T<0?答：n>0,T>0 和n<0,T<0意味着电机目前处于正转电动和反转电动状态，这个和负载转矩没有关系。

第二章转速反馈控制的直流调速系统1、直流电动机的稳态转速调节转速方法Φ-=eKIRUn2、直流电动机点数两端的平均电压三种改变输出平均电压的调制方法：（1）T 不变，变 ton —脉冲宽度调制(PWM)（2）ton 不变，变 T —脉冲频率调制(PFM)（3）ton 和 T 都可调，改变占空比—混合调制(两点式控制)。

当负载电流或电压低于某一最小值，开关器件导通，当高于某一最大值时，使开关器件关断。

3、UPE 是由电力电子器件组成的变换器，其输入接三组(或单相)交流电源，输出为可控的直流电压，控制电压为Uc 。

UPE 变换器的器件选择：中、小容量系统,多采用IGBT 或P-MOSFET 构成较大容量系统,采用GTO 、IGCT 电力电子开关器件特大容量系统,则常用晶闸管触发与整流装置4、系统稳态参数计算例：用线性集成电路运算放大器作为电压放大器的转速负反馈闭环直流调速系统如图1-28所示，s s ond ρU U T t U ==5、PID调节器的类型和功能比例微分(PD)：由PD调节器构成的超前校正,可提高系统的稳定裕度，并获得足够的快速性, 但稳态精度可能受到影响；比例积分(PI)：由PI调节器构成的滞后校正,可以保证稳态精度，却是以对快速性的限制来换取系统稳定的；比例积分微分(PID)：PID调节器实现的滞后—超前校正则兼有二者的优点,可以全面提高系统的控制性能，但具体实现与调试要复杂一些。

(完整word版)《交流调速系统》课后习题答案

《交流调速系统》课后习题答案第 5 章闭环控制的异步电动机变压调速系统5-1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率m P 中，有一部分是与转差成正比的转差功率s P ，根据对s P 处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。

答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统效率高低的标志。

从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类。

1）转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速都属于这一类。

在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。

可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。

2）转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。

无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。

3）转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，变极对数调速、变压变频调速属于此类。

其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。

只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。

5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5kW ，频率为50Hz ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率为6.32kW ，定子铜损耗为341W ，转子铜损耗为237.5W ，铁心损耗为167.5W ，机械损耗为45W ，附加损耗为29W ，试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。

电力拖动复习题(1)(1)(1)

1、不属于电力拖动自动控制系统构成单元的是（）。

CA、电动机B、功率放大与变换装置C、柴油机D、传感器2、电动机转速与转角控制的根本是（）控制，但同时也需要做好（）控制。

BA、磁链、转矩B、转矩、磁链C、手动、自动D、自动、手动3、直流电力拖动控制系统和交流电力拖动控制系统比较，（）流电力拖动控制系统的数学模型简单；（）流电力拖动控制系统调节器的设计简单。

CA、直、交B、交、直C、直、直D、交、交4、船舶电力推进是通过（）拖动螺旋桨的系统。

DA、柴油机B、汽轮机C、燃气轮机D、电动机5、（）电动机的转速与电源频率保持严格对应关系，机械特性硬。

CA、直流B、异步C、同步D、永磁6、典型机械负载中，起重机提升重物属于（）负载。

BA、反抗性恒转矩B、位能性恒转矩负载C、通风机类D、恒功率负载7、典型机械负载中，船舶螺旋桨属于（）负载。

CA、反抗性恒转矩B、位能性恒转矩负载C、通风机类D、恒功率负载8、根据转速-转矩四象限，电动机在第四象限为（）状态。

DA、正向电动B、反向电动C、正向制动D、反向制动9、转速-转矩四象限中的第三象限，电动机电磁转矩与转速方向相（），为（）性质。

AA、同、驱动B、反、驱动C、同、制动D、反、制动10、根据运动方程式，转速变化是因为（）。

DA、电磁转矩为驱动转矩B、电磁转矩为制动转矩C、电磁转矩等于阻转矩D、电磁转矩不等于阻转矩11、吊车电动机提升下放重物时，电动机所承担的机械负载属于典型机械负载中的（）负载。

BA、反抗性恒转矩B、位能性恒转矩C、通风机类D、恒功率负载第二章转速反馈控制的直流调速系统转速反馈控制的直流调速系统测验1、直流调速系统要求一定范围内无级平滑调速，以（）调速方式为最好。

BA、电枢回路串电阻B、降低电枢电压C、降低励磁电压D、励磁回路串电阻2、V-M直流调速系统中采用了平波电抗器来抑制电流脉动，改善（）问题。

AA、轻载时电流断续B、低速时的高次谐波C、堵转时电流过大D、功率因数3、在V-M系统主电路的等效电路图中，不属于整流装置电阻的是（）。

运动控制系统专业选修课教学大纲

《运动控制系统》课程教学大纲Motion Control Systems适用于四年制本科电气工程及其自动化专业学分：2.5 总学时：40 理论学时：36 实验/实践学时：4 /0一、课程作用与目的本课程（运动控制系统）是电气工程及其自动化专业的一门专业选修课，在学生学习过多门专业基础课的基础上开设，是对电气工程及其自动化本科阶段所学知识的总结和提高。

课程涵盖知识的内容多，范围广，难度大，实用性强，能够培养学生对知识融会贯通的能力，提高学生综合应用理论知识解决实际问题的能力。

二、课程基本要求1. 第一篇（直流调速系统）重点在于掌握以直流电动机为对象组成的运动控制系统，包括单闭环调速系统、多环调速系统、可逆调速系统和直流脉宽调速系统的基本组成和控制规律、静态、动态性能分析及工程设计方法；2. 第二篇（交流调速系统）重点在于掌握以交流电动机为对象组成的运动控制系统，包括调压调速系统、串级调速系统和变频调速系统的基本组成、工作原理和性能特点及系统设计方法；并了解国内国际自动控制领域的前沿科技。

三、教材及主要参考书1. 使用教材《电力拖动自动控制系统——运动控制系统》（第四版），机械工业出版社，阮毅.2010.2. 参考书[1]李宁.运动控制系统. 北京:高等教育出版社,2004[2]宋书中. 交流调速系统. 北京:机械工业出版社,2002[4]王成元. 现代电机控制技术. 北京:机械工业出版社,2009四、教学内容第一章绪论主要内容：运动控制系统的组成，运动控制系统的历史与发展，转矩控制规律，生产机械的负载转矩特性。

重点和难点：转矩控制规律。

第二章转速反馈控制的直流调速系统主要内容：直流调速的基本类型，直流调速系统用的可控直流电源，反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计，动态分析和设计，比例积分控制规律和无静差调速系统。

重点和难点：掌握反馈控制系统的稳态和动态分析与设计。

第三章转速、电流反馈控制的直流调速系统主要内容：双闭环直流调速系统的组成，静特性，数学模型和动态性能分析，调节器1的工程设计方法，按工程设计方法设计双闭环系统调节器，按离散控制系统设计数字控制器。

基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析

基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析1. 引言1.1 研究背景异步电机是一种常见的电动机类型，在工业和家用电器中广泛应用。

随着电力系统的发展和电动机技术的进步，对异步电机的变频调速系统进行研究已成为一个热门领域。

变频调速系统可以根据实际需要调整电机转速，实现节能、精准控制和适应不同工况需求的目的。

随着现代工业的自动化程度不断提高，对电机的调速要求也越来越高。

传统的电压调速和机械调速方式已经无法满足实际需求，因此异步电机变频调速系统逐渐成为工业界的主流选择。

在此背景下，研究基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析具有重要意义。

通过对异步电机原理、变频调速系统设计和MATLAB仿真模型搭建等方面的研究，可以更好地了解和掌握这一技术，为实际应用提供理论支持和指导。

本文将对异步电机变频调速系统进行深入探讨，旨在为相关领域的研究和应用提供有益的参考和借鉴。

1.2 研究意义异步电机是工业中常用的电动机之一，其性能直接影响到生产效率和能源消耗。

变频调速系统能够实现电机转速控制，提高电机的运行稳定性和效率，减少能耗，降低维护成本。

基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析具有重要的研究意义。

通过仿真可以快速、灵活地模拟电机的工作情况，预测电机在不同工况下的性能表现，为设计和优化电机调速系统提供有力的依据。

通过仿真分析可以深入了解变频调速系统在不同参数和工况下的工作特性，为实际应用中的系统调试和优化提供指导。

对异步电机变频调速系统的研究可以推动电机控制技术的发展，促进工业生产的智能化和节能化，具有重要的社会和经济意义。

基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析不仅具有理论研究意义，还具有实际应用价值，对推动电机控制技术的发展和提高工业生产效率具有重要意义。

1.3 研究目的研究目的是为了探讨基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析，从而更深入地了解异步电机的工作原理和变频调速系统的设计方法。

6 第六讲异步电机的动态数学模型-吴学智

定子对转子的互感阵Lrs为时变阵：
LaA Lrs LbA LcA LaB LbB LcB LaC cos m cos( m 120) cos( m 120) LbC L'm cos( m 120) cos m cos( m 120) cos( m 120) cos( m 120) LcC cos m
异步电动机的数学模型
异步电机的磁链方程 L 是6×6电感矩阵，其中对角线元素 LAA， LBB， LCC，Laa，Lbb，Lcc是各有关绕组的自感，其余各项则是绕组间的互感。
与电机绕组交链的磁通包括穿过气隙的相间互感磁通和只与一相绕组交链而不穿过气隙的漏磁通，前者是主要的。
异步电动机的数学模型
交流电机的数学模型
异步电机是一个多 Us 变量（MIMO）系统，而电压、电流、频 (Is) 率、磁通、转速之间又互相都有影响，所以是强耦合的多变量系统，可以先 1 用右图来定性地表示。
A1

A2

异步电动机的数学模型
交流电机的数学模型电动机的调速过程本质上就是加速度的变化过程，而加速度是由转子输出的机械转矩产生的。转子的机械转矩是定子侧的电能通过磁链传递过来的磁场能量转换为机械能量的结果。在异步电机中，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通得到感应电动势。由于它们都是同时变化的，在数学模型中就含有两个变量的乘积项。这样一来，即使不考虑磁饱和等参数变化因素，数学模型也是非线性的。
转子自感阵Lrr为常数阵：
Laa L rr Lba Lca Lab Lbb Lcb Lm Llr Lac 1 L L Lbc m σab 2 Lcc 1 Lm Lσab 2 1 Lm Lσab 2 Lm Llr 1 Lm Lσab 2 1 Lm Lσab 2 1 Lm Lσab 2 Lm Llr

运动控制期末复习

填空题1.单闭换比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于他能够随着负载的变化而相应的改变，以补偿电枢回路电阻压降的变化。

2.双闭环调速系统中，当ASR输出达到限幅值Um*，转速外环呈状态，转速变化对转速环不会产生影响，双闭环系统变成一个调节系统3.调速系统采用旋转编码器进行数字测速的方法有三种，分别是：4.转速、电流双闭环调速系统中，转速环按典型型系统设计，抗干扰能力，稳态转速无静差。

转速环按典型型系统设计，抗干扰能力，超调小。

5.交流调速系统按对转差功率处理方式分为三类：、、、6.异步电动机通过坐标变换简化其数学模型时,异步电动机定子绕组是静止的,因此只要进行3/2变换即可:而转子绕组是旋转的,因此必须通过及才能变换到静止两相正交坐标系。

7.现代变频器主要采用PWM控制技术,传统的交流PWM技术是用正弦波来调制等腰三角波,称为控制技术,随着控制技术的发展还产生了控制技术和控制技术。

8.基于动态模型的异步电动机调速系统,可采用按转子磁链定向的，另外还可以采用按定子磁链控制的。

9.直流调速系统采用的可控直流电源的主要有和，考虑到电源装置的性能优越性,在中考虑到小功率场含应用较多。

10.比较开环系统机械特性和闭环系统静特性性，系统机械特性比较硬，系统的调速范国较小静差率一定时系统的机械特性系统的调速范围可以大大提高。

11.当电流增加到一定值时才出现的电流负反馈，叫做12.对转速、电流闭环调速系统来说,动态干扰主要有负扰动和电网电压抗动,其中调节器对负载扰动起调节作用；当电网电压变化时首先由调节器及时调节。

13.控制系统的动态性能指标中反映系统快速性的指标是；反映系统稳定性能的指标是；能够同时反映快速性和稳定性的指标是。

14.光电式应转编码器可以实现调速系统的数字化转速检测的,这种编码器主要有两种类型分别是和。

采用数字PID控制的调节器，其中PID数字控制算法有和两种。

15.对于基于稳态模型的异步电动机调速系统面言，采用调速是一种性能较好的调速方法，在基频以下采用的控制方法，基频以上调速受电动机绝缘耐压和磁路饱和限制需要保持不变。

电力拖动自动控制系统-运动控制系统期末复习重点第6章

与直流调速系统相比，以异步电动机作为执行机构，更加难于理解。

但实际上基于异步电动机的调速系统的基本结构和直流调速系统是一致的。

由于转矩是通电导体在磁场中受力产生的，为了控制转矩，必须兼顾电流和磁场，为了能使电机输出尽量大的转矩，提高带载能力，磁通要工作在接近饱和状态。

因此整个第六章、第七章交流调速部分都是围绕这一问题展开的，如何在维持磁通恒定的情况实现一般性能的转速调节和高性能的转速调节。

第六章基于稳态模型的异步电动机调速系统1. 以异步电动机调压调速为例说明异步电动机调速控制中维持磁通恒定的必要性由机械特性易理解调速原理，但如何解释调压时机械特性变软，临界转矩随电压成平方下降：需结合磁通分析，调压时磁通随电压成反比下降，调压时定子电流也会近似反比下降。

导致电机转矩随着电压下降快速下降。

2. 异步电动机变压变频调速的基本原理（重点，难点）➢异步电动机从额定转速向下调速时，如果单电机频率，显然电机磁通会增加，需要更大的激磁电流。

➢磁通表示单位面积通过的磁力线的多少，为了使电机在整个转速胃内出力最大，总是希望用足铁芯，即使电机调速时磁通一直接近饱和状态，磁通超过饱和状态时会使激磁电流过大，导致损耗过大，磁通增加又很少，为了使电机在整个调速范围内都能输出足够的电磁转矩，最好保持电机气隙磁通恒定，一直接近饱和状态。

➢如何保持气隙磁通恒定？可以从磁通与反电动势关系入手，即式6-11，而电机反电动势不能直接测量，忽略定子绕组和漏抗压降，可以得到式6-12，从而引出恒压频比控制。

并据此分析异步电动机采用恒压频比（书中也称变压变频调速）控制时电压、频率、磁通的变化规律。

3. 异步电动机采用恒压频比（变压变频）控制时的机械特性（重点，难点）➢表征异步电动机机械特性的几个关键参数包括：同步转速、临界转矩（表征最大带载能力）、起动转矩（表征起动带载能力）、线性段斜率（表征机械特性硬度）。

分析变压变频调速时机械特性曲线变化也关注以上方面。

第六章异步电动机矢量控制与直接转矩控制

Lr Lm Lr Lm
[∫ (u
αs
− Rdqs iαs )dt − σLs iαs − Rdqs i βs )dt − σLs i βs
] ]
(6-13)
[∫ (u
βs
根据式（6-13），可以画出计算转子磁链的电压模型，如图6-4所示。
σL s
iαs uαs Rdqs
+
∫
+
--
Lr Lm
Ψαr
6.1 矢量控制(VC：vector control)的基本思路 6.1.1 模仿直流电动机粗略地讲，矢量控制是模仿他励直流电动机的控制。忽略磁饱和及电枢反应的影响，直流电动机的转矩方程为 Te=CT´IaIf
这里 If—励磁电流，产生Ψf ； Ia—电枢电流，产生Ψa。
如果把它们看作是空间矢量，它们互相垂直、解耦。这意味着,当我们用Ia去控制转矩的时候,磁链Ψf不受影响,如果磁链是额定磁链, 将得到快速的动态响应和最大的转矩安培比。反过来,用If去控制磁链Ψf时,Ψa也不受影响。
一起构成矢量控制基本方程。
6.2.2 转子磁链模型为了实现转子磁链定向矢量控制，关键是获得实际转子磁链Ψr的幅值和相位角，坐标变换需要磁链相位角（φ），转矩计算、转差计算等需要磁链的幅值。但是转子磁链是电机内部的物理量，直接测量在技术上困难很多。因此在实际应用系统中，多采用间接计算（或观测）的方法。通过容易检测得到的电动机运行时的物理量，如电压、电流、转速等，根据电机的动态数学模型，实时推算出转子磁链的瞬时值，包括幅值和相位角。在磁链计算模型中，根据所用实测信号的不同，可以分为电压模型和电流模型两种。
励磁分量转矩分量图6-1 （a）他励直流电动机 (b)矢量控制异步电动机

前言(运动控制系统陈伯时)

主要章节
第1章绪论第一篇直流调速系统
第2章转速反馈控制的直流调速系统第3章转速、电流反馈控制的直流调速系统第4章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统第二篇交流调速系统第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统第6章基于动态模型的异步电动机调速系统第7章绕线转子异步电动机双馈调速系统第8章同步电动机变压变频调速系统第三篇伺服系统第9章伺服系统
特点：前序课程多，涵盖内容广，实用性强。要求：掌握闭环调速系统结构、原理及设计。
2.课程主要内容及章节安排
可控电源-电动机系统的特殊问题及机械特性；调速系统的性能指标；交、直流调速系统和伺服系统的原理和结构；反馈控制的基本特点，反馈控制系统的静态和动
态性能指标及分析方法；调节器结构及参数的设计方法；反馈控制系统的实现；计算机仿真在控制系统中的应用；
3.课时安排
课程总学时48学时，课堂学时40学时，实验课时8学时；
课程着重讲解第1篇直流调速系统，以第2、3、4章为重点，第2篇内容在后续课程《交流调速》中讲解。第3 篇内容介绍几个系统
阮毅陈伯时主编
机械工业出版社
前言
课程性质、特点及要求；课程内容及章节安排；课时安排；
1.课程性质、特点及要求
性质：高等院校电气工程及其自动化、自动化专业本科必修课程。可作为电力电子与电力传动、工业自动化等相关学科硕士研究生用书，还可供从事电力拖动控制系统的工程技术人员参考。
第一篇直流调速系统第2章转速反馈控制的直流调速系统第3章转速电流反馈控制的直流调速系统第4章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统第二篇交流调速系统第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统第6章基于动态模型的异步电动机调速系统第7章绕线转子异步电动机双馈调速系统第8章同步电动机变压变频调速系统第三篇伺服系统第9章伺服系统课程总学时48学时课堂学时40学时实验课时8学时

电气自动化设备安装与维修(2)电动机调速系统复习提纲

广东省粤东高级技工学校2010-2011学年度第一学期非全日制学历班《电动机调速系统》期中/期末复习提纲第1章1、知道现代运动控制是多门学科相互交叉的综合性学科，掌握运动控制系统的构成。

运动控制系统由、、及相应的等构成。

2、运动控制系统的任务就是控制电动机的转速和转角。

理解转矩控制是运动控制的根本问题。

运动控制系统的任务就是控制电动机的转速和转角。

要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的。

由电力拖动系统的运动式可知，转速的控制是通过对电动机（）的控制来实现的。

A．电磁转矩 B．定子电流 C．温升3、掌握生产机械的负载转矩特性。

典型的生产机械的负载转矩特性有：负载特性，负载特性以及负载特性。

第一篇直流调速系统掌握直流电动机的稳态转速公式，根据公式推出三种调速方法，理解自动控制的直流调速系统为什么往往以变压调速为主。

直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？第2章转速反馈控制的直流调速系统1、晶闸管整流器－电动机系统的机械特性【图2-6】包括整流状态和逆变状态、电流连续区和电流断续区。

晶闸管直流调速系统的机械特性分为连续段和不连续段，不连续段机械特性的特点是（）。

A．机械特性硬B．机械特性软C．机械特性软、理想空载转速高2、在电流连续的情况下，可以把晶闸管和整流装置当作一个一阶惯性环节来处理。

在电流连续的条件下，可以把晶闸管出发和整流装置当作环节来处理。

3、PWM变换器的作用是把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机的转速。

理解占空比的含义、熟悉简单不可逆PWM 变换器－直流电动机系统的原理图、电压电流波形[图2-10]PWM 变换器的作用是把恒定的直流电源电压调制成脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机的转速。

4、直流PWM 调速系统的电能回馈问题，对滤波电容充电造成直流侧电压升高，称做“泵升电压”。

5、深刻理解调速范围、静差率、机械特性的含义及相互关系。

电力拖动自动控制系统随堂练习

电力拖动自动控制系统.随堂练习第一章绪论·1.1 运动控制系统组成制的是A、双极性;B、单极性C、受限单极性;D、受限双极性参考答案：C3.直流脉宽调速系统的性能优于V-M系统的原因是 ;A、使用了不可控整流电路B、整流电路采用了二极管C、电磁时间常数小D、开关电路滞后时间短参考答案：D第二章转速反馈控制的直流调速系统·2.2 稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性1.系统的静态速降△ned一定时,静差率S越小,则;A 调速范围D越小B 额定转速ned越大C 调速范围D越大D 额定转速ned越大参考答案：A2.静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,则静差率 A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定参考答案：A3.电机的调速范围D可以由以下哪一项表示 ;A． B． C． D．参考答案：C4.静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,则静差率 A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定参考答案：A5.控制系统能够正常运行的首要条件是A．抗扰性 B．稳定性 C．快速性 D．准确性参考答案：B6.调速系统的稳态性能指标的是指 ;A、超调量B、调速范围和静差率C、动态降落D、加减速参考答案：B第二章转速反馈控制的直流调速系统·2.3 转速反馈控制的直流调速系统1.异步电动机由电网供电并以电动状态以拖动负载运行时,说法正确的是A从电网输入馈入电功率, 轴上输入机械功率B从电网输入馈出电功率, 轴上输出机械功率C从电网输入馈入电功率, 轴上输出机械功率D从电网输入馈出电功率, 轴上输入机械功率参考答案：C2.异步电机运行时其转子相电动势和频率分别为A,f1 B, sf1 C, sf1 D, f1参考答案：B3.在绕线转子异步电动机转子串电阻调速时,转子电流 Ir 会在外接电阻上产生一个交流电压,这一交流电压与转子电流的关系是A频率相同,相位相同 B频率相同,相位不同C频率不同,相位相同 D频率不同,相位不同参考答案：A第七章绕线转子异步电动机双馈调速系统·7.2绕线型异步电动机串级调速系统1.在异步电动机转子回路附加交流电动势调速的关键就是在转子侧串入的电源要满足A可变频以及不变幅B不变频以及可变幅C可变频以及可变幅D不变频以及不变幅参考答案：C2.绕线异步电机稳定运行时,必有A B C D参考答案：A3.在绕线转子异步电动机转子串电阻调速时,以下说法正确的是A减小β角可以增加电动机转速 B减小β角可以减低电动机转速C调节β角不能实现平滑调速Dβ角的变化与电动机转速无关参考答案：B第七章绕线转子异步电动机双馈调速系统·7.3 串级调速的机械特性3.对于同步电动机,不失速要满足的条件是A 转矩角B 转矩角C 转差频率vs<vsmaxD 以上都不对参考答案：A第八章同步电动机变压变频调速系统·8.2 他控变频同步电动机调速系统1.同步电机他控变频调速系统的特点不包括 ;A结构简单 B 同时多台调速 C 根本上消除失步 D价格低廉参考答案：C2.大功率同步电动机的转速系统,为了保证同步电动机顺利起动,可采用A 恒压频比控制B 调整定子电压C 调整转子电流 D调整定子电源频率参考答案：A第八章同步电动机变压变频调速系统·8.3 自控变频同步电动机调速系统1.对于无刷直流电动机系统,正确的是A 电动机是直流电动机B 系统中的直流电动机通过巧妙设计取消了电刷C 电动机的转子采用瓦型磁钢D 电动机的定子采用瓦型磁钢参考答案：C2.自控变频同步电动机之所以能从根本上杜绝失步现象,是因为根据转子位置直接控制变频装置的;A 输出电压或电流的频率B 输出电压或电流的幅值C 输出电压或电流的相位D 以上都不对参考答案：C3.自控变频同步电动机的组成不包括A 转子位置检测器BQB 速度传感器C 控制器D 逆变器UI参考答案：B。

《电力拖动自动控制系统》复习要点

阮毅、陈伯时《电力拖动自动控制系统（第4版）》复习要点第一章绪论1、运动控制系统的组成2、运动控制系统的基本运动方程式me L d JT T dt ω=-mm d dtθω=3、转矩控制是运动控制的根本问题。

4、负载转矩的大小恒定，称作恒转矩负载。

a ）位能性恒转矩负载b)反抗性恒转矩负载。

5、负载转矩与转速成反比，而功率为常数，称作恒功率负载。

6、负载转矩与转速的平方成正比，称作风机、泵类负载。

直流调速系统第二章转速反馈控制的直流调速系统1、直流电动机的稳态转速：e U IR n K -=Φ2、调节直流电动机转速的方法：（1）调节电枢供电电压；（2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻。

3、V-M系统原理图4、触发装置GT 的作用就是把控制电压U c 转换成触发脉冲的触发延迟角α。

改变触发延迟角α可得到不同的U d0，相应的机械特性为一族平行的直线。

5、脉宽调制变换器的作用：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速。

6、调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速n max 和最低转速n min 之比。

7、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所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比。

8、调速范围、静差率和额定速降之间的关系：(1)N N n s D n s =∆-N N ND n s n D n ∆=+∆(1)N N n s n D s ∆=-9、转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图10、直流电动机的动态结构11、开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系：（1）闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多；（2）闭环系统的静差率要比开环系统小得多；（3）如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。

12、当负载转矩增大，闭环调速系统转速自动调节的过程：TL ↑→I d ↑→n ↓→U n ↓→∆U n ↑→U c ↑→U d0↑→n ↑13、比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。

《运动控制系统》期末复习资料

第1章绪论1.什么是运动控制? 电力传动又称电力拖动，是以电动机作为原动机驱动生产机械的系统的总称。

运动控制系统是将电能转变为机械能的装置，用以实现生产机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其它应用的要求。

2.运动控制系统的组成：现代运动控制技术是以电动机为控制对象，以计算机和其它电子装置为控制手段，以电力电子装置为弱电控制强电的纽带，以自动控制理论和信息处理理论为理论基础，以计算机数字仿真或计算机辅助设计为研究和开发的工具。

3.运动控制系统的基本运动方程式：第2章转速反馈控制的直流调速系统1.晶闸管-电动机（V-M ）系统的组成：纯滞后环节，一阶惯性环节。

2.V-M 系统的主要问题：由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况。

3.稳态性能指标：调速范围D 和静差率s 。

D =??(1-??)，额定速降??，D =????，s =????04.闭环控制系统的动态特性；静态特性、结构图？5.反馈控制规律和闭环调速系统的几个实际问题，积分控制规律和比例积分控制规律。

积分控制规律：t 0n cd 1tU U 比例积分控制规律：稳态精度高，动态响应快6.有静差、无静差的主要区别：比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状；而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。

比例积分放大器的结构：PI 调节器7.数字测速方法：M 法测速、T 法测速、M/T 法测速。

8.电流截止负反馈的原理：采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

电流截止负反馈的实现方法：引入比较电压，构成电流截止负反馈环节9.脉宽调制：利用电力电子开关的导通与关断，将直流电压变成连续可变的电压，并通过控制脉冲宽度或周期达到变压变频的目的。

10.直流蓄电池供电的电流可反向的两象限直流斩波调速系统,已知:电源电压Us=300V,斩波器占空比为30%,电动机反电动势E=100V,在电机侧看,回路的总电阻R=1Ω。