交流拖动控制系统
交流传动控制系统 交流拖动控制系统的应用领域
3.固态继电器交流移相调压器
a)SX—JKA、TB-3A和6只单向可控硅组成的三相交流移相调压器
3. 固态继电器交流移相调压器
b)SX—JKT、TB-3A和3只双向可控硅组成的三相交流移相调压器
3.固态继电器交流移相调压器
c)SX—3JK TB-3 3
第6章交流传动控制系统
直流传动系统，因其具有的高精度性，在 很长时间内占据了需要速度调节的大部分应 用领域。 但是，直流电动机因为具有电刷和换向器 因而必须经常检查维修，换向火花使它的应 用环境受到限制，换向能力也限制了直流电 动机的容量和速度等。 随着变流技术和计算机控制技术的发展， 使得采用新型电力电子变换器的高性能交流 调速系统应运而生，交直流拖动按调速性能 分工的格局终于被打破。 目前，需要速度调节的应用，工程师一般 采用交流拖动控制系统。
主要不足： (1)通态压降大(管耗大，需相应散热措施)； (2)有断态漏电流，需要限制最小负载； (3)交/直流不能通用，且；触点组数少； (4)过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。
SSR固体继电器用途
SSR固体继电器目前已广泛应用于计算机外围接口装置，电炉 加热恒温系统，数控机械，遥控系统、工业自动化装置、信号 灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统、仪器仪表、医疗器械、 复印机、自动洗衣机、 自动消防保安系统以及作为电网功网因 素补偿的电力电容切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、 防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。
1 1 2 1 sin 2 α U 0 [ ( 2U sin t )2 d (t )]2 U [ ( π α )]2 2π α π 2
当控制角α从0到π变化时，输出电压有效值U0从U变到0。
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考纲及试题
电力拖动自动控制系统考纲及试题直流调速系统一判断题5串级调速系统的容量随着调速范围的增大而下降。
（Ⅹ）6交流调压调速系统属于转差功率回馈型交流调速系统。
（Ⅹ）7普通串级调速系统是一类高功率因数低效率的仅具有限调速范围的转子变频调速系统。
（√）9交流调压调速系统属于转差功率不变型交流调速系统。
（Ⅹ）13转差频率矢量控制系统没有转子磁链闭环。
（Ⅹ）计算转子磁链的电压模型更适合于中、高速范围，而电流模型能适应低速。
9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
（Ⅹ）10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
（√）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
（Ⅹ）16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。
二选择题2绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（B）A0S1，输出功率低于输入功率BS0，输出功率高于输入功率C0S1，输出功率高于输入功率DS0，输出功率低于输入功率4绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（C）Ａnn1，输出功率低于输入功率Bnn1，输出功率高于输入功率Cnn1，输出功率高于输入功率Dnn1，输出功率低于输入功率5与矢量控制相比，直接转矩控制（D）A调速范围宽B控制性能受转子参数影响大C计算复杂D控制结构简单7异步电动机VVVF调速系统中低频电压补偿的目的是A补偿定子电阻压降B补偿定子电阻和漏抗压降C补偿转子电阻压降D补偿转子电阻和漏抗压降8异步电动机VVVF调速系统的机械特性最好的是（D）A恒压频比控制B恒定子磁通控制C恒气隙磁通控制D恒转子磁通控制9电流跟踪PWM控制时，当环宽选得较大时，A开关频率高，B电流波形失真小C电流谐波分量高D电流跟踪精度高4系统的静态速降△ned一定时，静差率S越小，则（）。
电力拖动自动控制系统第7章 交流调压调速系统
7．1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动， 达到调速的目的。
该系统与直流 V－M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关，还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数，且 R2 X2 、
也不是一个定值，随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机，无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1．固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
电力拖动系统基本控制电路
电力拖动系统根本控制电路引言电力拖动系统是一种用电动机作为驱动源实现运动的系统。
在电力拖动系统中，控制电路起着关键的作用。
本文将介绍电力拖动系统的根本控制电路，包括控制器、驱动装置和传感器等。
控制器控制器是电力拖动系统中负责对电机进行控制的重要组成局部。
控制器一般由控制逻辑电路、电源电路和保护电路等组成。
控制逻辑电路根据输入的指令和反响信号，控制电机的运行。
电源电路为控制器提供工作电压和电流。
保护电路负责检测系统状态，当系统出现异常时，保护电路会采取相应的措施，以保护电机和其他设备的平安。
控制器通常使用集成电路和微处理器来实现。
驱动装置是将控制器输出的信号转换为电机可接受的电流和电压的装置。
驱动装置一般由功率放大器、变频器、整流器和逆变器组成。
功率放大器可以将控制器输出的低功率信号放大到驱动电机所需的功率。
变频器那么可以改变电源的频率，从而调整电机的转速。
整流器将交流电源转换为直流电源，而逆变器那么将直流电源转换为交流电源，以满足不同类型的电机需求。
传感器传感器可以感知电力拖动系统的状态和环境变化，并将感知到的信息转换为电信号，供控制器使用。
常用的传感器包括温度传感器、位置传感器和速度传感器等。
温度传感器可以感知电机的温度，当温度超过设定值时，控制器会发出警报或采取保护措施。
位置传感器可以感知电机的转动位置，从而实现精确的位置控制。
速度传感器那么可以感知电机的转速，以实现精确的转速控制。
控制电路中的控制策略根据具体的应用需求和系统特点而定。
常见的控制策略包括开环控制和闭环控制。
开环控制是指根据预设的输入指令，直接控制电机的运行。
开环控制简单、本钱低，但对外界环境的变化较为敏感，不能保证系统的稳定性和精度。
闭环控制那么是基于前馈和反响的控制方式，通过采集反响信号进行修正，以实现更精确的控制。
闭环控制系统具有良好的稳定性和精度，但相对复杂且本钱较高。
总结电力拖动系统的根本控制电路包括控制器、驱动装置和传感器等组成局部。
电力拖动控制系统第三章
第三章★微机数字控制系统：以微处理器为核心的数字控制系统（简称微机数字控制系统）★微型计算机数字控制的主要特点：微机数字控制系统的稳定性好，可靠性高，可以提高控制性能，此外，还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟控制系统无法实现的功能。
★由于计算机只能处理数字信号，因此，与模拟控制系统相比，微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化★数字控制直流调速系统的组成方式大致可分为三种： 1. 数模混合控制系统 2.数字电路控制系统 3. 计算机控制系统★数模混合控制系统特点：转速采用模拟调节器，也可采用数字调节器电流调节器采用数字调节器；脉冲触发装置则采用模拟电路★数字电路控制系统特点：除主电路和功放电路外，转速、电流调节器，以及脉冲触发装置等全部由数字电路组成★在数字装置中，由计算机软硬件实现其功能，即为计算机控制系统。
系统的特点：双闭环系统结构，采用微机控制；全数字电路，实现脉冲触发、转速给定和检测；采用数字PI 算法，由软件实现转速、电流调节。
★微机数字控制双闭环直流调速系统硬件结构系统由以下部分组成：主电路；检测电路；控制电路；给定电路；显示电路★主回路——微机数字控制双闭环直流调速系统主电路中的UPE 有两种方式：直流PWM 功率变换器；晶闸管可控整流器★检测回路——检测回路包括电压、电流、温度和转速检测，其中：电压、电流和温度检测由A/D 转换通道变为数字量送入微机；转速检测用数字测速★转速检测有模拟和数字两种检测方法。
对于要求精度高、调速范围大的系统，往往需要采用旋转编码器测速，即数字测速。
★故障综合——利用微机拥有强大的逻辑判断功能，对电压、电流、温度等信号进行分析比较，若发生故障立即进行故障诊断，以便及时处理，避免故障进一步扩大。
这也是采用微机控制的优势所在。
★数字控制器——数字控制器是系统的核心，可选用单片微机或数字信号处理器（DSP）★系统给定——系统给定有两种方式：（1）模拟给定：模拟给定是以模拟量表示的给定值，例如给定电位器的输出电压。
电力拖动自动控制系统（名词解释）
电力拖动自动控制系统（名词解释）一、名词解释：1.G-M系统（旋转变流机组）：由交流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If即改变其输出电压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，国际上统称Ward-Leonard系统。
2.V-M 系统（晶闸管-电动机调速系统）：通过调解器触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压Ud，从而实现评平滑调速，这样的系统叫V-M系统。
3. （SPWM）：按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波雨期望波的争先等效，这种调制方法称作正弦波脉宽调制（SPWM）。
4.（旋转编码器的测速方法）M法测速——在一定时间Tc内测取旋转编码器输出的脉冲个数M1,用以计算这段时间内的平均转速，称作M法测速。
T法测速——在编码器两个相邻输出脉冲间隔时间内，，用一个计数器对已知频率为f0的高频时钟脉冲进行计数，并由此来计算转速，称作T法测速。
M/T法测速——既检测Tc时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1，又检测用一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2，用来计算转速，称作M/T法测速。
5.无刷电动机：磁极仍为永磁材料，但输出方波电流，气隙磁场呈梯形波分布，这样就更接近于直流电动机，但没有电刷，故称无刷电动机（梯形波永磁同步电动机）。
6.DTC（直接转矩控制系统）：它是利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，是既矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。
7.恒Eg/f1=C控制：对于三相异步电动机，要保持气隙磁通不变，当频率从额定值向下调节时，必须同时降低气隙磁通在在定子每相中感应电动势的有效值Eg，使Eg/f1=恒定值，像这样的控制方法叫恒Eg/f1=C控制。
（譬如，对于异步电动机，如果在电压-频率协调控制中，恰当地提高电压Us的数值，使它在克服钉子阻抗压降以后，能维持Eg/f1为恒值，这种控制方法叫Eg/f1=C控制。
电力拖动自动控制系统——运动控制系统总结
Φ-=e K IR U n 一、复习：直流调速系统问题1-1：电机的分类？ ① 发电机（其他能→电能）直流发电机 交流发电机② 电动机（电能→其他能） 直流电动机： 有换向器直流电动机（串励、并励、复励、他励）无换向器直流电动机（又属于一种特殊的同步电动机）交流电动机：同步电动机异步电动机：鼠笼式绕线式： 伺服电机旋转变压器控制电机 自整角机力矩电机测速电机步进电机（反应式、永磁式、混合式）问题1-2：衡量调速系统的性能指标是哪些？① 调速范围D=n max /n min =n nom /n min② 静差率S=△n nom /n 0*100%对转差率要求高，同时要求调速范围大（D大S 小）时，只能用闭环调速系统。
③ 和负载匹配情况：一般要求：恒功率负载用恒功率调速，恒转矩负载用恒转矩调速。
问题1-3：请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点，并说明今后电力传动系统的发展的趋势.* 直流电机调速系统优点：调速范围广，易于实现平滑调速，起动、制动性能好，过载转矩大，可靠性高，动态性能良好。
缺点：有机械整流器和电刷，噪声大，维护困难；换向产生火花，使用环境受限；结构复杂，容量、转速、电压受限。
* 交流电机调速系统（正好与直流电机调速系统相反）优点：异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉，使用环境广，运行可靠，便于制造大容量、高转速、高电压电机。
大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。
缺点：调速性能比直流电机差。
* 发展趋势：用直流调速方式控制交流调速系统，达到与直流调速系统相媲美的调速性能；或采用同步电机调速系统.问题1-4：直流电机有哪几种？直流电机调速方法有哪些?请从调速性能、应用场合和优缺点等方面进行比较. 哪些是有级调速？哪些是无级调速？直流电动机中常见的是有换向器直流电动机，可分为串励、并励、复励、他励四种，无换向器直流电动机属于一种特殊的同步电动机。
根据直流电机的转速公式，调速方法有变压调速、变电阻调速和变转差率调速。
交流电机拖动的运动控制系统
要： 在拖 动 系统 中， 交流 电机比直流电机应 用广泛 ， 这不但是 因为交流 电源比直流 电源变压方便 ， 更是 因为交
流电机 ， 尤其是三相 鼠笼异 步电机结构 简单、 造价低廉且运行可靠。 实际的控制 系统 中， 在 安装转速测量的装置 又给整 个 系 带来了不便检修 和体积增大、 统 可靠性降低的 问题。为 了解决这 些问题 ， 工程技术人 员研 究出了无速度传感器的 感应 电机控制 系统。不用位置传感器并不是 不需要速度信号 ， 而是通过对 电机的转速进行观 测和估 计来代替传感 器，
片 ， 前 轴 后 转 ， 加 大 主 销 后 倾 角 ， 试 运 行 调 试 ． 拉 机 运 使 再 再 拖 行 中 ， 速 后 有 时 出 现 自 由跳 档 现 象 ， 要 是 拔 叉 轴 槽 磨 损 、 变 主
以 上 是 从 技 术 层 面 分 析 的 ，在 对 农 民 的操 作 农 用 机 械 水
平 、养 护 知 识 的 提 高 上农 村 相 关部 门还 要 加 大 对 农 民技 术 指
拔 叉 弹 簧 变 弱 、 杆 接 头 部 分 间 隙过 大 所 致 。 以采 用 修 复 定 连 可 位 槽 、 换 拔 叉 弹 簧 、 档 到 位 后 便 可 达 到 正 常 变 速 。解 决 机 更 挂
去 皮 和 籽 ， 洗 净 后 放 入 水 箱 内 ， 期 更 换便 可 除 水垢 。 清 定
８ １
油 缸 和 前 引 导 轮 ， 据 车 轮 、 胎 和 轮 距 部 分 要 求 紧 固车 轮 和 根 轮
车桥螺栓 ． 查后 桥轴承 、 轮轴 承 、 桥 、 械前轮驱 动轴 、 检 前 前 机
从 而构成无速度传感 器的感应 电机 向量控制 系统 。 关键词 ： 交流电机 ； 动 ； 拖 运动控制
电机拖动(动力学).课件
05
电机拖动系统的优化与设 计
电机拖动系统的能效优化
电机拖动系统的能效评估
评估电机拖动系统的能效水平，识别能效瓶 颈。
控制系统优化
优化控制算法，提高电机拖动系统的响应速 度和稳定性。
电机选型优化
根据实际需求选择合适的电机类型，如直流 电机、交流电机、步进电机等。
能源回收技术
利用能量回馈装置，将制动能量回收再利用 ，提高能源利用效率。
组成
电机拖动系统通常由电机、传动 装置、控制器和负载等部分组成 。
电机拖动系统的分类
01
02
03
按电机类型分类
直流电机拖动系统、交流 电机拖动系统、步进电机 拖动系统等。
按控制方式分类
开环控制电机拖动系统、 闭环控制电机拖动系统。
按应用场景分类
工业电机拖动系统、汽车 电机拖动系统、航空电机 拖动系统等。
神经网络控制
利用神经网络算法实现电机拖 动系统的非线性控制。
模糊控制
通过模糊逻辑数变化自适应调整 控制策略。
预测控制
利用模型预测算法，对电机拖 动系统的未来状态进行预测和
优化控制。
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直流电机的拖动特性
转矩特性
直流电机在一定电流下产 生的转矩与转速之间的关 系。
调速特性
改变电机的输入电压或电 流，可以改变电机的转速 。
启动和制动特性
描述电机在启动和制动过 程中的性能表现。
直流电机拖动系统的控制方法
调压控制
通过调节电机的输入电压来控制 电机的转速和转矩。
弱磁控制
在电机接近于磁场饱和时，通过减 小磁场强度来提高电机的转速。
通过分析动态特性，可以对电机拖动系统的性能进行评估和优化，以满足不同的 应用需求。
电力拖动学习心得体会
电力拖动学习心得体会篇一：电力拖动学习心得体会《电力拖动自动控制系统》学习心得进入到大四我们接触到了一门新的课程叫《电力拖动自动控制系统》,几次课上下来发现这门课包含的内容实在是太多了，涉及到了自动控制原理、电机拖动、电力电子和高数等多门学科的知识，让我觉得学起来有点吃力。
但经过老师的细细梳理，使我慢慢对这门课程有了新的认识，电力拖动是以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方式。
电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成。
自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制，对电动机转速调节的控制，对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等，可实现对机械设备的自动化控制。
现代运动控制已成为电机学，电力电子技术，微电子技术，计算机控制技术，控制理论，信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科。
课上老师简单介绍了运动控制及其相关学科的关系，随着其他相关学科的不断发展，运动控制系统也在不断发展，不断提高系统的安全性，可靠性，在课上跟随老师的思路，使我对运动控制系统有了更深刻的理解。
运动控制系统的任务是通过对电动机电压，电流，频率等输入电量的控制,来改变工作机械的转矩，速度，位移等机械量，使各种机械按人们期望的要求运行,以满足生产工艺及其他应用的需要。
工业生产和科学技术的发展对运动控制系统提出了日益复杂的要求，同时也为研制和生产各类新型的控制装置提供了可能。
在前期课程控制理论、计算机技术、数据处理、电力电子等课程的基础上，学习以电动机为被控对象的控制系统，培养学生的系统观念、运动控制系统的基本理论和方法、初步的工程设计能力和研发同类系统的能力。
课堂上老师全面、系统、深入地介绍了运动控制系统的基本控制原理、系统组成和结构特点、分析和设计方法。
运动控制内容主要包括直流调速、交流调速和伺服系统三部分。
直流调速部分主要介绍单闭环、双闭环直流调速系统和以全控型功率器件为主的直流脉宽调速系统等内容；交流调速部分主要包括基于异步电动机稳态模型的调速系统、基于异步电动机动态模型的高性能调速系统以及串级调速系统；随动系统部分介绍直、交流随动系统的性能分析与动态校正等内容。
电力拖动 (交流拖动控制系统)
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交流调速系统的主要类型
交流电机主要分为异步电机（即感应电 机）和同步电机两大类，每类电机又有不 同类型的调速系统。
现有文献中介绍的异步电机调速系统种 类繁多，可按照不同的角度进行分类。
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•按电动机的调速方法分类
常见的交流调速方法有： ①降电压调速； ②转差离合器调速； ③转子串电阻调速； ④绕线电机串级调速或双馈电机调速； ⑤变极对数调速； ⑥变压变频调速等等。
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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，上述 第④种调速方法属于这一类。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。
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直到20世纪60~70年代，随着电力电子 技术的发展，使得采用电力电子变换器的 交流拖动系统得以实现，特别是大规模集 成电路和计算机控制的出现，高性能交流 调速系统便应运而生，一直被认为是天经 地义的交直流拖动按调速性能分工的格局 终于被打破了。
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这时，直流电机具有电刷和换相器因而 必须经常检查维修、换向火花使直流电机 的应用环境受到限制、以及换向能力限制 了直流电机的容量和速度等缺点日益突出 起来，用交流可调拖动取代直流可调拖动 的呼声越来越强烈，交流拖动控制系统已 经成为当前电力拖动控制的主要发展方向。
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• 交流拖动控制系统的应用领域
主要有三个方面：
一般性能的节能调速 高性能的交流调速系统和伺服系统 特大容量、极高转速的交流调速
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1. 一般性能的节能调速
交流拖动控制系统的应用实例
交流拖动控制系统的应用实例引言交流拖动控制系统是一种在工业自动化领域广泛应用的控制系统，它通过改变交流电动机的电源频率和电压，实现对电机转速的精准控制。
本文将介绍交流拖动控制系统的原理和应用实例，并分析其在不同行业的优势与局限性。
什么是交流拖动控制系统交流拖动控制系统是一种通过改变电源电压和频率，控制交流电动机转速的系统。
交流电动机广泛应用于各个行业的机械设备中，而交流拖动控制系统则可以对电动机的启动、停止、加速和减速等过程进行精确控制，提高生产效率和节能减排。
交流拖动控制系统的原理交流电动机的转速与供电电压和电源频率有关。
通常情况下，交流电动机的转速与电源频率成正比，与电源电压成反比。
交流拖动控制系统通过改变电源电压和频率的方法，实现对电动机的转速控制。
具体来说，交流拖动控制系统通过变频器控制电源频率，并通过电压变频器调整电源电压，使得交流电动机的转速达到所需的值。
变频器通过将直流电转换为交流电，并通过改变交流电的频率和电压，实现对电动机的转速调节。
交流拖动控制系统还可以通过反馈回路来实现对转速的闭环控制，以提高控制精度和稳定性。
交流拖动控制系统的应用示例1. 工业生产线工业生产线中通常使用大量的电动机驱动机械设备，如输送带、风机、泵等。
交流拖动控制系统可以实现对这些电动机的精确控制，调节其转速和运行状态。
例如，在某个流水线上，需要根据生产需求调整输送带的速度，以确保产品在不同工序之间的平稳运输。
交流拖动控制系统可以根据实时生产需求，调整电动机的转速，实现输送带的精确控制。
2. 电梯控制系统电梯控制系统是交流拖动控制系统的另一个应用领域。
电梯通常配备有交流电动机，用于驱动电梯的上下运动。
交流拖动控制系统可以根据电梯的载重量和乘客需求，调整电动机的转速和运行状态，实现电梯的平稳运行和高效能耗。
3. 制造业自动化设备制造业中的自动化设备通常需要使用大量的电动机进行驱动，如机床、搬运机器人、装配线等。
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》教学大纲
《电力拖动自动控制系统》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Automation Control System by Power Driving2、课程类别：专业方向课程3、课程学时：总学时64，实验学时84、学分：45、先修课程：《电路原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电力电子技术》、《电机学》、《控制电机》、《自动控制原理》、《电力拖动基础》等专业基础课程6、适用专业：电气工程及其自动化二、课程的目的与任务课程的教学目的：本课程是电气工程及其自动化专业的专业特色课程。
通过本课程的学习，了解和掌握电力拖动自动控制系统的设计、校正和综合方法，为今后的工作打下专业基础。
课程教学的任务：了解直流电力拖动自动控制系统的特点，调速方法，调速系统的静态动态性能指标。
掌握直流转速单闭自动控制系统和转速、电流双闭环自动控制系统的静、动态设计方法，深刻领会和掌握控制系统的工程设计方法，能够熟练应用典型Ⅰ型、典型Ⅱ系统的设计和校正方法，了解可逆直流调速系统和位置随动系统的特点和设计方法。
了解交流电力拖动自动控制系统的特点，调速方法，特别是重点了解和掌握笼型异步电动机变压变频调速系统的原理、特点和设计方法，了解矢量控制技术在异步电动机变压变频调速系统的应用，了解同步电动机变压变频调速系统的特点和设计方法。
三、课程的基本要求本课程是所有专业基础课程的综合应用，特别是对《电力电子技术》、《电机学》、《控制电机》、《自动控制原理》、《电力拖动基础》以及《模拟电子技术》、《数字电子技术》的基础知识应用较多，学生必须在这些专业基础课程学习过后，才能开设本课程。
教师在授课中必须引导学生对专业基础课程的综合应用，按照系统的控制规律为主线，由简入繁、由低及高的循序深入，思路必须清楚，引导学生学习和掌握系统设计与分析的方法，培养学生对工程问题的处理方法，同时要认真进行和完成课程实验，并且通过课程设计，要求学生能够对简单的电力拖动自动控制系统进行性能分析和设计。
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。
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• 同步电机的调速
同步电机没有转差，也就没有转差功率， 所以同步电机调速系统只能是转差功率不 变型（恒等于 0 ）的，而同步电机转子极 对数又是固定的，因此只能靠变压变频调 速，没有像异步电机那样的多种调速方法。
在同步电机的变压变频调速方法中，从 频率控制的方式来看，可分为他控变频调 速和自控变频调速两类。
• 异步电动机机械特性
恒转矩负载特性
n n0
A
D
sm C B
E
0.5UsN
0.7UsN
F
UsN
风机类负载特性
O TL
Temax Te
图5-4 异步电动机不同电压下的机械特性
•最大转矩公式
将式（5-3）对s求导，并令dTe/ds=0，可求 出对应于最大转矩时的静差率和最大转矩
sm
Rr'
Rs2 12 (Lls L'lr )2
（5-4）
Temax 21 Rs
3npU
2 s
ห้องสมุดไป่ตู้
Rs2 12 (Lls L'lr )2
（5-5）
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时， 普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点 为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超 过 0 ~ sm ，调速范围有限。如果带风机类 负载运行，则工作点为D、E、F，调速范 围可以大一些。
在研究开发阶段，人们从多方面探索调 速的途径，因而种类繁多是很自然的。现 在交流调速的发展已经比较成熟，为了深 入掌握其基本原理，就不能满足于这种表 面上的罗列，而要进一步探讨其本质，认 识交流调速的基本规律。
•按电动机的能量转换类型分类
按照交流异步电机
的原理，从定子传入 转子的电磁功率可分 成两部分：一部分是 拖动负载的有效功率， 称作机械功率；另一 部分是传输给转子电 路的转差功率，与转 差率 s 成正比。
1
Lls Lm
(5-1)
在一般情况下，LmLl1，则，C1 1 这 相当于将上述假定条件的第③条改为忽略
铁损和励磁电流。这样，电流公式可简化
成
Is
I
' r
Us
Rs
Rr' s
2
12
Lls
L'lr
2
(5-2)
• 转矩公式
令电磁功率
Pm = 3Ir'2 Rr' /s
同步机械角转速 m1 = 1 / np
电力拖动自动控制系统
第2篇
交流拖动控制系统
内容提要
概述 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 *同步电动机变压变频调速系统
概述
直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先 后诞生。在20世纪上半叶的年代里，鉴于直 流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速 拖动都采用直流电机，而约占电力拖动总容 量80%以上的不变速拖动系统则采用交流电 机，这种分工在一段时期内已成为一种举世 公认的格局。交流调速系统的多种方案虽然 早已问世，并已获得实际应用，但其性能却 始终无法与直流调速系统相匹敌。
为此，对于恒转矩性质的负载，要求调速 范围大于D=2时，往往采用带转速反馈的 闭环控制系统（见图5-6a）。
1. 系统组成
由电力拖动原理可知，当异步电机等效 电路的参数不变时，在相同的转速下，电 磁转矩与定子电压的平方成正比，因此， 改变定子外加电压就可以改变机械特性的 函数关系，从而改变电机在一定负载转矩 下的转速。
过去改变交流电压的方法多用自耦变压 器或带直流磁化绕组的饱和电抗器，自从 电力电子技术兴起以后，这类比较笨重的 电磁装置就被晶闸管交流调压器取代了。
一般性能的节能调速（续）
如果换成交流调速系统，把消耗在挡板 和阀门上的能量节省下来，每台风机、水 泵平均都可以节约 20 ~ 30% 以上的电能， 效果是很可观的。
但风机、水泵的调速范围和对动态快速 性的要求都不高，只需要一般的调速性能。
2. 高性能的交流调速系统和伺服系统
许多在工艺上需要调速的生产机械过去 多用直流拖动，鉴于交流电机比直流电机 结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方 便、惯量小、效率高，如果改成交流拖动， 显然能够带来不少的效益。但是，由于交 流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像 直流电机那样通过电枢电流施行灵活的实 时控制。
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，上述 第④种调速方法属于这一类。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
高性能的交流调速系统和伺服系统（续）
20世纪70年代初发明了矢量控制技术， 或称磁场定向控制技术，通过坐标变换， 把交流电机的定子电流分解成转矩分量和 励磁分量，用来分别控制电机的转矩和磁 通，就可以获得和直流电机相仿的高动态 性能，从而使交流电机的调速技术取得了 突破性的进展。
高性能的交流调速系统和伺服系统（续）
目前，交流调压器一般用三对晶闸管反 并联或三个双向晶闸管分别串接在三相电 路中，主电路接法有多种方案，用相位控 制改变输出电压。
•Y型接法
ia VT1
ua VT2
a)
ub
VT3
uc
Ua0 a
b 0
c 负载
•型接法
ia ua b) ub
uc
a b
负载 c
• 交流变压调速系统可控电源
•利用晶闸管交流调 压器变压调速
•TVC——双向晶闸 管交流调压器
~
TVC
M 3~
图5-1 利用晶闸管交流调压器变压调速
• 控制方式
TVC的变压控制方式
• 可逆和制动控制
电路结构： 采用晶闸管 反并联供电 方式，实现 异步电动机 可逆和制动。
图5-2 采用晶闸管反并联的异步电动机可逆和制动电路
反向运行方式
图5-2所示为采用晶闸管反并联的异步电 动机可逆和制动电路，其中，晶闸管 1~6 控制电动机正转运行，反转时，可由晶闸 管 1，4 和 7~10 提供逆相序电源，同时也 可用于反接制动。
交流调速系统的主要类型
交流电机主要分为异步电机（即感应电 机）和同步电机两大类，每类电机又有不 同类型的调速系统。
现有文献中介绍的异步电机调速系统种 类繁多，可按照不同的角度进行分类。
•按电动机的调速方法分类
常见的交流调速方法有： ①降电压调速； ②转差离合器调速； ③转子串电阻调速； ④绕线电机串级调速或双馈电机调速； ⑤变极对数调速； ⑥变压变频调速等等。
~ Pm
Pmech Ps
即
Pm = Pmech + Ps
Pmech = (1 – s) Pm
Ps = sPm
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，上述的第①、②、③ 三种调速方法都属于这一类。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。
自控变频调速利用转子磁极位置的检测信 号来控制变压变频装置换相，类似于直流电 机中电刷和换向器的作用，因此有时又称作 无换向器电机调速，或无刷直流电机调速。
开关磁阻电机是一种特殊型式的同步电 机，有其独特的比较简单的调速方法，在小 容量交流电机调速系统中很有发展前途。
电力拖动自动控制系统
第5章
闭环控制的异步电动机变压调速系统
为了能在恒转矩负载下扩大调速范围，并 使电机能在较低转速下运行而不致过热，就 要求电机转子有较高的电阻值，这样的电机 在变电压时的机械特性绘于图5-5。
显然，带恒转矩负载时的变压调速范围增 大了，堵转工作也不致烧坏电机，这种电机 又称作交流力矩电机。
• 交流力矩电机的机械特性
n
n0
恒转矩负载特性
其后，又陆续提出了直接转矩控制、 解耦控制等方法，形成了一系列可以 和直流调速系统媲美的高性能交流调 速系统和交流伺服系统。
3. 特大容量、极高转速的交流调速
直流电机的换向能力限制了它的容量转 速积不超过106 kW ·r /min，超过这一数值 时，其设计与制造就非常困难了。
交流电机没有换向器，不受这种限制， 因此，特大容量的电力拖动设备，如厚板 轧机、矿井卷扬机等，以及极高转速的拖 动，如高速磨头、离心机等，都以采用交 流调速为宜。
制动运行方式
当需要能耗制动时，可以根据制动电 路的要求选择某几个晶闸管不对称地工作， 例如让 1，2，6 三个器件导通，其余均关 断，就可使定子绕组中流过半波直流电流， 对旋转着的电动机转子产生制动作用。必 要时，还可以在制动电路中串入电阻以限 制制动电流。
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5.2 异步电动机改变电压时的机械特性
Lls、L’lr ——定子每相漏感和折合到定子侧的 转子每相漏感；
Lm——定子每相绕组产生气隙主磁通的
等效电感，即励磁电感；
Us、1 ——定子相电压和供电角频率；
s ——转差率。
•电流公式
由图可以导出
I
' r
Us
Rs
C1
Rr' s
2
12
Lls
C1L'lr
2
式中
C1
1
Rs j1Lls j1Lm
式中 np —极对数，则异步电机的电磁转矩为