交流传动系统的控制策略
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。
交流传动控制系统
7.4 电磁转差离合器调速系统
32
7.4.1调速系统的组成及原理
1、调速系统的组成
由三部分组成：如图7-22所示 1）笼型异步电动机 2）电磁转差离合器 3）可控硅整流电源
7.4 电磁转差离合器调速系统
33
7.4.1调速系统的组成及原理
2、转差离合器的结构原理
1）转差离合器的结构组成
（1）主动部分，由铁磁材料制成的圆筒， 称为电枢。由笼型转子异步电动机带动，以 恒速n1旋转。
7.3交流异步电机的变频调速系统
20
7.3.2 变频器的结构类型及原理
1、变频器的基本类型
间接变频——将工频交流整流器直流逆变器可控频率的交流，又称为交－直－交变频。
直接变频——将工频交流一次变换为可控频率交流，没有中间直流环节，即所谓的交－交变 频。
7.3交流异步电机的变频调速系统
21
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器
2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 1）按中间直流电路分类 采用电抗器作为无功功率缓冲环节，称为电流型变频器；
特点：直流侧电流恒定，极性可变，能实现回馈制动。
7.3交流异步电机的变频调速系统
24
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （1）用可控整流器调压、逆变器调频的交—直—交变频器
7.3交流异步电机的变频调速系统
25
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （2）用斩波器调压的交—直—交变频器
7.3交流异步电机的变频调速系统
26
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （3）用PWM逆变器同时调压调频的交—直—交变频器
电力机车的传动控制技术
摘要：近年来, 为了适应“提速、重载”的要求, 功率大、性能技术先进的新型国产内燃、电力机车的投人运用, 成为我国铁路运输的主要牵引动力。
自1995年以来, 我国铁路机车迅速更新换代, 不仅蒸汽机车迅速退出历史舞台, 而且国产第一代内燃机车和第二代内燃机车的早期产品也批量报废, 国产第一代电力机车早期产品已开始批量报废, 第二代国产电力机车正通过大修改造为第三代相控电力机车。
近年来, 大批量生产的是适应“提速、重载”的第三代内燃、电力机车, 并在积极研制第四代新型内燃、电力机车。
本文简要介绍了机车电力传动形式的转变历程，回顾了交流传动的发展历史，揭示出电力电子技术与电传动技术的密切关系，重点阐述了我国电力牵引技术的发展与现状，并展望了以交流传动技术为方向的我国铁路机车车辆装备制造业的发展前景。
关键词：电力机车传动，控制技术，发展与现状。
目录1.电力传动形式的转变 (3)2.交流传动技术 (3)2.1 交流传动技术的发展 (3)2.2交流传动技术的原理简介 (5)3.我国机车电传动技术的发展 (6)3.1 第一代电力机车控制技术 (6)3.2 第二代电力机车控制技术 (7)3.3 第三代电力机车控制技术 (8)4.展望 (10)参考文献： (11)1.电力传动形式的转变从很早的年代开始,人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。
1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。
1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车, 1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。
这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素,未能成为牵引动力的适用模式。
1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。
1957年,硅可控整流器( 即普通晶闸管) 的发明, 标志着电力牵引跨入了电力电子时代。
辅助交流传动技术在东风4C机车上的运用
一 、 东风 型机车辅助传动 系统 现状分析 目前我国内燃机车辅助传动系统仍 以机械传 动方式为 主 ，东风４ｃ型内燃 机车辅助传动系统 采用 的是静液压传动系 统 。该传 动方式故 障率高 、效率低 ；设计复杂 、管路 纵横 密 布 ；系统压力高 ，管压高达 ２０Ｍｐａ，管路振 动大 ；对油脂要 求 很 高 ，跑 、冒 、滴 、漏 等 问 题相 当严 重 。 乌 鲁 木 齐 铁 路 局 哈 密 机务段在运用东风４ｃ型机车过程中，每年 因静液压系统故障 造成机故 、临修多 达三十 多起 ，安全阀卡滞 故障频 繁发生 ， 管路裂漏故障在 ２００２年发生八 十多起 ，严 重影 响了机车的 正常运用 。东风 型机车静液压系统故障后 ，乘务员在运用 中无法有效处理 ，检修时 又需投入大 量 的人 力 、物力 ，因此 交流传动 以其高效 、维护量小等优点获得推崇 。 二 、辅 助 交 流传 动 系统 简 介 辅助交流传 动技术 在东 风 型机 车 上的运 用 ，是将 东 风４ｃ型内燃机车冷 却风扇的驱动装置 由原有静 液压传动系 统改造为交流变极电机驱动传动 系统 ，运用 微机 闭环控制 ． 实时监控机车水温 ，自动控制大风扇的投入或切除 ，使系统 工作在高效运行 的模式下。该项 目的应用将彻 底改变原有 静液压系统布局 紧密 、检修难度大的弊端 ，根 除静液压管路 裂漏 ，静液压泵 及静液压 马达轴 承烧 损 ，静液压 泵、马达配 件拉伤 ，安全阀 、温控 阀卡滞等惯性故 障问题。同时因取消 了静液压系统传动箱 及大量 的静液压管 路 ，使 得柴 油机 自 由端及冷却室下部 的检修可接 近性得 到很大程 度 的提高。 同时传动箱 由原来的飞溅润滑改为压力 润滑 ，改善 了齿轮、 轴承 的润滑条件 ，降低 了齿轮 、轴承的工作 温度 及传动箱的 噪音。该系统采用三套独立控制装置 ，具有性能稳定 、操作 简便 、检修方便等优点。 １．系统组成 ：包 括变速传 动箱 、交流发 电机 、交 流变极 电机 、冷却风扇 、辅助控制装置电器柜 １—２６ 作者简介 ：郭 晓华 （１９７２一）女 ，甘肃平凉人 ，新疆铁路 高级技术学校讲 师。
交流传动电力机车直接转矩控制策略实现
摘 要 ： 接 转 矩 控 制 （ Ｔ 是 目前 应 用 于 交 流 传 动 电力 机 车 异 步 牵 引 电机 的 控 制 策 略 。 此 详 细 介 绍 了 异 步 牵 直 Ｄ Ｃ） 在 引 电 机 在 机 车 基 速 范 围 内 ． Ｔ 的 实 现 方 式 ． 通 过 Ｍａｌ ／ｉ ｕｉｋ 搭 建 了 仿 真 模 型 ， 最 后 在 基 于 ＤＣ ｔ ｂ Ｓｍ ｌ ａ ｎ
Ｖｏ． ６，Ｎ ．０ １ ４ ｏ１
Ｏｃｏ ｒ２０１ ｔ ｂｅ ２
对 于定子磁链幅值 ， 设当前量 为 Ｉ Ｉ因此希 ，
由于上下两 种控制 方式在 结构 上差 异 巨大 ，
望 在 结束 时 ， 子磁链 幅值 为 Ｉ Ｉ１ ， 定 （ 最 在 选 择 切 换 时可 能 会 带 来 诸 如 转 矩 脉 动 等 不 利 影 后 可确 定预 测 的 ＝ ｌ１ ｅ １ （ ｊ 啦 ） 么 响 ．但 经 过 仿 真 和 实 验 发 现 保 持 一 定 的 采 样 率 和 （ ， 那
上 升 至 安 全 上 限 ， 续 减 小 载 波 比 ， 低 ． 形 成 继 拉 ，
了分段 同步 （ ， ３ 调 制 过 渡 。实 际工 作 ． 电机 转 速 影 响很 大 ，只 有 受
在 转换 点 附近 ， 得 以充分 利 用 ，而 只 有 一 直 让 才 逆变 器 工 作在 安全 上 限附近 ， 能在 保 证期 间安 全 才
（ ｂ ｉ ｔｍ ｂｌ Ｉｄｓ ｙＩｓｉ ｔ，Ｓ ｉ ｎ ４ ２ ０ ，Ｃ ｉａ Ｈｕ ｅ Ａｕｏ ｏ ｉ ｎ ｕｔ ｎｔｕ ｅ ｒ ｔ ｅ ｈｙ ４ ０ ２ ｈｎ ） ａ
Ａｂｔａｔ Ｄ ｒｃ ｔｒｕ ｏ ｔ ｌ Ｄ Ｃ） ｉ ｕｅ ｎ ｅｅｔｃｌｃｍ ｔ ｅｎ Ｗ Ｔ ｅ ｐ ｎ ｉｌ ｏ ｅＤ Ｃ ａｄ ｉ ｏｋｎ ｓｒｃ ： ｉ ｔ ｏｑ ｅｃｎｒ （ Ｔ ｅ ｏ ｓ ｓｄ ｉ ｌｃ ｏｏ ｏ ｖ Ｏ ．ｈ ｒ ｃ ｅ ｆｔ Ｔ ｎ ｔ ｗ ｒｉｇ ｉ ｒ ｉ ｉ ｐ ｈ ｓ
装用D180-16高速柴油机的交流传动内燃机车起机控制策略
装用D180-16高速柴油机的交流传动内燃机车起机控制策略摘要：基于装用D180-16型高速柴油机的交流传动内燃机车，对机车微机网络控制系统进行了介绍，阐述机车柴油机及其辅助系统的设计方案，并根据D180型柴油机的技术参数及性能指标，在机车微机网络控制系统的基础上，探讨适用于装用D180型高速柴油机的交流传动内燃机车的起机控制策略，使柴油机更好地与机车各系统相匹配，有效提升机车起机的可靠性和稳定性。
关键词：D180-16高速柴油机；起机控制策略；微机网络控制系统；交流传动内燃机车1、前言近年来，随着国家经济的高速增长，我国铁路也不断加强高速化、重载化以及多式运输立体化建设以满足生产力的发展要求，为了适应现代化铁路运输的发展趋势，内燃机车已经逐渐采用大功率高速柴油机。
此外，在国家“双碳”发展战略和轨道交通行业绿色环保转型目标的推动下，对铁路内燃机车及其发动机也提出了更加严格的排放标准，这就要求内燃机车采用的柴油机需要具备轻量化、低油耗、排放低等特点以符合行业的发展需求。
D180-16大功率高速柴油机具备环保等级高、轻量绿色等优点，采用了智能控制等国际先进技术，目前已经在FXN3交流传动内燃机车上完成换装改造，并处于运用考核的关键阶段。
为了匹配D180-16柴油机的性能指标和工作特点，在微机网络控制系统升级改造的基础上，对机车的起机控制策略进行了优化，从机车的运用情况和机车数据来看，机车起机稳定可靠，实现了柴油机及机车整体的高匹配性。
2、微机网络控制系统设计方案装用D180-16高速柴油机的交流传动内燃机车微机网络控制系统由中央控制单元（CCU）、牵引控制单元（TCU）、司机室显示屏（DDU）、远程I/O模块（ROIM）、制动控制单元（BCU）、时间记录单元（ERM）等设备构成，同时并针对不同设备和功能，采用以太网、WTB、MVB、CAN等多种通讯方式，实现了数据流的快速交互。
中央控制单元作为微机网络控制系统的核心，通过远程I/O模块对机车各系统数据进行采集，并根据机车的运行工况对各子系统下发指令，控制机车各设备动作，实现对整车系统的逻辑控制。
交流调速矢量控制策略
交流调速矢量控制策略摘要：本文首先介绍了交流调速传动的国内外现状，再以励磁同步电动机为例分析其按磁通定向的矢量控制原理，最后按电压模型构建MATLAB仿真模型，仿真结果证明该矢量控制原理可有效控制励磁同步电动机，达到高效调节的目的。
关键词：交流调速；励磁同步电动机；矢量控制；MATLAB仿真中图分类号：TB 文献标识码：AThe Vector Control Strategy of AC Adjustable SpeedGao Feng（HuaiAn College of Informaitong Technology JiangSu HuaiAn 223003）Abstract: This paper introduces the domestic and overseas actual state of AC adjustable speed drive firstly, then takes SM as an example and analyzes the vector control principle, establishes the MATLAB simulation model at last. The simulation result testifies that the principle can control the SM availably and achieves the purpose to adjust the SM highly effectively.Key words: adjustable speed; excited synchronous motor; vector control; MATLAB simulation1交流调速控制国内外现状经过大约30年的时间，随着关键技术的发展，如功率半导体器件（包括半控型和全控型）制造技术、电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。
交流伺服系统的主要控制策略
交流伺服系统的主要控制策略【摘要】本文介绍了一些交流伺服系统中常用的控制策略，如矢量控制、直接转矩控制、滑模变结构控制、非线性控制、模糊控制理论和神经网络控制、PID控制、复合控制，并提出了基于GA-BP的PID复合控制方法。
【关键词】控制策略复合控制GA-BP在交流伺服系统的控制中，高效的控制策略不仅可以弥补机械结构设计中的缺陷，而且能够很好的提高系统的各项性能。
高性能的交流伺服系统的控制策略的要求可以总结为：不仅能够使系统能够进行快速的动态响应，且具有高的动、静态精度，且系统要对内外部参数的变化和干扰不敏感[1]。
交流伺服系统的重要组成部分就是交流电动机，故对交流伺服系统的控制策略的研究有时候也可认为是对交流电机控制理论和策略的研究。
1 矢量控制理论在上个世纪的70年代，德国科学家（西门子公司）F.Blaschke提出了电动机矢量控制方法。
基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，以转子磁链为参考坐标，根据磁场定向原理将定子电流分解成相互正交的两个分量，同时控制两分量间的幅值和相位，然后分别独立控制，故可以将将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，获得与直流调速系统同样的静、动态性能，此控制策略已经非常成熟，广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上，形成了产品的商业化[2]。
但矢量控制系统结构复杂，计算量大，系统性能会受到电动机参数变化的影响。
2 直接转矩控制理论矢量控制的缺点是过于理论化，实际应用中要进行大量复杂的坐标变换，对数学的要求较高，很难保证完全解耦。
故20世纪80年代中期，Depenbrock教授（德国）根据矢量控制的缺点，提出了直接转矩控制理论不用对定子中流过的电流进行解耦，不用进行矢量变换的复杂的科学计算，控制器的结构简单易用。
直接转矩理论利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，把电机和逆变器看成一个整体，把转矩检测值与转矩给定值作比较，容差的大小由频率调节器来控制，产生PWM脉宽调制信号，采用空间电压的矢量分析方法在定子坐标系中进行磁通和转矩的计算，通过跟踪型PWM逆变器的开关状态直接控制转矩。
交流传动与直流传动优劣的比较
交流传动与直流传动优劣的比较一、交流传动背景介绍1、发展历程电力传动诞生于19世纪，20世纪初被广泛应用于工业、农业、交通运输和日常生活中。
执行机构由直流电动机驱动，则称为直流电气传动系统，执行机构由交流电动机驱动，则称为交流电气传动系统。
20世纪30年代，人们已经认识到变频调速是交流电动机一种最理想的调速方法；60年代，随着电力电子技术的发展和变频调速装置的研制成功，交流调速技术成为电动机调速的发展方向；70年代中期，在世界范围内出现能源危机，节约能源成为人们关注的问题；许多过去不调速的传动装置，如风机、水泵等，也都采用了调速传动；90年代以来，随着大功率电力电子器件和微电子技术的飞速发展，以及现代控制理论和控制技术的应用，交流传动调速技术取得了突破性的进展，逐步具备了调速范围宽、稳速精度高、动态响应快以及可作四象限运行等优良的技术性能。
目前，交流传动已经作为一种完全被肯定的系统，大举进入电气传动调速控制的各个领域。
2、交流传动电力机车发展综述随着科技的进步，电力机车的发展方向逐渐成为以安全性、实用性、可靠性、灵活性、舒适性越高越好；费用越低越好的发展目标。
但是，不可避免的，存在着地域规范、供电制式、空间、体积、重量、技术水平、工艺水平等限制。
随着电力电子技术、微电子技术、新材料、新工艺等的出现与发展，行业从业者们满足运输的需求，充分利用新技术，利用新材料，采用新工艺从而实现新一代电力机车的发展。
3、交流传动电力机车的组成辅助变频器主变频器及电机驱动模动力制动模通讯模块空气系统模块电子设备图1-1 机车内部构造4、我国交流传动机车的发展现状我国交流传动技术的研究始于70年代初，可以说起步不晚，但国际上80年代初交流传动机车就已经进入商用化，技术日趋成熟。
铁道部主管领导曾指出，我国发展交流传动不要跟在别人后面先KK，后GTO，再IGBT一步一步地走老路绕弯子，应跨过GTO阶段，直接发展IGBT技术，缩短我国与国际上当今先进技术的差距。
交流传动控制系统
交流传动控制系统的历史与发展
早期的交流传动控制系统主要采用模拟电路和控制技术，随 着计算机技术和数字信号处理技术的不断发展，现代的交流 传动控制系统已经逐步实现数字化和智能化。
目前，交流传动控制系统正朝着高效率、高精度、高可靠性 和网络化方向发展，未来还将进一步融合人工智能、物联网 和云计算等先进技术，实现更加智能化和自动化的控制。
其他领域
总结词
除了上述领域外，交流传动控制系统还广泛 应用于电梯、压缩机、泵等机械设备中，提 高设备的运行效率和节能效果。
详细描述
在电梯中，交流传动控制系统用于控制电梯 的运行速度和平衡状态，提高电梯的安全性 和舒适度。在压缩机和泵等机械设备中，交 流传动控制系统可以实现精确的速度和压力
控制，提高设备的运行效率和节能效果。
02 交流传动控制系统的基本原理
CHAPTER
交流电机的工作原理
交流电机的基本结构
交流电机的调速原理
交流电机主要由定子和转子组成，通 过磁场相互作用实现能量的转换。
通过改变交流电的频率或相位，可以 改变旋转磁场的转速，从而实现对交 流电机的调速。
交流电机的旋转原理
当交流电通过定子绕组时，产生旋转 磁场，该磁场与转子相互作用，使转 子旋转。
维护保养
交流传动控制系统的维护保养相对复杂，需要专业技术人员进行 故障排查和维修。
对未来的展望
技术发展
随着电力电子技术和控制理论的不断进步，交流传动控制系统的性 能将得到进一步提升，实现更加精确、快速和智能的控制。
应用领域拓展
随着环保和节能要求的提高，交流传动控制系统将在更多领域得到 应用，如电动汽车、可再生能源等领域。
电子教案《交直流传动控制系统》第版钱平biao
交直流传动控制系统的基本控制策略 ，如开环控制、闭环控制、PID控制 、模糊控制等。
实验和实践环节，包括电机性能实验 、控制系统仿真实验、传动系统设计 实践等。
教学方法
01理论讲授
通过课堂讲授、板书推导等方 式，系统介绍交直流传动控制 系统的基本原理和理论知识。
实验教学
开设多个实验项目，让学生在 实践中掌握交直流传动控制系
制、模糊控制等。
熟悉传动控制系统的设计方法 ，包括控制器设计、电机选型
、传动装置设计等。
培养学生解决电气工程领域实 际问题的能力，提高其独立思
考和创新意识。
课程内容
交直流电机的基本原理和性能分析， 包括电机的结构、工作原理、运行特 性等。
传动控制系统的设计方法，涉及控制 器设计、电机选型、传动装置设计等 方面。
04
课程总结与展望
课程总结
知识体系完整
本课程全面介绍了交直流传动控制系统的基本原理、控制策略及工 程设计方法，使学生对该领域的知识体系有了完整的认识。
理论结合实际
通过实例分析和实验操作，使学生深入理解了交直流传动控制系统 的实际运行状况，增强了学生理论联系实际的能力。
教学方法多样
采用了讲授、讨论、实验等多种教学方法，激发了学生的学习兴趣 和主动性，提高了教学效果。
节能高效等特点。
发展历程
随着电力电子技术和控制理论的 不断进步，交流传动控制系统从 最初的简单开环控制发展到现在 的复杂闭环控制，性能得到极大
提升。
基本组成
交流传动控制系统主要由交流电 动机、电力电子变换器、控制器
和传感器等部分组成。
交流电动机的控制策略
矢量控制
通过坐标变换将三相交流电动机 的定子电流分解为励磁分量和转 矩分量，分别进行控制，以实现
《电力拖动运动控制》复习题
《电力拖动运动控制》复习题选择题1. 在无刷直流电动机的自控变频调速系统中，逆变器通常采用（ C ）导通型，当两相导通时，另一相断开。
° ° ° °2. 当 0 < </2 时，（ A ） ，晶闸管装置处于（ C ）状态，电功率从交流侧输送到直流侧。
A. U d0 > 0 〈 0 C.整流 D.逆变3. 在电流断续机械特性计算中，对应于 等于（ D ）的曲线是电流断续区与连续区的分界线。
A./6 B./3 C./2 /34. 直流PWM 调速系统以双极式控制方式，调速时，的可调范围为0~1， –1< <+1。
当 <时， 为负，电机（ B ）。
$A.正转B.反转C.停止D.起动5. 在双闭环直流调速系统，当ASR 不饱和时，转速环( A )，整个系统是一个无静差调速系统，而电流内环表现为电流随动系统。
A.闭环B.开环C. 恒值 D ．变量6. 在励磁控制系统中引入电动势调节器 AER ，利用电动势反馈，使励磁系统在弱磁调速过程中保持( D )基本不变。
A.转速B.电压C.电流D.电动势7. 数字控制系统的被测转速由1n 变为2n 时，引起测量计数值改变了一个字，则测速装置的分辩率定义为Q =1n -2n 。
要使系统控制精度越高，则（ B ） 。
越大 越小 C.1n 越大 D.1n 越小8. PI 调节器是拖动控制系统中最常用的一种控制器，在微机数字控制系统中，当采样频率足够高时，可以先按模拟系统的设计方法设计调节器，然后再离散化，就可以得到数字控制器的算法， 这就是（ D ）调节器的数字化。
A.数字B.自动C.离散D.模拟9. 根据 Shannon 采样定理，采样频率sam f 应不小于信号最高频率m ax f 的( B )倍。
~A. 0.1B. 2C. ND. 1010. 用电动机本身轴上所带转子位置检测器或电动机反电动势波形提供的转子位置信号来控制变压变频装置换相时刻，这种系统称为（ D ）调速系统A.交-交变频同步电动机B.矢量控制C.他控变频D.自控变频11. 为了实现配合控制，可将两组晶闸管装置的触发脉冲零位都定在一定角度，即当控制电压 Uc= 0时，使 f = r =( C )，此时f d U 0=r d U 0 = 0 ，电机处于停止状态。
第3章-电力牵引交流传动与控制
② 交流电传动机车技术发展
20世纪60-70年代：初期发展阶段 1965 德国Henschel与BBC合作开发机车交流传动系统 1971 第一台成功运行的交流机车诞生 DE2500 70年代 共生产25套 20世纪80年代：交流传动技术日趋成熟，在各种机车、动车 上获得推广应用 欧洲发展迅速（共计达350多台） DE500系列（Mak公司 500kw GTO 1980） DE1024系列（Mak+ABB公司 2650kw GTO 挪威国铁） ME1500（丹麦国铁 2410kw 普通晶闸管1981） 美国铁路交流传动投入不足，发展较慢 ----仅在老机车改造方面作了尝试
Iv=Im
t =
逆时钟方向旋转
12
② 三相异步电动机的转动原理 三相交流电通入定子绕组后形成的旋转磁场，转速为
旋转磁场的磁力线被转子 导体切割，转子导体产生感应 电动势。转子绕组是闭合的， 则转子导体有电流流过。设旋 转磁场按顺时针方向旋转，且 某时刻为上北极N下为南极S。 根据右手定则，在上半部转子 导体的电动势和电流方向由里 向外⊙ ，在下半部则由外向里 ⊕。按左手定则知，导体受电 磁力作用形成电磁转矩，推动 转子以转速n顺n1方向旋转。
5
20世纪90年代：交流传动技术成为热点 美国异军突起（至1997达1400台） SD60MAC（GM公司 2834kw GTO 微机控制 1992） AC4000（GE公司 3281kw GTO 32位微机 1994） AC6000（GE公司 4474kw GTO 32位微机 1994） 欧洲 GEC-Alsthom公司 为叙利亚国铁开发 2370kw IGBT 1997 中国交流牵引传动技术发展 70-80 年代一直密切注意世界交流牵引技术发展动态 1992 研制成功1000kw地面变流器（试验）装置 1996 AC4000原型车（4000kw，异步牵引电动机 1025kw） 2000 DJJ1”蓝箭” 220km/h IPM器件 直接转矩控制 1225kw异步电动机 2001 DJ2”奥星”号竣工，田心厂等 动车组 4800KW， Vmax=160Km/h，自主知识产权 2002 “中华之星” 试验速度：312.5公里/小时 2006 CRH1、CRH2、CRH5，DJ4
动车组传动与控制作业答案(第5章)
《动车组传动与控制》参考答案作业三(5章)一、名词解释：1.电流型牵引变流器：交-直-交流传动系统中，牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。
根据中间直流环节滤波元件的不同，牵引变流器可分为电压型和电流型两种。
电流型牵引变流器直流中间环节的储能器采用电感，相当于恒流源，向逆变器输出的是恒定的直流电流。
2.电压型牵引变流器：交-直-交流传动系统中，牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。
根据中间直流环节滤波元件的不同，牵引变流器可分为电压型和电流型两种。
电压型变流器直流中间环节的储能器采用电容器，向逆变器输出的是恒定的直流电压，相当于电压源。
3.两电平式逆变器：逆变器将直流转换为交流。
两电平式逆变器，把直流中间环节的正极电位或负极电位接到电动机上，即逆变器的输出相电压为两种电平。
4.三电平式逆变器：逆变器将直流转换为交流。
三电平式逆变器，除了把直流中间环节的正极或负极电位送到电动机上去以外，还可以把直流中间环节的中点电位送到电动机上去，即输出相电压为三种电平。
二、简答题：1.简述牵引变流器的类型及特点。
答：牵引变流器是交流传动系统的核心部件，交-直-交流传动系统中，牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。
牵引变流器根据中间直流环节滤波元件的不同，可分为电压型和电流型两种。
电压型变流器直流中间环节的储能器采用电容器，向逆变器输出的是恒定的直流电压，相当于电压源；电流型变流器直流中间环节的储能器采用电感，相当于恒流源，向逆变器输出的是恒定的直流电流。
现代轨道列车交流传动领域大多都采用电压型变流器。
根据逆变器输出交流侧相电压的可能取值情况，将电压型逆变器分为两电平式和三电平式。
两电平式逆变器，可以把直流中间环节的正极电位或负极电位接到电动机上去；三电平式逆变器，除了把直流中间环节的正极或负极电位送到电动机上去以外，还可以把直流中间环节的中点电位送到电动机上去，含有较少的谐波，其输出波形得到了改善，但需要更多的器件。
交流传动电力机车的调速控制方法研究
交流传动电力机车的调速控制方法研究朱亚男【摘要】针对交流传动电力机车调速受多种耦合因素影响比较困难的问题,通过系统地分析和介绍目前实用的交流调速系统控制方法,包括:转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制,结合交流电力机车调速的实际情况,得出矢量控制和直接转矩控制方法较转差频率控制方法更适用于交流电力机车调速,而矢量控制方法在低速高开关频率区的性能则比直接转矩控制方法更加优越.以上结论对于进一步理解交流电力机车调速控制方法有着重要作用.%In order to solve the difficulty that caused by various coupling factors of the AC drive electric locomotive speed control, this thesis system analysis and presentation of the practical AC speed regulation control method, including: slip frequency control, vector control and direct torque control. Consider with the actual situation of the AC locomotive speed control , analysis of the control mode suitable for AC locomotives: The vector control and the direct torque control method are superior to the slip frequency control method, and the performance of vector control method in low speed and high switching frequency region is more advantageous than the direct torque control method. It is very important for further understanding of AC electric locomotive speed control method.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)014【总页数】5页(P152-155,161)【关键词】交流调速;转差频率控制;矢量控制;直接转矩控制【作者】朱亚男【作者单位】西安铁路职业技术学院牵引动力系,陕西西安 710014【正文语种】中文【中图分类】TN710交流传动电力机车调速的实质是对三相异步电动机调速，而异步电动机和直流电动机不同，它只有一个供电回路——定子绕组，致使其速度控制比较困难，不能像直流电动机那样通过控制电枢电压或控制励磁电流均可方便地控制电动机的转速，交流异步电动机的控制量只有定子电流，而定子电流的变化，不仅影响输出转矩，而且也会使气隙磁链发生变化[1-2]。
HXD3D型交流传动快速客运电力机车微机控制系统分析和主变压器
显示界面 显示部分设计的原则是以HXD3B机车的显示画面为基础，融合
HXD3C机车现有的显示习惯，力求显示简洁、明了醒目。 画面的上部为各项功能选择的触摸键，系统能够根据不同的工况
和选择，显示不同的功能键，包含操作/维护、列车信息、控制、空气 制动系统、过程数据、数据输入、维护测试、事件履历等；中间区域 为主信息显示区，根据不同的工况、按键的选择，将显示牵引/制动的 有关参数、机器的状态、开关信息，还包含时间、机车重联状态、机 车速度、司控器级位等信息；底部为信息提示区，左侧显示故障内容， 右侧显示机车状态信息包含机车运行方向、受电弓状态、主断路器状 态、无人警惕状态、过分相状态、撒砂状态、空转/滑行状态、空气防 滑行保护状态、制动状态等，同时具有故障导向信息的提示。通过显 示屏亦可显示出机车重联与否以及重联机车的故障信息。
机车控制系统主要功能：
—顺序逻辑控制：如升、降受电弓，分、合主断路器，机车的换向、牵引、制动，辅助 电动机的逻辑控制，机车库内动车逻辑控制，主辅变流器库内试验逻辑控制等； —机车特性控制：采用恒牵引力/制动力+准恒速特性控制，实现对机车的控制要求； —定速控制：根据机车运行速度，可以实现牵引工况下机车恒定速度控制。 —辅助电动机的控制：除空气压缩机外，机车各辅助电动机根据机车准备情况，在外部 条件具备的前提下，由TCMS发出指令，与辅助变流器同时启动、运行。空气压缩机则根 据总风缸压力情况，通过控制接触器的分合来实现控制； —CCB-Ⅱ制动系统的电空网络控制； —机车粘着控制：包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制； —故障诊断、显示与保护：通过设在司机室的微机屏显示机车正常运行的状态信息，如： 网压、原边电流、机车工况、级位、机车牵引力、机车速度等；设备的工作状态，如： 主变流器、辅助变流器的状态等；开关状态，如：主断路器、辅助接触器、各种故障转 换开关的状态；还能够实时显示机车发生的故障信息，发生故障的设备、故障处理的方 法等，并记录故障发生时的有关数据； —机车重联控制：可以实施同型号的2台机车重联。
交流传动中的智能控制策略
构 的 ＰＩ Ｄ控 制 器 ，调 整 的策 略 采 用 模 糊 控 制 的 原理 。还 有 学 者 把 模 糊 控 制 器 的 输 出
直 接 变 为 控 制 量 ， 从 仿 真 曲 线 来 看 ， 都 取
自调 整 公式 。修 正 自调 整公 式 （ 图 如
２。 ） 但 是这 种 方 法 在 粗 调 比 例 因子 Ｋｕ中 ， 对数 量级 因子 要 求过 高 若 该 值 过 大 ， 系
・
技 术前 沿 ・
●
交流传动中的智能控制策略
杨 国 字 ．
（ 肥蓝 鸥 自控科 技有限 公司 合
安徽合 肥 ２３ ０ ０ ００ ）
【 摘 要】 章介 绍 了 交流 传 动 中的 基 于模 型 的 控制 策 略 和不 依 赖 模 型 的控 制 策略 ，着 重就 不 依 赖 模型 的先 进控 制 策 略 进行 了 对 比 文
度 不 高 ， 由 于 控 制 规 则 经 整 定 后 就 不 再 改
图 １
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变 ， 当 对 象 发 生 漂 移 时 ， 不 能 进 行 有 效 调 整 ，从 而 限 制 了 自 适 应 能 力 。 人 工 神 经 网 络 具 有 很 好 的 学 习 能 力 和 准 确 的 拟 和 非 线 性 函 数 的 能 力 模 糊 控 制 和 神 经 网 络 相 结 合
有 公 式 调 整 Ｋｕ
一
ｒ， ｌ ＝ ，＋ ｒ
＋
性 控 制 ， 基 于 逐 步 后 推 设 计 方 法 的 非 线 性 控 制 等 等 ； 虽 然 在 理 论 上 成 果 累 累 ， 但
强 的 鲁棒 性 ，通 常 根 据 速 度 的 误 差 信 号 和
误 差 信 号 的 微 分 设 计 在 线 调 整 系 数 或 者 结
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交流传动系统的控制策略The Control Strategies of AC Drives 陈伯时 谢鸿鸣(上海大学电机系 200072)Chen Boshi X ie Hongming (Shanghai University 200072 China)摘要 从控制原理和电机数学模型出发,结合实用的系统,论述交流传动系统的控制策略。
全文分基于稳态模型的控制策略、基于动态模型的控制策略和不依赖于对象数学模型的控制策略三个层次。
在最后一个层次上,强调了智能控制的发展前景。
关键词:交流传动系统 控制策略 转差功率Abstract Proceeding from automatic control theory and mathematical model of electric machines,the development of control strategies of ac drives are expounded in combination with practical control systems.The analysis is made in three stages,the control strategies based on steady state model,on dynamic model,and independent of the mathe matical model of c ontrolled objects.In the last stage,the development and prospects of intelligent control are e mphasized.Keywords:AC drives Control strategies Slip po wer陈伯时 男,1928年生,1949年清华大学电机系毕业,1954年哈尔滨工业大学研究生毕业,1949~1983年在清华大学任教,现为上海大学机电工程与自动化学院教授,博士导师,主要研究方向为电力传动自动化,发表论文100余篇,专著2部。
谢鸿鸣 男,1966年生,1995年华中理工大学自动控制工程系研究生毕业,现为上海大学攻读电力传动自动化博士学位研究生。
Chen B oshi was born in 1928.He was graduated from Dept.of E.E,Qi nghua Universi ty in 1949.During 1949~1983,he taught at Qinghua Uni versity.He is currentl y a Profes sor i n the college of automation,Shanghai University.His research interests i nclude automatic control systems of elec tric drives.1 前言随着电力电子技术和数字控制技术的发展,交流传动取代直流传动已成为不可逆转的趋势,各种通用的和高性能的交流传动控制系统相继诞生。
与此同时,由于交流电机的非线性多变量耦合性质,研究其控制策略正引起控制理论专家和学者的很大兴趣,理论和实践的结合将推动新的高性能控制系统不断涌现。
在我国,这方面的研究工作并不落后,只要尽快实现体制改革,实现产学研密切结合,由我们首创的交流传动控制系统指日可待,有望为振兴中华做出贡献。
2 交流传动控制的基本类型异步电动机从定子传入转子的电磁功率P m 可分成两部分)))机械功率P mech 和转差功率P s ,它们和转差率s 的关系是P mec h =(1-s )P mP s =sP m(1)从能量转换效率的角度看,可把异步电动机交流传动系统分为三类[1、2]:¹转差功率消耗型传动系统,如变电压、串电阻等调速方法;º转差功率回馈型传动系统,如绕线电动机串级调速和双馈调速;»转差功率不变型传动系统,如笼型电动机定子变压变频调速。
转差功率消耗型传动系统的控制比较简单,只是一般的开环或闭环控制。
绕线电动机或双馈电动机的控制相当于转子回路变频调速,其控制策略与定子回路变压变频相仿。
定子变压变频控制性能最好,效率最高,是当前异步电动机控制的主要方法。
同步电动机的特点是转速与电源频率严格同步,转差率s 恒等于零,没有转差功率,因此,其控制方法属于转差功率不变型,即只能用变压变频控制,其控制策略是异步电动机控制策略的一种特例。
采用独立的变压变频装置时,叫做他控式变频控制。
采用转子位置信号来控制变频器换相时,叫做自控式变频控制。
本文着重探讨的异步电动机变压变频控制策略,稍加改变,同样可以适用于同步电动机。
下面将按照笼型异步电动机变压变频控制策略的发展脉络进行论述。
3 基于稳态模型的控制策略交流电动机变压变频的基本控制方式是,在基频以下采用恒压频比控制,低频时须抬高电压,以补偿定子压降;在基频以上则用恒压升频控制,相当于直流电动机的弱磁升速。
最初开发交流传动控制系统时,只依据电机的稳态数学模型,显然其动态控制性能不高,但控制规律简单,因此至今仍在一般调速系统中普遍应用。
311 转速开环恒压频比控制[1,2]这是从变压变频基本控制方式出发的最简单的控制策略,为普通型通用变频器所采用,适用于没有高动态性能要求的一般的交流调速场合,例如风机、水泵等。
由于它不含有电流控制,起动时必须具有给定积分环节(算法),以抑制电流冲击,积分时间常数可视具体要求来调整。
控制软件中还须备有多条电压(转矩)补偿特性,以供不同负载需要。
312 基于稳态模型的转速闭环转差频率控制[1~3]从异步电机稳态模型可以证明,当稳态气隙磁通恒定时,电磁转矩近似与转差频率X s 成正比,如果能保持稳态转子全磁链恒定,则转矩准确地与X s 成正比,因此,控制X s 就相当于控制转矩。
采用转速闭环的X s 控制,使定子频率信号X 1=X r +X s ,则X 1随着实际转速X r 增长或降落,有如水涨而船高,得到平滑而稳定的调速,保证了较高的调速范围。
然而,由于这些方法只依据稳态模型,还得不到很理想的动态控制性能。
4 基于动态模型的控制策略要获得高动态性能,必须依据电机的动态数学模型。
交流电机的动态数学模型是非线性多变量的,其输入变量是定子电压和频率,输出变量是转速和磁链(定子磁链或转子磁链,或气隙磁链),如果仍采用简单的线性PID 控制器,就必须对模型进行改造,使之解耦与线性化。
近年来,研究了各种非线性控制器,可以避开改造模型的程序。
411 按转子磁链定向的矢量控制采用由转子磁链7r 决定d 轴方向的dq 同步旋转坐标系时,7rd S 7r ,7rq S 0,定子电流被分解为励磁分量i sd 和转矩分量i sq ,得到类似于直流电机的转矩模型T e =n p L mL r7r i sq (2)而转子磁链和转差频率分别为7r =L mT r s +1isd(3)和X s =L m i sqT r 7r(4)式中 T r )))转子励磁时间常数T r =R rL r这时,异步电机的动态数学模型可以简化如图1所示。
图1 异步电机按转子磁链定向矢量变换的动态结构图Fig 11 The dynamic structural diagram of asynchronousmachines with vector transformation orientedto the rotor flux linkage在矢量变换后的异步电机数学模型中,定子电流被分解成转矩分量i sq 和励磁分量i sd ,分别决定电磁转矩T e 和转子磁链7r ,有的文献称之为/解耦0,但是,由于i sq 与7r 相乘才得到T e ,在动态过程中X r 仍受到7r 的影响,因此,X r 与7r 之间在动态过程中并未解耦。
如果要模仿直流传动系统分别设计矢量控制系统的转速和磁链调节器,就必须解决X r 与7r 之间的动态解耦问题,通常的办法是在转速调节器ASR 后面设置除法环节,如图2所示。
由于矢量变换模型的给定信号是定子电流,图2中的变压变频装置应采用电流控制型的电力电子变换器。
假设:¹忽略电力电子变换器的滞后效应;º忽略由磁链模型输出的转子磁链幅值7r 和相角H 与实际值的误差。
在这样的条件下,控制器中的除法环节(A7r )可与电机模型中的乘法环节(@7r )对消,从而近似地实现了X r 与7r之间的动态解耦。
图2 采用电流控制型PWM 变换器的矢量控制交流调速系统Fig 12 Vector -controlled ac adjustable speed system with curren -t controlling PWM converter实现X r 与7r 的解耦也可以不用除法环节,而采用转矩调节器构成转矩内环直接输出i *sq ,如图3所示。
转矩反馈信号可利用动态转矩模型求得。
这时,磁链幅值变化产生的扰动受到转矩内环的抑制,从而近似地实现X r 与7r解耦。
图3 带转矩内环的矢量控制系统的部分控制环节Fi g 13 A part of the vector control sys tem withinner torque control loop对于电压控制型的通用变频器,需把电流控制信号转换成电压控制信号,有两种方法:¹设置两个电流分量的电流调节器,以输出电压控制信号u *sd 和u *sq ;º利用i -u 模型构成前馈环节。
经典的矢量控制系统具有磁链反馈调节,磁链反馈信号得自电机的磁链模型。
当模型中的参数受环境影响而改变时,反馈信号及磁场定向都会失真,这时,不如索性舍去磁链闭环,而利用式(4)从给定磁链7*r 计算转差频率X s ,得到磁链开环控制的转差型矢量控制系统,或称间接矢量控制系统。
其控制结构简单(可参看文献[2]),在实践中获得了广泛的应用。
412 保持定子磁链恒定的直接转矩砰-砰控制[2,4]前节已经指出,采用转矩反馈的内环控制可以抑制磁链变化对转矩的影响,近似地实现转速与磁链解耦,直接转矩控制系统正是突出这一特点的。
常用的直接转矩控制系统采用砰-砰控制,可以省去矢量变换,还可得到转矩的快速动态响应。
至于磁链控制,在这里选择了定子磁链7s ,而不是转子磁链7r ,从而避开了转子参数变化的影响,提高了系统的鲁棒性。
图4给出了保持定子磁链恒定的直接转矩砰-砰控制系统。
转矩和定子磁链闭环都采用双位式砰-砰控制,根据它们的变化直接选择电压空间矢量SVPW M 的开关状态,省去线性调节器和旋转坐标变换,控制结构大为简化。