调速系统
汽轮机调速系统的组成和工作原理
汽轮机调速系统的组成和工作原理1.信号采集与处理单元：主要负责采集汽轮机转速、负荷、温度等信号，并进行处理与计算，产生控制信号。
2.控制阀系统或喷油系统：根据信号采集与处理单元的输出信号，控制汽轮机进气量、蒸汽流量或燃油喷射量，从而调节汽轮机的转速。
3.调速器：用于调整调速系统的参数、控制模式和条件，通过切换不同模式和参数，实现不同工况下汽轮机的稳定运行。
4.速度控制器：负责测量汽轮机的转速，并将实际转速与设定转速进行比较，产生控制信号，用于调节控制阀或喷油系统。
5.负荷控制回路：用于监测汽轮机负荷变化，并根据负荷需求调整汽轮机的转速。
6.功率调节回路：通过测量汽轮机输出功率，与设定功率进行比较，并根据偏差调整汽轮机控制阀或喷油系统，以实现功率的稳定调节。
1.初始状态下，汽轮机启动后，控制阀或喷油系统关闭，转速较低。
2.信号采集与处理单元采集汽轮机转速信号，并与设定转速信号进行比较，产生偏差信号。
3.速度控制器接收偏差信号，并产生控制信号，将其发送给控制阀或喷油系统。
4.控制阀或喷油系统根据控制信号的大小，调节汽轮机的进气量、蒸汽流量或燃油喷射量，使转速逐渐接近设定转速。
5.速度控制器持续监测转速，并根据实际转速与设定转速的偏差，调整控制信号的大小，继续调节控制阀或喷油系统，以达到维持设定转速的目标。
6.同时，负荷控制回路和功率调节回路检测并调节负荷和功率，以确保汽轮机在稳定工况下工作。
需要注意的是，汽轮机调速系统的设计和运行需要具备高度的稳定性和可靠性，因为汽轮机工作时可能面临负荷变化、突然断电或故障等情况，调速系统的响应速度和精度对汽轮机的工作性能和安全运行至关重要。
因此，在设计调速系统时，需要充分考虑系统的鲁棒性、故障检测和容错能力等因素。
汽轮机调速系统工作原理
汽轮机调速系统工作原理
汽轮机调速系统是通过对汽轮机的供气量、供水量或燃油量进行调节，使得汽轮机的输出转速能够稳定在所需的设定值上。
汽轮机调速系统的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 采集转速信号：调速系统首先通过传感器或编码器等装置，实时地采集汽轮机的转速信息。
这些转速信号会反映出汽轮机输出功率的变化情况。
2. 比较与调整：调速系统将采集到的转速信号与设定值进行比较。
如果两者的差别超出了允许范围，调速系统则会发出控制信号进行调整。
调整方式可以是通过改变汽轮机的供气量、供水量或燃油量来实现。
3. 控制执行：调速系统的控制信号被送往执行机构，如阀门或执行器等，来调整汽轮机的进气阀门、喷油阀门或供水阀门等。
这样就可以调整汽轮机的供气量、供水量或燃油量，使其输出转速逐渐趋向设定值。
4. 反馈：调速系统会不断地采集汽轮机的转速信号，并与设定值进行比较。
通过持续地比较与调整，调速系统可以不断地对汽轮机的输出转速进行修正，使其保持在设定值上。
总的来说，汽轮机调速系统通过不断地采集转速信号、比较与调整、控制执行和反馈等步骤，使得汽轮机能够根据设定值来调整输出转速，以满足不同工况下的需求，并实现稳定运行。
串级调速系统的调速原理
串级调速系统的调速原理
串级调速系统是一种常见的电机调速方法，通过在电机转速控制回路中增加一个或多个串级调速元件，实现对电机转速的调节。
其调速原理主要包括以下几个方面：
1. 速度传感器：串级调速系统通常需要一个速度传感器来实时监测电机的转速。
速度传感器可以是光电编码器、霍尔传感器等，将转速的信息转换为电信号输入到调速控制器中。
2. 调速控制器：调速控制器是串级调速系统的核心部件，负责接收速度传感器的信号，并根据设定的转速要求计算出电机控制信号，控制电机的转速。
常见的调速控制器有PID控制器、模糊控制器等，根据不同的系统要求选择不同的控制器。
3. 整流器和逆变器：串级调速系统通常采用可调电压可调频率的方式来调节电机的转速。
因此，调速控制器会控制整流器和逆变器来改变电机的供电电压和频率。
整流器将交流电转换为直流电，逆变器将直流电转换为可调的交流电供给电机。
4. 串级调速元件：串级调速系统针对不同的调速要求，可能会增加一些串级调速元件，用于改变电机的特性或增加调速范围。
常见的串级调速元件有降耗器、齿轮箱、变速器等，通过增加这些元件，可以实现更广泛的调速范围和更精确的
转速控制。
总体而言，串级调速系统通过引入调速控制器、整流器和逆变器，以及可能的串级调速元件，实现对电机转速的控制。
通过调节电机供电电压、频率和转速特性，使电机能够按照要求的转速运行，满足不同的工业应用需求。
汽轮机调速系统的原理
汽轮机调速系统的原理
汽轮机调速系统是通过调节汽轮机的进气量或出力负荷来实现稳定的转速控制的。
其基本原理是根据转速信号对进气量或出力负荷进行反馈调节，使汽轮机转速维持在设定值附近。
调速系统通常由三部分组成：传感器、调节器和执行机构。
传感器用于测量汽轮机的转速，反馈给调节器。
调节器根据转速信号与设定值之间的差异，生成控制信号。
执行机构将控制信号转换为调节阀或调节装置的动作，调节汽轮机的进气量或出力负荷。
在调速系统的工作过程中，当汽轮机的转速低于设定值时，调节器会发出使进气量增加或出力负荷减小的信号，使汽轮机的转速上升。
反之，当转速高于设定值时，调节器会发出使进气量减少或出力负荷增加的信号，使汽轮机的转速降低。
调速系统的关键在于传感器的准确性和调节器的响应速度。
传感器应具备快速、准确地测量汽轮机转速的能力，以便及时提供反馈信号。
调节器需要能够根据转速信号的变化快速调整控制信号，以保持转速的稳定。
总结而言，汽轮机调速系统的原理是基于转速信号的反馈调节，通过调节汽轮机的进气量或出力负荷来实现稳定的转速控制。
通过传感器、调节器和执行机构的协调工作，使汽轮机的转速能够保持在设定值附近。
交流调速系统概述
交流调速系统概述Revised on July 13, 2021 at 16:25 pm交流调速系统概述1.1、交流调速系统的特点对于可调速的电力拖动系统;工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类;这主要是根据采用什么电流制型式的电动机来进行电能与机械能的转换而划分的..所谓交流调速系统;就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置;并对其进行控制以产生所需要的转速..相比于直流电动机;交流电动机具有结构简单;制造成本低;坚固耐用;运行可靠;维护方便;惯性小;动态响应好;以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点..随着电力电子技术;大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展;交流可调传动得到了广泛的发展;诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速;特别是矢量控制技术的应用;使得交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、较高的稳速精度、快速的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能..现在从数百瓦的伺服系统到数百千瓦的特大功率高速传动系统;从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动;从单机传动到多机协调运转;已几乎都可采用交流调速传动..1.2交流调速系统的应用由于交流调速系统的优越性;其已经普遍应用于现代工业中;主要由以下几个方面：1、风机、水泵、压缩机耗能占工业用电的40%;进行变频、串级调速;可以节能..2、对电梯等垂直升降装置调速实现无级调速;运行平稳、档次提高..3、纺织、造纸、印刷、烟草等各种生产机械;采用交流无级变速;提高产品的质量和效率..4、钢铁企业在轧钢、输料、通风等多种电气传动设备上使用交流变频传动..5、有色冶金行业如冶炼厂对回转炉、培烧炉、球磨机、给料等进行变频无级调速控制..6、油田利用变频器拖动输油泵控制输油管线输油..此外;在炼油行业变频器还被应用于锅炉引风、送风、输煤等控制系统..7、变频器用于供水企业、高层建筑的恒压供水..8、变频器在食品、饮料、包装生产线上被广泛使用;提高调速性能和产品质量..9、变频器在建材、陶瓷行业也获得大量应用..如水泥厂的回转窑、给料机、风机均可采用交流无级变速..10、机械行业是企业最多、分布最广的基础行业..从电线电缆的制造到数控机床的制造..电线电缆的拉制需要大量的交流调速系统..一台高档数控机床上就需要多台交流调速甚至精确定位传动系统;主轴一般采用变频器调速只调节转速或交流伺服主轴系统既无级变速又使刀具准确定位停止;各伺服轴均使用交流伺服系统;各轴联动完成指定坐标位置移动..1.3、交流调速系统分类交流调速系统分为交流异步电动机调速系统和交流同步电动机调速系统两大类..1、在交流异步电动机中;从定子传入转子的电磁功率m p 可以分成两部分：一部分m mech p s -1p ）（=是拖动负载的有效功率;另一部分是m s sp p =与转差率s 成正比的转差功率;转差功率的流向是调速系统效率高低的标志..就转差功率的流向向而言;交流异步电动机调速系统可以分为三种：1、转差功率消耗型调速系统这种调速系统全部转差功率都被消耗掉;用增加转差功率的消耗来换取转速的降低;转差率s 增大;转差功率m s sp p =增大;以发热形式消耗在转子电路里;使得系统效率也随之降低..定子调压调速、电磁转差离合器调速及绕线式异步电动机转子串电阻调速这三种方法属于这一类;这类调速系统存在着调速范围愈宽;转差功率s p 愈大;系统效率愈低的问题;故不值得提倡..2、转差功率馈送型调速系统这种调速系统的大部分转差功率通过变流装置回馈给电网或者加以利用;转速越低回馈的功率越多;但是增设的装置也要多消耗一部分功率..绕线式异步电动机转子串级调速即属于这一类;它将转差功率通过整流和逆变作用;经变压器回馈到交流电网;但没有以发热形式消耗能量;即使在低速时;串级调速系统的效率也是很高的..3、转差功率不变型调速系统这种调速系统中;转差功率仍旧消耗在转子里;但不论转速高低;转差功率基本不变..如变极对数调速;变频调速即属于这一类;由于在调速过程中改变同步转速0n ;转差率s 是一定的;故系统效率不会因调速而降低..在改变0n 的两种调速方案中;又因变极对数调速为有极调速;且极数很有限;调速范围窄;所以;目前在交流调速方案中;变频调速是最理想;最有前途的交流调速方案..2、在交流同步电动机中;由于其转差功率恒为零;从定子传入的电磁功率m P 全部变为机械轴上输出的机械功率m ech P ;只能是转差功率不变型的调速系统..其表达式为p 1n f60n n ==;同步电动机的调速只能通过改变同步转速1n 实现;由于同步电动机极对数是固定的;只能采用变压变频调速..交流调速系统的调速2.1三大调速方案由电机与拖动技术知;交流异步电动机的转速公式如下：n 1p s -1f 60n ）（=1-1式中 n p ——电动机定子绕阻的磁极对数；1f ——电动机定子电压供电频率；s ——电动机的转差率..由电机理论知道;三相异步电动机定子每相电动势的有效值是m 11g N 4.44f Φ=E 1-2式中g E —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值V ；1f —定子频率Hz ；1N —定子每相绕组串联匝数；m Φ—每极磁通量Wb..从上两式中可以看出;调节交流异步电动机的转速有三大类方案..1、变压变频调速当异步电动机的磁极对数n p 一定;转差率s —定时;改变定子绕组的供电频率1f 可以达到调速目的;为了达到良好的控制效果;常采用电压——频率协调控制;电动机转速n 基本上与电源的频率 1f 成正比;因此;就能平滑地调节供电电源的频率;无级地调节异步电动机的转速..变频调速调速范围大;低速特性较硬;只要控制好g E 和1f 便可达到控制气隙磁通m Φ的目的;对此有基频额定频率50Hz f =以下和基频以上两种情况;基频50Hz f =以下;保持气隙磁通不变;属于恒转矩调速方式；在基频50Hz f =以上;保持定子电压不变;属于恒功率调速方式..1、基频以下调速在基频一下调速时;为了保持电动机的负载能力;应保持气隙磁通m Φ为额定值N m Φ不变;这就要求频率1f 从额定值N 1f 向下调节时;必须同时降g E 使 m 11g N 4.44f Φ=E 常数= ; 即保持电动势与频率之比常数进行控制..这种控制又称为恒磁通变频调速;属于恒转矩调速方式..但是;g E 难于直接检测和直接控制..当g E 和1f 的值较高时;定子的漏阻抗压降相对比较小;如忽略不计;则可近似地保持定子相电压s U 和频率1f 的比值为常数;即认为g E U =1;保持=1f s U 常数即可;这就是恒压频比控制方式;是近似的恒磁通控制..低频时;1U 和g E 都较小;定子电阻和漏磁感抗压降主要是定子电阻压降所占的分量比较显着;不能再忽略..这时;可以人为地适当提高定子电压s U ;以便近似地补偿定子阻抗压降;使气隙磁通基本保持不变..图1 基频以下调速机械特性（2）、基频以下电流补偿控制基频以下运行时;采用恒压频比的控制方法具有控制简便的有点;但负载的变化将导致磁通的改变;因此采用需要采用定子电流补偿;根据电子电流的大小改变电子电压;保持磁通恒定..有保持定子磁通ms Φ曲线a 、气隙磁通m Φ曲线b 和转子磁通mr Φ曲线c 恒定的三种控制方法;以下图 2 是这三种控制方法的特性曲线图2 不同控制方式下;异步电动机的机械特性与恒压频比控制相比;恒定子磁通ms Φ、恒气隙磁通m Φ和恒转子磁通mr Φ的控制方式均需要定子电流补偿;控制要复杂一些..恒定子磁通ms Φ和恒气隙磁通m Φ的控制方式虽然改善了低速性能;但机械特性还是非线性的;产生转矩的能力受到限制..恒转子磁通mr Φ的控制方式;可以得到和直流他励电动机一样的线性机械特性;性能最佳..3、基频以上调速在基频以上调速时;频率可以从N 1f 往上升高;但受电机绝缘耐压的限制;定子电压s U 却不能超过额定电压;最多只能保持sN U U =s 额定电压不变..由式1-2可知;这必然会导致主磁通m Φ随着1f 的上升而降低;使异步电动机工作在弱磁状态;允许输出转矩减小;但转速却升高了;可以认为允许输出转功率基本不变;属于近似的恒功率调速方式..其机械特性曲线在固有特性曲线之上..2、改变电动机的极对数调速由异步电动机的同步转速n 11p f 60n =可知;在供电电源频率1f 不变的条件下;通过改接定子绕组的连接方式来改变异步电动机定子绕组的磁极对数n p ;即可改变异步电动机的同步转速1n ;从而达到调速的目的..这种控制方式比较简单;只要求电动机定子绕组有多个抽头;然后通过触点的通断来改变电动机的磁极对数..采用这种控制方式;电动机转速的变化是有级的;不是连续的;一般最多只有三档;适用于自动化程度不高;且只需有级调速的场合..3、改变电动机的变转差率调速由式1-1知;可以通过改变异步电动机的转差率s 来改变电动机转速..改变转差率调速的方法很多;常用的方案有：异步电动机定子调压调速、电磁转差离合器调速、绕线式异步电动机转子回路串电阻调速和串级调速等..1、异步电动机定子调压调速定子调压调速系统就是在恒定交流电源与交流电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器;这种调压调速系统仅适用于一些属短时与重复短时作深调速运行的负载..为了能得到好的调速精度与能稳定运行;一般采用带转速负反馈的控制方式..所使用的电动机可以是绕线式异电动机或是有高转差率的鼠笼式异步电动机..2、电磁转差离合器调速电磁转差离台器调速系统;是由鼠笼式异步电动机、电磁转差离合器以及控制装置组合而成..鼠笼式电动机作为原动机以恒速带动电磁离合器的电枢转动;通过对电磁离合器励磁电流的控制实现对其磁极的速度调节..这种系统一般也采用转速闭环控制..3、绕线式异步电动机转子回路串电阻调速绕线式异步电动机转子回路串电阻调速就是通过改变转子回路所串电阻来进行调速;这种调速方法简单;但调速是有级的;串入较大附加电阻后;电动机的机械特性很软;低速运行损耗大;稳定性差..4、绕线式异步电动机串级调速绕线式异步电动机串级调速系统就是在电动机的转子回路中引入与转子电势同频率的反向电势f E ;只要改变这个附加的;同电动机转子电压同频率的反向电势f E ;就可以对绕线式异步电动机进行平滑调速..f E 越大;电动机转速越低..上述这些调速的共同特点是在调速过程中没有改变电动机的同步转速0n ;所以低速时转差率s 较大..2.2、异步电动机的调速系统1、脉冲宽度调制技术在异步电动机变频调速时;为了得到理想的控制效果需要有电压与频率均可调的交流电源;常用的交流可调电源是由电力电子器件构成的静止式功率变换器;一般称为变频器..这就涉及到了交流PWM 变频技术;即脉冲宽度调制技术;这是现代变频器中用得最多的控制技术..脉冲宽度调制PWM 的基本思想是：控制逆变器中的电力电子器件的开通或关断;输出电压为高度相等、宽度按一定规律变化的脉冲序列;用这样的高频脉冲序列代替期望的输出电压..传统的交流PWM 技术是用正玄波来调制等腰三角波;称为正弦脉冲宽度调制SPWM;随着控制技术的发展;产生了电流跟踪PWMCFPWM 控制技术和电压空间矢量PWMSVPWM 控制技术..1、正弦脉冲宽度调制SPWMSPWM 是以频率与期望值得输出电压波相同的正弦波作为调制波;以频率与期望波高得多的等腰三角波作为载波;当调制波与载波相交时;由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻;从而获得高度相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列..SPWM 采用三相分别调制;在调制度为1时;输出相电压的基波幅值为2U d;输出线电压的基波幅值为d 23U ;直流电压的利用率为[]9866.0..若调制度大于1;直流电压的利用率可以提高;但会产生失真现象;谐波分量增加..这是普通SPWM 变频器的一个短处;其输出电压带有一定得谐波分量;为降低谐波分量;减少电动机的转矩脉动;在SPWM 的基础上衍生出“消除指定次数谐波”的SHEPWM 控制技术..2、电流跟踪PWMCFPWM 控制技术SPWM 控制技术的目的只在于使输出电压接近正玄波;并为考虑到电流波形因负载的性质及大小的影响..对了、交流电动机来说;应该保证为正玄波的是电流;稳态时在绕组中通入三相平衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值;不产生脉动;这就是以正弦波电流为控制目标的优越性;电流跟踪PWM 就能实现这种控制..CFPWM 的控制方法是在原有主回路的基础上;采用电流闭环控制;使实际电流快速跟随给定值;在稳态时;尽可能使实际电流接近正弦波形..常用的电流闭环控制方法是电流滞环跟踪PWM..在电流滞环跟踪PWM 的控制系统中;以PWM 变压变频器的A 相控制原理为例..其中;电流控制器是滞环的比较器;环宽为2h;将给定电流与输出电流进行比较;当电流偏差A i ∆超过h ±时;经滞环控制器HBC 控制逆变器A 相上或下桥臂的功率器件动作..B 、C 两相的控制与A 相相同..电流跟踪PWMCFPWM 控制技术的特点是精度高、响应快;且易于实现;但功率开关器件的开关频率不定..一般可采用具有恒定开关频率的电流控制器来克服..具有电流滞环跟踪控制的PWM型变压变频器用于调速系统时;只需要改变电流给定信号的频率即可实现变频调速;无需再人为地调节逆变器电压..此时;电流控制环只是系统的内环;外环仍应有转速外环;才能视不同负载的需要自动控制给定电流的幅值..3、电压空间矢量PWMSVPWM控制技术交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场;从而产生恒定的电磁转矩..把逆变器和交流电动机视为一体;以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作;这种控制方法称作为“磁链跟踪控制”磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的;所以又称为“电压空间矢量PWM控制”..电压空间矢量控制是一种新的控制理论和控制技术;它的基本思想是：按空间矢量的平行四边形合成法则;用相邻的两个有效工作矢量合成期望的输出矢量;设法摸拟直流电动机的控制特点来进行交流电动机的控制..调速的关键问题是转矩控制问题;为使交流电动机得到和直流电动机一样的转矩控制性能;必须通过坐标变换理论;按转子磁链定向把交流电动机的定子电流分解成磁场定向坐标的励磁分量和与之相垂直的坐标转矩分量;把固定坐标系变换为旋转坐标系解耦后;交流量的控制变为直流量的控制便等同于直流电动机..即如果在调速过程中始终维持定子电流的励磁分量不变;而控制转矩分量;它就相当于直流电机中维持励磁不变;而通过控制电枢电流来控制电机的转矩一样;能使系统具有较好的动态特性..SVPWM控制模式的特点:1、逆变器共有8个基本输出矢量;6个有效工作矢量和2个零矢量;在一个旋转周期内;每个有效工作矢量只作用1次的方式；只能生成正六边形的旋转磁链;谐波分量大;将导致转矩脉动..2、用相邻的2个有效工作矢量;可合成任意的期望输出电压矢量;使磁链轨迹接近于圆..开关周期越小;旋转磁场越接近于圆;但功率器件的开关频率提高..3、利用电压空间矢量直接生成三相PWM波;计算方便..4、与一般的SPWM相比较;SVPWM控制方式的输出电压可提高15%..异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统通过坐标变换和按转子磁链定向;可以得到等效的直流电动机模型;在按转子磁链定向坐标系中;用直流机的方法控制电磁转矩与磁链;然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经逆变换得到三相坐标系的对应量;以施以控制..由于变换的是矢量;所以坐标变换也可称作矢量变换;相应的控制系统成为矢量控制系统..图 3 矢量控制系统控制原理结构图按转子磁链定向的矢量控制系统的关键是准确定向;也就是说需要获得转子磁链矢量的空间位置;根据转子磁链的实际值进行矢量变换的方法;称作直接定向..转子磁链的直接检测相当困难;实际的系统中;多采用间接计算的方法;即利用容易测得的电压、电流或转速等信号;借助于转子磁链模型;实时计算磁链的幅值与空间位置.. 在计算模型中;由于主要实测信号的不同;分为电流模型和电压模型两种..电压模型更适合于中、高速范围;而电流模型能适应低速..有时为了提高准确度;把两种模型结合起来;在低速时采用电流模型;在中、高速时采用电压模型..矢量控制系统的特点：1、按转子磁链定向;实现了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦;需要电流闭环控制..2、转子磁链系统的控制对象是稳定的惯性环节;可以采用磁链闭环控制;也可以是开环控制..3、采用连续的PI 控制;转矩与磁链变化平稳;电流闭环控制可有效地限制启、制动电流..异步电动机按定子磁链控制的直接转矩控制系统矢量控制方法的提出使交流传动系统的动态特性得到了显着的改善;并且具有调速范围宽的特点..但是经典的矢量控制方法比较复杂;它要进行坐标变换;且需精确测算出转子磁链的大小和方向;比较麻烦;且其精度受转子参数变化的影响很大..继而又出现了一种对交流电动机实现直接转矩控制的新方法;它避开了矢量控制中的两次坐标变换及求矢量的模与相角的复杂计算工作量;直接在它的转速环里面;利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩;其基本原理是根据定子磁链幅值偏差和电磁转矩偏差的符号;再根据当前定子磁链矢量所在的位置;直接选取合适的电压空间矢量;减少定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差;实现电磁转矩与定子磁链的控制;响应较快;控制性能比矢量控制还好..直接转矩控制系统简称DTC 系统;是继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;在它的转速环里面;利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩..图4 直接转矩控制系统原理结构在转速环里面设置了转速内环;可以抑制定子磁链对内环控制对象的扰动;从而实现了转速和磁链子系统之间的近似解耦..根据定子磁链幅值偏差s ϕ∆的符号和电磁转矩e T ∆的符号;再依据当前定子磁链矢量s ψ所在的位置;直接选取合适的电压空间矢量;减小定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差;实现电磁转矩与定子磁链的控制..转速双闭环：ASR 的输出作为电磁转矩的给定信号；设置转矩控制内环;它可以抑制磁链变化对转速子系统的影响;从而使转速和磁链子系统实现了近似的解耦..转矩和磁链的控制器：用滞环控制器取代通常的PI 调节器..与VC 系统一样;它也是分别控制异步电动机的转速和磁链;但在具体控制方法上;DTC 系统与VC 系统不同的特点是：1、转矩和磁链的控制采用双位式控制器;并在 PWM 逆变器中直接用这两个控制信号产生电压的SVPWM 波形省去了旋转变换和电流控制;简化了控制器的结构..2、选择定子磁链作为被控量;计算磁链的模型可以不受转子参数变化的影响;提高了控制系统的鲁棒性..如果从数学模型推导按定子磁链控制的规律;显然要比按转子磁链定向时复杂;但是;由于采用了非线性的双位式控制;这种复杂性对控制器并没有影响..3、由于采用了直接转矩控制;在加减速或负载变化的动态过程中;可以获得快速的转矩响应;但必须注意限制过大的冲击电流;以免损坏功率开关器件;因此实际的转矩响应的快速性也是有限的..1、同步电动机的分类与异步电动机相比;在稳态时同步电动机的稳态转速等于同步转速;即1n n =；定子除了定子磁动势外;在转子侧还有独立的直流励磁或者永久磁钢励磁；同步电动机的气隙是不均匀的有凸极和隐极之分;异步电动机要靠加大转差后才能提高转矩;而同步电动机只需加大功率角就能增大转矩;同步电动机比异步电动机对转矩扰动具有更强的承受能力;动态响应快..同步电动机按励磁方式分为可控励磁同步电动机和永久同步电动机..可控励磁同步电动机在转子侧有独立的直流励磁;可以通过调节转子的直流励磁电流;改变输入功率因数;可以滞后也可以超前..永磁同步电动机的转子用永磁材料制成;无需直流励磁;具有体积小、重量轻;运行效率高;结构紧凑和动态性能好的特点..2、同步电动机的特点与异步电动机相比;同步电动机具有以下特点：1、交流电机旋转磁场的同步转速1n 与定子电源频率1f 有确定的关系：异步电动机的稳态转速总是低于同步转速的;而同步电动机的稳态转速等于同步转速..2、异步电动机的磁场仅靠定子供电产生;而同步电动机除定子磁动势外;在转子侧还有对立的直流励磁;或者靠永久磁钢励磁..3、同步电动机转子除直流励磁磁阻外;还可能有自身短路的阻尼绕组..4、异步电动机的气隙是均匀的;而同步电动机则有隐极和凸极之分;隐极式电机气隙均匀;凸极式则不均匀..同步电动机按励磁方式分为可控励磁同步电动机和永磁同步电动机两种..其中;永磁同步电动机按气隙磁场分布分为正弦波永磁同步电动机和梯形波永磁同步电动机无刷直流电动机..分析同步电动机恒频恒压时的稳定运行问题;在20πθ<<的范围内;同步电动机能够稳定运行..在πθπ<<2的范围内;当负载转矩加大时;转子减速使矩角θ增加;但随着θ增加;电磁转矩反而减小;由于电磁转矩的减小;导致θ继续增加;最终;同步电动机转速偏离同步转速;出现失步现象;同步电动机不能稳定运行..当同步电动机在工频电源下起动时;定子磁动势以同步转速旋转;电动机转速具有较大的滞后;不能快速跟上同步转速；在一个周期内;电磁转矩平均值等于零;故同步电动机不能起动..同步电动机中转子有起动绕组;使电动机按异步电动机的方式起动;当转速接近同步转速时再通入励磁电流牵入同步..3、同步电动机的调速方式。
变频调速系统的构成及原理
变频调速系统的构成及原理
变频调速系统主要由变频器、电机和控制系统三大部分构成。
其中，变频器是变频调速系统的核心部件，它将电源输入的交流电转换为可调频率、可调幅值的交流电输出给电机，实现电机的调速控制。
其工作原理如下：
1. 变频器部分：变频器将电网提供的固定频率、固定幅值的交流电输入，通过整流、滤波等电路将交流电转换为直流电，然后再通过逆变电路将直流电转换为可调频率、可调幅值的交流电送给电机。
2. 电机部分：电机接收变频器输出的可调频率、可调幅值的交流电，并根据输入的频率和幅值进行相应的转速调节。
通常使用的电机为三相异步电机，也称为感应电机。
电机通过转子与旋转磁场之间的相互作用，实现机械能的转换。
3. 控制系统部分：控制系统主要由微处理器、传感器、编码器、人机界面等组成。
它实时监测电机的转速、输出负载等参数，并根据需求通过变频器调节输出频率和幅值，以实现对电机转速的精确控制。
控制系统可以根据预设的转速曲线、负载变化等参数进行相应调整，实现高效、稳定的调速控制。
通过以上的构成和原理，变频调速系统可以根据实际需求进行灵活的调速控制，实现节能降耗、控制精度高、工作稳定等优点，广泛应用于机械、电力、石化、
交通等领域。
发电机调速系统的原理应用
发电机调速系统的原理应用1. 概述发电机调速系统是一种用于控制发电机旋转速度的系统，其主要功能是维持发电机输出电压的稳定性。
本文将介绍发电机调速系统的原理和应用。
2. 原理发电机调速系统的原理是通过调整发电机的输入机械功与输出电磁功之间的平衡来实现稳定的输出电压。
其基本原理包括输入功率测量、控制逻辑和执行机构三个方面。
2.1 输入功率测量发电机调速系统需要测量发电机的输入功率，以便控制发电机转速。
常用的输入功率测量方法包括直接测量发电机的机械功率、间接测量发电机的电功率和使用转速传感器测量发电机转速。
2.2 控制逻辑发电机调速系统的控制逻辑主要包括调速器和反馈控制系统。
调速器是根据系统的需求来控制发电机转速，通常使用PID控制算法来实现。
反馈控制系统则将发电机的实际转速反馈给调速器，以便调整输出功率。
2.3 执行机构执行机构是发电机调速系统中的关键组成部分，主要用于控制发电机的输入输能和输出电磁功率之间的平衡。
常见的执行机构包括机械执行机构和电子执行机构。
机械执行机构通常由液压或机械传动装置驱动，而电子执行机构则通过电子元件来完成。
3. 应用发电机调速系统广泛应用于各个领域的发电设备中，包括火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂等。
下面是一些发电机调速系统的应用场景：•火力发电厂中的锅炉和汽轮机的调速系统•水力发电厂中的水轮机的调速系统•核能发电厂中的蒸汽涡轮机的调速系统发电机调速系统的主要应用目的是保持电压和频率的稳定性，以便满足不同负载条件下的电力需求。
它可以根据负荷变化自动调整发电机输出功率，并且可以防止过度负载或欠负载。
4. 总结发电机调速系统是一种用于控制发电机输出电压稳定性的重要系统。
本文介绍了其原理和应用。
通过对输入功率的测量、控制逻辑和执行机构的调整，发电机调速系统能够实现稳定的输出电压。
在各种发电设备中广泛应用的发电机调速系统，能够满足不同负载条件下的电力需求，并保证电网的稳定运行。
交流调速系统的应用原理
交流调速系统的应用原理1. 简介交流调速系统是一种用于调节电机转速的系统，广泛应用于各种机械设备中。
它通过改变电机输入的电压和频率来控制电机的转速，从而实现对设备的精准控制。
本文将介绍交流调速系统的应用原理，并对其工作流程进行详细解析。
2. 应用原理交流调速系统主要由四个部分组成：输入电源、频率变换器、转速反馈器和控制器。
下面将逐一介绍各个部分的作用和原理。
2.1 输入电源输入电源是整个交流调速系统的能量来源，通常为市电或发电机提供的交流电。
输入电源的电压和频率决定了交流调速系统的工作状态，对于不同的设备，需要选择合适的输入电源参数。
2.2 频率变换器频率变换器是交流调速系统的核心组件之一，它负责接收输入电源的电压和频率，并将其转换为适合电机工作的电压和频率。
频率变换器采用电子元器件来实现，内部含有逆变器、滤波器等电路，通过调整电路中的元器件参数，可以实现对输出电压和频率的控制。
2.3 转速反馈器转速反馈器用于监测电机的转速，并将转速信息反馈给控制器。
转速反馈器通常采用传感器或编码器等设备，将转速信号转换为电信号，并传递给控制器进行处理。
2.4 控制器控制器是交流调速系统的大脑，它接收转速反馈器传来的信号，并根据设定的目标转速进行处理。
控制器包含了一些计算和调节算法，根据转速反馈信号和设定值之间的差异，调整频率变换器的输出，使电机的转速逐渐接近目标转速。
3. 工作流程交流调速系统的工作流程如下：1.输入电源供电，提供工作所需的电压和频率。
2.频率变换器接收输入电源的电压和频率信号，并将其转换为适合电机工作的电压和频率。
3.转速反馈器监测电机的实际转速，并将转速信号传递给控制器。
4.控制器根据设定的目标转速和转速反馈信号之间的差异，计算出需要调整的频率变换器输出。
5.控制器将调整后的频率变换器输出信号发送给频率变换器，调整电机的电压和频率。
6.电机根据调整后的电压和频率工作，逐渐接近设定的目标转速。
汽轮机调速系统
汽轮机调速系统
汽轮机调速系统是指用于控制汽轮机转速的系统，其目的
是保持汽轮机转速稳定，在负载变化或其它干扰条件下能
快速、准确地调整汽轮机的输出功率。
汽轮机调速系统主要包括以下几个部分：
1. 测速装置：用于测量汽轮机转速的装置，通常使用磁电
式测速器或光电测速器。
2. 调节器：接收测速装置的转速信号，并根据预设的转速
设定值和负载要求，产生控制信号调节汽轮机的输出功率。
3. 作动器：接收调节器的控制信号，并通过执行机构调节
汽轮机的进气阀门或蒸汽调节阀门，控制汽轮机的蒸汽流
量或进气量。
4. 反馈装置：返回汽轮机转速的反馈信号给调节器，用于
闭环控制。
常见的反馈信号包括机械式转速计或数字式转
速计。
5. 电气控制系统：用于提供供电、信号传输和逻辑控制的电气系统，包括电源、信号处理器、PLC等。
汽轮机调速系统的工作原理是根据转速测量值与设定值之间的差异，通过调整汽轮机的进气阀门或蒸汽调节阀门，改变汽轮机的负荷，从而保持转速稳定。
调节器不断地与测速装置和反馈装置交互信息，根据转速偏差的大小快速调整控制信号，实现转速的闭环控制。
汽轮机调速系统的稳定性和灵活性对于汽轮机的正常运行和负载波动的适应性非常重要。
良好的调速系统能够使汽轮机在负载变化时快速响应，保持稳定的转速，同时又能防止因过大的调整幅度造成的震荡和不稳定现象。
可以通过设计合理的控制算法和优化系统参数来提高汽轮机调速系统的性能。
汽轮机调速系统原理
汽轮机调速系统原理
汽轮机调速系统是通过控制汽轮机的燃料供给和负载调节，使其在不同负荷条件下保持稳定运行的一种控制系统。
其原理主要包括几个方面：
1. 反馈控制原理：汽轮机调速系统通过测量转速信号、负载信号以及燃烧器供气压力等参数，形成反馈信号，并与设定值进行比较。
通过比较的结果，控制调速阀的开度，以实现转速的调整和稳定。
2. PID控制原理：调速系统中常采用PID控制器。
PID控制器
通过比较实际转速与设定值之间的误差，即偏差，根据比例、积分和微分三个控制量来调节调速阀的开度。
比例控制器根据误差大小来快速响应，积分控制器用于消除稳态误差，微分控制器用于减小系统的超调量和震荡。
3. 负载调节原理：汽轮机负载调节的原理是通过调整燃料供给量来实现的。
当负荷增加时，调速系统信号作用于燃料调节阀，使其开度增大，增加燃料供给，以增加汽轮机输出功率。
反之，当负荷减少时，信号作用于燃料调节阀，使其开度减小，减少燃料供给，以减少汽轮机输出功率。
4. 燃烧器供气控制原理：燃烧器供气控制是调速系统的重要部分之一。
其原理是根据燃烧器的氧气需求来调整供气压力。
当转速下降或负载增加时，氧气需求相应增加，调速系统信号作用于调节阀，使其打开，增加供气压力，以满足燃烧器的要求。
反之，当转速上升或负载减小时，供气压力相应减小，以节约
能源。
通过以上原理的综合作用，汽轮机调速系统能够实现稳定运行和负载变化的快速响应。
这不仅保证了汽轮机的运行安全和可靠性，也提高了能源利用效率。
汽轮机调速系统的工作原理
汽轮机调速系统的工作原理
汽轮机调速系统是一种用于控制汽轮机转速的系统，其工作原理基本上是通过调节汽轮机的负载来实现转速的稳定。
具体来说，汽轮机调速系统由以下几个主要组成部分构成：
1. 传感器：通过感知汽轮机的转速和负载情况，将信号传递给调速器。
2. 调速器：接收传感器的信号，并根据设定的转速使命令，计算出控制信号。
3. 执行器：接收控制信号，通过调节负载来改变汽轮机的输出功率，进而实现转速的调节。
4. 反馈回路：将汽轮机实际转速的信息反馈给调速器，以便及时调整控制信号。
当汽轮机的转速发生变化时，传感器感知到这些变化并将信号传递给调速器。
调速器根据接收到的信号和设定的转速使命，计算出相应的控制信号。
控制信号经过执行器传递给汽轮机，执行器根据控制信号的大小调节负载，从而改变汽轮机的输出功率。
同时，反馈回路实时地将汽轮机的实际转速信息传递给调速器。
调速器通过与设定的转速使命进行比较，计算出新的控制信号。
这个过程不断循环，直到汽轮机的实际转速稳定在设定值附近。
总的来说，汽轮机调速系统通过不断调节负载，使汽轮机的实际转速与设定值保持一致。
这样可以确保汽轮机在运行过程中稳定可靠地工作。
调速系统课程设计
调速系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解调速系统的基本概念，掌握其工作原理和关键组成部分。
2. 学生能够描述不同类型的调速系统，并分析其优缺点及适用场合。
3. 学生能够运用物理和数学知识解释和分析调速系统中的速度、加速度和力的关系。
技能目标：1. 学生能够运用图表、计算和模拟等方法，进行调速系统的设计和分析。
2. 学生能够运用实验设备，进行调速系统的搭建和调试，解决实际问题。
3. 学生能够运用科技文献和资料，对调速系统进行研究和评价，提出改进方案。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到调速系统在现代科技领域的重要地位，增强科技创新意识。
2. 学生能够通过调速系统的学习，培养团队协作、实践操作和问题解决的能力。
3. 学生能够关注调速系统在环保、节能等方面的应用，树立绿色可持续发展观念。
课程性质：本课程为高二年级物理选修课程，旨在通过理论教学和实践活动，帮助学生掌握调速系统的相关知识。
学生特点：高二学生在物理知识方面已有一定基础，具有较强的逻辑思维能力和实验操作能力，对科技创新感兴趣。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣和潜能。
通过多元化的教学手段，确保课程目标的实现，为学生的未来发展奠定基础。
二、教学内容1. 调速系统概述- 定义、作用及分类- 常见调速系统的应用案例2. 调速系统的基本原理- 速度与加速度的关系- 力与运动的关系- 能量转换与守恒原理3. 调速系统的关键组成部分- 驱动装置- 传动装置- 控制装置4. 不同类型调速系统的特点与比较- 电机调速系统- 发动机调速系统- 电磁调速系统5. 调速系统的设计与分析- 设计原则与方法- 数学模型与计算- 仿真模拟与优化6. 调速系统的实验操作- 实验设备与工具- 实验步骤与方法- 数据采集与分析7. 调速系统的应用与前景- 现代科技领域的应用- 环保、节能方面的贡献- 未来发展趋势与展望教学内容根据课程目标，结合教材相关章节进行组织，确保科学性和系统性。
汽轮机调速系统
汽轮机调速系统1. 引言汽轮机调速系统是汽轮机发电站中的重要控制系统之一，它通过调整汽轮机的转速来实现发电机的稳定运行。
本文将介绍汽轮机调速系统的工作原理、组成部分以及常见故障排除方法。
2. 工作原理汽轮机调速系统的工作原理是通过控制汽轮机的供汽量来调节转速。
具体而言，当发电负荷发生变化时，调速系统会感知到负荷变化，并相应地调整汽轮机进汽阀的开度，以保持发电机的稳定输出电压和频率。
3. 组成部分汽轮机调速系统主要由以下几个组成部分构成：3.1 调速器调速器是整个调速系统的核心部分，它负责接收负荷变化信号并将其转化为对进汽阀开度的控制信号。
调速器通常采用PID控制算法来实现对汽轮机转速的精确控制。
3.2 速度传感器速度传感器用于测量汽轮机的转速，并将转速信号反馈给调速器以进行控制。
常见的速度传感器有霍尔传感器、光电传感器等。
3.3 进汽阀进汽阀负责控制汽轮机的供汽量，它根据调速器的控制信号来调整阀门的开度，以实现对汽轮机转速的调节。
3.4 负荷传感器负荷传感器用于感知发电负荷的变化，并将变化信号反馈给调速器。
根据负荷的变化情况，调速器能够相应地调整进汽阀的开度。
4. 常见故障排除方法汽轮机调速系统可能会出现各种故障，常见的故障包括传感器故障、阀门漏气、控制回路故障等。
下面是一些常见故障的排除方法：4.1 传感器故障当速度传感器或负荷传感器发生故障时，调速系统无法正常感知负荷变化，进而无法对进汽阀进行正确的调节。
此时，应检查传感器的连接情况，确认传感器是否损坏，并及时更换故障传感器。
4.2 阀门漏气阀门漏气会导致汽轮机调速系统失去对进汽阀的精确控制，造成转速不稳定甚至失速。
在排除阀门漏气的故障时，首先要检查阀门的密封情况，如有泄漏现象应及时进行维修或更换。
4.3 控制回路故障控制回路故障可能会导致调速系统无法正确计算并输出控制信号，导致汽轮机转速不稳定。
在排除控制回路故障时，需要检查控制回路的连接情况，确认各个元件是否正常工作，并对故障元件进行修理或更换。
汽轮机调速系统的组成和工作原理
汽轮机调速系统的组成和工作原理汽轮机调速系统是汽轮机控制系统中的重要组成部分，主要用于调节汽轮机的转速，以满足负载变化和保证稳定运行。
本文将介绍汽轮机调速系统的组成和工作原理。
组成汽轮机调速系统由以下几个部分组成：1. 调速器调速器是汽轮机调速系统中的核心部件，负责控制汽轮机输出功率，保持稳定的转速。
调速器通常由调速器驱动器和调速器感应器两部分组成。
2. 调速器驱动器调速器驱动器是调速器的控制单元，由电气控制器、作动器和调节阀及其驱动机构等组成。
电气控制器接收调速信号，通过作动器控制调节阀的开度，调节汽轮机输出功率，进而实现对转速的调节。
3. 调速器感应器调速器感应器主要用于测量汽轮机的转速，并将其转化为电信号反馈给调速器驱动器。
常用的测速器有磁性测速器和光电式测速器，其测速原理不同，但都能够精确地测量汽轮机的转速。
4. 动态特性调节装置动态特性调节装置用于对汽轮机的动态特性进行调节，以便满足负载变化和保证稳定运行。
它通常由调速器和感应器之间的连接器以及控制装置等组成。
工作原理汽轮机调速系统的工作原理如下：1. 调速器接收调速信号调速器通过感应器接收汽轮机的转速信号，并将其转换为电信号。
然后，调速器将这个电信号与所需的稳定转速信号进行比较，以计算出汽轮机的转速偏差大小。
2. 调速器控制调节阀调速器驱动器根据转速偏差大小来计算汽轮机的输出功率，并通过作动器控制调节阀的开度，调节汽轮机输出功率和转速。
3. 转速信号反馈当调速器驱动器控制调压阀时，感应电器将汽轮机的新速信号反馈给控制器，以便更准确地调节调节阀的开度，进一步调节汽轮机的输出功率和转速。
4. 动态特性调节当负载发生变化时，调速器驱动器将检测到转速偏差变化，并通过动态特性调节装置对汽轮机进行调节，保持稳定转速，以便满足负载变化和保证稳定运行。
结论汽轮机调速系统是汽轮机控制系统中的重要组成部分，主要用于调节汽轮机的转速，以满足负载变化和保证稳定运行。
电动机调速系统详细原理
电动机调速系统详细原理电动机调速系统（Electric Motor Speed Control System）是通过控制电动机的输入电压或输入电流来调节电动机的转速，以满足不同的工作要求。
电动机调速系统广泛应用于工业生产中的各种机械设备，如风机、水泵、压缩机等。
接下来，我将详细介绍电动机调速系统的原理。
1.电动机调速系统的基本组成传感器：传感器是用于测量电动机运行状态的装置，根据需要可选择转速传感器、功率传感器、电流传感器等。
控制器：控制器是电动机调速系统的核心部件，主要功能是根据传感器的信号进行处理和控制，控制输入电压或输入电流的大小，以调节电动机的转速。
执行机构：执行机构是控制器所输出的指令信号的执行者，常用的执行机构有可变频率驱动器（VFD）和直流调速器。
2.电动机调速系统的工作原理(1)开环控制在开环控制中，控制器通过传感器测量电动机运行状态的信号，通过计算和对比实际值与设定值的差异，决定输出信号的大小，控制输入电压或输入电流的改变，从而调节电动机的转速。
开环控制系统的特点是简单，但对于外界环境变化较敏感，无法保证精确的转速控制。
(2)闭环控制在闭环控制中，控制器通过传感器测量电动机运行状态的信号，并将其与设定值进行比较，得到误差信号。
然后，控制器根据误差信号，通过算法进行处理，并输出控制信号，调节输入电压或输入电流，使得误差减小，从而实现转速的闭环控制。
闭环控制系统的优点是精度高，对外界环境的干扰具有较好的鲁棒性。
3.电动机调速系统的控制策略(1)脉宽调制（PWM）控制脉宽调制是一种常用的控制方法，通过改变脉冲信号的占空比来调节电压或电流的大小，从而控制电动机的转速。
具体而言，控制器会周期性地发送一系列的脉冲信号，其中脉冲的高电平时间与控制信号的大小成正比，低电平时间则与控制信号的大小成反比。
通过适当调整脉冲信号的占空比，可以实现电动机的平滑调速。
(2)可变频率调速（VFD）控制可变频率调速是一种通过改变电动机输入电压的频率来实现调速的方法。
水电站调速系统工作原理
水电站调速系统工作原理
1.调速系统的组成
水轮机控制系统包括水轮机导叶控制系统、水轮机转速测量系统和水轮机调节装置。
水轮机导叶控制系统主要负责调节水轮机的进水量，通过控制导叶的开度来调节水轮机的输出功率；水轮机转速测量系统用于实时测量水轮机的转速；水轮机调节装置根据测得的转速信号按照调速要求进行动作，控制水轮机的输出功率。
发电机控制系统包括发电机调度系统和发电机调节系统。
发电机调度系统根据电网负荷变化和电站运行要求，自动决策发电机输出功率，并向发电机调节系统发送调度信号；发电机调节系统根据接收到的调度信号，实时控制发电机的输出功率。
2.调速系统的工作原理
当电网负荷增加时，根据调度系统的决策，发电机调节系统会向水轮机调节装置发送信号，要求增大水轮机的输出功率。
水轮机调节装置会根据接收到的信号，通过控制导叶的开度来调节水轮机的进水量，从而增加水轮机的输出功率。
当电网负荷减小时，发电机调节系统会要求水轮机减小输出功率。
水轮机调节装置会相应地减小导叶的开度，降低水轮机的进水量，从而减小输出功率。
调节装置实时测量水轮机的转速，将测量值与设定值进行比较，如果转速偏离设定值，调节装置会自动调整导叶的开度，使水轮机恢复到设定的转速，保持稳定运行。
此外，调速系统还具有过速和欠速保护功能。
当水轮机转速超过设定值时，调节装置会迅速关闭导叶，减小进水量，以防止水轮机受损；当水轮机转速低于设定值时，调节装置会增大导叶的开度，增加进水量，以提高水轮机的输出功率。
综上所述，水电站调速系统通过实时控制水轮机的进水量，使其与电网负荷变化相匹配，保持电力系统的稳定运行。
同时，通过转速控制和过速欠速保护，保证了水轮机的安全运行。
水电站 调速系统工作原理
水电站调速系统工作原理水电站调速系统是指控制水轮发电机的转速和输出功率的系统。
它通过调节水轮机进水量和叶片角度，使水轮机的转速保持在稳定的工作状态，以满足电网的需求。
本文将详细介绍水电站调速系统的工作原理。
一、水电站调速系统的组成水电站调速系统主要由水轮机、水轮机调节器、水轮机控制系统和电网组成。
1. 水轮机：水轮机是水电站的核心设备，它将水的动能转化为机械能，驱动发电机发电。
2. 水轮机调节器：水轮机调节器是用来调节水轮机叶片角度和进水量的装置。
它根据电网负荷的变化，控制水轮机的转速和输出功率。
3. 水轮机控制系统：水轮机控制系统是水电站调速系统的核心部分，它根据电网的负荷变化和调节信号，控制水轮机调节器的动作，实现水轮机的调速和输出功率的控制。
4. 电网：电网是水电站调速系统的负荷依据，根据电网的负荷需求，调节水轮机的输出功率。
二、水电站调速系统的工作原理水电站调速系统的工作原理可以分为两个层次：水轮机调节器的调节和水轮机控制系统的控制。
1. 水轮机调节器的调节水轮机调节器通过调节水轮机叶片角度和进水量来控制水轮机的转速和输出功率。
当电网负荷增加时，水轮机调节器会增大叶片角度，使水轮机进水量增加，从而提高水轮机的转速和输出功率；当电网负荷减少时，水轮机调节器会减小叶片角度，使水轮机进水量减少，从而降低水轮机的转速和输出功率。
2. 水轮机控制系统的控制水轮机控制系统接收电网负荷信号和调节信号，根据电网负荷的变化和调节需求，控制水轮机调节器的动作。
当电网负荷增加时，水轮机控制系统会发送信号给水轮机调节器，使其增大叶片角度，增加进水量；当电网负荷减少时，水轮机控制系统会发送信号给水轮机调节器，使其减小叶片角度，减少进水量。
水轮机控制系统还会监测和保护水轮机的运行状态，当水轮机出现故障或异常情况时，及时采取相应的措施，确保水轮机的安全运行。
三、水电站调速系统的作用水电站调速系统的主要作用是保持水轮机的稳定运行，使其能够按照电网负荷的变化，调节输出功率，满足电网的需求。
常用调速系统的原理及应用
常用调速系统的原理及应用一、调速系统的概述调速系统是一种用来控制机械运行速度的系统，广泛应用于各个领域，包括工业生产、能源、交通运输等。
调速系统的设计和应用对于提高生产效率、降低能耗、增加运输的安全性都具有重要作用。
二、调速系统的原理及种类常用的调速系统根据原理可以分为机械调速系统和电子调速系统两大类。
1. 机械调速系统机械调速系统是通过改变传动机构的传动比来实现调速的。
常见的机械调速系统包括带轮和皮带传动、齿轮传动等。
机械调速系统的优点是结构简单、可靠性高，但是调节范围有限。
2. 电子调速系统电子调速系统是通过电子器件来实现调速的。
常见的电子调速系统包括变频调速系统、伺服调速系统等。
电子调速系统具有调节范围大、精度高、反应速度快等优点。
三、常用调速系统的应用领域1. 工业生产调速系统在工业生产中应用广泛，可以用来控制各种设备的运行速度，如风机、泵站、压缩机等。
通过合理的调速系统设计和应用，可以提高生产效率、降低能耗，从而达到节约成本的目的。
2. 能源领域调速系统在能源领域中的应用非常重要。
例如，风力发电机组使用调速系统来自动调节风轮的转速，以使风力发电机组始终在最佳工作状态下工作，提高发电效率。
同样，水力发电站也需要调速系统来控制水轮机的转速，以保持稳定的发电效率。
3. 交通运输调速系统在交通运输领域中也有广泛的应用。
例如，在铁路交通中，调速系统可以用来控制电动机车的运行速度，从而实现列车的平稳行驶和准时到达。
在汽车领域，车辆的发动机也需要调速系统来控制转速，以提供适当的动力输出。
4. 其他领域除了以上三个主要应用领域外，调速系统还在其他领域中得到广泛应用。
例如，食品加工、纺织、化工等工业生产中的各种设备都需要调速系统。
同时，电梯、升降机等都需要调速系统来确保运行的安全性。
四、总结调速系统作为一种用于控制机械运行速度的系统，在工业生产、能源、交通运输等领域中起着重要作用。
常用的调速系统包括机械调速系统和电子调速系统，各有其优缺点。
自动调速系统的简单原理
自动调速系统的简单原理
自动调速系统（Automatic Speed Control System，简称ASC）是一种用于控制机械设备的速度的系统。
它基于传感器和反馈机制，自动调整设备的运行速度，以使其保持在预定的目标速度范围内。
ASC的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 传感器检测速度：ASC系统通常配备有速度传感器，用于检测设备当前的运行速度。
2. 目标速度设定：操作员可以设定目标速度，即期望设备保持的速度范围。
3. 比较和误差计算：ASC系统将当前检测到的速度值与目标速度进行比较，并计算出速度误差。
4. 控制信号生成：根据速度误差，ASC系统使用控制算法生成控制信号，该信号用于调整设备的驱动力或能量输入，以改变设备的运行速度。
5. 调整设备速度：控制信号被送到设备的执行机构（例如电动马达或调速阀），通过改变能量输入或阻力来调整设备的速度。
6. 反馈控制：设备的运行速度变化会被传感器实时监测，并反馈给ASC系统。
ASC系统通过不断比较目标速度和实际速度，并根据反馈信号进行调整，以使设备的速度尽可能接近目标速度。
通过以上的反馈控制循环，ASC系统能够实现对设备速度的自动调整，使设备能够稳定地运行在预定的速度范围内。
这种自动调速系统广泛应用于各种机械设备，例如发动机、电动机和风力发电机等。
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调速系统一、填空题：1.调速系统中常用调节器有、、三种调节器。
答案：比例调节器；积分调节器；比例积分调节器；2.转速负反馈直流调速系统由、、、、等组成。
答案：转速给定；转速调节器ASR；触发器CF；晶闸管变流器U；测速发电机TG3.直流调速系统主要性能指标包括、指标和指标两个部分。
答案：静态性能；动态性能4.双闭环调速系统包括环和环，其中两环之间的关系是为内环，外环为。
答案：电流；速度；电流环；速度换5.逻辑无环流可逆调速系统中，当改变极性，并有时，逻辑才允许进行切换。
答案：转矩极性信号；零电流信号6.通用变频器通常分为、、等三类。
答案：简易型；多功能型；高性能型7.变频器所采用的制动方式一般有、、等几种。
答案：能耗制动；回馈制动；直流制动8.在自动控制系统中常用的反馈形式有：、、、。
答案：转速负反馈；电压负反馈；电流正反馈；电流截止负反馈9.接触器主要用于控制主回路，触头，具有很强的，操作频频高，寿命长。
答案：容量大；灭火能力10.调节器的基本规律主要有双位控制、、、、、、比例积分微分控制等。
答案：比例控制、微分控制、积分控制、比例微分控制、比例积分控制11.采用SPWM技术的交直交变频器属于，输出电压接近，电动机负载，运行效果好。
答案：PWM电压型逆变器、正弦波、运转平稳、低速12.转速负反馈系统中必须采用高精度元件。
答案：测速发电机13.在转速负反馈系统中，闭环系统的转速降减为开环系统转速降的倍。
答案：1/1+K14.在转速负反馈调速系统中，调节转速实质上是落实在调节电压上，所以将转速作为间接调节量，而将电压作为调节量，也可以达到调速的目的，只不过精度稍差。
答案：直接二、判断题：1. 闭环控制系统输出量不反送到输入端参与控制。
（）答案：×2. 开环控制系统和闭环控制系统最大的差别在于闭环控制系统存在一条从被控量到输入端的反馈通道。
（）答案：√3. 由于双闭环调速系统的电流环，主要是对系统主回路电流变化进行调节的，故对电网电压波动对系统的影响，电流环无调节作用。
（）答案：×4. 开环系统对负载变化引起的转速变化不能自我调节，但对其他外界扰动是能自我调节的。
（）答案：×5. 电动机拖动的负载越重，电流则越大，因此只要空载，三相异步电动机就可以直接启动。
（）答案：×6. 调速系统的调速范围和静差率是两个互不相关的调速指标。
（）答案：×7. 逆变器是一种将直流电变换为交流电能的装置。
（）答案：√8. 闭环调速系统采用负反馈控制，是为了提高系统的机械特性硬度，扩大调速范围。
（）答案：√9. 串级调速就是利用一个或n个辅助电机或者电子设备串联在绕线式异步电动机转子回路里，把原来损失在外串电阻的那部分能量加以利用，或者回收到电网里，既能达到调速的目的，又能提高电动机运行效率，这种调速方法叫串级调速。
（）答案：√10. 无换向器电动机由转子位置检测磁极位置以控制变频电路，从而实现自控变频。
（）答案：√11. 转速负反馈系统中，若要使开环和闭环系统的理想空载转速相同，则闭环时给定电压要比开环时的给定电压相应地提高1+K倍。
（）答案：√12. 电压负反馈调速系统静态特性要比同等放大倍数的转速负反馈调速系统好些。
（）答案：×13. 调速范围满足一定的静差率条件，同理，静差率是在满足一定的调速范围条件下讲的。
（）答案：√14. 转速负反馈调速系统的动态特点取决于系统的闭环放大倍数。
（）答案：×15. 电流正反馈反映的物理量是电机负载的大小，而不是被调速量电压或速度的大小。
（）答案：√16. 双闭环调速系统包括电流环和速度环，电流环为外环，速度环为内环，两环是串联的，又称双环串级调速。
（）答案：×17. 闭环系统静特性比开环系统机械特性硬。
( )答案：√18. 变频器按变换环节可分为交—交变频器和交—直—交变频器。
( )答案：√19. 转速负反馈特性比电压负反馈特性差。
( )答案：×20. 调速系统的静态转速降是由电枢回路电阻压降引起的。
转速负反馈之所以能提高系统硬度特性，是因为它减少了电枢回路电阻引起的转速降。
（）答案：×21. 可逆调速系统正组整流装置运行时，反组整流装置待逆变，并且让其输出电压UdoF =UdoR，于是电路中就没有环流了。
（）答案：×22. 交-交变频是把工频交流电整流为直流电，然后再由直流电逆变为所需频率的交流电。
（）答案：×23. 电压负反馈调速系统，在低速运行时容易发生停转现象，主要原因是电压负反馈太强。
（）答案：√24. 闭环系统采用负反馈控制，是为了提高系统的机械特性硬度，扩大调速范围。
( ) 答案：√25. 双闭环调速系统的速度调节器在启动过程的初、后期，处于调节状态，中期处于饱和状态。
而电流调节器始终处于调节状态。
( )答案：×26. 具有转速负反馈的单闭环有差调速系统是靠给定值与实际值之间的偏差来实现自动调节的，一旦偏差消失，其调节作用也就消失，不能保持稳定运行。
（）答案：√三、简答题：1.什么是环流答案：是指不流过电动机而直接在两组变流器之间流动的短路电流。
用两组晶闸管变流器构成的可逆线路中，在某些条件下会出现不经过负载而只流过两组变流器晶闸管元件和整流变压器副边的短路电流，这一短路电流成为环流。
2.电枢反应答案：电枢磁场对主磁场的影响叫电枢反应。
3.什么是扰动答案：扰动就是一种对系统的输出量产生反作用的信号或因素。
若扰动产生在系统内部，则称为内扰；若其来自于系统外部，则称为外扰。
4.反馈控制答案：在有扰动的情况下，反馈控制有减小系统输出量与给定输入量之间偏差的作用，而这种控制作用正是基于这一偏差来实现的。
5.什么叫变频调速答案：变频调速是通过改变定子供电电源频率来改变同步转速以实现调速的，其基本原理是：实现调速。
根据异步电动机的同步转速n。
与电源的频率成正比，所以改变f就可以改变n6.什么叫恒转矩调速？什么叫恒功率调速？答案：在调速过程中维持转矩不变的调速叫恒转矩调速。
在调速过程中维持功率不变的调速叫做恒功率调速。
7.SPWM答案：SPWM是正弦波脉冲宽度调制的英文缩写，就是在PWM（脉冲宽度调制）的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。
8.串级调速答案：是在三相异步电动机转子中引入附加电动势的一种调速方式。
9.自动控制答案：是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
10.扰动答案：干扰和破坏系统具有预定性能和预定输出的干扰信号。
11.闭环控制系统答案：通过反馈回路使系统形成闭合环路，并按偏差的性质产生控制作用，以减小或消除偏差的控制系统。
12.转差率答案：同步转速与电动机转速之差称为转速差，而转速差与同步转速的比值称为转差率，通常用百分数表示。
13.SPWM调制答案：是正弦脉冲宽度调制，这是实现改变频率的同时也改变电压的一种调制方式。
14.变频器答案：把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称为变频器。
15.移相触发答案：移相触发就是改变晶闸管每周期导通的起始点即触发延迟角a的大小，达到改变输出电压、功率的目的。
16.逆阻型斩波器答案：普通晶闸管具有反向阻断的特性,故叫逆阻晶闸管。
由逆阻晶闸管构成的斩波器叫做逆阻型斩波器。
17.直流斩波器答案：将直流电源的恒定电压变换成可调直流电压输出的装置称为直流斩波器。
18.调速范围答案：电动机在额定负载下，电动机的最高转速与最低转速之比。
19.测速发电机答案：是一种将旋转机械的转速转换成电压信号输出的小型发电机，发电机的主要特点是输出电压与转速成正比。
20.反接制动答案：是利用加在电动机定子绕组的电源瞬间反接产生反向力矩，使电机迅速停止转动。
21.PID调节器答案：PID调节器是指具有比例（P）、积分（I）、微分（D）控制规律的调节器，其工作过程为，当系统出现扰动信号的瞬间，PID调节器的比例控制和微分控制同时发挥作用，在比例作用的基础上进行微分，加快快速调节作用，使调节器的输出快速变化，然后调节器的微分作用逐渐减弱，而调节器的积分作用逐渐加强，最终只有积分调节起作用，使系统静差为零，实现无静差调节。
22.旋转变压器答案：旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器。
它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由锭子和转子组成。
按输出电压与转子转角间的函数关系，主要分三大类：正-余弦旋转变压器；线性旋转变压器；比例式旋转变压器。
旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，适用于所有使用旋转编码器的场合，特别是高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。
23.静差率S答案：电动机由理想空载转速到额定负载时的转速降，与其理想空载转速之比的百分数。
四、论述题：1. 交—直—交变频调速系统有何优缺点？应用前景如何？答案：交—直—交变频调速能实现平滑的无级调速，调速范围宽，效率高，而且能充分发挥三相笼型异步电动机的优点。
缺点是变频系统复杂，成本较高。
随着晶闸管变频技术的日趋完善，其应用前景看好，并有逐步取代直流电动机调速系统的趋势。
2. 电压负反馈可以自动调速，那么单独用电流正反馈能否自动调速？答案：电流正反馈是电压负反馈调速中的辅助措施，它用以补偿电枢电阻上的电压降。
但电动机的转速和电压有直接关系，电流正反馈并不反映电压的变化，所以不能用电流正反馈来进行单独的调速。
3. 简述SPWM型变频器的主要特点？答案：1）主电路只有一个可控的功率环节，开关元件少，控制线路结构得以简化。
2）整流侧使用了不可控整流器，电网功率因数与逆变器输出电压无关而接近 1。
3）变频变压同一环节实现，与中间储能元件无关，变频器动态相应加快。
4）通过PWM控制方式的控制，能有效地抑制或消除低次谐波，实现接近正弦波的交流电压波形。
4. 简述交交变频调速系统的特点及使用场合？答案：1）一次换能，效率较高。
2）电网电压换流。
3）装置元件数量比较多，因而元件利用率低。
4）输出最高频率为电网频率的1/3—1/2。
5）电网侧的功率因数比较低。
适用于低速大功率场合。
5. 三相异步电动机直接启动电流过大的原因是什么？有何不良影响？答案：三相异步电动机直接启动瞬间，转子转速为0，转差率最大，S=1，使得转子中感应电流最大，使定子绕组中有很大的启动电流。
启动电流过大将造成电网电压波动，影响其他电气设备的正常运行，同时，电动机自身绕组严重发热，加速绝缘老化，缩短使用寿命。
6. 采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？答案：采用变频器运转时，随着电机的加速相应地提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下（根据机型不同，为125%-150%）。