.. . … 目录 1. 概述 (1) 1.1 电力牵引的特点 (1) 2. 电力机车的传动方式 (2) 2.1 直-直流传动 (2) 2.2 交-直流传动 (3) 2.3 直-交流传动 (3) 2.4 交-直-交流传动 (3) 3. 我国机车电传动技术的发展与现状 (4) 3.1 交-直传动技术的发展 (4) 3.2 交流传动技术的发展 (5) 4. 动车组的牵引传动系统的现状 (6) 5. 电力牵引传动系统网侧原理图 (8)
1.概述 1.1电力牵引的特点 电力机车属非自带能源式机车，电力牵引具有一系列燃牵引所不及的优越性，表现在以下几方面： 1、电力机车的功率大 燃机车功率受到柴油机本身容量、尺寸和重量的限制，故机车功率不能过大。而电力机车不受上述条件的限制，机车功率（或单位重量功率）要大得多，目前轴功率已达1000kW（若交流牵引电动机可达1600kW）。一台电力机车的牵引能力相当于1.5台（或更多一些）燃机车的牵引能力。由于电力机车功率大、起动快、允许速度高，所以能够多拉快跑，极提高了线路的通过能力和输送能力。 2、电力机车的效率高 由于电力牵引所需的电能是由发电厂（或电站）集中产生，因此燃料的利用率要比燃牵引高得多。由火电厂供电的电力牵引的效率高达35%，由水电站供电的电力牵引则更高，可达60%以上。而燃牵引的效率约为25%左右，而且柴油价格较贵，有燃烧排放污染。 3、电力机车的过载能力强 机车在起动列车或牵引列车通过限制坡道时，其过载能力具有很大的意义。由于电力机车的过载能力不会受到能源供给的限制，而牵引电动机的短时过载能力总是比较大。因此，电力机车所需的起动加速时间一般约为燃机车的1/2，从而能够提高列车速度。 4、电力机车的运营费用较低
电力传动控制系统——运动控制系统 （习题解答） 第 1 章电力传动控制系统的基本结构与组成.......... 第 2 章电力传动系统的模型................. 第 3 章直流传动控制系统................... 第 4 章交流传动控制系统................... 第 5 章电力传动控制系统的分析与设计* ............ 错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签
第1章电力传动控制系统的基本结构与组成 1.根据电力传动控制系统的基本结构，简述电力传动控制系统的基本原理和共性问题。 答：电力传动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种传动方式，由于电力传输和变换的便利，使电力传动成为现代生产机械的主要动力装置。电力传动控制系统的基本结构如图1-1所示，一般由电源、变流器、电动机、控制器、传感器和生产机械（负载）组成。 控制指令 图1-1电力传动控制系统的基本结构 电力传动控制系统的基本工作原理是，根据输入的控制指令（比如：速度或位置指令），与传感器采集的系统检测信号（速度、位置、电流和电压等），经过一定的处理给出相应的反馈控制信号，控制器按一定的控制算法或策略输出相应的控制信号，控制变流器改变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机改变转速或位置，再由电动机驱动生产机械按照相应的控制要求运动，故又称为运动控制系统。 虽然电力传动控制系统种类繁多，但根据图1-1所示的系统基本结构，可以归纳出研发或应用电力传动控制系统所需解决的共性问题： 1）电动机的选择。电力传动系统能否经济可靠地运行，正确选择驱动生产 机械运动的电动机至关重要。应根据生产工艺和设备对驱动的要求，选择合适的电动机的种类及额定参数、绝缘等级等，然后通过分析电动机的发热和冷却、工作制、过载能力等进行电动机容量的校验。 2）变流技术研究。电动机的控制是通过改变其供电电源来实现的，如直流 电动机的正反转控制需要改变其电枢电压或励磁电压的方向，而调速需要改变电 枢电压或励磁电流的大小；交流电动机的调速需要改变其电源的电压和频率等，因此，变流技术是实现电力传动系统的核心技术之一。 3）系统的状态检测方法。状态检测是构成系统反馈的关键，根据反馈控制 原理，需要实时检测电力传动控制系统的各种状态，如电压、电流、频率、相位、 磁链、转矩、转速或位置等。因此，研究系统状态检测和观测方法是提高其控制
国内外电力牵引传动与控制技术的现状与发展 交通设备1003班叶文斌宋文强卢志文康杨 摘要： 始于上世纪70年代初的交流电传动技术已经从晶闸管技术发展到GTO技术。交流电传动技术的不断成熟，使其真正成为所有新机车动车的标准。在最近几年中实现了IGBT取代GTO晶闸管的重要技术转型。作为最新进步，该技术转型现在还涵盖了大功率应用范围。德国铁路公司新型的BR189 四电流制电力机车最早将该项革新技术应用于极限功率范围。我国电力牵引技术在不断引进和消化吸收国外先进技术的同时，自主创新，也取得了长足的进步。 关键词：电力牵引传动晶闸管 GTO技术 IGBT技术 IGCT技术直直传动交 直传动交直交传动 Abstract: Starting at beginning of the seventies of the last century the three-phase ac drive technology was developed from Thyristor Technology to GTO technology .With its high maturity three-phase ac drive technology has become the standard for practically all new vehicles .During the last years the replacement of GTO-Thyristors by IGBTs (insulated gate bipolar transistor) was carried out as another important technology change. Now as the last step this technology change also covers the high power applications. The new class 189 four-systems locomotive of German Rail (DB AG) forms the leading application for this innovation in the high power range. Electric traction technologies in China continue to introduce and absorb advanced foreign technology, independent innovation, have also made great progress. Key words:Electric traction drive thyristor GTO technology IGBT technology IGCT technology DC-DC drive technology AC-DC drive technology AC-DC-AC drive technology 引言 铁道牵引电传动技术是牵引动力设备的核心技术，其发展目标一直是致力于改善机车牵引和电制动性能，提高运用可靠性和能源的有效利用率，减少对环境的影响，降低运营成本，更好地满足铁路运输市场的需求。自上世纪50年代末，我国第1台干线电力机车问世至今，我国机车电传动技术随着电力电子和功率电力电子器件技术的发展和应用，经历了从第1代SS 1型电力机车的低压侧调压开关调幅式的有级调压调速技术，到第2代的SS3型电力机车调压开关分级与级间晶闸管相控平滑调压相结合的调压调速技术，再到第3代的SS4～SS9型电力机车的多段桥晶闸管相控无级平滑调压调速技术，直到全新一代的“和谐”型交流传动机车的跨越式发展历程。电传动技术与功率电力电子器件技术紧密相关。一代功率电力电子器件，产生一代牵引设备。只有在GTO、IGBT等全控型大功率电力电子器件及先进的控制技术出现后，才真正确立了现代交流传动技术的优势，使机车电传动技术发生了根本变革，由直流传动向交流传动转变。 国外技术发展 现代电力电子技术的迅猛发展，新型电力电子器件不断问世为交流传动奠定
目录 1. 概述 (1) 1.1 电力牵引的特点 (1) 2. 电力机车的传动方式 (2) 2.1 直-直流传动 (2) 2.2 交-直流传动 (3) 2.3 直-交流传动 (3) 2.4 交-直-交流传动 (4) 3. 我国机车电传动技术的发展与现状 (4) 3.1 交-直传动技术的发展 (4) 3.2 交流传动技术的发展 (5) 4. 动车组的牵引传动系统的现状 (6) 5. 电力牵引传动系统网侧原理图 (8)
1.概述 1.1电力牵引的特点 电力机车属非自带能源式机车，电力牵引具有一系列内燃牵引所不及的优越性，表现在以下几方面： 1、电力机车的功率大 内燃机车功率受到柴油机本身容量、尺寸和重量的限制，故机车功率不能过大。而电力机车不受上述条件的限制，机车功率（或单位重量功率）要大得多，目前轴功率已达1000kW（若交流牵引电动机可达1600kW）。一台电力机车的牵引能力相当于1.5台（或更多一些）内燃机车的牵引能力。由于电力机车功率大、起动快、允许速度高，所以能够多拉快跑，极大地提高了线路的通过能力和输送能力。 2、电力机车的效率高 由于电力牵引所需的电能是由发电厂（或电站）集中产生，因此燃料的利用率要比内燃牵引高得多。由火电厂供电的电力牵引的效率高达35%，由水电站供电的电力牵引则更高，可达60%以上。而内燃牵引的效率约为25%左右，而且柴油价格较贵，有燃烧排放污染。 3、电力机车的过载能力强 机车在起动列车或牵引列车通过限制坡道时，其过载能力具有很大的意义。由于电力机车的过载能力不会受到能源供给的限制，而牵引电动机的短时过载能力总是比较大。因此，电力机车所需的起动加速时间一般约为内燃机车的1/2，从而能够提高列车速度。 4、电力机车的运营费用较低 （1）功率大、起动快、运行速度高、过载能力强、可以多拉快跑； （2）整备距离长、适合于长交路，提高了机车的利用率； （3）检修周期长、日常维护保养工作量也小。 一般情况下，电力牵引的运营费用比内燃牵引要低15%左右。 此外，由于电力机车运行过程中不污染环境，对于大型铁路枢纽站及隧道长
电气传动与调速系统课程总复习2011.7 一、教材信息： 《机电传动控制》，邓星钟主编，华中科技大学出版社 二、考试题型 客观题（单项选择、判断题） 主观题（填空、简答、分析和计算） 三、总的复习题 一、选择题 1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和_________之和所平衡。 （ D ）A．静态转矩B．加速转矩C．减速转矩D．动态转矩 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M>T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是。（ B ）A．减速B．加速 C．匀速D．停止 3、机电传动系统中如果T M 2014—2015 学年第二学期期末考试 课程名称：电力传动控制系统 开 卷 B 卷 120分钟 一、选择题（共20分，每题2分） 1、直流P W M 变换器—电动机系统与晶闸管—电动机系统相比， B 。 A 、前者调速范围宽但谐波大 B 、前者调速范围宽且谐波少 C 、后者调整范围宽但谐波大 2、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,静差率 A 。 A 、越小 B 、越大 C 、不变 3、在可逆直流调速系统当中，抑制瞬时脉动环流的措施为 A 。 A 、采用均衡电抗器 B 、采用平波电抗器 C 、采用α=β配合控制 4、带比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为 A 。 A 、零 B 、大于零的定值 C 、保持原先的值不变 5、无静差调速系统的PI 调节器中P 部份的作用是 B 。 A 、消除稳态误差 B 、加快动态响应 C 、既消除稳态误差又加快动态响应 6、转速、电流双闭环调速系统中，在恒流升速阶段时，两个调节器的状态是 A 。 A 、ASR 饱和、ACR 不饱和 B 、ACR 饱和、ASR 不饱和 C 、ASR 和ACR 都饱和 7、控制系统能够正常运行的首要条件是 B 。 A 、准确性 B 、稳定性 C 、快速性 8、在直流电机调速系统中，系统无法抑制 B 的扰动。 A 、电网电压 B 、电机励磁电压变化 C 、运算放大器参数变化 9、α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程主要阶段是 C 。 A 、本组逆变阶段 B 、它组反接制动阶段 C 、它组逆变阶段 10、在转速、电流双闭环调速系统中，以下哪一项影响最大电流Idm 的设计 C 。 A 、运算放大器 B 、稳压电源 C 、 电动机允许的过载能力 二、判断题（共20分，每题2分） 1、双闭环调速系统中，给定信号* n U 不变，增加转速反馈系数α，系统稳定运行时转速反馈电压n U 不变。 （ 对 ） 2、I 型系统工程最佳参数是指参数关系选用 K=1/（2T ）或ξ=0.707。 （ 对） 课程设计报告书 题目：电气传动自动控制系统 报告人：王宗禹 学号：1043031325 班级：2010级34班 指导教师：肖勇 完成时间：2013年7月日 同组人：王大松 秦缘 龚剑 电气信息学院专业实验中心 一．设计任务 1．设计目标： （1）系统基本功能：该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，系统在工作范围内能稳定工作 （2）已知条件： （3）稳态/动态指标:静态：s% ≤ 5% D = 3 动态：σi% ≤ 5% σn% ≤ 10% (4)期望调速性能示意说明:静差率小于5%，调速范围D=3. （5）系统电路结构示意图： 2.客观条件： （1）使用设备列表清单及主要设备功能描述： 二．系统建模（系统固有参数测定实验内容） 1.实验原理 （1）变流电源内阻Rn的测定： a.电路示意图如下： 可以等效如下： b.利用伏安法可以测出内阻R n的大小，方法是在电机静止，电枢回路外串限流电阻，固定控制信号 Uct 大小，0.5A≤Id ≤1A的条件下用伏安法测量Ud1，Id1和Ud2，Id2；利用公式可以求得Rn。 （2）电枢内阻 Ra、平波电感内阻 Rd的测定： a.电路示意图如下： b.实验方法步骤： ◆电机静止，电枢回路外串限流电阻 ◆固定控制信号Uct 大小，Id ≈1A(额定负载热效点) ◆使电枢处于三个不同位置（如上图约120o对称）进行三次测量(Ura，Urd，Id)，求 Ra ， Rd 的平均值. (3)电动机电势转速系数 Ce的测定： a.实验原理： 由公式 可以推导出Ce的测定公式： b.实验方法步骤： ◆空载启动电机并稳定运行（I d0大小基本恒定） ◆给定两个大小不同的控制信号Uct ，测量两组稳定运行时的Ud、n数据 (4)整流电源放大系数 Ks的测定： a.实验原理： Ks可以根据公式Ud0=Ks*Uct可知Ks就是以Uct为横坐标Ud0为纵坐标的如下图曲线中线性段的斜率。故可以通过公式测定Ks. 电力电子与电力传动学科硕士研究生培养方案 电力电子与电力传动学科硕士研究生培养方案 本学科是电气工程一级学科下的二级学科，是一个既涉及传统电气技术，又会聚了现代电力电子技术、信息与控制技术的工程应用学科。特点是综合了强电与弱电、电力与电子、硬件与软件、测量与控制等多学科的知识，实现对供配电系统、电力拖动系统及机电自动化设备与生产线的供电、驱动与控制及深层次的理论研究。 本学科与电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术、仪器科学与技术、电路与系统等学科相互交叉，紧密联系，理论深入而又工程性强。近年来发展势头良好，社会对此方面的高级技术人才有很好的需求。 一、培养目标 本学科硕士学位培养过程中以电力电子、电机拖动及控制、供配电技术与测量传感及工程控制为核心，硕士学位获得者应掌握电力电子与电力传动科学的基础理论与技术，并掌握电子科学、计算机科学及信息科学的一般理论与技术，具有从事电力拖动与控制系统、供电系统和电子信息系统科学以及相关领域的研究开发及教学工作能力，有严谨求学的学风和高尚的职业道德，熟练掌握一门外语。 二、研究方向 01机电伺服驱动及控制技术 02电力传动控制与变流技术 03电力电子智能功率驱动及控制 04电力系统自动化 05电力电子与电力传动系统 06电能质量与控制 三、培养方式和学习年限 全日制硕士研究生学习年限一般为两年半至三年；在职硕士研究生学习年限一般为三年半至四年；提前完成硕士学业者，可提前半年毕业；若因客观原因不能按时完成学业者，可申请适当延长学习年限，延长时间不得超过半年。 四、学分与课程学习基本要求 总学分要求不低于26学分，其中课程总学分不低于24个学分，必修环节不低于2学分。课程学分要求中，学位课不低于15学分，其中所有公共基础课必修（皆为校统考课程），基础课至少选修一门。 学位课可以代替非学位课，但非学位课不能代替学位课。对于跨学科专业或同等学力录取的硕士生须补相应专业本科核心课程至少3门，但不计学分。 五、课程设置（详见课程设置表） 六、必修环节（参见第98页） 七、学位论文（参见第98页） ·1· 上海开放大学本科（专科起点）机械电子工程专业 《电力传动控制系统》课程教学大纲 （2013年5月30日审定） 第一部分课程的性质、目的与任务 一、课程的性质、目的与任务 本课程是专业必修课，课程学分4，课程学时数72。 课程主要阐述了自动控制理论、电力电子技术、电机与拖动基础的基础知识，讲授了电力传动自动控制系统工作原理和设计方法。 通过本课程的学习，使学生掌握电机拖动的基本方法、电力电子功率变换器及控制方法、电力传动自动控制系统的分析和设计方法，为今后从事与机电工程及其自动化有关的专业工作打下基础。 二、先修后续课程 先修课程：自动控制原理、传感器与测试基础 后续课程：机电一体化系统设计 第二部分教学内容与要求 绪论（4学时） 一、教学要求 1、了解电力传动自动控制系统的组成。 2、了解电力传动系统的历史与发展。 3、掌握电力传动自动控制系统的控制规律。 4、掌握生产机械的三种典型负载转矩特性。 5、掌握电力拖动系统稳定运行的条件。 6、理解调速系统静态指标。 7、理解多轴电力拖动系统的化简。 二、内容要点 1、电力传动自动控制系统组成及控制规律。 2、电力传动系统稳定运行的充分必要条件。 3、生产机械的三种典型负载转矩特性。 4、调速系统的静态指标。 5、多轴电力系统化简-负载力矩折算和转动惯量折算。 三、教学重点和难点 重点： 1、电力传动自动控制系统的控制规律。 2、三种典型负载转矩特性。 3、调速系统静态指标。 4、电力传动系统稳定运行的充分必要条件。 难点： 电力传动系统稳定运行的充分必要条件。 第一篇电机与拖动基础 第一章直流电机拖动基础（4学时） 一、教学要求 1、理解直流电机的工作原理。 2、理解直流电动机的基本方程和特性。 3、掌握他励直流电动机的机械特性。 4、掌握他励直流电动机的运行特性。 二、内容要点 1、直流电机的基本工作原理。 2、直流电动机的电压方程、励磁方程、转矩方程和功率方程。 3、直流电动机的转速特性和转矩特性。 4、他励直流电动机机械特性表达式和固有机械特性。 5、他励直流电动机的三种人为机械特性。 6、他励直流电动机的电动运行和起、制动特性。 7、他励直流电动机的四象限运行。 三、教学重点和难点 重点： 1、直流电动机的转速特性和转矩特性。 2、直流电动机的基本方程。 3、他励直流电动机的固有机械特性和人为机械特性。 4、他励直流电动机的起动和制动特性。 难点： 1、直流电动机的转速特性和转矩特性方程的应用。 2、他励直流电动机的反接制动和反馈制动。 第二章异步电机拖动基础（6学时） 一、教学要求 1、理解交流电机的旋转磁场概念。 2、理解异步电机的工作原理。 3、掌握异步电动机的功率与转矩方程。 4、掌握异步电动机的机械特性。 5、掌握异步电动机的的运行特性。 二、内容要点 1.2电力牵引传动控制系统发展现状 自20世纪80年代末90年代初至今，己有多种型号的三相交流电力机车、交流电传动内燃机车和高速电动车组分别在德国、法国、日本、中国等众多国家的铁路线上运行。从20世纪90年代开始，铁路发达国家已不再生产交直传动电力机车和直流传动内燃机车，，而是全部采用交流传动技术。 交流传动电力机车具有如下优势[(2l0 (1)良好的牵引性能:合理的利用系统的调压、调频特性，可以实现宽范围 的平滑调速，另外调节调频特性能使机车和动车组启动时发出较大启动转矩。 (2)电网功率因数高、谐波干扰小:在交直交电力机车和动车组上，其电源 侧变流器可以采用四象限脉冲整流器，它通过PWM控制方法，可以调节电网输入电流的相位，使所取电流接近正弦波形，并能在广泛的负载范围内使机车和动车组的功率因数接近于1，这在减少对通信信号的谐波干扰方面和充分利用电网的传输功率方面都有很大的意义。另外，四象限脉冲整流器能很方便的实现牵引和再生之间的能量转换，取得显著的节能效果。 (3)牵引系统功率大、体积小、重量轻、运行可靠:由于异步牵引电动机转 速可达4000 r /min，利用了直流电动机换向器所占的空间，所以交流电动机能够做到功率大、重量轻，与带换向器的直流(脉流)电动机相比，其单位质量功率(kW/棺)是直流电动机的3倍。在列车车体提供的空间范围内，异步电动机的功率可以达到1400^-2000 kW。另外，交流电动机没有换向器和电刷装置，机车和动车组主电路系统又可以省去许多带触点电器，故障率低易于维护，进一步提高了机车和动车组运行中的可靠性。 (4)良好的牵引特性:由于交流异步电动机有较硬的机械特性，有自然防空 转的性能。三相交流异步电机对瞬时过压和过流不敏感，不存在换向器和火花问题，在启动时能在更长的时间内发出更大的转矩。特别是牵引电机控制采用矢量控制或直接转矩控制策略，可以实现大范围平滑调速，适合当代动车组高速牵引、机车重载牵引的要求。 20世纪70年代，我国许多科研单位已开始进行电力半导体变流技术和三相交流传动的研究，容量从几千瓦逐渐扩大。与此同时，铁道科学研究院与株洲电力机车研究所等也在进行交流传动机车的研制，到1996年研制成功单轴功率1000 kW的AC4000型交流传动原型机车，这是我国牵引传动由交直传动转变为 铁路运输作为我国中长距离，大运量、安全、低耗、环保、快捷的运输形式已成为交通运输体系中的重要组成部分，在国民经济中占有非常重要的地位。尤其是 电力传动自动控制系统 2019-06-16 第2章 直流电动机传动基础 直流电动机是电力传动系统的主要传动元件之一，它具有良好的起动和调速性能。直流电动机按励磁方式可分为：他励(Separately excited)、并励(Shunt)、串励(Series)、复励(Compound)(积复励、差复励)。本章主要研究直流他励电动机的运行问题，诸如机械特性及其计算；各种工作状态及其计算；调速特性及其计算等。 2.1 直流他励电动机的机械特性 在“电机学”中，注重电机的结构与原理，主要研究的是电机在进行能量转换时其内部的电磁过程；而“电力传动”，则注重的是电动机的使用，主要研究的是电机的外特性。在电动机的各类工作特性中首要的是机械特性。 电动机的机械特性(Speed-Torque Characteristics)，是电动机产生的转矩(电磁转矩)T 与其转速n 之间的关系，即n =f (T )。 电动机的机械特性是电动机性能的主要表现，只有掌握好电动机的机械特性，才能正确选择和使用电动机。电动机的机械特性在很大程度上决定了电力传动系统的稳态运行和过渡过程的性质和特点。因而，电动机机械特性的研究是“电力传动”课程的核心内容。 2.1.1 直流他励电动机的机械特性方程式 直流他励电动机的基本接线图如图2-1所示。 电枢回路 励磁回路 图2-1 直流他励电动机的接线图 电枢回路包括电枢绕组、电刷、换向极绕组和补偿绕组(若存在的话)，其总电阻称为电枢内阻r a 。电枢回路还串有附加电阻R ad ，则电枢回路电阻总值为R a =r a +R ad 。励磁回路的电源U f 与U 无关(他励)，励磁回路包括励磁绕组，其电阻为r f ，还有附加电阻R fad 。 假设：电源电压为恒值，磁通为恒值，即励磁电流不变，认为无电枢反应，电枢回路电阻为恒值。对大多数电机，在机械特性的工作范围内，以上假设所带来的误差是不大的。 电枢回路的电压平衡方程式为： U =E +IR a (2-1) 式中： U ——电动机的电枢电压(V)； E ——电动机电枢绕组的感应电势(电枢电势)(V)； I ——电枢电流(A)； R a ——电枢回路总电阻(Ω)，R a =r a +R ad 。 直流电机的电枢电势公式为： E =C e Φn (2-2) 电气传动及控制参考资料 一、单项选择题（本大题共0分，共 120 小题，每小题 0 分） 1. 在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压Ud较负载变化前是（）了。 A. 增加 B. 不变 C. 减小 2. 如下关于转速开环恒压频比控制调速系统（通用变频器-异步电动机调速系统）论述正确的是（）。 A. 二极管整流器输出端的大电容仅仅用于滤波作用 B. 二极管整流器是全波整流装置，由于输出端有滤波电容存在，因此输入电流波形中谐波含量很低 C. 通用变频器一般用电阻来吸收制动能量 3. 比例微分的英文缩写是（）。 A. PI B. PD C. VR D. PID 4. 转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常方式是( )。 A. PID B. PI C. P D. PD 5. 双闭环无静差V-M调速系统中，增加UPE的增益，系统稳定后转速反馈电压（）。 A. 增加 B. 不变 C. 减小 6. 下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是（） A. 降电压凋速 B. 变极对数调速 C. 变压变频调速 D. 转子串电阻调速 7. SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的（）。 A. 正弦波 B. 方波 C. 等腰三角波 D. 锯齿波 8. 生产机械的负载转矩特性是（）。 A. 位能性恒转矩负载 B. 风机、泵类负载 C. 恒功率转矩负载 9. 转速、电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是（）。 A. ACR B. AVR C. ASR D. ATR 10. 可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是（）。 A. 比例控制 B. 积分控制 C. 微分控制 D. 比例微分控制 11. 限止电流冲击的最简单方法是采用（）。 A. 转速微分负反馈 B. 电流截止负反馈 C. 电压负反馈 D. 带电流正反馈的电压负反馈 12. 电动机在调速过程中，保持电枢电流不变情况下，输出转矩不变的调速称为( )。 A. 恒转矩调速 B. 恒功率调速 C. 恒压调速 13. 下列不属于交流异步电动机动态数学模型特点的是（）。 A. 高阶 B. 线性 C. 非线性 D. 强耦合 14. SPWM技术中，调制波是频率和明望波相同的（）。 A. 正玄波 B. 方波 C. 等腰三角波 D. 锯齿波 15. 在定性的分析闭环系统时，截止频率越低．则系统的稳定精度（）。 A. 越高 B. 越低 龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3214476965.html, 变频器在电气传动自动控制中的应用 作者：王学雷董文新 来源：《城市建设理论研究》2013年第09期 摘要：从电力半导体、控制技术和主电路拓扑结构等方面综述了变频调速技术的发展历史和现状，并总结了在变频控制中的主要控制技术。 关键词：矢量控制; 交流电动机; PWM 技术; 高压变频器 中图分类号：O183 文献标识码：A 文章编号： 国内外交流变频调速技术的现状 早在国家“八五”科技攻关计划中，交流调速技术就被列为重点科技攻关项目，但是由于我国电力电子器件总体水平很低，IGBT、GTO 器件的生产虽引进了国外技术，但一直未形成规模经济效益，几乎不具备变频器新产品的独立开发能力，这在一定程度上影响了国内变频调速技术的发展。在大功率交- 交变频技术、无换向器电机等方面，国内产品在数字化及系统可靠性方面与国外水平相比，还有相当差距。在中小功率变频技术方面，国内几乎所有的产品都采用普通V/F 控制，仅有少量样机采用矢量控制,品种与质量不能满足市场需要。而在国外，变频调速技术得到了充分的发展，并在各个方面取得了显著成就。在功率器件方面,高电压、大电流容量的SCR、GTO、IGBT、IGCT 器件的出现和并联、串联技术的应用，高压大功率变频器产品得到生产和推广应用。在微电子技术方面，16 位、32 位高速微处理器以及DSP 和ASIC(Application Specific IC) 技术的快速发展，为实现变频器高精度、多功能化提供了硬件手段。在理论方面，矢量控制、磁通控制、转矩控制、智能控制等新的控制理论都为高 性能变频器的研制提供了相关理论基础。可以看出，总体上我国交流变频调速技术水平较国际先进水平有着很大差距。 交流变频调速在控制中的主要应用 交流变频调速技术在20 世纪得到了迅速发展。这与一些关键性技术的突破性进展有关，它们是交流电动机的矢量控制技术、直接转矩控制技术、PWM 技术，以及以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、自整定技术等。 1.矢量控制技术 矢量变换控制技术是西门子公司于1971 年提出的一种新的控制思想和控制理论。它是以转子磁场定向，采用矢量变换的方法实现定子电流励磁分量和转矩分量之间的解耦, 达到对交流电动机的磁链和电流分别控制的目的，从而获得了优良的静、动态性能。迄今为止，矢量控制技术已经获得了长足的发展，并得到了广泛的应用。 电力电子与电力传动专业情况及学校排名 电力电子与电力传动学科主要研究新型电力电子器件、电能的变换与控制、功率源、电力传动及其自动化等理论技术和应用。它是综合了电能变换、电磁学、自动控制、微电子及电子信息、计算机等技术的新成就而迅速发展起来的交叉学科，对电气工程学科的发展和社会进步具有广泛的影响和巨大的作用。 学科研究范围: 电力电子器件的原理、制造及其应用技术；电力电子电路、装置、系统及其仿真与计算机辅助设计；电力电子系统故障诊断及可靠性；电力传动及其自动控制系统；电力牵引；电磁测量技术与装置；先进控制技术在电力电子装置中的应用；电力电子技术在电力系统中的应用；电能变换与控制；谐波抑制与无功补偿。 研究方向: 1 ）谐波抑制与无功补偿 2 ）电力电子电路仿真与设计 3 ）计算机控制系统 4 ）电气系统智能控制技术 5 ）现代控制理论及其电气传动中的应用 6 ）系统故障诊断技术及应用 7 ）现代交、直流电机调速技术 8 ）功率变换技术的研究 该学科对实践动手能力要求很高，难度较大。本科是电气工程、自动化、电子信息工程的适合报考这个专业。该专业需要的基础是电路基础，模拟电路与数字电路，电机学，单片机技术，计算机控制技术，电力电子技术，电力拖动自动控制系统，数字信号处理。 该专业实力最强的几所院校:浙大（拥有国内唯一的电力电子国家实验室，师资力量雄厚，有汪栖生院士和徐德鸿等知名教授，科研成果较多）西安交通大学（西交的电力电子与能源研究中心在国内处于领先水平，科研成果较多，有电力电子知名专家王兆安教授）南京航空航天大学（有航空电源航空科技重点实验室，师资力量雄厚，科研成果较多）合肥工业大学和中国矿业大学（有电力电子与电力传动国家重点学科) 华北电力大学的张一工教授是国内谐波抑制与无功补偿领军人物之一，另外石新春和韩 电力传动自动控制系统练习题 (电力拖动部分) 哈尔滨工业大学 第1章 电力传动系统基础 一、选择题 1. 电力拖动系统运动方程式中的GD 2反映了（ ）。 A 旋转体的重量和直径平方的乘积，它没有任何物理意义 B 系统机械惯性的一个整体物理量 C 系统储能的大小，它不是一个整体物理量 D 以上三种都对 2. 恒功率负载的特点是（ ）。 A 负载转矩与转速的乘积为一常数 B 负载转矩与转速成反比变化 C 恒功率负载特性是一条双曲线 D 以上都对 3. 反抗性恒转矩负载特性是位于第（ ）象限的竖直线。 A 1、2 B 1、3 C 1、4 D 2、4 4. 位能性恒转矩负载特性是位于第（ ）象限的竖直线。 A 1、2 B 1、3 C 1、4 D 2、4 二、填空题 1. 电力拖动系统的电磁转矩和负载转矩分别用L em T T 、表示，当（ ）时系统处于加速运行状态，当（ ）时系统处于减速运行状态。 2. 选定电动机转速n 的方向为正，若电磁转矩0>em T ，则em T 的方向与n 的方向（ ），若负载转矩0>L T ，则L T 的方向与n 的方向（ ）。 3. 选定电动机转速n 的方向为正，若电磁转矩0 第（ ）象限。 6. 位能性恒转矩负载是指负载转矩的大小恒定不变，其方向与转速的方向（ ），其负载转矩特性位于 第（ ）象限。 7. 电动机的运动方程式为：dt dn GD T T L em 3752=-，式中，GD 2称为旋转系统的（ ），dt dn GD 3752称为系统的（ ）。 三、简答题 1. 简述恒转矩负载特性、恒功率负载特性、泵与风机负载特性的特点。 2. 什么是电力拖动？电力拖动系统主要由哪些部分组成。 3. 什么是电力拖动系统运动方程式？动态转矩与系统运动状态有何关系？ 4. 负载转矩的折算原则是什么？负载飞轮矩的折算原则是什么？ 5. 在工作机构为旋转运动、平移运动和升降运动的情况下其负载转矩的折算有何异同？ 6. 在工作机构为旋转运动、平移运动和升降运动的情况下其飞轮矩的折算有何异同？ 四、计算题 1. 已知某电动机的额定转矩T N 为320N·m ，额定转速为n N =1000r/min ，拖动系统的总飞轮矩GD 2=75 N·m 2， 负载为恒定转矩，T L =0.82T N 。求：(1)如果电动机的转速从零起动至n N 的起动时间为0.88s ，起动时若电动机保持电磁转矩不变，则该电磁转矩为多少？(2)如果电动机拖动的负载不变，转速由n N 制动到停止时的时间为0.33s ，制动时若电动机保持电磁转矩不变，则其电磁转矩为多少？ 2. 已知某拖动系统的负载转矩T L 为280N·m 、飞轮矩为GD L 2=620 N·m 2，系统中减速机构的传动比为i=4.8，减速 机构折算到电动机轴上的飞轮矩与电动机转子的飞轮矩之和GD dj 2=620 N·m 2，求电动机电磁转矩为240N·m 时，电动机轴及负载轴在起动时的机械角速度；若起动时保持电动机电磁转矩240N·m 不变，当起动时间为2.2s ，电动机的转速为多少？ 3. 某刨床的传动机构如图所示。电动机转子的飞轮矩GD d 2=245 N·m 2，电动机轴直接与齿轮1相连，经过齿轮2~8， 再与工作台G 1的齿条啮合。由齿轮1至8的传动比i 1、i 2、i 3、i 4分别为3.0、2.8、2.4、2.0，其中GD 2分别是10、24、18、26、20、32、22、40 N·m 2，切削力F q =8250N ，切削速度v g =46m/min ，传动效率η=0.72，齿轮8的节距t=24mm ，齿数z 为84，工作台的重量1450kg ，工件的重量850kg ，工作台与导轨的摩擦系数μ=0.1。请计算：(1)折算到电动机上的负载转矩；(2)切削时电动机输出的功率；(3)电动机轴上的总飞轮矩GD 2。 电气基础自动化及电气传动 6.3.1 主要电气控制项目 6.3.1.1概述 当板坯进入加热炉区的上料台架后，经过台架装置的移动，将坯料送到受料辊道上，并进入测长辊道，对坯料的进行测长、测温。 确认坯料合格后，将钢坯通过过渡辊道送到加热炉尾的装料辊道上。对坯料进行炉宽方向的定位。 定位完成后，在加热炉满足装钢条件时，装料炉门开启，装钢机按照计算好的行程将板坯推入炉内固定梁的预定位置上，然后装钢机退回原始位置，炉门关闭； 放进炉内的钢坯根据轧线系统对生产节奏的要求，通过炉内步进梁的正循环动作，板坯依次通过炉子的预热段、加热段及均热段，并被充分的加热到予期的出炉温度。 当出钢侧的激光检测到有钢信号，步进梁停止前进，等待出钢；当轧线发出出钢请求时，出料炉门开启，出钢机根据计算好的行程，伸入炉内预定位置，将已加热好的板坯托起，抽出放在出炉辊道中心线上，然后出钢机返回到原始位等待下次动作。 加热好的钢坯放到出炉辊道上后，辊道启动前进，将钢坯送出至轧机。 在上述上料、装出钢及炉内步进的过程中，所有电控设备的运转状态、电气故障、设备故障均通过电控系统进行在线监控，对重故障、轻故障报警分类，并以声、光报警方式提示、打印，记录报警类型。 6.3.1.2 电气基础自动化的控制项目及控制功能 加热炉电气基础自动化系统的硬件、软件的配备，是根据钢坯的输送和加热炉机械设备的动作要求而设置的。整个炉区需要具备如下控制功能： 6.3.1.2.1 上料台架的控制 本系统分两组上料台架，分别由两组液压缸驱动，通过PLC完成各种动作，使得坯料顺利落到受料辊道（A1或A2）上。 操作地点：装钢操作台；装料侧HMI。 传动方式：阀控液压传动。 台架上坯料检测元件：冷金属检测器（CMD）共4个 电力牵引控制系统 班级学号姓名 一、填空（每空1分，共20分） 1．电力机车的电气线路按其作用的不同，可分为、和三大部分。2．有级调速电力机车如SS1型机车，它有个调压级和有级消磁。 3．为了保证电力机车正常运行，机车上设有辅助电路和辅助机械装置。 4．6K型机车采用牵引电动机，当机车运行于高速区域时，通过控制 的办法来达到规定的磁场削弱系数。 5．斩波器主要由组合而成。 6．电源电流谐波与等因素有关系，且不同斩波器情况也不一样。7．利用二点式逆变器，只能把中间直流回路的接到电动机上去。 8．东风4型内燃机车励磁电路的调整就是保证在不同主手柄下牵引发电机励磁电流随负载电流的变化而按相应的形曲线变化。 9．对于城市电车或地铁动车，一般由直流的接触网供电。10．为了机车能安全可靠地工作，必须设置可靠的保护系统，以便在出现各种不利的 能及时地采取防护措施。 11．单闭环调节系统对于都有抑制作用，因为一切扰动最终都要反映到被调量上来，都可以通过测出被调量的偏差而进行调节。 12．系统动态特性的数学表达式，叫做。 13．SS1型机车设有两个两位置开关，即开关和。 14．6G型机车为六轴机车，六台牵引电动机分成两组，每组三台牵引电动机。 二、名词解释（每题4分，共20分） 1．四象限脉冲整流器： 2．恒压运行： 3．调速性能指标： 4．斩波器： 5、交-直流传动方式： 三、简答题（每题5分，共30分）1．串激牵引电机有哪些优缺点？ 2．电阻制动有哪些优缺点？ 3．电力机车上可能发生的过电压有哪几种？4．移相电路分为哪几种？各有什么用途？ 5采用异步电机作牵引电机有哪些优点？ 四、叙述题（每题10分，共计10分） 细述SS1型电力机车司机控制器的转换手柄与调速手柄之间的机械联锁作用。 电气传动自动控制系统课程设计 学院：电气信息 专业：自动化 年级：2012级 小组成员：邓建儒 2012141441300 沙华 2012141441299 张政 2012141441326 陆啸 2012141441015 完成时间：2015年7月13日 指导教师：肖勇 直流双闭环调速系统设计 摘要：转速、电流反馈控制直流调速系统的设计主要是通过对直流双闭环调速系统中电流调节器（ACR）和速度调节器（ASR）的设计与调试，以达到给定系统静、动态性能指标。在实验中要通过实验装置中已有的参数来确定调节器的各个参数，在单元调试环节中，需要整定调节器ACR、ASR的运放输出限幅值，在系统调试环节中，需要对电流环和转速环进行整定。对于系统性能的测定，则需要对静态和动态性能分别做实验测试，在电压给定或者负载给定的情况下，分别对两种状态做性能分析。根据设计要求确定调速方案和主电路的结构型式，主电路和闭环系统确定下来后，实际设计中常采用转速、电流双闭环控制系统，一般使电流环(ACR)作为控制系统的内环，电流环应以跟随性能为主，即应选用典型Ⅰ型系统；转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能，因为转速环以抗扰性能为主，即应选用典型Ⅱ型系统为主，以此使电动机满足所要求的静态和动态性能指标。然后按照确定时间常数、选择调节器结构、计算调节器参数、校验近似条件的步骤一步一步的实现对调节器的具体设计。再对系统的启动过程进行分析，以了解系统的动态性能。之后，用Matlab软件中的Simulink模块对设计好的系统进行模拟仿真，得出仿真波形。最后给出参考资料和总结。 关键词：直流双闭环调速系统、电流调节器（ACR）、速度调节器（ASR）、调试、动态静态性能指标 目录 第一章 ..............................任务描述第二章 ..............................系统建模第三章 ..............................系统设计第四章 ..............................系统调试第五章 ..............................系统评价电力传动电力拖动控制系统B卷附参考答案
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