A
C
1 异步电机的矢量控制理论
本章首先阐述异步电动机的三相坐标系下的数学模型，然后根据坐标变换理论，得到了它在两相静止坐标系下和两相同步坐标系下的数学方程，在此基础之上介绍了异步电机的矢量控制原理【14】。
1.1 异步电机的数学模型
由于异步电机矢量控制调速系统的控制方式比较复杂，要确定最佳的方式，必须对系统动静态特性进行充分的研究。异步电机本质上是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，为了便于研究，一般进行如下假设:
（1)三相定子绕组和转子绕组在空间均分布，即在空间互差120o
所产生的磁动势沿气隙圆周按正弦分布，并忽略空间谐波;
(2)各相绕组的自感和互感都是线性的，即忽略磁路饱和的影响; (3)不考虑频率和温度变化对电阻的影响; (4)忽略铁耗的影响。
无论三相异步电动机转子绕组为绕线型还是笼型，均将它等效为绕线转子，并将转子参数换算到定子侧，换算后的每相绕组匝数都相等。这样异步电机数模型等效电路如图1.1所示。
A
A A s
A s A
B B B s B s B
C C C s
C s C d u i R i R p dt
d u i R i R p dt d u i R i R p dt ψψψψψψ?=+=+??
?
=+=+??
?
=+=+??
图1.1 异步电机的物理模型
图1.1中，定子三相对称绕组轴线A 、B, C 在空间上固定并且互差120o
，转子对称绕组的轴线a 、b 、 c 随转子一起旋转。我们把定子A 相绕组的轴线作为空间参考坐标轴，转子a 轴和定子A 轴间的角度θ作为空间角位移变量。规定各绕组相电压、电流及磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。这样，我们可以得到异步电机在三相静止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。
1.1.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型 1、三相定子绕组的电压平衡方程为
a a a r
a r a
b b b r b r b
c c c r c r c
d u i R i R p dt
d u i R i R p dt d u i R i R p dt ψψψψψψ?=+=+??
?
=+=+??
?
=+=+??
/du dt
(1-1)
式中以微分算子P 代替微分符号
相应地，三相转子绕组折算到定子侧的电压方程
(1-2)
式中：,,,,,A B C a b c
u u u u u u 为定子和转子相电压的瞬时值；
,,,,,A B C a b c
i i i i i i 为定子和转子相电流的瞬时值；
,,,,,A B C a b c ψψψψψψ 为定子和转子相磁链的瞬时值；
,s r
R R 为定子和转子电阻。
将定子和转子电压方程写成矩阵形式：
000000000000000000000
000000000
u i R A A A s u i R B B B s
u i R C C C s p u i R a a a r R u i r b b b R u i r c c c ψψψψψψ????
????????
???
???????
??????
????????????=+???????????????
?????????
???????
?????????
A A AA
AB
AC Aa Ab Ac B B BA BB BC Aa Ab Ac C C CA CB CC Ca Cb Cc aA aB aC aa ab ac a a bA bB cC ba bb bc b b cA cB
cC
ca
cb
cc c c i L L L L L L i L L L L L L i L L L L L L L L L L L L i L L L L L L i L L L L L L i ψψψψψψ????
????????????????????=?????????????????????????
???????????
(1-3)
2、磁链方程
由于绕组的磁链是它本身的自感磁链和其它绕组对它的互感磁链之和，因
此，根据图1-1可列出三相异步电机的磁链方程
（1-4）
Li
ψ=()sin ()sin(120)()sin(120)e n m A a B b C c A b B c C a A c B a C b T p L i i i i i i i i i i i i i i i i i i οοθθθ?=++++++?
?+++-?
或者写成： (1-5) 式中L 是6x6电感矩阵，其中对角线上元素是各绕组的自感，其余元素是各烧组间的互感。与电机绕组交链的磁通主要有两类:一类是只与一相绕组交链而不穿过气隙的漏磁通;另一类是穿过气隙的互感磁通，称为主磁通。对于各相绕组，它所交链的磁通是主磁通与漏磁通之和，因此 定子各相自感为
AA BB CC m ss
L L L L L ===+ (1-6)
转子各相自感为：
aa bb cc m sr L L L L L ===+
（1-7）
在假设气息磁通为正线分布的条件下，两相绕组间的互感为：
/2
AB AC BC BA CA CB m L L L L L L L ======- (1-8)
/2
ab ac bc ba ca cb m L L L L L L L ======- (1-9)
cos Aa Bb Cc aA bB cC m L L L L L L L θ
======-(1-10)
cos(120)
Ab Ba Bc cB Ca aC m L L L L L L L οθ======-+
(1-11)
(240)
Ac cA Ba aB Cb bC m L L L L L L L οθ======-+
(1-12)
从以上方程可知，定子绕组和转子绕组之间的互感与转子位置角 有关，它们是变参量，这是系统非线性的一个根源。将方程(1-8)--(1-12)带入式(1-4)，
即可得到磁链方程。 3、电磁转矩方程
由机电能量转换原理，可得到电磁转矩方程 (1-13)
θ
r
e l n d J T T P dt
ω=
+
11122A B i
i i i αβ?
???--???????=
?????从上式可以看出，电磁转矩是定子电流、转子电流及角θ的函数，是一个多变量，非线性且强耦合的函数。 4、运动方程
电机的运动方程为
(/)(/)(/)e l N r n r
T T J P d dt D p ωω=++ (1-14)
式中 l T 为负载转矩; J 为转动惯量。 对于恒转矩负载，阻尼系数D=0,则有
（1-15）
1.1.2 坐标变换及变换矩阵
如果将交流电机的物理模型等效地变换成类似直流电机的模式，分析和控制问题就可以大为简化。上节中得到的异步电机动态数学模型非常复杂，要分析和求解这些非线性方程显然是非常困难的，即便是做了一些假设，要画出清晰的结构图也并不容易。采用坐标变换的方法可以使变换后的数学模型容易处理一些，有利于异步电机的分析和控制。因此，坐标变换是实现矢量控制的关键。由异步电动机坐标系可以看到，它涉及到了两种坐标变换式:3s/2s 变换和2s/2r 旋转变换，又称克拉克(Clark)变换和2s/2r 变换即派克(Park)变换。通过坐标变换的方法，使得变化后的数学模型得到简化。 1. 3/2变换(Clark 变换)
由电机学原理可知，交流电机三相对称的静止绕组A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦电流 A i 、B i 、C i 时，产生的合成磁动势是旋转磁动势F ，且以同步
转速1ω旋转。两相绕组的轴线分别为α、β ，空间位置相差90ο
，构成α、β 两
相静止坐标系(β坐标轴逆时针超前α坐标轴90ο
)。在该两相固定绕组 α 、β
中，加时间上相差90ο的两相平衡交流电流 i α、i
β时，同样也可以产生与三相定
子合成磁动势相同的空间矢量F ，且同步角频率为 1ω。三相异步电动机的定子
三相绕组和与之等效的两相异步电动机定子绕组α、β ，各相磁势矢量的空间位置如图1.2所示。
根据变换前后总磁动势不变和变换前后总功率相等的原则，3s/2s 变换用矩阵可表示为
10121
2A B C i i i i i αβ??
????????
????=-??????????????--??
（1-16）
α
图1.2 三相静止到两相静止变换
其反变换式如下：
（2-17）
因此，经过3s/2s 变换，可以将三相异步电机模型变换为两相正交的异步电机模型。
2、旋转变换(Park 变换)
从图1.3中的两相静止坐标系到两相旋转坐标系M, T 的变换称作Park 变换，简称2s/2r 变换，其中s 表示静止，r 表示旋转。如图1-3所示，其中，静止坐标系的两相交流分量和旋转坐标系的两个直流分量产生同样大小的同步旋转磁动势。
cos sin sin cos M T i i i i αβθ
θθθ??
????=??????-?
?????
cos sin sin cos M T i i i i αβθθθ
θ??
-??
??=??????????
??0000s s s s m s s s s m m r m r r r r r r r m m r r r r r r u i R L p L p u i R L p L p L p L R L p L u i L L p L R L p u i ααββααββωωωω????+????????+??????=
??????+????
??--+??????????
图1.3 两相静止到两相旋转变换
根据图1.3的几何关系写成矩阵形式如下
（1-18）
旋转反变换如下：
（1-19）
其中θ为M-T 坐标和静止αβ-的夹角 1.1.3 异步电机在两相坐标系下的数学模型
上面分析得到了异步电机的动态数学模型，为了矢量控制分析，必须把它转
换为M-T 旋转坐标系下的数学模型，因此，必须先将三相静止坐标系下的模型转换为αβ-两相静止坐标系下的模型。然后，通过旋转变换将异步电机模型转换到M-T 坐标系中，其结果如下所示。 1、异步电机在两相静止坐标系的数学模型
经过3s/2s 变换，就得到了三相异步电机在两相静止坐标系下的数学模型。
(1) 电压方程
s s s m r s s s m r r s s m r r s s m r L i L i L i L i L i L i L i L i αααβββαααβββ
ψψψψ=+??=+??=+??=+?
r
e l n d J T T p dt
ω=+
(1-20
（2）磁链方程
（1-21）
（3）电磁转矩方程
()
e n m s r s r T p L i i i i βααβ=- （1-22）
（4）运动方程
（1-23）
在 αβ- 坐标系中绕组都落在两根相互垂直的轴上，两组绕组间没有耦合，
矩阵中所有元素均为常系数，消除了异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型
11sm sm s s s m m st st e s s s e m
m m s m r r r r rm rm s m
m s r
r r rt rt u i R L p L L p
L u i L R L p L L p L p L R L p
L u i L L p
L R L p u i ωωωωωωωω+--????
??????
??+??????=????
??-+-????
?
?+??????
sm s sm m rm
st s st m rt
rm r rm m sm rt r rt m st
L i L i L i L i
L i L i L i L i ψψ
ψψ=+??=+??=+??=+?r e l n d J T T p dt
ω=+
中的一个非线性的根源。
1.1.4 异步电机在两相同步旋转坐标系的数学模型
两相旋转坐标系以同步转速旋转，经过3s/2r 变换，就得到了异步电机在任意两相同步旋转坐标系上的数学模型: （1) 电压方程
(1-24)
式中：1ω表示定子的同步角频率，s ω表示转差角频率 （2） 磁链方程
（1-25）
（3） 电磁转矩方程
()
e n m st rm sm rt T p L i i i i =- （1-26）
（4）运动方程 (1-27)
式(1-24)-(1-27)是矢量控制中重要的方程式，接下来的基于转子磁场定向的矢量控制都要依据这些方程式。
1.2 异步电机矢量控制
矢量控制(vector control)理论，是在20世纪70年代初由美国学者和德国学者各自提出的，以后在实践中经过改进，形成了现在普遍采用的矢量控制方法，矢量控制的基本思想是：按照旋转磁场等效的原则，通过一系列的坐标变换(矢量变换)，把定子电流分解成互相垂直的励磁分量和转矩分量，在交流调速系统中，如果能保持励磁分量不变，控制转矩分量，就可以像控制直流电机那样控制交流电机了。它们的诞生使交流变频调速技术大大的迈进了一步，以后，在实际中许多学者进行了大量的工作，经过不断的工作，不断的改进，历经30多年的时间，达到了可与直流调速系统相媲美的程度。 1.2.1 矢量控制的原理
通过前面的分析我们可以发现，异步电机的矢量控制理论【15】【16】
，就是以产生同样的旋转磁动势为准则，在三相坐标系下的定子交流电流A i 、B i 、C i 通过
3s/2s 变换，可以等效成两相静止坐标系下的电流i α 、i
β，再经过同步旋转变换，把电机定子电流分解成互相垂直的励磁电流 M i 和转矩电流T i 。当观察着站在铁心上，并与坐标系一起旋转时，交流电机便等效成了直流电机。其中，交流电机的转子总磁通r ψ就变成了等效的直流电机的磁通，M 绕组相当于直流电机的励磁绕组，M i 相当于励磁电流，T 绕组相当于伪静止绕组，T i 相当于与转矩成正比的电枢电流。以上这些等效关系可以用2.4所示的结构图来表示，图中，A i 、B i 、C i 为三相交流输入，r ω为转速输出。
图1.4 感应电机的坐标变换结构图
经过图1.4所示的变换后，异步电机等效成了直流电机，因此，可以模仿直
0r rt m st
L i L i =+r r rm m sm
L i L i ψ=+流电机的控制方法来实现对异步电机的控制，先求得直流电机的控制量，再经过 相应的坐标反变换，就实现了异步电机的矢量控制。根据等效控制理论，可以构成直接控制r ω、r ψ的矢量控制系统，如图1.5所示。
图1.5 矢量控制系统的基本框图
从图1.5可以看出，在设计矢量变换控制系统时，我们可以认为反旋转变换 1VR - 将与电机内部的旋转变换环节相抵消，2s/3s 变换与电机内部的3s/2s 变换相抵消，如果忽略电流控制变频器中的时间滞后，则图1.5中的控制结构就等效于直流调速系统了。
1.2.2 转子磁场定向矢量控制原理及结构
1971年德国F.Blaschke 提出“感应电机磁场定向的控制原理”，是人们首次提出矢量控制的概念，以后在实践中经过不断改进，形成了现在普遍采用的矢量控制系统。矢量控制系统也称为磁场定向控制，即选择电机某一旋转磁场方向作为特定的同步旋转坐标方向。对于异步电机矢量控制系统的磁场定向通常有三种，即转子磁场定向，定子磁场定向，气隙磁场定向等，本文采用转子磁场定向控制方法。
通过分析发现，如规定M-T 坐标系的M 轴沿着转子磁链r ψ的方向，并称之为磁化轴，T 轴垂直于r ψ，称之为转矩轴。这样M-T 坐标系就变成了转子磁场定向坐标系，而 r ψ 是以同步转速旋转的矢量。
因此： rm r ψψ=，0rt ψ=
由同步坐标系下异步电机的磁链方程可得：
（1-28）
(1-29)
对于交流异步电机有：
rm rt u u == ，电压方程可以转化为以下形式
sm i st i sm i e T 0000
0sm sm S s e s m e m st e s S s e m m st m r r rm s m
s r r rt i u R L p L L p
L i L R L p L L p u L p R L p i L L R i ωωωωωω+--??
??????
????+??????=??
????+??
???
???????1
m
r sm
r L i p ψτ=+m st
s r r
L i ωτψ=
p m e st r
r
n L T i L ψ=
(1-30)
由式(1-27 )-( 1-29 )可推导下式
(1-31)
(1-32)
式中 /r r r L R τ=为转子时间常数。 电磁转矩可以表示为：
(1-33)
式1-30表明，异步电机经过坐标变换，将定子电流解耦分解成
、 两个直流分量，转子磁链r ψ仅由定子电流励磁分量 sm i 产生，与转矩分量st i 无关。
r ψ与sm i 之间的传递函数是一阶惯性环节，当励磁分量 突变时，r ψ的变换要
受到励磁惯性的阻扰，这和直流电机励磁绕组的惯性作用是一致的，式子(1-33)
中，st i 是定子电流的转矩分量，当sm i 不变时即r ψ恒定时，如果 st i 发生变化，
转矩 立即随之成正比的变化。
因此，M-T 坐标系按转子磁场定向以后，在定子电流的两个分量之间实现
了解耦，r ψ唯一由 sm i 决定，st i 则只影响转矩，同直流电机的励磁电流和电
枢电流相对应，这样大大简化了交流变频调速系统的控制问题。
利用((1-27）—（1-33)的公式可将异步电机数学模型描述成图1.6所示的形式
图1.6 异步电机矢量变换和解耦数学模型
从以上分析可知，要使磁场定向控制具有和直流调速系统一样的动态性能，在调速过程中保持转子磁链r ψ恒定是非常重要的。
根据控制方案中是否进行转子磁链的反馈控制及其观测，磁场定向控制可分为直接磁场定向控制和间接磁场定向控制(又称转差频率控制)。
*ω+-
3
M
图1.7 直接型矢量控制方框图
ASR -转速调节器、ATR -转矩调节器、A
R ψ-磁链调节器
/s m st r r L i ωτ?=1s r ωωω=+ 图1.7是一个典型的转速、磁链闭环矢量控制系统，包括速度控制环和磁链控制环。速度给定与转速反馈进行比较，经过PI 转速调节器，为了提高转速和磁链的闭环控制系统解耦性能，在转速内环增设了转矩内环控制，在图2.7中，转矩内环之所以有助于解耦，是因为磁链对控制对象的影响相当于一种扰动，转矩内环可以抑止这个扰动，从而改造了转速子系统，使它少受磁链变化的影响。
通过转矩调节器给出了电机负载需要的转矩电流 st i ，磁链控制环给出相应的
磁链给定，在额定转速以下，磁链幅值保持恒定(恒转矩)，额定转速以上给出相应的弱磁信号(恒功率)，给定磁链与实测或计算的反馈磁链进行比较，再经过磁
链PI 调节器，产生相应的定子电流sm i 。
定子电流的两个分量经过旋转坐标变换，
得到静止的分量 s i α和s i β再经过2/3变换得到三相静止电流，PWM 环节采用电
流滞环控制，使三相实际电流跟踪给定电流信号。
间接磁场定向控制采用磁链开环控制，在磁通运行过程中不检测转子磁链信
号，系统结构简单。它利用转差公式
，形成转差矢量控制系统，利用 得到同步角速度，该方案在实际中也获得广泛的应用，控制方案如图1.8所示
图1.8 间接矢量控制方框图
但该方法更依赖于电机参数的准确检测，当参数时变或不确定时，系统动态性能大受影响。且磁链开环在动态过程中存在偏差，其性能不及磁链闭环控制系统。 无论是直接矢量控制还是间接矢量控制，都具有动态性能好、调速范围宽的优点。动态性能受电机参数变化的影响是其主要的不足之处。
+-
r r α
ωψ
2 磁链观测和转速估计的方法研究
在异步电机无速度传感器的矢量控制系统中，磁链观测【17】和转速估计是两个关键问题。系统性能的好坏直接取决于磁链观测的准确度和转速估计的精度。因此，选取合适的方法就成为系统设计的首要问题。
2.1 磁链观测方法研究
在直接矢量控制方法中，有必要估计转子磁链分量r αψ 和r βψ ，以便可以计算单位矢量和转子磁链幅值。下面讨论两种磁链估计的方法。 2.1.1 基于电压模型的方法
该方法的基本思想是：利用检测得到的电机端电压和电流，由静止坐标系下的电机等效
电路导出的方程式来计算磁链。由图2.1两相静止坐标系等效电路图可知：
a
()s s s s u R i dt
αααψ=-?()s s s s u R i dt
βββψ=-
??s ψ
=1()
m s s s m s r L i L i i αααααψψ=-=+1()
m s s s m s r L i L i i βββββψψ=-=+
r r β
ωψ
b
图3.1 αβ-等效电路
（2-1）
（2-2）
（2-3）
(2-4)
(3-5)
r m s r r L i L i ααα
ψ=+r m s r r L i L i βββ
ψ=+
(2-6)
（2-7） 借助于式（2-4）、（2-5），分别消去式（2-6）、（2-7）中的r i α、r i β，从而得到
1r
r m r s m L L i L α
ααψψ=- （2-8） 1r
r m r s m
L L i L β
ββ
ψψ=- （2-9）
同样，借助于式（2-4）、（2-5），上面两个方程式可以写成如下形式：
()()r r r s s s s s s s s m m L L L i u R i dt L i L L α
αααααψψσσ??=-=--?
??
（2-10）
()()r r r s s s s s s s s m m L L L i u R i dt L i L L β
βββββψψσσ??=-=--?
??
（2-11）
式中，2
1/()m r s L L L σ=-
将式（2-8）、（2-9）代入转矩方程式中并加以简化，得到静止坐标系下的转矩表达式为
3()()22r
e r s r s m
L P T i i L αββαψψ=- （2-12）
图 2.2 表示使用微处理器的反馈信号估计框图，图中诸如定子磁链、气隙磁链和电磁转矩等附加信号量的估计也被标出。在对检测信号进行A/D 转换前需要对被检测的电流电压信号实行硬件低通滤波，并采用运算放大器实现3S/2S 变换。一般情况下，电机是无中线连接的电机，因此只需要两个电流传感器。矢量传动采用的是电流控制型PWM 逆变器，如前所述，采用电流控制合乎逻辑，因为磁链和转矩都与电流直接相关。逆变器可以采用滞环电流控制，或电流控制内的某类电压控制。值得注意的是，单位矢量的任何误差或与反馈信号相关的畸变都会影响传动系统的性能。
在低频（包括零速度）情况下，上面所讨论的直接矢量控制方法难以获得良好性能。这是因为：
（1）、低频时，电压信号 s u α和s u β非常小。另外，直流偏移量导致在积分器输出端上出现累积，从而使理想的积分变得很困难。 （2）、电阻s R 、电感1s L 、1r L 和 m L 等参数的变化将使信号估计的精度降低。尤其是s R 的温度变化影响更为显著。在电压较高时，参数变化的影响可以被忽略。
在工业应用中，通常要求矢量控制系统能工作在零速度。此时，基于电压模型信号估计的直接矢量控制不能被采用。
图2.2 基于电压模型的反馈信号估计框图
2.1.2 基于电流模型的方法
在低速区域，采用速度和电流信号能更容易地估计转子磁链分量。电机α - β 等效电路的转子电路方程式为
0r r r r r d R i dt α
αβψωψ++= (2-13) 0r r r r r d R i dt
β
βαψωψ+-= （2-14） 在上面方程式的两边分别加入 (/)m r r s L R L i α 和 (/)m r r s L R L i β ，可得到
()r m r
r m s r r r r s r r
d L R R L i L i i dt L L αααβαψωψ+++= (2-15) ()r m r r
m s r r r r s r r
d L R R L i L i i dt L L β
ββαβψωψ++-= （2-16） 分别将式（2-6）和式（2-7）代入上面两式，简化后可得到
1
r m s r r r r r
d L i dt T T ααβαψωψψ=-- （2-17）
电气铁路接触网施工技术 摘要 接触网、电力机车和牵引变电所并称为电气化铁道的“三大元件”，接触网是电气化铁道牵引供电系统中唯一的无备用供电设备而且裸露在外，其运营状态的好坏直接关系到电气化铁道的安全运行和经济效益，所以电气化铁道建设最重要的一部分就是接触网施工。本文主要介绍新建电气化铁路的接触网施工技术，总结新线接触网施工的整体流程。为了更好地阐述，本文还介绍了接触网的基本组成。 关键字:电气化铁道；接触网；施工技术 Abstract Contact net, electric locomotive and traction substation of electrified railways and known as the "three major elements", is the contact network of electrified railway traction power supply system there is no standby power supply equipment only and exposed to the outside, its operation state is directly related to the quality of electrified railway safe operation and economic benefit, so the most important part of the railway electrification construction is to contact network construction. This paper mainly introduces the construction technology of the new electric railway contact net,the overall process, summarize the construction of new lines of the contact net. In order to explain, this paper also introduces the basic component of contact system. 【Key words】：Electrified railway；catenary；Construction technology. 铁路是国民经济的大动脉，铁路电气化是建设中国特色的社会主义的重要环节之一。我国铁路科学技术发展的主要政策“大力发展电力牵引和内燃牵引，以电力牵引为主。”我国要求当今的电气化铁路在建设里程、电气化率、电气化完成铁路运量比重、电气化复线率、电气旅客列车运行速度、电气货物列车牵引重量等接近或赶上世界先进水平。对此来说就将使工程单位在电气化施工人员、施工技术、施工机械设备、管理以及准备方面要求较高，自然在施工前要做的施工技术规范要求。施工技术规范更好的能统一全线工程在不同施工队施工时的施工标准以及工艺，能更好的标准了工程的施工要求、质量保证措施、明确了建设各方在施工质量控制中的卡控。体现了企业在工程建设中的科学施工和现代化管理的先进性。此论文就我对电气化接触网施工技术方面的标准阐述和施工中所遇到
电力科技论文电力电子技术论文 DSP控制的正弦波逆变电源 摘要：文章介绍了一种采用DSP来实现SPWM数字化控制的逆变电源设计方案，描述了该逆变电源的硬件工作原理，SPWM波形的产生原理和系统控制算法，通过逆变电源的制作证明其可行性，是一种实用的控制方案。 关键词：逆变电源；DSP；SPWM；PID控制；保护电路 随着新能源产业的发展，对逆变电源输出特性和稳定性的要求也越来越高。而目前的逆变电源的控制趋势是往数字化发展，数字化可以实现电路的简化，输出特性和效率的提高。本文设计并研制了1kw 样机，实验结果表明在减少谐波和提高响应速度方面具有优越性。 一、逆变器原理和结构 逆变系统电能变换主要由二部分组成：前级的DC-DC变换器以及后级的DC-AC变换器。前级需要将地输入的直流电压升压直420V 以上，通过直流母线的连接，再利用DC-AC变换器将直流输入转变成220V AC的交流输出。DC-DC升压部分选择推挽结构，DC-AC逆变部分采用全桥逆变结构。 核心控制电路使用TMS320F28023，输出SPWM控制信号，控制后级驱动芯片。 图1为逆变电源主体结构图：
DC-DC升压部分采用推挽结构，通过输出互补两路的PWM信号控制开关管，通过高频变压器进行升压到420V。图2为推挽升压示意图： 逆变部分采用全桥结构，同样利用DSP输出PWMgg号，驱动后级驱动芯片，实现对开关管的控制，通过输出的滤波整形，达到正弦波输出。该电路主体结构如图3所示。 二、SPWM的实现方法 在采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的脉冲，加在具有惯性环节上，其效果基本相同。基于这个理论，将一组幅度相等，宽度不等的脉冲，使脉冲的中点和相对的正弦等分的中点重合，且使脉冲面积和相应的正弦部分冲量相等，就可以得到一组SPWM波形。如果把期望的目标波形作为调制信号，把受调制信号作为载波，通过对载波的调制可以得到期望的SPWM波。 (一)SPWM调制模式下ZVS的实现 由于开关频率的提高，传统硬开关模式存在以下一些主要问题：开关损耗问题，容性开通问题和感性关断问题，二极管反向恢复问题，引起整体电路EMI问题。而软开关ZVS技术在这个方面能够有效的防止或者减少以上问题的产生。理想状态下ZVS开通过程是：电压下降到零后，电流再缓慢上升到通态值，开通损耗近似为零。因功率
《电力拖动自动控制系统》参考答案： 第一章 一、填空题： 1.答案：静止可控整流器直流斩波器 2.答案：调速围静差率. 3.答案：恒转矩、恒功率 4.答案：脉冲宽度调制 二、判断题： 答案：1.×、2. √、 三、问答题： 1.答案：生产机械的转速n与其对应的负载转矩T L的关系。1.阻转矩负载特性； 2.位转矩负载特性； 3.转矩随转速变化而改变的负载特性，通风机型、恒功率、转矩与转速成比例； 4.转矩随位置变化的负载特性。 2.答案：放大器的放大系数K p，供电电网电压，参数变化时系统有调节作用。电压负反馈系统实际上只是一个自动调压系统，只有被反馈环包围部分参数变化时有调节作用。 3.答案：U d减少，转速n不变、U d增加。 4.答案：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速围。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时所对应的转速降落与理想空载转速之比，称作转差率。静态速降值一定，如果对静差率要求越严，值越小时，允许的调速围就越小。 5.答案：反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。系统能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用。但完全服从给定作用。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。可见，测速发电机的励磁量发生变化时，系统无能为力。 6.答案：采用比例积分调节器的闭环调速系统是无静差调速系统。积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，原因是积分调节器的输出包含了输入偏差量的全部历史。可以实现无静差调速。 四、计算题： 1.答案：开环系统的稳态速降：354.33r/min；满足调速要求所允许的稳态速降：8.33r/min；闭环系统的开环放大系数：41.54 2.答案：42.5N?M， 3.41N?M 3.答案：T=62.92N?M，n=920r/min，cosФ=0.78 4.答案：α=0。时n0=2119r/min, α=30。时n0=1824r/min，α=31.1。，cosФ=0.82，s=0.0395。 5.答案：D=4.44，s=0.048，Δn=5.3r/min。 6.答案：系统允许的稳态速降：3.06r/min，开环放大系数：31.7 7.答案：系统的开环放大系数从4.7变为17.9 8.答案：s=0.86，Δn cl=5.56r/min，K p=27.8，α=0.0067V?min/r。 9.答案：调速围D=10，允许静差率s=10%。 10.答案：允许的静态速降Δn cl=3.06r/min，闭环系统的开环放大系数K=31.7。 第二章 一、填空题： 1.跟随抗扰环ACR 外环ASR 2.典型Ⅰ型典型Ⅱ型
电力科技论文电力电子技术论文： 现代电力电子技术应用的探讨 摘要：随着电力电子、计算机技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为发展趋势。变频调速以其优异的调速和启、制动性能被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。变频技术是交流调速的核心技术，电力电子和计算机技术又是变频技术的核心，而电力电子器件是电力电子技术的基础。电力电子技术是近几年迅速发展的一种高新技术，广泛应用于机电一体化、电机传动、航空航天等领域，现已成为各国竞相发展的一种高新技术。 关键词：电力电子；技术；发展；应用 1电力电子技术的发展 现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 2现代电力电子的应用领域 2.1计算机高效率绿色电源 高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了
电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。 2.2通信用高频开关电源 通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中，通常将整流器称为一次电源，而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V 的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。 因通信设备中所用集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同，在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块，从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压，这样可大大减小损耗、方便维护，且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加，通信电源容量也将不断增加。 2.3直流-直流(DC/DC)变换器
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 关于内燃机车的调研报告 学校： 班级： 姓名： 摘要：柴油机作为动力装置已经广泛的被使用到运输生产中，而且数量逐年增加，特别是在铁路运输中起着相当重要的作用。内燃机车作为铁路运输中不可缺少的牵引机在很早以前就被投入广泛的使用，当蒸汽机车被淘汰，内燃机车就以它大功率、高负荷的特性充当着铁路运输牵引主力军。但随着电气化铁路的发展，电力机车以它更优越的性能逐渐取代了内燃机车，在铁路第五次大提速之后，“多拉快跑”成为了铁路新的发展方向在资源满足的情况下都改成了电气化铁路客车以及干线、重载货物的运输基本都已由电力机车来担当，内燃机车只能担当各支线（包括小运转、专线等）运输和货场及沿线各站的调车、编组作业任务。但不管怎样，内燃机车都以它独特的性能在铁路运输中依然是不可缺少的，不过也为它今后的发展提出了更高的要求，以满足现代铁路运输的需求。柴油机作为内燃机车的核心装置，它性能的好坏直接影响到内燃机车的运用以及铁路运输安全和经济效益。 目前,随着计算机技术、机电和自动控制技术、现代制造技术及新材料、新工艺等一系列高新技术的蓬勃发展。密封材料性能的提高、液压件微型化以及高可靠性和适用性等,都给机车车辆各系统采用新技术创造了条件。 为检验自己在掌握基本理论知识和专业知识的学习效果，综合运用所学基础理论知识，将内燃机车行车工作的基本理论和方法与基本故障的分析相结合，进行了此次内燃机车的调研。 关键词：内燃机机构；故障；分析；处理 一．调研的内容及过程 1内燃机车总体及走行部 1.1 内燃机车总体结构 内燃机车由柴油机、传动装置、辅助装置、车体走行部（包括车架、车体、转向架等）、制动装置和控制设备等组成。 1.2 车体走行部结构 车体走行部包括车架、车体、转向架等基础部件。①车架是机车的骨干，安装动力机、车体、弹簧装置的基础。车架为一矩形钢结构，由中梁、侧梁、枕梁、横梁等主要部分组成，上面安装有柴油机、传动装置、辅助装置和车体（包括司机室），下面由两个转向架支撑并与车架相连，车架中梁前后两端的中下部装设车钩、缓冲装置。车架承受荷载最大，并传递牵引力使列车运行，因此，车架必须有足够的强度和刚度。②车体是车架上部的外壳，起保护机车上的人员和机器设备不受风、沙、雨雪的侵袭和防寒作用。按其承受载荷情况，分为整体承载式和非整体承车体；按其外形分为罩式和棚式车体。③转向架是机车的走行装置，又称台车。由构架、旁承、轴箱、轮对、车轴齿轮箱（电力传动时包括牵引电机）、弹簧、减振器、均衡梁，以及同车架的连结装置、基础制动装置等主要部件组成。其作用是承载车架及其上面装置的重量，传递牵引力，帮助机车平衡运行和顺利通过曲线。内燃机车一般为具有两个2 轴或3 轴的转向架。 2．内燃机车电机电器 机车电气室：装有电器柜、硅整流柜、启动发电机、励磁机、继电器、转换开关、组合接触器、保护继电器、驱动器、电压调整器、过度装置、蓄电池等。 3.电器柜中各继电器的作用 1ZJ：平稳启动机车 2ZJ：当水温高于88℃时，柴油机卸载（但不降转速） 3ZJ：当滑油压力低于160KPa时柴油机卸载（但不停机） 4ZJ：当曲轴箱压力超过0.6kpa时接通差示压力计，使柴油机停机，防止曲轴箱爆炸。 5ZJ：电压调整器出故障时同时使用固定发电和故障励磁电路，使机车平稳启动 电力系统远动技术----远动终端RTU概述 远动终端RTU概述 一、RTU定义 "远动终端：电网调度自动化系统中安装在发电厂、变电站的一种具有四遥远动功能的自动化设备。远动装置=远方终端=远动终端=RTU（Remote Terminal Unit）。"RTU在电网调度自动化系统中具有重要的作用。（系统结构：调度端SCADA/EMS ＋远动信道＋厂站端RTU）。 二、RTU发展概述 ① 60～70年代，硬件式远动装置：晶体管或集成电路构成的无触点远动装置WYZ 或者数字式综合远动型远动装置SZY，均属于布线逻辑式远动装置，所有功能均由逻辑电路实现，现已经基本淘汰。 ② 80年代后，软件式远动装置：基于微机原理构成的远动装置（微机远动装置），功能由软件程序实现，具有功能强、可扩充性好、结构简单、稳定可靠等优点，得到普及应用。 三、RTU的功能概述 "远方功能：RTU与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控功能。 ① 遥测（YC，Tele-measurement）：远程量测值。RTU将采集到的厂站运行参数按规约传送给调度中心（上传）。包括：P、Q、U、I、档位、温度等，容量达几十到上百个（路）。另外还包括2类特殊YC： a) 数字值（Digital Measured Value）：RTU以数字量的形式直接接收后上传。如频率、水库水位等。 b) 记数脉冲（Counter Pulse）：单独的采集（电路）板。主要指RTU采集的反映电能量的脉冲记数。容量可达几十路电度量。 ② 遥信（YX，Tele-indication, Tele-signalization）：远程状态信号。RTU 将采集到的厂站设备运行状态按规约传送给调度中心（上传）。包括：断路器和隔离刀闸的位置信号、继电保护和自动装置的位置信号、发电机和远动设备的运行状态等。容量达几十到几百个。 ③ 遥控（YK，Tele-command）：远程命令。调度中心发给RTU的改变设备运行状态的命令。 包括：操作厂站各电压回路的断路器、投切补偿电容器和电抗器、发电机组的启停等。容量可达几十个设备。 ④ 遥调（YT，Tele-adjusting）：远程调节命令。调度中心发给RTU的调整设备运行参数的命令。包括：改变变压器分接头位置（调压）、改变发电机组P 或Q的整定值（调节出力）、自动装置整定值的设定等。容量可达几个到十几个设备。 ⑤ 事故数据： a) 事件顺序记录（SOE：Sequence Of Event recording）：实时检测遥信变位（YXBW）（带时标的遥信），立即记录变位时刻、变位设备序号、变位状态等组成SOE优先传送（CDT下）。 b) 事故追忆（PDR：Post Disturbance Review）：冻结某时刻全网的重要的遥 电力电子技术在太阳能中的应用 电力电子技术： 电力电子技术是指电力功率半导体器件，这些器件作为开关操作其中的控制和转换。硅控整流器的来临，简称可控硅，导致的新的电力电子领域的应用发展。之前的可控硅引进，汞弧整流器用于电力控制，但这种整流电路工业电子和汞弧整流器的应用范围是有限的一部分。一旦可控硅可用，应用领域蔓延到许多领域，如驱动器，电源供应器，航空 电力电子技术是什么？ 电力电子技术是应用电子电路的能量转换。 您可能有更多的比你想象中的电力电子的相互作用。如果你开车，使用一台电脑，用微波炉做饭，对任何类型的电话交谈，听音响，或用电钻钻孔，然后你来接触电力电子技术。由于电力电子，电力运行所需的处理，过滤，并以最高的效率，最小的尺寸和最小重量的东西，你日常使用。在正式条款“，该技术包括使用的电子元件，应用电路理论与设计技术，分析工具，对电子的转换效率，控制和电力空调的发展。” 电力电子技术研究的主要领域包括： ?电子器件（如二极管和晶体管） ?控制和监管 电力转换器的电路设计和各项工作的转换器电路拓扑 ?磁性元件（如变压器和电感器） ?电子电路封装和制造 ?电机控制 电力电子技术的主要任务 电力电子技术，涵盖了整个电力系统领域的应用，这些应用延伸，从几个VA /瓦数兆伏安/兆瓦的功率范围。 电力电子技术的主要任务是控制和电源转换从一种形式到另一种。转换的四种主要形式是： ?整风指交流电压为直流电压的转换， ?直流到交流的转换， ?直流- 直流转换和 ?交流到交流的转换。 ?“电子式电能转换器”是用来指电力电子电路，转换电压和电流从一种形式到另一个任期。 此外，可控硅和其他功率半导体器件被用作静态开关。 电力电子技术的重要性和用途 电力电子技术是随处可见。例如，电力电子技术中使用 ?计算机 ?汽车 ?电信 ?空间系统和卫星 ?电机 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. 1.遥测即远程测量：应用远程通信技术进行信息传输,实现对远方运行设备的监视和控制。遥信即远程指示；远程信号：对诸如告警情况、开关位置或阀门位置这样的状态信息的远程监视。遥控即远程命令：应用远程通信技术，使运行设备的状态产生变化。遥调即远程调节：对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。 2.远动技术是一门综合性的应用技术，它的基本原理包括数据传输原理、编码理论、信号转换技术原理、计算机原理等。远动配置是指主站与若干子站以及连接这些站的传输链路的组合体。远动系统是指对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系统，它包括对必需的过程信息的采集、处理、传输和显示、执行等全部的设备与功能。 3.误码率：错误接收的码元数与传送的总码元数之比。用Pe表示。误比特率：错误接收的信息量与传送信息总量之比。用Peb表示。在远动系统中，为了正确的传送和接收信息，必须有一套关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等的约定，这一套约定称为规约或协议。 4.当同步字在信道中受到干扰，使其中某些码元发生变位，致使收端检测不出同步字，称为漏同步。当接收到的信息序列中，出现与同步字相同的码序列时，在对同步字检测时会把它误判为同步字，造成假同步。收发两端发送时钟和接收时钟的相位差<∏时，数字锁相电路在工作过程中，通过相位调整，会使两者的相位差继续增加，直到≈2∏，造成两端时序错一位，这种情况称为反校。 5.事件指的是运行设备状态的变化，如开关所处的闭合或断开状态的变化，保护所处的正常或告警状态的变化。事件顺序记录是指开关或继电保护动作时，按动作的时间先后顺序进行的记录。事件分辨率指能正确区分事件发生顺序的最小时间间隔。 6.完成一次A/D转换所需的时间，称为转换时间，其倒数称为转换速率。 7.数字滤波就是在计算机中用一定的计算方法对输入信号的量化数据进行数学处理，减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性。死区计算是对连续变化的模拟量规定一个较小的变化范围。当模拟量在这个规定的范围内变化时，认为该模拟量没有变化，这个期间模拟量的值用原值表示，这个规定的范围称为死区;对电力系统中每一个运行参数量用上限值和下限值来规定其允许的运行范围，用这些量的实时运行值与其限值作比较，一旦发现某一量超出允许范围即判为越限，可能是越上限或越下限。这时，一方面要对这一重置越限标志，另一方面要发出信号，这一功能称为越限比较 8.标度变换又称为乘系数，是将A/D转换结果的无量纲数字量还原成有量纲的实际值的换算方法；标度转换后的数据已经代表了遥测量的实际值，但此数据是以二进制数表示的。在某些场合还应再转换为十进制，这就需要二一十转换；电力系统在运行过程中随时可能发生事故，把事故发生前后的一段时间内遥测数据的变化情况保存下来，为今后的事故分析提供原始依据，这就是事故追忆功能。 9.直流采样是将直流的电压信号经模/数转换后得到数字量，数字量的值与直流信号的大小成正比。直接对交流电压、电流进行采样，用软件完成各类电量变送器的功能，从而获得全部电量信息，这就是交流采样要完成的工作。交流采样是将连续的周期信号离散化，用一定的算法对离散时间信号进行分析，计算出所需的信息。交流采样与直流采样比较：数据获取速度上直流采样优于交流采样。响应速度上交流采样优于直流采样。另外交流采样还可以分析出谐波含量，投资小、配置灵活、扩展方便，这些都是直流采样望尘莫及的。 10.计算机网络是指通过数据通信系统把地理上分散的、有独立处理能力的计算机系统连接起来，依靠功能完善的网络软件实现网络资源共享的一种计算机系统。 11.调度自动化系统的可靠性由远动系统的可靠性和计算机系统的可靠性来保证。它包括设备的可靠性和数据传输的可靠性。系统或设备的可靠性是指系统或设备在一定时间内和一定的条件下完成所要求功能的能力。通常以平均无故障工作时间（MTBF）来衡量，数据传输的可靠性通常用比特差错率来衡量，比特差错率定义为接受比特不同于相应发送比特的数目，与总发送比特数之比。实时性可以用总传送时间、总响应时间来说明。总传送时间是从发送站事件发生起，到接收站显示为止，事件信息经历的时间。总响应时间是从发送站的事件启动开始、至接收到接收站反送响应为止之间的时间间隔。数据的准确性可以用总准确度、正确率、合格率等进行衡量。 12.MTBF平均无故障工作时间指系统或设备在规定寿命期限内、在规定条件下、相邻失效之间的持续时间的平均值，也就是平均故障间隔时间。 第2章 三、思考题 2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？ 答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。 答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？ 答：脉动直流电压。 2=4 为什么直流PWM 变换器-电动机系统比V-M 系统能够获得更好的动态性能？ 答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因fc 通常为kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？ 答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？ 答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？ 答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。2=8 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？ 答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？ 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许） 允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2=12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如 电子电力技术是应用于电力领域、以电力为对象的电子的技术。他横跨电力、电子和控制的边沿学科，是利用电力电子器件对电能进行交换和控制的一门技术。它主要研究以普通晶闸管为代表的大功率半导体器件及由它们组成的可控整流、逆流、交流调压、直流斩波、变频器和无节点开关等内容，在实际生活中有着广泛的应用的前景。 (一)电力电子技术的发展回顾 传统的电力器件主要是晶闸管及由它派生的器件。随着微电子技术的与电子电力技术的结合，又产生许多新型器件。如：可关断晶闸管、电力晶体管、大功率场效应晶体管等。总的发展趋势：大容量、高频化、模块化、功率集成化。 电力电子电路是以电力电子器件为核心，通过不同电路和各种控制实现对电能的转换和控制。电子电力电路主要有； （1）交流—直流变换电路：把交流电能转换为可调的直流电能的电路，又称可控整流电路。 （2）直流—交流变换电路：把直流电能转换为交流电能的电路，又称逆变电路。 （3）直流—直流变换电路：把固定的直流电能转换成可调的直流电能的电路，亦称直流斩波电路。 ( 4 ) 交流—交流变换电路：把某一频率的交流电能转换成幅值、频率或相位可调的交流电能的电路。 （1）整流器时代 大功率的工业用电由工频交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解、牵引和直流传动三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。 2.逆变器时代 七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管和门极可关断晶闸管成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。 3.变频器时代 进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。 电力电子技术及应用 引言： 自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代 电气传动技术舞台。从工程应用的角度看,无论是电力、机械、矿冶、交通、石油化工、轻纺等传统产业,还是通信、激光、机器人、环保、原子能、航天等高科技产业,都迫切需要提供高质量的电能,特别是要求节能。而电力电子则是实 现将各种能源高效率地变换成高质量电能、节能、环保和提高人民生活质量的 重要手段,它已经成为弱电控制与强电运行之间,信息技术与先进制造技术之间,传统产业实现自动化、智能化、节能化、机电一体化的桥梁。电力电子的突出 特点是高效、节能、省材,所以电力电子已成为我国国民经济的重要基础技术, 是现代科学、工业和国防的重要支撑技术。因此,无论上述诸多高技术应用领域,还是各种传统产业,乃至照明、家电等量大面广的,与人民日常生活密切相关的 应用领域,电力电子产品已无所不在。 电力电子技术概述 电力电子技术是一门新兴的应用与电力领域的电子技术，就是使用电力电 子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子 技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可小至数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于电力变换。 电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。电力电子技术现已成为现代电气工程与自动化专业 的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。 电力电子学是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉二形成的。其概 念的基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。电力电子技术的 应用范围及其广泛，比如优化电能使用，通过电力电子技术对电能的处理，使 电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化；改造传统产业和 发展机电一体化等新兴产业，电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设 备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了 条件，成为发挥计算机作用的保证和基础；电力电子技术高频化和变频技术的 发展，将是机电设备突破工频传统，向高频化方向发展，实现最佳工作效率， 将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，响应速度达到高速化，并能适应任何 基准信号，实现无噪音且具有全新的功能和用途；电力电子智能化的发展，在 一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展可能引起电子技术的重大改革。 电力电子技术的内容可分为： 1、电力电子器件； 2、相控型整流器和有源逆变电路； 3、直流电压变换电路； 4、交流电压变换电路； 5、电力电子应用技术。 电力电子器件 常用电力电子器件的基本结构、工作原理、外特性、主要参数、开关特性、安 全工作区。 1、根据开关器件是否可控分类 电力机车平稳操纵毕业论文 毕业设计(论文)任务书 设计(论文)题目:电力机车平稳操纵 一、设计(论述)内容 铁路是我国国民经济的命脉，它担负着全国客货运量的50,以上，开行组合列车是牵引力扩能的标志性工程。组合列车整列车形成一个非刚体结构，任何一起操纵上的冲撞，对于机车车辆都可能产生极大的破坏力，严重时会造成列车分离甚至脱线事故。在未上机车同步操纵和列车同步制动缓解技术设备的条件下，开行的组合列车，增加了前后机车的可靠联系、协调配合、同步运转的复杂性。 组合列车安全稳定运行靠的是司机，要求司机应该具有较高的综合素质，应该充分了解列车纵向动力学的知识和掌握列车操纵的技术性和规范性，把不利因素通过司机合理操纵进行化解，以保证组合列车运输的绝对安全。 二、基本要求 1.首先要做好库内、继乘点机车检查 2.起步时注意列车平稳起动 3.在途中运行时应注意的几方面问题 4.途中调速要平稳 5.安全停车 6.制动机使用中应注意的事项 三、重点研究的问题 运行中要充分利用机车的特性，主手柄位置要根据列车运行速度，进行相应的调整，要小电流牵引，使列车有规律的运行。如在一个区间内为起伏坡道内连续牵引，效果更好。 四、主要技术指标 HXD3型机车为大功率交,直,交型电力机车，牵引采用恒牵引力，准恒速特性控制，牵引控制司机控制器手柄为13级，级间能平滑调节，每级牵引力变 化?V,10KM/H。每级牵引力变化设定?F,80KN，最大扭矩输出为560KN。列车在启动前全列车应在缓解状态，起动时调速手柄要逐级缓慢推进(不准超过3级启动)全列启动后再缓慢进级，做到恒流，进级快会给列车带来冲动断钩及其它不良后果。 五、其他要说明的问题 牵引重载列车确保安全正点首先应确保牵引列车的机车质量，因此乘务员在接车后要加强机车检查。一方面加强电力机车走行部易脱部件检查，防止高速运行部件脱落，危及行车安全，构成行车事故。另一方面要做好撒砂实验。 下达任务日期: 年月日 要求完成日期: 年月日 答辩日期: 年月日 指导教师: 开题报告 题目:电力机车平稳操纵 一、文献综述 随着铁路跨越式的大发展和国民经济的需要，以及动车组的开行，旅客列车的速度越来越快。在原有线路通行能力及货运量不变的情况下，为确保铁路运输秩序正常运转，这就要求货物列车多拉快跑，此时单机牵引重载列车就成为铁路运输增收节支、以货补客、充分发挥现有线路和机车潜力，完成铁路运输任务的一条捷径。而HXD3型电力机车为大功率机车，可牵引重量达6000吨、换长85.0重载超长列车，正好能满足客、货列车提速快跑的需要。有了一流的大功率机车还需要有良好的操纵方法，只有这样才能做到平稳操纵、安全正点、高效低耗的完成运输生 电力电子技术论文标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N] 晶闸管的概述一、晶闸管的介绍 晶体闸流管简称晶闸管,也称为可控硅整流元件(SCR),是由三个PN结构成的一种大功率半导体器件。在性能上,晶闸管不仅具有单向导电性,而且还具有比硅整流元件更为可贵的可控性,它只有导通和关断两种状态。 晶闸管的优点很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍数高达几十万倍;反应极快,在微秒级内开通、关断;无触点运行,无火花、无噪声;效率高,成本低等。因此,特别是在大功率UPS供电系统中,晶闸管在整流电路、静态旁路开关、无触点输出开关等电路中得到广泛的应用。 晶闸管的弱点:静态及动态的过载能力较差,容易受干扰而误导通。 晶闸管从外形上分类主要有:螺栓形、平板形和平底形。 二、普通晶闸管的结构和工作原理 晶闸管是PNPN四层三端器件,共有三个PN结。分析原理时,可以把它看作是由一个PNP管和一个NPN管所组成,其等效图解如图1(a)所示,图1(b)为晶闸管的电路符号。 图1 晶闸管等效图解图 1.晶闸管的工作过程 晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。 当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此是两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通。 设PNP管和NPN管的集电极电流分别为IC1和IC2,发射极电流相应为Ia和Ik,电流放大系数相应为α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,设流过J2结的反相漏电流为ICO,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和: Ia=IC1+IC2+ICO =α1Ia+α2Ik+ICO (1) 若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为:Ik=Ia+Ig。 因此,可以得出晶闸管阳极电流为: (2) 硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数α1和α2随其发射极电流的改变而急剧变化。当晶闸管承受正向阳极电压,而门极未接受电压的情况下,式(1)中Ig=0,(α1+α2)很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈ICO,晶闸管处于正向阻断状态;当晶闸管在正向门极电压下,从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结,从而提高放大系数α2,产生足 山东职业学院 毕业论文 题目：SS4改电力机车控制电路分析原所在系：电气系 原专业班级：自动化0934 转入后班级：机车1 姓名：范友福 指导老师： 完成日期： 摘要 SS4改型电力机车(从159#车起)是八轴重载货运机车，由两节完全相同的四轴机车用车钩与连挂风挡连接组成，其间设有电气系统高压连接器和重联控制电缆，以及空气系统重联控制风管，可在其中任一节车的司机室对全车进行统一控制。另外，在机车两端还设有重联装置，可与一台或数台SS4改进型机车连接，进行重联运行。机车采用国际标准电流制，即单相工频制，电压为25kV。采用传统的交—直传动形式，使用传统的串励式脉流牵引电动机。机车具有四台两轴转向架，采用推挽式牵引方式，固定轴距较短，采用转向架独立供电方式，全车四个两轴转向架，具有相应的四台独立的相控式主整流装置。主整流装置采用三段不等分半控调压整流电路。机车电气制动系统采用加馈电阻制动，使机车低速制动力得以提高。机车辅助系统采用传统的旋转式劈相机单——三相交流系统。机车设备布置采用双边纵走廊、分室斜对称布置，设备屏柜化，成套化。机车通风采用车体通风方式，进风口为车体侧墙大面积立式百叶窗，各主要设备的通风支路采用串并联方式，来满足机车通风要求。 关键词：写作规范；排版格式；论文 1 目录 摘要 (1) 目录 .................................................................................................... I 引言 (1) SS4G 电力机车主要参数 (2) 1. SS4改型电力机车控制电路 (4) 1.1 整备控制电路 (4) 1.1.1 受电弓控制 (4) 1.1.2 主断路器的合闸控制 (5) 1.1.3 压缩机控制 (5) 1.1.4 通风机控制 (6) 1.1.5 制动风机控制 (7) 1.1.6 牵引控制 (8) 1.1.7 制动控制 (9) 2.1 调速控制电路 (10) 2.1.1 零位控制 (10) 2.1.2 低级位延时控制 (10) 2.1.3 线路接触器控制 (11) 2.1.4 调速控制 (12) 2.2 照明控制电路 (12) 2.2.1 前照明控制电路 (12) 2.2.2 副照明灯控制 (12) 2.2.3 各室照明控制 (12) 2.2.4 仪表照明控制 (13) 2.2.5 电风扇控制 (13) 结论 (14) I铁道机车车辆专科毕业论文
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