电力拖动与控制系统(新)

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1.1 直流调速系统用的可控直流电源根据前面分析，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。

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。

1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题本节讨论V-M系统的几个主要问题：（1）触发脉冲相位控制；（2）电流脉动及其波形的连续与断续；（3）抑制电流脉动的措施；（4）晶闸管-电动机系统的机械特性；（5）晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。

1.3 直流脉宽调速系统的主要问题自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM 调速系统。

（1）PWM变换器的工作状态和波形；（2）直流PWM调速系统的机械特性；（3）PWM 控制与变换器的数学模型；（4）电能回馈与泵升电压的限制。

1.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计本节提要:转速控制的要求和调速指标；开环调速系统及其存在的问题；闭环调速系统的组成及其静特性；开环系统特性和闭环系统特性的关系；反馈控制规律；限流保护——电流截止负反馈1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型;反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件; 动态校正——PI调节器的设计;系统设计举例与参数计算转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法内容提要：转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。

《电力拖动自动控制系统》A卷答案2010年11月一、填空（20分，每空1分）1、变电压调速是直流调速系统用的主要方法。

一般调速系统对转速的控制有三个基本要求，即:调速、稳速、加、减速。

2、一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所提静差率要求的转速可调范围。

3、由一组晶闸管装置供电的单闭环和多环调速系统中，电机都是沿着单方向旋转。

在可逆调速系统中，对电机的最基本要求是能改变其旋转方向。

电机系统可通过两种方式实现可逆调速，即:电枢反接可逆线路和励磁反接可逆线路。

4、双闭环调速系统具有良好的稳态和动态性能。

然而，其动态性能的不足之处就是转. 速必然超调,而且抗扰性能的提高也受到一定的限制，解决这个问题的有效办法就是在转速调节器上引入转速微分负反馈。

5、位置随动系统要控制的量是控制对象的角位移或线位移。

它的任务是实现执行机构对位置指令的准确跟踪。

6自动控制系统动态性能指标包括跟随性能指标和抗扰性能指标两类。

⑴跟随性能指标有：①上升时间t r、②超调量、③调节时间t? 三项指标。

二、判断（10分，每小题1分）1、转速闭环控制系统是按被调量的偏差进行控制的系统。

只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。

（V）2、转速闭环调速系统的反馈控制开环放大系数K越大，系统的稳态性能就越好。

（V）3、反馈闭环系统具有良好的抗扰性能，它对于被负反馈环包围的前向通道上的一切扰动作用都能有效加以抑制，但对给定作用的变化是绝对服从。

（V ）4、控制系统的精度取决于反馈环节的结构，而与给定稳压电源及反馈量检测元件无关。

（x ）5、转速、电流双闭环调速系统是通过设置转速和电流负反馈调节器，使二者之间实行并联，从而达到稳定转速的。

（X ）6由一组晶闸管装置供电的单闭环和多环调速系统中，电机是能够实现可逆调速的。

在可逆调速系统中，对电机的最基本要求是能改变其旋转方向。

（x ）7、由于全控型电力电子器件的问世，出现了直流脉冲宽度调制（PWM）型的调速系统这种系统适用于各种功率的调速系统8、位置随动系统中的位置指令(给定量)和被控量一样都是指生产机械的转速。

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》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：调速范围静差率.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范围。

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，允许的调速范围就越小。

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：41.542.答案：42.5N•M，3.41N•M3.答案：T=62.92N•M，n=920r/min，cosФ=0.784.答案：α=0。

时n0=2119r/min, α=30。

时n0=1824r/min，α=31.1。

《电力拖动自动控制系统》答案(全)相关答案整理2-4为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。

2-1试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的？答：制动时，由于Ug1的脉冲变窄而导致id反向时，Ug2变正，于是VT2导通，VT2导通，VT1关断。

2-2调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么关系？为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了？答：生产机械要求电动机提供的最高转速nma某nminnma某和最低转速nmin之比叫做调速范围，用字母D表示，即：D负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落nN与理想空载转速n0min之比，称为系统的静差率S,即：调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为：DnNnN(1)由于在一定的nN下，D越大，nmin越小nN又一定，则S变大。

所以，如果不考虑D，则S的调节也就会容易，2-3．某一调速系统，测得的最高转速特性为n0ma某1500r/min，最低转速特性为n0min150r/min，带额定负载的速度降落nN15r/min，且不同转速下额定速降nN不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多大？解Dnma某nminnn0minn0ma某nNn0minnN1515010%150********112-7闭环调速系统的调速范围是1500----150r/min，要求系统的静差S<=2%,那末系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min则闭环系统的开环放大倍数应有多大？1，Dnma某nmin1500150nNSD(1S)15002%10(12%)3.06r/min2，nopnclK1则K1003.06131.72-8某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8r/min，如果将开环放大倍数他提高到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？K115;K230;K1ncl1;K2ncl2同样负载扰动的条件下ncl2K11K21ncl1n与开环放大倍数加15130184r/min1成反比，则（K11）（/K21）ncl2/ncl1同样静差率的条件下调速范围与开环放大倍数加1成正比（K11）（/K21）Dcl1/Dcl2Dcl2Dcl1K21K113011511.94思考2-12转速单环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？答：1）闭环调速系统可以比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围。

电力拖动自动控制系统阮毅第五版答案引言《电力拖动自动控制系统》是阮毅编写的一本经典教材，已经发行到第五版。

本文将为读者提供该教材的答案，以帮助读者更好地理解和应用其中的知识。

第一章系统基础知识答案1.电力拖动自动控制系统的定义是什么？答：电力拖动自动控制系统是由电机、传动装置和控制装置组成的系统，用于实现机械设备的自动化控制和调节。

2.电力拖动自动控制系统的主要组成部分有哪些？答：电力拖动自动控制系统的主要组成部分包括电机、传动装置、控制装置和电气部件。

3.电机在电力拖动自动控制系统中起到什么作用？答：电机是电力拖动自动控制系统中的执行元件，用于产生动力并驱动机械设备的运动。

4.传动装置在电力拖动自动控制系统中起到什么作用？答：传动装置是将电机的旋转运动传递给机械设备的装置，它能够改变电机输出的转矩、转速和转向。

5.控制装置在电力拖动自动控制系统中起到什么作用？答：控制装置是电力拖动自动控制系统中的核心部分，它根据输入的信号和设定的参数，对电机和传动装置进行控制，使机械设备实现自动化运行。

第二章电动机答案1.电动机的分类有哪些？答：电动机可以根据不同的标准进行分类，常见的分类方法有按电源类型分类（直流电动机、交流电动机）、按工作原理分类（异步电动机、同步电动机）等。

2.直流电动机的特点是什么？答：直流电动机的特点是转矩大、起动电流小、调速范围宽、响应速度快等。

3.交流电动机的特点是什么？答：交流电动机的特点是结构简单、维护成本低、功率因数高、运行可靠等。

4.异步电动机的工作原理是什么？答：异步电动机是利用旋转磁场的相对运动和感应电流的作用产生转矩，实现电动机工作的。

它的转速略低于旋转磁场的转速。

5.同步电动机的工作原理是什么？答：同步电动机是利用旋转磁场的转速与电动机转子的转速完全同步，实现电动机工作的。

它的转速与供电的电源频率和极对数有关。

第三章传动装置答案1.常见的传动装置有哪些？答：常见的传动装置有链传动、皮带传动、齿轮传动、联轴器等。

《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实验报告一、实验目的本实验旨在通过搭建电力拖动自动控制系统，实现对电动机的控制，加深对电力拖动控制原理的理解，并学会使用电力拖动自动控制系统进行实际操作。

二、实验仪器1.电力拖动自动控制系统2.电动机3.控制器4.电源5.测量仪器：电流表、电压表三、实验原理电力拖动自动控制系统是一种通过电动机驱动负载进行工作的自动控制系统。

该系统的基本原理是通过控制电动机的转速和负载之间的关系，从而实现对负载的控制。

电动机在工作时，根据控制信号调整输出转矩或转速，进一步改变负载运行状态。

拖动自动控制系统的调速效果主要由电机的调速功能（转矩与负载相关）、控制器和反馈传感器等设备共同决定。

四、实验步骤1.搭建电力拖动自动控制系统将电动机与电源、控制器等设备连接起来，确保电路连接正常，并通过电流表和电压表监测电流和电压的变化。

2.调节控制器参数根据实际需求，调节控制器的参数，如PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数等，以控制电动机的速度和负载的运行状态。

3.实际运行测试打开电源，启动电机，观察电动机的转速和负载的运行状态，记录相关数据，并进行分析。

4.调整控制器参数根据实际观察到的数据结果，进一步调整控制器参数，以达到更好的控制效果。

五、实验结果与分析通过实验观察，我们发现调整控制器参数可以直接影响电动机的转速和负载的运行状态。

当比例系数增大时，电动机的加速度增加，但易产生震动；当积分系数增大时，电动机的速度稳定性增加，但容易产生超调；当微分系数增大时，电动机的速度调整时间缩短，但对于噪声信号的敏感性增加。

因此，需要根据实际情况进行综合考虑，调整合适的参数。

六、实验总结通过本次实验，我们对电力拖动自动控制系统的原理和操作有了更深入的了解。

通过调节控制器参数，我们成功实现了对电动机的控制，并观察到了不同参数对电动机转速和负载运行状态的影响。

同时，我们也了解到了参数调整需要综合考虑各个因素，并根据实际需求进行调整。

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。

《电力拖动与控制系统（新）》武汉理工大学期末考试答案一、计算( 每题参考分值5分)1、有一V-M系统，已知：Pnom=2.8kW, Unom=220V, Inom=15.6A, nnom=1500r/min, Ra=1.5Ω，R r e c=1Ω,KS=37，1）系统开环工作时，试计算D=30时的s值；2）当D=30、s=10%时，计算系统允许的稳态速降；3）如为转速反馈有静差调速系统，要求D=30、s=10%，在U*n=10V 时使电动机在额定点工作，计算放大器放大系数Kp和转速反馈系数α。

正确答案：解：1)2)3)2、有一PWM变换器供电直流调速系统：电动机参数=2.2kW, =220V, =12.5A, =1500 r/min，电枢电阻=1.5Ω，PWM变换器的放大倍数=22, 电源内阻=0.1Ω。

要求系统满足调速范围D=20，静差率。

（18分）(1)计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的闭环静态速降。

（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。

（3）调整该系统参数，使当=15V时，，，则转速负反馈系数应该是多少？（4）计算放大器所需的放大倍数。

正确答案：（1）（2）（3）由以上知因为把已知各项代入上式，得也可以用粗略算法：（4）放大器的放大倍数3、有一转速、电流双闭环调速系统,已知电动机参数为：PN =5.5kw，UN =220V，IN =28A，nN=1460 r/min，电枢回路电阻Ra=0.8Ω,允许电流过载倍数λ=1.6，电磁时间常数Tl=0.048s，机电时间常数Tm=0.185s，主电路采用三相桥式整流电路，触发整流环节的放大倍数Ks=35，整流电装置内阻Rrec=1.3Ω，平均失控时间常数Ts=0.0017s,ASR和ACR均采用PI调节器，最大输入、输出电压均为8V，电流反馈滤波时间常数Toi=0.002s，转速反馈滤波时间常数Ton=0.015s。