电力传动自动控制系统(1)

电力拖动自动控制系统1. 介绍1.1 任务背景电力拖动自动控制系统是一种能够通过电力传动实现自动控制的技术系统。

该系统通过电动机驱动机械传动装置，实现对机械设备的运动控制和工作过程的自动化。

在工业生产中，电力拖动自动控制系统被广泛应用于各种生产过程中，提高了生产效率、质量和安全性。

1.2 目标本教案旨在介绍电力拖动自动控制系统的原理、应用和发展趋势，帮助学生理解和掌握该技术的基本概念、工作原理和应用场景，并培养学生的动手实践能力和解决问题的能力。

2. 原理2.1 电力拖动原理电力拖动自动控制系统的核心是电动机，通过电动机的转动来驱动机械设备。

电动机将电能转化为机械能，通过机械传动装置将动力传递给工作设备。

电动机的转速和扭矩可以通过控制电机的电压、电流等参数来实现调节。

2.2 控制原理电力拖动自动控制系统通过控制电动机的参数来实现对设备的自动控制。

控制系统可以根据预设的工艺要求和工作条件，自动调节电动机的转速、运行时间等参数。

控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组成部分。

3. 应用3.1 工业应用电力拖动自动控制系统在工业领域有广泛的应用，例如生产线上的输送系统、机械加工设备、装配线等。

通过电力拖动自动控制系统，可以实现设备的精确控制，提高生产效率和质量，同时减少人力投入和工作风险。

3.2 交通运输应用电力拖动自动控制系统在交通运输领域也有重要的应用。

例如，电动车、地铁、高铁等交通工具都采用了电力拖动自动控制系统来驱动车辆。

通过该系统，可以实现对车辆的自动运行、刹车和悬挂等控制，提高了交通运输的安全性和舒适性。

4. 发展趋势4.1 智能化随着人工智能和物联网技术的发展，电力拖动自动控制系统也呈现出智能化的趋势。

未来的电力拖动自动控制系统将更加智能化，能够自动学习和优化控制策略，实现更高效、更精准的控制。

4.2 节能环保电力拖动自动控制系统也将朝着节能环保的方向发展。

通过优化控制策略和节能设备的应用，可以减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展。

第 1 章电力传动掌握系统的根本构造与组成1.依据电力传动掌握系统的根本构造，简述电力传动掌握系统的根本原理和共性问题。

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。

电力传动掌握系统的根本构造如图 1-1 所示，一般由电源、变流器、电动机、掌握器、传感器和生产机械〔负载〕组成。

电源掌握指令掌握器变流器电动机负载传感器图1-1电力传动掌握系统的根本构造电力传动掌握系统的根本工作原理是，依据输入的掌握指令〔比方：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〕，经过肯定的处理给出相应的反响掌握信号，掌握器按肯定的掌握算法或策略输出相应的掌握信号，掌握变流器转变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机转变转速或位置，再由电动机驱动生产机械依据相应的掌握要求运动，故又称为运动掌握系统。

虽然电力传动掌握系统种类繁多，但依据图 1-1 所示的系统根本构造，可以归纳出研发或应用电力传动掌握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牢靠地运行，正确选择驱动生产机械运动的电动机至关重要。

应依据生产工艺和设备对驱动的要求，选择适宜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、过载力量等进展电动机容量的校验。

2）变流技术争论。

电动机的掌握是通过转变其供电电源来实现的，如直流电动机的正反转掌握需要转变其电枢电压或励磁电压的方向，而调速需要转变电枢电压或励磁电流的大小；沟通电动机的调速需要转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响的关键，依据反响掌握原理，需要实时检测电力传动掌握系统的各种状态，如电压、电流、频率、相位、磁链、转矩、转速或位置等。

因此，争论系统状态检测和观测方法是提高其掌握性能的重要课题。

《电力拖动自动控制系统》教学大纲《电力拖动自动控制系统》教学大纲英文名称：Automatic Control System for Electric Drive 课程编码：D***** 课内教学时数：48 学分：3适用专业：电气工程及其自动化开课单位：机械与电子工程系制定（或修订）时间：20XX年9月一、课程性质与任务本课程是电气工程及其自动化专业主干课程之一，电力电子与电力传动专业方向课程。

通过本课程的学习，应掌握电力拖动自动控制系统的基本知识、掌握交直流电机典型自动控制系统的工作原理及运用。

培养学生解决实际问题的能力,为今后从事电气工程及其自动化有关的专业工作打下基础。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点第一章闭环控制的直流调速系统㈠基本要求：了解闭环控制的直流调速系统的工作原理㈡教学重点：反馈控制闭环调速系统的稳态、动态分析和设计㈢教学难点：无静差调速系统和积分、比例积分控制规律㈣教学内容1、直流调速系统用的可控直流电源2、晶闸管-电动机系统的特殊问题3、反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计4、反馈控制闭环调速系统的动态分析和设计5、无静差调速系统和积分、比例积分控制规律6、电压反馈电流补偿控制的调速系统第二章多环控制的直流调速系统㈠基本要求：让学生熟悉掌握转速、电流双闭环调速系统的静特性、系统各变量的稳态工作点和稳态参数计算㈡教学重点：双闭环系统电路特点、如何实现转速无静差㈢教学难点：调节器的工程设计方法、三环调速系统㈣教学内容：1、转速、电流双闭环调速系统及其静特性2、双闭环调速系统的动态性能3、调节器的工程设计方法4、按工程设计方法设计双闭环系统5、转速超调的抑制――转速微分负反馈6、三环调速系统7、弱磁控制的直流调速系统第三章可逆调速系统㈠基本要求：让学生了解可逆调节系统的不同整流装置㈡教学重点：晶闸管-电动机系统的可逆线路、晶闸管-电动机系统的回馈制动㈢教学难点：有环流可逆调速系统、无环流可逆调速系统㈣教学内容：1、晶闸管-电动机系统的可逆线路2、晶闸管-电动机系统的回馈制动3、两组晶闸管可逆线路中的环流4、有环流可逆调速系统5、无环流可逆调速系统第四章直流脉宽调速系统㈠基本要求：要求学生对调速系统能运用自如㈡教学重点：脉宽调速系统的开环机械特性、脉宽调速系统的控制电路㈢教学难点：晶体管脉宽调速系统的特殊问题㈣教学内容1 脉宽调制变换器2 脉宽调速系统的开环机械特性3 脉宽调速系统的控制电路4晶体管脉宽调速系统的特殊问题第五章位置随动系统㈠基本要求：了解位置随动系统的概念㈡教学重点：位置随动系统概述㈢教学难点：位置随动系统概述㈣教学内容：1、位置随动系统概述2、位置信号的检测3、自整角机位置随动系统及其设计第六章交流调速的基本类型和交流变压调速系统㈠基本要求：使学生在掌握了交直流调速系统的基本组成原理的同时并能掌握结合工程实际，根据生产设备所提出的技术指标组成，选择控制系统结构的思路和方法㈡教学重点：交流调速的基本类型、闭环控制的交流变压调速系统――一种转动差功率消耗型调速系统㈢教学难点：交流调速的基本类型、闭环控制的交流变压调速系统――一种转动差功率消耗型调速系统㈣教学内容：1、交流调速的基本类型2、闭环控制的交流变压调速系统――一种转动差功率消耗型调速系统第七章异步电动机变压变频调速系统㈠基本要求：要求学生掌握异步电动机变压变频调速系统的各种调速方法㈡教学重点：异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性转速开环、恒压频比控制的变频调速系统、转速闭环、转差频率控制的变频调速系统㈢教学难点：转速开环、恒压频比控制的变频调速系统、转速闭环、转差频率控制的变频调速系统㈣教学内容：1 变频调速的基本控制方式2 静止式变频装置3 正弦波脉宽调制逆变器4异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性5 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统 6 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统7 异步电动机的多变理数学模型和坐标变换8矢量控制的变频调速系统第八章绕线转子异步电动机串级调速系统――转差功率回馈型的调速系统㈠基本要求：认识了解串级调速系统的原理及其应用㈡教学重点：串级调速系统性能的讨论、异步电动机在串级调速工作时的机械特征㈢教学难点：具有双闭环控制的串级调速系统、超同步串级调速系统㈣教学内容：1 串级调速原理及其基本类型2 串级调速系统性能的讨论3 异步电动机在串级调速工作时的机械特征4 具有双闭环控制的串级调速系统5 超同步串级调速系统6 串级调速系统的几个特殊问题第九章同步电动机的变频调速系统㈠基本要求：了解电动机的不同调速系统㈡教学重点：同步电动机的变频调速㈢教学难点：同步电动机的变频调速㈣教学内容:1、同步电动机的变频调速2、他控变频同步电动机调速系统和矢量调速系统3、自控变频同步电动机（无换向器电动机）调速系统三、课程学时分配四、本课程的特点及教法、学法建议电力拖动自动控制系统是一门知识综合性强、内容覆盖宽的课程。

1 绪论1.1 机电传动控制的目的和任务机电传动也称电力拖动或电力传动，是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称。

其目的是将电能转变成机械能，实现生产机械的起动/停止和速度调节，以满足生产工艺过程的要求，保证生产过程正常进行。

因此，机电传动控制包括用于拖动生产机械的电动机以及电动机控制系统两大部分。

在现代化生产中，生产机械的先进性和电气自动化程度反映了工业生产发展的水平。

现代化机械设备和生产系统已不再是传统的单纯机械系统，而是机电一体化的综合系统。

机电传动控制已成为现代化机械的重要组成部分。

机电传动控制的任务从狭义上讲，是通过控制电动机驱动生产机械，实现产品数量的增加、产品质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能源的合理利用；而从广义上讲，则是使生产机械设备、生产线、车间乃至整个工厂实现自动化。

随着现代化生产的发展，生产机械或生产过程对机电传动控制的要求越来越高。

例如：一些精密机床要求加工精度达百分之几毫米，甚至几微米；为了保证加工精度和粗糙度，重型镗床要求在极低的速度下稳定进给，因此要求系统的调速范围很宽；轧钢车间的可逆式轧机及其辅助机械操作频繁，要求在不到1s 的时间内就能完成正反转切换，因此要求系统能够快速起动、制动和换向；对于电梯等提升机构，要求起停平稳，并能够准确地停止在给定的位置上；对于冷、热连轧机或造纸机，要求各机架或各部分之间保持一定的转速关系，以便协调运转；为了提高效率，要求对由数台或数十台设备组成的自动生产线实行统一控制和管理。

上述这些要求都要依靠机电传动控制来实现。

随着计算机技术、微电子技术、自动控制理论、精密测量技术、电动机和电器制造业及自动化元件的发展，机电传动控制正在不断创新与发展，如直流或交流无级调速控制系统取代了复杂笨重的变速箱系统，简化了生产机械的结构，使生产机械向性能优良、运行可靠、体积小、重量轻、自动化方向发展。

因此，在现代化生产中，机电传动控制具有极其重要的地位。

《电力传动控制系统》教学大纲一、课程地位与课程目标（一）课程地位随着电子、信息等高新技术的发展与进步，传统机电技术获得了改造、创新的可能和手段，电气工程及其自动化专业的学生除了需深刻理解电器、机械的原理和系统外，更需要具备运用电子技术（（电力电子技术、微电子技术）、现代控制理论/技术实现传统机电系统高新技术改造的能力,为从事与电气工程专业有关的工作和科学研究打下一定的基础。

《电力传动控制系统》是电气工程及其自动化专业和自动化专业的核心课程，既有完整的理论体系，又有很强的实践性，是一门把理论基础和工具应用到工程实践中去的典范课程。

（二）课程目标1. 能够应用自动控制理论解决运动控制系统的设计问题（1.4）。

2. 能够应用自动控制理论分析运动控制系统的复杂工程问题（2.2）。

3. 具有电力拖动控制系统的工程开发和实验的基本能力（3.3）。

4. 能够基于自动控制理论对运动控制系统设计实验、仿真、分析与解释数据（4.3）。

5. 能够针对运动控制系统进行仿真与辅助设计（5.2）。

二、课程目标达成的途径与方法采用课堂教学的方法。

主要讲解转速开环控制的直流调速系统、转速闭环控制的直流调速系统、转速、电流双闭环控制的直流调速系统、直流调速系统的数字控制、基于稳态模型的异步电动机调速系统、基于动态模型的异步电动机调速系统、绕线转子异步电机双馈调速系统、同步电动机变压变频调速系统的概念、实现方法及具体的应用。

通过实例的讲解，使同学们更好地熟悉或掌握运动控制系统设计的方法和步骤，提高学生对电力传动系统的学习兴趣、培养学生应用理论基础和工具解决实际问题的能力。

课堂教学尽量引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。

实验环节安排在专门的实验课程“电气控制专业实验”。

三、课程目标与相关毕业要求的对应关系2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。

四、课程主要内容与基本要求五、课程学时安排七、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材1．《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》(第5版).阮毅.机械工业出版社.2016年.(普通高等教育“十一五”国家级规划教材普通高等教育电气工程与自动化类“十三五”规划教材).（二）主要参考书：1. 《电力拖动自动控制系统》.李华德等.机械工业出版社.2009年2月.2. 《电力电子技术》(第五版).王兆安.机械工业出版社.2009年5月.3. 《电气传动实验指导书》. 中国计量大学.。

电力传动自动控制系统2013-03-30第1章电力传动系统基础1.1 电力传动系统的目的、要求和分类主要讨论电力传动系统的基本概念及其发展概况。

一．电力传动及其基本组成1．传动以原动机带动生产机械运行，完成一定的生产任务。

古代动力的来源是人力、畜力。

后来出现了借助于风力、水力传动的生产机械。

再以后，发明了热机(蒸汽机、内燃机、柴油机)，就以高温蒸汽为动力。

直到十九世纪出现了电能，就以电能为动力带动生产机械，从此，人类从繁重的体力劳动中解放出来。

气动、液压传动、电动(电力传动或电气传动)电力传动以电动机作为原动机，带动生产机械运行。

早期的机械能来源于水力、蒸汽。

比如，水车、蒸汽机车等。

电、电机出现以后，由于电能具有变换、传输、分配、使用和控制都非常方便、经济，而且易于大量生产、集中管理和实现自动控制的优点，就由电力传动代替了水力和蒸汽。

在现代工业生产中，大量的生产机械采用电力传动，电力传动极为普遍，约占80%。

如机床、汽车、电车等。

2．电力传动系统的基本组成电力传动系统是电气与机械综合的系统。

由以下四部分组成：1)电动机及其供电电源——把电能转换成机械能2)传动机构——把机械能转化成所需要的运动形式并进行传递与分配3)工作机构——完成生产工艺任务(或称为执行机构)4)电气控制装置——控制系统按照生产工艺的要求来工作，并对系统起保护作用或进行更高层次的自动化控制。

工作机械的运动形式是多种多样的。

车床的主轴做旋转运动，龙门刨床的工作台做直线往复运动，吊车的卷扬机构做上下直线运动，冲剪床的执行机构做简谐运动。

在电力传动系统中，原动机是电动机，一般做旋转运动。

通过传动机构可获得各种不同形式的运动。

以车床为例的电力传动系统如图1-1所示。

图1-1 车床的电力传动系统示意图绘成方框图如图1-2所示。

— 1 —图1-2 电力传动系统方框图随着生产的发展，生产工艺对电力传动系统在准确性、快速性、经济性、先进性等方面提出愈来愈高的要求，因此，需要不断地进行改进和完善电气控制设备，使电力传动自动化得到不断发展。

《电力拖动自动控制系统》学习心得标准学习心得：《电力拖动自动控制系统》在学习《电力拖动自动控制系统》这门课程期间，我深刻领会到了电力拖动自动控制系统在现代工业中的重要性，以及它的基本原理、组成结构和应用技术。

通过学习这门课程，我对电力拖动自动控制系统有了更深的了解，并且在实践中提高了自己的技能和能力。

以下是我在学习过程中的一些心得和体会。

首先，我学到了电力拖动自动控制系统的基本原理和基本组成。

电力拖动自动控制系统是由电力拖动装置、控制装置和保护装置组成的。

电力拖动装置是通过电动机驱动机械负载运动的组件，控制装置则根据系统要求对电力拖动装置进行控制，而保护装置则是为了确保电力拖动自动控制系统的安全可靠运行。

同时，通过学习还了解到了电力拖动自动控制系统的工作原理和调试方法，以及电力拖动装置的常用控制方式和控制技术，进一步提高了自己的专业知识。

其次，我了解了电力拖动自动控制系统在实际应用中的重要性。

电力拖动自动控制系统广泛应用于工业生产中的各种设备和机械，如机床、起重机械、输送机械等。

它可以实现对设备和机械的精确控制，提高生产效率和产品质量，降低人工成本，减少生产事故的发生。

特别是在自动化生产的背景下，电力拖动自动控制系统具备了更大的优势。

通过学习这门课程，我对电力拖动自动控制系统的应用前景有了更清晰的认识，也对自动化控制技术有了更深的理解。

然后，我通过实践项目更加深入地了解了电力拖动自动控制系统的实际运行。

在实践项目中，我通过搭建简单的电力拖动自动控制系统，对其进行调试和运行，理解了控制系统的输入输出关系和运行过程。

通过实践，我熟悉了电力拖动自动控制系统的调试方法和技巧，掌握了如何判断系统运转是否正常，并且了解了系统故障的排查和处理方法。

实践项目的开展使我对电力拖动自动控制系统的运行机理和实际操作有了更深入的了解，也锻炼了我的实践能力和创新思维。

最后，我对自己在学习《电力拖动自动控制系统》这门课程中取得的成绩感到非常满意。