电力拖动自动控制知识

第一章绪论1 电力拖动实现了电能与机械能之间的能量变换。

2 运动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量。

3 功率放大器与变换装置有电机型、电磁型、电力电子型（晶闸管SCR为半控型）等4 转矩控制是运动控制的根本问题，与磁链控制同样重要。

5 风机、泵类负载特性。

第一篇直流调速系统1 电力拖动自动控制系统有调速系统、伺服系统、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型。

2 直流电动机的稳态转速公式：3 调节电动机转速的方法:1)调压调速2)弱磁调速3)变电阻调速第二章转速反馈控制的直流调速系统1 晶闸管整流器—电动机调速系统(V-M系统)通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，改变可控整流器平均输出直流电压，从而实现直流电动机的平滑调速。

2 在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成一个滞后环节（由晶闸管的失控时间引起）。

3 与V-M系统相比，直流PWM调速系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的电力电子器件少；（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；（4）若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；（5）电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

4 直流PWM调速系统的机械特性（电流连续时，机械特性曲线相平行）1）稳态：电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态；2）机械特性：平均转速与平均转矩（电流）的关系。

5调速系统转速控制的要求（1）调速—在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（有级）或平滑地（无级）调节转速；（2）稳速—以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量；（3）加、减速—频繁起动、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起动、制动尽量平稳。

电力拖动自动控制知识1. 概述电力拖动自动控制是一种常见的控制方式，用于控制机械设备的运动。

它通过电力传动实现机械设备的自动控制和操作。

本文将介绍电力拖动自动控制的基本原理、应用领域以及关键技术。

2. 基本原理电力拖动自动控制的基本原理是通过电机驱动机械设备的运动。

电机通过电力传动装置（如齿轮、皮带、链条等）将机械能传递给被控制的设备，从而实现设备的运动控制。

电力拖动自动控制通常包括电机、传动装置、控制器和传感器等组成部分。

电机是电力拖动自动控制系统的核心组件。

常见的电机包括直流电机、交流电机和步进电机等。

电机的选择应根据被控制设备的特性和要求进行。

2.2 传动装置传动装置用于将电机的旋转运动转换为被控制设备的线性或旋转运动。

常见的传动装置包括齿轮传动、皮带传动和链条传动等。

传动装置的选择应根据被控制设备的运动方式和要求进行。

2.3 控制器控制器是电力拖动自动控制系统的核心控制部分，负责控制电机的运行状态和运动参数。

控制器根据传感器反馈的信息，通过算法对电机进行控制。

常见的控制器包括PLC（可编程逻辑控制器）、微控制器和计算机等。

传感器用于感知被控制设备的状态和运动参数，并将这些信息反馈给控制器。

常见的传感器包括位置传感器、速度传感器和力传感器等。

传感器的选择应根据被控制设备的特性和要求进行。

3. 应用领域电力拖动自动控制广泛应用于工业自动化领域，用于控制各种机械设备的运动。

下面是一些常见的应用领域：3.1 生产线控制电力拖动自动控制在生产线控制中起到重要作用。

它可以实现生产线上设备的自动运行、节约人力资源，并提高生产效率和质量。

3.2 机械加工电力拖动自动控制在机械加工中广泛应用。

它可以实现机床的自动运行和工件的自动加工，提高加工精度和效率。

3.3 交通运输电力拖动自动控制在交通运输中也有应用。

例如，地铁和电车的自动驾驶系统使用了电力拖动自动控制技术，实现列车的自动运行和停靠。

4. 关键技术电力拖动自动控制涉及到多个关键技术，以下是一些常见的关键技术：4.1 电机控制技术电机控制技术是电力拖动自动控制的核心技术之一。

电力拖动自动控制系统复习题及答案一、基础题1、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。

2、带比例放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差的调速系统，采用比例积分（PI）调节器的闭环调速系统是无静差的调速系统。

3、实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大，特别是为了避免零点飘移而采用准IP调节器。

4、对于调速系统，最重要的动态性能是抗扰性能，主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。

5、调速系统的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态指标则以动态跟随性能为主。

6、超调量的表达式为：δ＝(Cmax－C∞)/C∞×100％。

7、在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于恒转矩调速性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，属于恒功率调速。

8、当电动机由三相平衡正弦电压供电时，磁链幅值一定时，u S 的大小与电压角频率δ1 成正比，其方向则与磁链矢量正交。

9、调速系统的动态性能就是抵抗扰动的能力。

10、抗扰性能是反馈控制系统最突出的特征之一。

11、转速反馈闭环调速系统的精度信赖于给定和反馈检测精度。

12、比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状；而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。

13、在起动过程中转速调节器ASR经历了快速进入饱和、饱和、退饱和、三种情况。

14、自动控制系统的动态性能指标包括：跟随性能指标和扰动性能指标。

15、动态降落的表达式为：(△Cmax/Cb) ×100％。

16、基频以上变频调速属于恒功率调速。

17、异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

18、两种最基本的直流调速方式为：调压调速方式和弱磁调速方式。

19、在典型II型系统性能指标和参数的关系分析中，引入了h，h 是斜率为–20dB/dec的中频段的宽度，称作中频宽。

20、Ws*＋W =W1* 是转差频率控制系统突出的特点或优点。

21、异步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。

电力拖动和自动控制一．电力拖动的基本知识1．什么是电力拖动？是以电动机为原动机，配合传动机构使生产机械产生符合人们要求的机械运动以完成一定的生产任务。

它是由电动机，传动装置，控制设备和生产机械四个基本部份组成。

1）.电动机（我们工厂常用有交流电机，直流电机和特种电机）A，交流电机a.民用：以单相电机为主（一般容量3KW以下，常用在洗衣机，冰箱压缩机，空调等。

）b.工业用：以三相电机为主（我厂）从50W到120KW都有。

特点：结构简单，成本低，维修方便，容量大。

调速性方面：可以串级调速，机械变速，摆轮，行星轮，电磁调速。

（在相当多的场合取代直流电机，在科学技术发展的今天，在3.7KV以下的主流是变频调速）（改变其转向只要改变任意两相数对换即可）（绝缘要求0.5M以上）电机电流的计算：（准确计算电机电流是很有必要的和重要的）以一个三相电动机为例：计算公式：P（w）=3UIR（我们以1个电机功率22KV，380V电压，功率因数为0.9，效率因数为85%的电机为例：I=22000/1.732/380/0.9/0.85=44A（电流的计算对于选线，保护电器，等有很大的关系）在这给一个近似公式：三相380V电路每个KV=2A单相线路每KW=5-8AB．直流电机特点：结构复杂，制造成本高，维修麻烦，养护周期短，他的优点可以用在起停抵换速频繁，制动可靠，低速，大扭矩，及调速范围大，平稳，等场合（3MZW205机床的往复电机）它有并励，串~，复~，它~等形式，改变其转向只需改变励磁或电枢电流方向即可C．特种电机：直线电机，同步电机（步进电机，交流伺服电机）步进电机：（我们工厂大量用）有BF反应式。

YD混合式有2相4拍，3相6拍，4相8拍，5相10拍，5相20拍等步距角有1.8/0.9，1.5/0.75，0.9/0.45，0.72/0.36等象3相6拍的走法：A相AB相B相BC相C相CA相（A相）交流伺服电机：有松下的MHD，MFA系列（360度分1万步到4万步走，军用10万步）2).传动装置：齿轮，皮带，蜗轮，蜗杆，凸轮等实现3).控制设备：由开关，熔断器。

1.运动控制系统是由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。

2.V-M系统：晶闸管整流器—电动机调速系统；SPVWM：电压空间矢量PWM控制3.直流PWM调速系统：脉宽调整变换器—直流电动机调速系统；脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速4.泵升电压：当系统工作在逆变状态时，会对滤波电路中滤波电容进行充电，使电容两端电压升高5.静特性：表示闭环系统电动机转速与负载电流（转矩）间的稳态关系6.有静差调速系统：在比例控制调速系统中，存在扰动引起的稳态误差；7.无静差调速系统：对于积分控制和比例积分控制系统，由阶跃扰动引起的稳态误差为0；8.电流截止负反馈：当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

9.准时间最优控制：在设备物理上的允许条件下，实现最短时间的控制；10.双闭环调速系统：在电流、转速反馈控制系统中，从闭环结构上看，由电流环在里面构成的内环和由转速环在外面构成的外环，两个闭环构成的控制系统称作双闭环调速系统；11.可逆调速系统：可以实现电机正反转，具有四象限运行功能的调速系统称为可逆调速系统；12.环流的定义：采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流（1）静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。

瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。

（2）动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。

1、调节直流电动机转速的方法是调压调速、调阻调速和调磁调速。

2、直流调速系统的调速指标是调速范围和静差率。

3、一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速的可调范围。

3、静差率与机械特性硬度的区别是，对于同样硬度的特性，理想空载转速越低时，静差率越大，转速的相对稳定度也就越差。

4、限制直流电动机起动电流的办法：电枢串电阻；引入电流截止负反馈；加积分给定环节。

5、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。

6、直流电机的转矩与电枢电流成正比，控制电流就能控制转矩，因此，把直流双闭环调速系统转速调节器的输出信号当作电流给定信号，也就是转矩给定信号。

6、晶闸管有环流可逆调速系统采用α =β配合控制来消除直流平均环流。

7、直流PWM调速系统以双极式控制方式，调速时，ρ的可调范围为-1 ≤ρ≤1，当电机正向运动时，ρ为正值。

8、采样后得到的离散信号本质上是模拟信号，还须经过数字量化，即用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将它转换成数字信号，称为数字化。

9、交流异步电动机变频调速的基本控制方式：基频以下调速：采用恒压频比控制Es/w1；；恒E g /ω1 控制；恒E r /ω1 控制；基频以上调速，弱磁调速。

10、三相静止坐标系和两相静止坐标系间的变换，称为3/2变换。

11、当可逆系统中一组晶闸管工作时，用逻辑关系控制使另一组处于完全封锁状态，断开环流通路，两组晶闸管不同时工作，称为逻辑控制的无环流可逆系统。

12、异步电动机动态数学模型性质高阶、非线性、强耦合和多变量。

13、现代通用变频器大都采用2极管整流器和由全控开关器件IGBT或功率模块IPM组成的PWM逆变器，构成交-直-交电压源型变压变频器。

14、不同电动机模型彼此等效的原则是：在不同坐标下所产生的磁动势完全一致。

1、PID调节器的功能？答：不但使控制系统稳定，并有足夠的稳定裕度，还能滿足并进一步提高稳态精度指标，同时还能使系统的快速性上升。

电工基本知识5(电力拖动控制)要点电力拖动控制是电工工作中非常重要的一项技能，它涉及到电动机的运行及控制。

本文将介绍电力拖动控制的基本知识，包括电动机的选择、控制方式以及常见故障排查等要点。

一、电动机的选择在进行电力拖动控制之前，首先需要选择适合的电动机。

电动机的选择应考虑以下几个要点：1. 功率需求：根据需要驱动的设备负载及工作环境条件，确定所需的电动机功率。

应确保电动机的额定功率大于或等于所需功率，以保证电动机的正常运行。

2. 额定电流：根据设备及电路的额定电流容量，选择符合需要的电动机额定电流。

应注意电动机的额定电流与电路的额定电流匹配，以避免电动机过载或电路短路等问题。

3. 频率和电压：根据工作环境的电源频率和电压要求，选择适合的电动机。

一般来说，电动机的额定电压应与供电电源的电压匹配，而额定频率也应与供电电源的频率相同。

4. 启动方式：根据设备的要求以及对电动机的启动过程的要求，选择相应的启动方式。

常见的电动机启动方式包括直接起动、降压起动和变频启动等。

二、电动机的控制方式在进行电力拖动控制时，可以采用不同的控制方式来满足不同的需求。

以下是几种常见的电动机控制方式及其要点：1. 开关控制：通过手动或自动方式，通过开关控制电动机的启动、停止、正转和反转等动作。

这是最简单、常见的电动机控制方式，适用于简单的工作环境。

2. 定时控制：通过设置时间器，按照预定的时间间隔或时间点来控制电动机的工作。

例如，可以实现定时启动和停止电动机，适用于需要按时间进行控制的情况。

3. 自动控制：通过传感器、控制器等设备，实现对电动机的自动控制。

可以根据设备、工作环境的需求，通过编程或配置，实现自动启动、停止、调速等功能。

三、电动机控制系统的故障排查电动机控制系统可能会出现各种故障，这时需要进行故障排查和维修。

以下是几个常见的故障及其排查方法：1. 电路故障：检查电路连接是否正常，检查保险丝、断路器等是否正常工作。

第一章 闭环控制的直流调速系统1、三种调节电动机的转速的方法分别是：（1）调节电枢供电电压 U ；（调压调速）（2）改变电枢回路电阻 R 。

（调阻调速） （3）减弱励磁磁通 Φ；（调磁调速） 对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。

2、常用的可控直流电源有以下三种：旋转变流机组；静止式可控整流器；直流斩波器或脉宽调制变换器；3、G-M 系统工作原理：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 的励磁电流 if 即可改变其输出电压 U ，从而调节电动机的转速 n 。

4、V-M 系统晶闸管可控整流器工作原理：通过调节触发装置 GT 的控制电压 Uc 来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud ，从而实现平滑调速。

5、V-M 系统的特点：由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。

晶闸管对过电压、过电流和过高的dV/dt 与di/dt 都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件。

由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成“电力公害”。

6、斩波器的晶闸管工作在开关状态。

7、脉动电流影响和抑制措施：会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。

抑制电流脉动的措施，主要是：设置平波电抗器；增加整流电路相数；8、对于调速系统的转速控制要求有以下三个方面：调速，稳速，加减速。

9、静差率：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 ∆nnom ，与理想空载转速 n0 之比，称作静差率 s.10、闭环系统的稳态结构框图 11、闭环调速系统的静特性 表示闭环系统电动机转速与 12、闭环调速系统可以获得比开环调速系统能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。

13、转速反馈闭环调速系统具有以下三个基本特征或基本规律：被调量有静差；抵抗扰动，服从给定；系统的精度依赖于给定和反馈检测精度；14、当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

1、 直流电动机的稳态转速可以表示为：n=U-IR/K e Φ2、 调节电动机转速的方法：三种（1）调节电枢供电电压U ；（2）减弱励磁磁通Φ；（3）改变电枢回路电阻R 。

三种方法的优缺点：对于要求在一定范围内无极平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。

改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。

因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。

3、调速范围和静差率，这两个指标合称调速系统的稳态性能指标。

（1）调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速n max 和最低转速n min 之比叫做调速范围，用字母D 表示，即：D=n max /n min 。

n max 和n min 一般都指电动机在额定负载时的最高转速和最低转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的最高转速和最低转速。

（2）静差率：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∆n N 与理想空载转速n 0之比，称为系统的静差率s,即：s=∆n N / n 0或用百分数表示s=∆n N / n 0×100%。

4、例题2-1：某直流调速系统电动机额定转速n N =1430r/min ，额定速降∆n N =115r/min ，当要求静差率s ≤30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s ≤20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？解：D=n N s/∆n N （1-s ）=)3.01(1153.01430-⨯⨯≈5.3 若要求s ≤20%，则允许的调速范围只有：D=n N s/∆n N （1-s ）=)2.01(1152.01430-⨯⨯≈3.1 若调速范围达到10，则静差率只能是s=D ∆n N /n N + D ∆n N =11510143011510⨯+⨯≈44.6%5、反馈控制的基本作用：根据自动控制原理，将系统的被调节量作为反馈量引入系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值对系统进行控制，可以有效地抑制甚至消除扰动造成的影响，而维持被调节量很少变化或者不变，这就是反馈控制的基本作用。