电力拖动与控制系统第1章绪论详解
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电力拖动自动控制系统虽然主要介绍电机的控制,并且以转速控制为主要对象,但其应用并不局限于此。
在数控机床等伺服控制范畴的应用更为广泛,这类控制与调速控制上的控制学原理是一致的,因此老师增加了位置控制、张力控制等章节,扩大了传动控制的范围,增加了知识点。
电机的控制与温度、流量、压力等控制也有共性,老师在教学过程中适当的引导,有利于拓展我们的思路,有利于我们应用知识能力的培养。
突破自动化就是调速的局限,而把自动化的主要专业课电力拖动自动控制系统作为控制理论和计算机应用的典型示例来讲并扩大其复盖范围,对促进自动化专业的建设和改造有重要意义。
实验在电力拖动自动控制系统课中始终占重要的地位,也是系统课程教改的重点。
目前,学校已经开发了大型综合性的实验,并和课程设计相结合单独设课,对我们实践能力的培养起了重要的作用。
理论教学、实验教学以及课程设计的结合为我们自动化学生工程能力培养创造了良好的机制,也已经发挥了积极作用。
但是在运行中目前的教学形式和手段在激发学生的创造性方面尚显不足。
实验的条件是有限的,一组多人且受时间限制,训练往往不充分,我们要充分利用现有的实验设备,完成任务,达到学习的目标。
主要内容及学习要点:第一章绪论1、电力拖动控制系统的基本类型(1) 直流电机拖动控制系统的基本类型(2)交流电机拖动控制系统的基本类型2、现代电力拖动控制系统的物质基础第二章闭环控制得直流调速系统1、转速控制得要求和调速指标(1)调速范围D(2)静差率S(3)调速范围、静差率和额定速降之间的关系2、闭环调速系统的组成,静特性的含义,转速负反馈闭环调速系统的稳态结构图3、开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较4、闭环系统能够减少稳态速降得实质5、反馈控制规律(转速反馈闭环调速系统的三个基本特性)6、反馈控制闭环直流调速系统的稳态参数计算7、截流反馈的概念,电流截止负反馈环节的特点,以及带电流截止负反馈的闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性8、反馈控制闭环调速系统的动态数学模型的建立、动态结构图、传递函数以及稳定条件9、PI调节器的设计10、无静差调速系统的含义,积分控制规律的含义、结构,积分调节器与比例调节器的区别,比例控制、积分控制和比例积分控制规律的区别11、无静差直流调速系统的分析及稳态参数计算第三章多环控制的直流调速系统与调节器的工程设计方法1、转速、电流双闭环直流调速系统的组成,主要包括双闭环直流调速系统的原理框图和稳态结构图2、双闭环直流调速系统PI调节器在稳态时的特性:(1)饱和——输出达到限幅值(2)不饱和——输出未达到限幅值3、双闭环直流调速系统的静特性4、双闭环直流调速系统在稳态工作时各变量间的关系、稳态工作点和稳态参数的计算5、双闭环直流调速系统启动过程中电流和转速的三个阶段:(1)电流上升阶段(2)恒流升速阶段(3)转速调节阶段6、双闭环直流调速系统的动态性能(1)动态跟随性能(2)动态抗绕性能:抗负载扰动和抗电网电压扰动7、转速、电流两个调节器的作用8、调节器的工程设计方法的基本思路,以及典型Ⅰ、Ⅱ型系统的系统结构、参数和动态性能指标的关系9、按工程设计方法设计转速、电流双闭环直流调速系统的调节器(1)电流调节器的设计①电流环的动态结构图②电流调节器的结构选择③电流调节器参数的选择(2)转速调节器的设计①转速环的动态结构图②转速调节器的结构选择③转速调节器参数的选择(3)电流调节器和转速调节器的实现10、双闭环直流调速系统中外环和内环的作用11、带电流变化率内环的三环直流调速系统的主要作用、特点第四章可逆控制和弱磁控制得直流调速系统1、晶闸管——电动机系统可逆线路的种类2、晶闸管——电动机系统回馈制动3、环流的概念、种类4、直流平均环流,α=β工作制配合控制得结构、特点、实现和作用5、产生脉动环流的原因,抑制的方法6、有环流可逆调速系统的基本结构,工作状态,以及正向制动过程的三个主要阶段(本组逆变阶段、它组反节制动阶段和它组回馈制动阶段)的特点7、逻辑控制得无环流可逆调速系统的组成、原理框图、工作状态特点,以及无环流逻辑控制器的功能、组成和工作状况8、错位控制得无环流可逆调速系统的结构特点、工作状态,消除环流的原理,以及带电压内环的错位无环流系统的结构,内环的作用第五章基于稳态模型的异步电动机调速系统1、脉宽调制(PWM)变换器的作用、种类2、简单不可逆PWM变换器电路的特点、工作原理(二级管的虚流作用)3、有制动作用的不可逆PWM变换器电路的特点、工作原理(制动情况)、电压和电流波形分析4、双极式H型可逆PWM变换器的原理图、工作原理、特点5、脉宽调速系统的稳态分析6、双闭环直流脉宽调速系统的主要结构组成及各环节的功能,常用的脉宽调节器的种类第六章基于动态模型的异步电机调速系统1、交流异步电机变压调速系统(1)异步电机在不同电压下的机械特性(2)闭环控制得变压调速系统及其静特性2、电磁转差离合器调速系统的特点第七章绕线转子异步电机双馈调速系统1、异步电机串级调速原理及其基本类型2、串级调速时异步电机的机械特性3、转速、电流双闭环串级调速系统的组成、动态数学模型等4、串级调速系统的功率流程第八章同步电动机变压变频调速系统1、同步电动机的稳态模型与调速方法2、他控变频同步电动机调速系统3、自控变频同步电动机调速系统4、同步电动机矢量控制系统5、同步电动机直接转距控制系统。
第一章 电力拖动系统的动力学基础1-1 什么是电力拖动系统?它包括那几部分?都起什么作用?举例说明.答:由原动机带动生产机械运转称为拖动。
用各种电动机作为原动机带动生产机械运动,以完成一定的生产任务的拖动方式,称为电力拖动。
电力拖动系统,一般由电动机、机械传动机构、生产机械的工作机构、控制设备和电源五部分组成。
其中,电动机作为原动机,通过传动机构带动生产机械的工作机构执行某一生产任务;机械传动机构用来传递机械能;控制设备则用来控制电动机的运动;电源的作用是向电动机和其他电气设备供电。
1-2 电力拖动系统运动方式中T ,T n 及n 的正方向是如何规定的?如何表示它的实际方向? 答:设转速n 对观察者而言逆时针为正,则转矩T 与n 的正方向相同为正;负载转矩T L 与n 的正方向相反为正。
与正方向相同取正,否则取反。
1-3 试说明GD 2的概念 答:J=gGD 42即工程中常用表示转动惯量的飞轮惯量。
1-4 从运动方程式中如何看出系统是处于加速、减速、稳速或静止等运动状态? 答: 当L T T >时,0>dt dn ,系统加速;当L T T <时,0<dt dn ,系统减速。
当L T T = 时,0=dt dn ,转速不变,系统以恒定的转速运行,或者静止不动。
1-5 多轴电力拖动系统为什么要折算为等效单轴系统?答: 多轴电力拖动系统,不同轴上有不同的转动惯量和转速,也有相应的反映电动机拖动的转矩及反映工作机构工作的阻转矩,这种系统比单轴拖动系统复杂,计算较为困难,为了简化计算,一般采用折算的办法,把多轴电力拖动系统折算为等小的单轴系统。
1-6 把多轴电力拖动系统折算为等效单轴系统时负载转矩按什么原则折算?各轴的飞轮力 矩按什么原则折算?答:功率相等原则;能量守恒原则.1-7 什么是动态转矩?它与电动机负载转矩有什么区别?答:动态转矩是指转矩是时间的函数.而负载转矩通常是转速的函数.1-8 负载的机械特性有那几种类性?各有什么特点?答:恒转矩负载特性:与n 无关,总是恒值;恒功率负载特性:与n 成反比例变化;通风机负载特性:与n 2成正比例变化。