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交直流调速系统•引言•交直流调速系统基本原理•交直流调速系统组成与结构目录•交直流调速系统控制策略•交直流调速系统性能分析•交直流调速系统设计与实践•交直流调速系统应用与展望引言01CATALOGUE调速系统概述调速系统的定义调速系统是一种能够改变电动机转速的控制系统，通过调整电动机的输入电压、频率等参数，实现对电动机转速的精确控制。
调速系统的分类根据电动机类型不同，调速系统可分为直流调速系统和交流调速系统两大类。
其中，直流调速系统具有调速范围广、静差率小等优点，而交流调速系统则具有结构简单、维护方便等特点。
交直流调速系统的发展与应用发展历程交直流调速系统经历了从模拟控制到数字控制的发展历程。
早期的调速系统主要采用模拟控制技术，随着计算机技术的发展，数字控制技术逐渐取代了模拟控制技术，使得调速系统的性能得到了显著提升。
应用领域交直流调速系统广泛应用于工业生产的各个领域，如机械制造、冶金、化工、纺织等。
在现代化生产线中，交直流调速系统是实现自动化生产的关键技术之一，对于提高生产效率、降低能耗具有重要意义。
交直流调速系统基本原理02CATALOGUE直流电机通过电枢电流和磁通量的相互作用产生转矩，实现电机的旋转运动。
直流电机原理调速方式控制策略直流调速系统通过改变电枢电压、电枢电阻或磁通量来调节电机的转速。
直流调速系统常采用PID 控制、模糊控制等策略，实现电机转速的精确控制。
030201交流电机通过定子电流产生的旋转磁场与转子电流的相互作用，实现电机的旋转运动。
交流电机原理交流调速系统通过改变定子电压、频率或改变电机结构等方式来调节电机的转速。
调速方式交流调速系统常采用矢量控制、直接转矩控制等策略，实现电机转速的精确控制。
控制策略交直流混合调速系统原理混合调速原理交直流混合调速系统结合了直流和交流调速系统的优点，通过交直流变换器实现能量的双向流动和转速的精确控制。
能量转换交直流混合调速系统通过交直流变换器将直流电能转换为交流电能，或将交流电能转换为直流电能，以满足不同负载的需求。
交直流调速系统简介交直流调速系统是一种广泛应用于电机调速的控制系统。
它通过控制电机输入的电压或电流，实现对电机输出转速的精确控制。
交直流调速系统在工业领域中的应用非常广泛，可以用于机械设备、电梯、风机、泵站等各种场合。
原理交直流调速系统的基本原理是采用电力电子技术，将交流电转换为直流电，并通过控制器对直流电进行调节，再将调节后的直流电供给电机，从而实现对电机的转速控制。
交直流调速系统的核心部件是变频器，它通过改变电压或频率的大小，控制电机的转速。
变频器通常由整流器、滤波器、逆变器和控制器组成。
•整流器：将交流电转换为直流电，通过整流和滤波过程，将交流电的波形变换为平滑的直流电。
•逆变器：将调节后的直流电转换成交流电，逆变器可以改变输出的频率和电压大小，从而实现对电机转速的控制。
•控制器：控制系统的大脑，接收输入的控制信号，根据设定的转速要求对逆变器进行控制。
优势交直流调速系统相比传统的电阻调速和磁阻调速有以下几个优势：1.节能高效：交直流调速系统可以根据负载的需求调节电机的转速，避免了不必要的能耗，提高了能源利用效率。
2.转速范围广：通过控制器的精确调节，交直流调速系统可以实现广范围的转速调节，满足不同应用场景的需求。
3.控制精度高：交直流调速系统具有良好的转速控制性能，可实现对电机的精确控制，提高生产过程的稳定性和产品质量。
4.可靠性强：交直流调速系统采用先进的电力电子技术，具有较高的可靠性和抗干扰能力，可以适应恶劣的工作环境。
5.维护成本低：交直流调速系统的维护成本相对较低，设备运行稳定可靠，减少了维修和更换的频率。
应用领域交直流调速系统广泛应用于各个领域，特别适用于以下场合：1.机械设备：交直流调速系统可以应用于各种机械设备的转速调节，如印刷机、纺织机、切割机等。
2.电梯：交直流调速系统可以实现电梯的平稳起动和停止，提高电梯运行的安全性和舒适性。
3.风机：交直流调速系统可以应用于风机的转速调节，根据风量需求自动调节风机的运行速度，降低能耗。
交直流调速系统课程总结交直流调速系统课程主要研究和探讨了电力拖动系统中，如何通过控制交流电机和直流电机的转速来满足各种负载需求的技术与方法。
1.直流调速系统：-直流电动机的基本工作原理及特性分析，包括机械特性和电气特性。
-直流调速系统的构成，包括电动机、电源、控制器（如电枢回路电阻调速、晶闸管相控整流器调速）以及检测反馈装置等组成部分。
-晶闸管相控整流器的工作原理及其对直流电机调速的影响，包括调压调速、弱磁调速等方式。
-直流调速系统的静动态性能分析，包括稳态和动态响应特性。
2.交流调速系统：-交流异步电动机和同步电动机的工作原理和基本特性。
-V/f控制、矢量控制等交流调速技术原理，以及SPWM逆变器的工作原理和实现方式。
-变频调速系统的组成和工作过程，包括变频器、电动机、传感器和控制器等部分。
-交流调速系统的性能分析，包括稳态精度、动态响应速度、调速范围等关键指标。
-现代交流调速技术，如直接转矩控制（DTC）、无速度传感器控制等高级控制策略。
3.调速系统的实际应用与设计：-考虑到不同工业场合对调速性能的不同要求，学习如何根据负载特性选择合适的调速方案，并进行调速系统的设计计算和参数优化。
-掌握各类调速系统在故障诊断、保护措施及节能等方面的设计要点。
4.实验与实践环节：-通过实验操作了解和验证理论知识，熟悉直流调速器、交流变频器的操作使用。
-分析并解决实验过程中遇到的实际问题，锻炼动手能力和工程实践能力。
交直流调速系统课程不仅使学生掌握了电机调速的基础理论知识，还培养了他们针对实际工程问题进行分析、设计和调试的能力，对于提升电气自动化及相关领域人才的专业素养具有重要意义。
攀钢职教中心2005～2006学年度第 2学期期末考试试题科目:《交直流调速系统》 适用班级:工05高电注意事项:1、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、考号与所在单位的名称。
2、请仔细阅读各种题目的回答要求,在规定的位置填写您的答案。
,不要在标封区填写无关内容 一、填空题:(每小题1分,共20分,)1、直流电机的机械特性就是指电机的( )与( )之间的关系。
2、电流截止负反馈就是在电动机( )或( )时才起作用。
当系统正常运行时就是不起作用的。
含有电流截止负反馈的调速系统具有“挖土机特性”,可起( )作用。
3、根据交流异步电动机的转速公式n = 60 f1 (1-s) / p 可归纳出交流电动机的三种调速方法:( ),( ),( )。
4、三相方波交-交变频器的变频靠调节六个整流组的( )频率,变压靠调节晶闸管的( )来完成。
5、 转速开环的晶闸管变频调速系统中主要包括(),绝对值运算器,压-频转换器,( ),脉冲输出极,( ),逻辑开关等7个变频调速特有的环节。
6、为了保证整流组开放时晶闸管的正常触发,交-交变频器的输出周期T 必须( )电网的周期,其输出交流电频率只能在电网频率的( )以下调节。
7、电力拖动控制技术就是一门以被控电动机的( )为研究对象,根据生产工艺的各种要求,应用( )建立交直流调速控制系统,就是生产过程实现自动化的( )学科。
8、在晶闸管三相调压电路中,当负载阻抗角φ≠0º,且晶闸管控制角α>φ,则导通º( )的。
二、单项选择题:(每题2分,共20分)密封线内不准答题A、2πfB、πfC、2πt2、三相异步电动机当转差率为1时,此电动机为( )状态。
A、制动状态B、同步运行状态C、启动状态3、晶闸管导通后,通电晶闸管的电流( )。
A、决定于电路的负载B、决定于晶闸管的电流容量C、决定于其她因素4、稳压二极管的反向特性曲线越陡( )。
A、稳压效果越差B、稳压效果越好C、稳定的电压值越高D、稳定的电流值越高5、把( )装置称为逆变器。
A、交流电压升高或降低B、直流变换为交流C、直流电压升高或降低D、交流变换为直流6、晶体管串联反馈式稳压电源中,调整管起( )作用。
A、放大信号B、调整管压降,使输出电压稳定C、降压D、提供较大的输出电流7、带平衡电抗器三相双反星形全控桥整流输出的平均电压U L等于( )。
A、1、17U2ΦcosαB、2、34 U2ΦcosαC、1、17U2Φ(1+cosα)/2D、2、34U2Φ(1+cosα)/28、转速负反馈调速系统性能( )于电压负反馈自动调速系统。
A、相同B、劣C、优9、在转速负反馈系统中,若要使开环与闭环系统的理想空载转速相同,则闭环时给定电压要比开环时的给定电压相应提高( )倍。
A、2+KB、1+KC、1/(2+K)D、1/(1+K)10、变频调速中变频器的作用就是将交流供电电源变成()的电源。
C、变频不变压D、不变不压变频三、判断题:(正确的划“√”,错误的划“×”,每题1分,共10分)( )2、晶闸管具有正、反向阻断能力。
( )3、在晶闸管可控整流电路中,导通角越大,则输出电压的平均值就越小。
( )4、异步电动机最大转距与转子回路电阻的大小有关。
()5、由静差率定义可知,机械特性硬度越硬,转速降越小,静差率也就越小。
( )6、自动控制系统中,电流正反馈为保护环节。
( )7、在设计双闭环调速系统时,一般就是先外环后内环。
( )8、位置随动系统与调速系统一样都就是反馈控制系统。
( )9、直流电动机反接制动,当电动机转速降低至接近零时应立即断开电源。
()10、三相负载作三角形连接时,若测出三个相电流相等,则三个线电流也必然相等。
()四、简答题:(每题6分,共30分)简答题要求:根据各题的具体要求作答。
1、绝缘栅双极晶体管(IGBT)有哪些特点？2、简要叙述交-交变频器与交-直-交变频器各自的特点？3、无环流逻辑控制器包括哪几个部分？4、交流调速系统与直流调速系统相比具有哪些特点？分,共20分)1、龙门刨床工作台采用Z2-95型直流电动机:Pnom=60KW、Unom=220V、Inom=305A、Nnom=1200r/min、Ra=0、05Ω、Ks=30,晶闸管整流器的内阻Rrec=0、13Ω,要求D=20,S≤5％,问若采用开环V-M系统能否满足要求？若采用α＝0、012V·min/r转速负反馈闭环系统,问放大器的放大系数为多大时才能满足要求？2、三相全控桥式整流电路带大电感负载,已知三相整流变压器的二次绕组接成星形,整流电路输出Ud可以从0~220V之间变化,负载的Ld=0、2H,Rd=4Ω,试计算:1)、整流变压器的二次线电压U21。
2)、晶闸管电流的平均值Itav、有效值It及晶闸管可能承受的最大电压Utm。
3)、选择晶闸管型号(晶闸管电压、电流裕量取2倍)。
一、填空1、转速、转矩2、启动,堵转,限流保护3、变极调速、变转差调速、变频调速4、切换,控制角α5、给定积分器、环形分配器、函数发生器6、大于、1/27、转速、自动控制理论、自动控制8、<、断续二、选择1、A2、C3、A4、B5、B6、B7、A8、C9、B 10、A三、判断1、√2、√3、√4、X5、√6、X7、X8、√9、√ 10、X四、简答1、答:绝缘栅双极型晶体管IGBT就是一种由单极型的MOS与双极型晶体管复合而成的器件。
它兼有MOS与晶体管二者的优点,属于电压型驱动器件。
其特点就是:输入阻抗高,驱动功率小;工作频率高;导通压降较低、功耗较小。
IGBT就是一种很有发展前途的新型电力半导体器件。
在中、小容量电力电子应用方面有取代其她全控型电力半导体器件的趋势。
2、答:交-交变频器一次换能,效率较高,换流方式采用电网电压换流,装置元件数量较多,元件利用率较低,输出最高频率为电网频率的1/3-1/2,电网功率因数较低,适用于大功率拖动场合;交-直-交变频器二次换能,效率略低,换流方式采用强迫换流或负载换流,装置元件数量较少,元件利用率较高,输出频率范围较宽,如用可控整流桥调压,则低频低压时电网功率因数较低,如用斩波器或PWM方式调压,则功率因数较高,适用于各种拖动装置。
3、答:无环流逻辑控制器包括电平检测、逻辑判断、延时电路、连锁保护四部分4、答:交流调速系统与直流调速系统相比具有如下特点:(1)、容量大;(2)、转速高且耐高压;(3)、交流电机的体积、质量、价格比同等容量的直流电机小,且结构简单、经济可靠、惯性小;(4)、交流电动机环境适应性强,坚固耐用,可以在十分恶劣地环境下使用;(5)、高性能、高精度的新型交流拖动系统已达到同直流拖动系统一样的性能指标;(6)、交流调速系统能显著地节能。
5、答:晶闸管变频调速系统中的主要控制环节包括:(1)、给定积分器,(2)、绝对值运算器,(3)、电压－频率变换器,(4)、环形分配器,(5)、脉冲输出级,(6)、函数发生器,(7)、逻辑开关 五、计算题1、 解:开环系统在额定负载下的转速降为ΔNnom=InomR/Ce 1分 因为:Ce=(Unom-InomRa)/Nnom=(220-305×0、05)/1200=0、17 Vmim/r 1分 所以:ΔNnom=InomR/Ce=305×(0、05+0、13)/0、17=322 r/min 1分 高速时静差率:S 1=ΔNnom/(ΔNnom+Nnom)=322/(1200+322)=0、211=21、1% 1分 最低速为: Nmin=ΔNnom/D=1200/20=60 1分 此时的静差率:S 2=ΔNnom/( Nmin+ΔNnom)=322/(60+322)=0、84=84% 1分 由计算可知,开环系统不能满足控制要求。
1分 要满足D=20,S ≤5%的要求,ΔNnom 应为:ΔNnom=NnomS/[D(1-S)]=1200×0、05/[20×(1-0、05)]=3、15r/min 1分只有把额定稳态速降从开环系统的ΔNop= 322r/min 降低到ΔNcl= 3、15r/min 以下,才能满足要求。
若采用α＝0、012V ·min/r 转速负反馈闭环系统,则放大器的放大系数为: K=ΔNop/ΔNcl-1=322/3、15-1=101、2 1分 Kp=K/(Ks α/Ce)=101、2/(30×0、012/0、17)=47、8 1分 答:2 解:1)当α=00时,整流电路的输出最大,Ud=220 V 、此时Ud=2、34 U 2Ф=1、35 U 2l 故U 2l =35.1Ud =35.1220V ≈163V 2分 2)Id==Rd Ud =A 4220=55A; 1分I tav ==31 Id =31×55A ≈18、33 A; 2分It=3/1 Id=3/1×55 A ≈31、75 A; 1分 Utm=2U 2l =2×163V ≈230 V 1分3)晶闸管额定值选择如下:Urm ≥2 Utm=2×230V=460 V,取 Urm=500 V; 1分 Itav ≥57.12It =57.175.31*2A=40、45 A,取Itav=50 A 1分 答:整流变压器二次线电压U 2l =163 V;晶闸管 Itav ≈18、33 A 、It ≈31、75 A 及 Utm ≈230V;晶闸管型号为 KP50-5、 1分。
