电力拖动自动控制系统(陈伯时)知识点复习
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第一章1.运动控制系统的基本结构和组成,对每个部件结构的理解;2.运动控制系统的转矩控制规律,系统运动方程的理解,运动控制系统稳定充要条件,电机的机械特性曲线,负载特性曲线及其二者关系,复习电机学相关知识。
第二章1.理解直流调速系统电源,V-M系统和PWM系统的比较;2.掌握直流调速系统调速指标,系统调速范围、净差率和额定速降的关系;3.掌握直流调速速度反馈的数学模型,理解开环系统机械特性和闭环系统机械特性关系和闭环系统控制的本质;转速负反馈系统结构,静态参数设计方法;4.掌握直流调速系统稳定性条件及控制器的设计计算;5.掌握直流调速数字控制的本质,测速方法;6.理解电流截止负反馈系统结构。
第三章1.掌握直流调速转速、电流反馈控制系统的组成,控制器动态过程分析;2.深入理解转速调节器和电流调节器作用和动态控制过程;3.深入理解转速调节器和电流调节器的工程设计方法,控制器限幅设计方法和原理;4.掌握转速调节器和电流调节器的工程设计方法及其基于运放电路的控制器设计。
第四章1.理解桥式可逆PWM变换器原理;2.理解V-M三相桥式反并联可逆调速电路结构、V—M三相桥式交叉连接可逆调速电路结构、V-M三相零式反并联可逆调速电路结构、逻辑无环流可逆调速系统电路结构;3.理解V-M逻辑无环流可逆调速系统过渡过程分析,强磁直流调速系统控制原理。
第五、六、七、八章1.理解异步电机的调速方法与气隙磁通;2.掌握异步电机调压调速系统的基本调速方法原理和应用;.3.掌握异步电机变压变频调速基本原理,掌握基频以上和以下的调速方法;掌握异步电机变压变频调速的机械特性和转矩特性4.掌握异步电机转差功率调速基本原理;5.掌握交流电机矢量控制基本控制原理;6.掌握交流电机直接转矩控制基本控制原理;7.掌握交流电机串级调速基本原理、系统结构和机械特性。
《电力拖动自动控制系统》辅导《电力拖动自动控制系统》是工业自动化专业的主要专业课之一。
本课程教材采用陈伯时主编的《电力拖动自动控制系统》(修订版)。
本课程的教学内容分为二大部分。
第一部分是以直流电动机为控制对象的直流拖动控制系统,主要包括教材中第二章至第五章,介绍直流拖动自动控制系统的基本概念、基本组成环节和基本控制规律及自动控制系统中调节器的工程设计方法。
第二部分是以交流电动机为控制对象的交流拖动系统,主要包括教材中第六章至第八章,主要对交流拖动系统中的一些基本理论、基本环节和控制规律进行了分析。
为便于同学们复习,下面给出各章复习要求,并提供一份模拟练习题。
第一部分:复习要求第一章结论【本章重点】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。
第二章闭环控制的直流调速系统【本章重点】1. 转速控制的要求和调速指标:l)调速范围 D ;2)静差率 S3)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的实质。
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【本章重点】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。
第六章 4.异步电动机变频调速系统常用的主电路形式有哪几种?并画出它们的简图。
答:间接变频装置(交-直-交变频装置和直接变额装置(交—交—变频装置。
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第六章 5.SPWM控制方式 p170 答:SPWM即以正弦波作为调制信号对载波信号进行调制后,产生一组等幅而脉冲宽度正比干正弦波的矩形脉冲。
将该组脉冲作为逆变器开关元件的控制信号,从而在逆变器负载上 (多为异步电动机得到与控制信号波形相同,等效于正弦波的驱动电压。
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第六章 6.何谓单极性调制和双极性调制? P170~171 答:在脉冲调制方式中,若载波信号与基准信号在调制过程中,两者的极性关系始终保持不变,则为单极性调制。
若载波信号极性随时间变化而不断正、负变化,即为双极性调制。
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电力拖动自动控制系统 【陈伯时、阮毅编著】 自动化三班 XXX ● 静特性的含义闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流(或转矩)间的稳态关系. 他在形式上与开环机械特性相似,但本质上却有很大不同。
静特性方程式转速负反馈● 转速负反馈闭环调速系统的稳态结构图(a )闭环调速系统(b )只考虑给定作用时的闭环系统(c )只考虑扰动作用时的闭环系统.开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较 (p29—30) 开环机械特性为比例控制闭环系统的静特性为比较后不难得出:(1)闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多**(1/)(1)(1)p s n d p s nde p s e e e K K U I RK K U RI n C K K C C K C K α-==-+++clcl e de ns p n n K C RI K C U K K n ∆-=+-+=0*)1()1(Kn n op cl +∆=∆1(2)闭环系统的静差率要比开环系统小得多 当 时, (3)如果所要求的静差率一定,则闭环系统可以大大提高调速范围(4)把以上三点概括起来,可得下述结论:比较控制的直流调速系统可以获得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,为此,需设置电压放大器和转速检测装置。
5.反馈控制规律(转速反馈闭环调速系统的三个基本特性)。
(1)比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统(2)反馈控制系统的作用是:抵抗扰动, 服从给定(3)系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度电流截止负反馈● 电流截止负反馈环节的特点图2—39 电流截止负反馈环节的输入输出特性当输入信号I d R c —U com 〉0时,输出U i=I d R c-U com ,当I d R c —U com ≤ 0时,输出U i=0。
● 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 ●图2-40 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图 静特性:Ks s op cl +=1opcl D K D )1(+=clop n n 00=当I d ≤I dcr 时,电流负反馈被截止,静特性与只有转速负反馈调速系统的静特性相同,当I d 〉I dcr 后,引入了电流负反馈,静特性变成图2-41 带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统的静特性CA 段 : 电流负反馈被截止 AB 段 :电流负反馈起作用双闭环直流调速系统1 双闭环直流调速系统 PI 调节器在稳态时的特征: l )饱和——输出达到限幅值 2)不饱和--输出未达到限幅值 2.双闭环直流调速系统的静特性图3—4 双闭环直流调速系统的静特性AB 段是两个调节器都不饱和时的静特性,Id 〈Idm , n =n 0。
阮毅、陈伯时《电力拖动自动控制系统(第4版)》复习要点第一章绪论1、运动控制系统的组成2、运动控制系统的基本运动方程式me L d JT T dt ω=-mm d dtθω=3、转矩控制是运动控制的根本问题。
4、负载转矩的大小恒定,称作恒转矩负载。
a )位能性恒转矩负载b)反抗性恒转矩负载。
5、负载转矩与转速成反比,而功率为常数,称作恒功率负载。
6、负载转矩与转速的平方成正比,称作风机、泵类负载。
直流调速系统第二章转速反馈控制的直流调速系统1、直流电动机的稳态转速:e U IR n K -=Φ2、调节直流电动机转速的方法:(1)调节电枢供电电压;(2)减弱励磁磁通;(3)改变电枢回路电阻。
3、V-M系统原理图4、触发装置GT 的作用就是把控制电压U c 转换成触发脉冲的触发延迟角α。
改变触发延迟角α可得到不同的U d0,相应的机械特性为一族平行的直线。
5、脉宽调制变换器的作用: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。
6、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。
7、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所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比。
8、调速范围、静差率和额定速降之间的关系:(1)N N n s D n s =∆-N N ND n s n D n ∆=+∆(1)N N n s n D s ∆=-9、转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图10、直流电动机的动态结构11、开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系:(1)闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多;(2)闭环系统的静差率要比开环系统小得多;(3)如果所要求的静差率一定,则闭环系统可以大大提高调速范围。
12、当负载转矩增大,闭环调速系统转速自动调节的过程:TL ↑→I d ↑→n ↓→U n ↓→∆U n ↑→U c ↑→U d0↑→n ↑13、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。
电机与拖动自动控制系统考试复习总结陈伯时直流电动机有调速方法:调节电枢供电电压U、减弱励磁磁通 、改变电枢回路电阻R。
自动控制系统的直流调速系统往往以变压调速为主。
可控直流电源有两类:相控整流器、直流脉宽变换器。
脉动的电流波形V-M系统主电路可能出现电流连续和断续2种情况。
抑制电流脉动的措施:1、增加整流电路相数,或采用多重化技术。
2、设置电感量足够大的平波电抗器。
V-M机械特性:在电流连续区,特性比较硬;在电流断续区,机械特性很软,呈显著的非线性,使理想空载转速翘得很高。
晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节,滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间引起的。
与V-M系统相比,直流PWM调速系统的优越性:1、主电路简单,需要的电力电子器件少。
2、开关频率高,电流容易连续,谐波少,电动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、若与快速响应的电动机配合,则系统频带宽,动态响应快,动态抗干扰能力强。
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。
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。
PWM变换器电路有多种形式,总体上可分为不可逆与可逆两大类。
不可逆PWM变换器-直流电动机系统不允许电流反向,续流二极管VD的作用只是为i d提供一个续流的通道。
如果要实现电动机的制动,必须为其提供反向电流通道。
当开关频率为10kHz时,T=01ms,可以近似看成一个一阶惯性环节。
事实上PWM是具有继电特性的非线性环节。
泵升电压:对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高,称作“泵升电压”。
系统在制动时释放的动能将表现为电容储能的增加,要适当地选择电容的电容量,或采取其它措施,以保护电力电子开关器件不被泵升电压击穿。