电力拖动自动控制系统课件

《电力拖动》PPT课件
本课程将介绍电力拖动的基本概念、应用场景、优缺点，以及设计和案例分 析。通过学习本课程，您将了解到电力拖动技术的发展和应用前景。
电力拖动概述
什么是电力拖动
电力拖动是一种利用电动机驱动机械设备运动的技术。它在各个行业中被广泛应用，提高了 生产效率和降低了能源消耗。
电力拖动的应用场景
设计考虑因素
在设计电力拖动系统时，需要考虑功率大小、操作环境和条件、以及设备的可靠性和安全性 等因素。
电力拖动案例分析
机床电力拖动系统
机床电力拖动系统在机床加工过程中提供了精 确的控制和高效率的运动。它广泛应用于汽车、 航天和船舶等行业。
汽车电力拖动系统
汽车电力拖动系统使汽车实现了更高的动力输 出和更低的能耗。它被应用于新能源汽车和智 能驾驶技术。
电力拖动控制器
电力拖动的控制器根据需要实 现快速启动、调速、定位等功 能。常见的控制器有PLC、变 频器等。
传动系统
传动系统将电动机的动力传输 到机械设备上。常见的传动系 统有齿轮传动、带传动和链传 动等。
电力拖动设计
电力拖动系统设计流程
电力拖动系统设计需要进行需求分析、方案设计、系统集成与测试、以及系统调试和维护等 多个步骤。
电力拖动广泛应用于机床、汽车、工业自动化等领域。它可以实现高精度、高效率的机械运 动控制，提高生产效率和产品质量。
电力拖动的优点和缺点
电力拖动的优点包括高效能、可调速、动力稳定；缺点包括设备价格高、用电符合标准等。
电力拖动系统
电动机
电力拖动使用各种类型的电动 机，如直流电机和交流电机， 根据应用需求选择合适的电动 机。
总结
1 电力拖动的未来发展趋势
电力拖动技术在工业自动化、交通运输等领域的应用将不断增加，为实现绿色和智能制 造提供支持。

起动控制：
控制逆变角 ，使在起动开始的瞬间，Ud与
Ui 的差值能产生足够大的 Id ，以满足所需的 电磁转矩，但又不超过允许的电流值，这样 电动机就可在一定的动态转矩下加速起动。
随着转速的增高，相应地增大 角以减小
值 Ui ，从而维持加速过程中动态转矩基本 恒定 。
7.2 异步电机在次同步电动状态下的 双馈系统——串级调速系统
§7-1 异步电机双馈调速工作原理
本节提要
□概述 □异步电机转子附加电动势的作用
§7-1 异步电机双馈调速工作原理
概述
●转差功率的利用 众所周知，作为异步电动机，必然有转差
功率，要提高调速系统的效率，除了尽量减 小转差功率外，还可以考虑如何去利用它。
但要利用转差功率，就必须使异步电动机 的转子绕组有与外界实现电气联接的条件， 显然笼型电动机难以胜任，只有绕线转子电 动机才能做到。
图7-1 绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图
§7-1 异步电机双馈调速工作原理
• 有附加电动势时的转子相电流：
如图7-1所示，绕线转子异步电动机在外 接附加电动势时，转子回路的相电流表达 式
Ir
sEr0 Eadd Rr2 (sXr0)2
(7-3)
§7-1 异步电机双馈调速工作原理
转子附加电动状态下的 双馈系统——串级调速系统
功率变换单元 UR — 三相不可控整流装置，将异步电机转 子相电动势 sEr0 整流为直流电压 Ud 。
UI — 三相可控整流装置，工作在有源逆变 状态：
可提供可调的直流电压 Ui ，作为电机调速所需 的附加直流电动势； 可将转差功率变换成交流功率，回馈到交流电 网。
第七章 绕线转子异步电机双馈调速系统 —转差功率馈送型调速系统

电力拖动自动控制系统的发展
1971年，西门子F.Blaschke(布拉施克)提出了矢量 变换控制原理解决了转矩控制问题；1985年德国鲁尔大 学M.Depenbrock提出了直接转矩控制理论，简化了矢量 变换控制原理的复杂计算；各种现代控制理论的发展也 使得交流电机控制技术迅速发展。 微处理机引入控制系统，使模拟控制向数字化方向 发展，从单片机到DSP，从DSP到RISC（简单指令集计算 机），使各种算法得以快速实现，拓宽了交流调速的应 用领域，不但简化了控制系统的硬件结构，而且提高了 控制性能，降低了电机能耗，交流调速系统将成为电力 拖动系统的主要力量。
O
TL
调磁调速特性曲线
Te
三种调速方法的性能与比较
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。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（即电机额定转速）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调压 调速为主。
电力拖动自动控制系统的发展
21世纪进入电力电子智能化时代，特点是电 力电子器件及其控制装置智能化，从而使变频和 逆变技术智能化。 电力电子技术的发展促进了电力拖动自动控 制系统的迅速发展，进一步实现了电力拖动系统 的高效节能和优化控制。 电力拖动和自动控制技术的发展密切相关， 控制系统通过电力电子器件为电机提供了可以控 制的电源，是弱电控制强电的媒介。
课程主要内容 第1篇 直流拖动系统和随动系统
第一章 闭环控制的直流调速系统 第二章 多环控制的直流调速系统
第三章 可逆调速系统
第四章 直流脉宽调速系统 第五章 位置随动系统
第2篇
交流调速系统
第六章 交流调速系统的基本类型和交流变压调速系统

电力拖动自动控制系统
第 4章 可逆调速系统和位臵 随动系统
128电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统
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学习要点：
（1）掌握可逆线路的基本结构； （2）掌握V-M系统反并联可逆线路4象限运行的各 种工作状态； （3）掌握可逆系统的结构、工作原理、控制方式 和性能； 重点、难点： 1.可逆调速系统主回路的拓扑特征及回馈制动时对 电源的要求； 2.环流的产生、分类、对晶闸管可逆线路的影响。 3.有环流可逆调速系统的正反运转过程中，主电路 的能量变换、控制系统的调节等动态过程分析。
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4.1.0 问题的提出（续）

以转速和电磁转矩的 坐标系表征之，就是 要求运动控制系统具 有在该坐标系上作四 象限运行的功能，由 于这样的调速系统转 速可以反向，故称作 可逆调速系统。
+n Ⅱ 正转 制动状态 -Te 反转 电动状态 Ⅲ -n 反转 制动状态 Ⅳ Ⅰ 正转 电动状态 +Te
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三. 可逆V-M系统中的环流问题
1. 环流及其种类

环流的定义： 采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统， 如果两组装臵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，如下图中所 示。
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b) 反组晶闸管装置VR逆变
VR处于逆变状态：
当电动机需要回馈制动时， 由于电机反电动势的极性 此时，r 90°，当E > |Ud0r|， n 0 未变，要回馈电能必须产 电机输出电能实现回馈制动。 生反向电流
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