交直流调速复习.doc

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。

<交直流调速原理> 自学指导书及习题集冯玉生2008.4.15目录一:<交直流调速原理>自学大纲第一部分: 课程性质与目标.第二部分: 自学内容与考核目标.第三部分: 有关说明.二: <交直流调速原理>习题集第一章: 单闭环直流调速控制系统第二章: 转速,电流双闭环直流调速系统第三章: 直流调速系统的工程设计方法(删去不讲) 第四章: 可逆调速系统第五章: PWM直流调速系统第六章: 伺服系统原理与设计(删去不讲)第七章: 交流调速系统<交直流调速原理>自学大纲第一部分课程性质与目标一: 课程性质与特点交直流调速原理是研究直流电动机,交流电动机在实际应用中的调系统的构成与原理,是自动化专业,电气工程及其自动化专业,以及机电类一体化专业的一门重要专业课. 其基本任务是通过对直流电动机,交流电动机静, 动态数学模型分析为出发点, 介绍交直流调速系统的控制方式的原理, 变频器在交流调速系统中的重要作用,其工程应用及发展趋势,不断提高对调速系统原理的认识, 培养交直流调速系统的应用能力.二: 课程目标与基本要求1.课程目标通过学习使学生认识和掌握交直流调速系统的构成与原理,并能正确分析调速过程中的性能,培养学生分析与解决问题的能力,为完成毕业设计,从事相关技术工作和提高研究能力, 提供重要的理论基础与开发能力.2.知识, 能力, 素质的基本要求本课程由直流调速系统, 交流调速系统两大部分组成, 直流调速系统研究单闭环系统, 双闭环系统, 可逆系统, PWM直流调速系统. 交流调速系统研究几种调速的方法及原理. 交流变频调速, 矢量控制调速系统的实现, 通用变频器的典型应用.基本要求: 使学生了解并掌握反馈控制的基本规律, 学习调速系统中稳态, 动态, 可逆过程的分析方法, 深刻了解直流调速到交流调速的发展过程与必然趋势, 掌握新技术, 新装备的工程应用实质. 并运用理论分析方法解决实际问题, 培养对调速装置, 变频器在系统中的应用与设计能力.3.先修课程要求本课程的先修课程为<电机学>,<电力电子变流技术>,<自动控制原理>,<PLC可编程控制器>,及<单片机原理与应用>等, 为交直流调速系统中的静动态分析, 数学模型的介绍与学习提供支持, 为系统组成原理, 交-直-交变频调速系统的构成与分析奠定理论与技术基础.第二部分自学内容与考核目标第一章单闭环直流调速控制系统一: 学习目的与要求掌握直流电动机的调速方法, 晶闸管可控整流器的组成与应用,单闭环直流调速系统反馈控制的规律与组成形式,从直流电动机的数学模型入手,分析单闭环直流调速系统的静动态特性和抗扰性.二: 自学内容知识点: 直流电动机数学模型的建立, 直流电动机的调速方法, 晶闸管可控整流, 反馈控制的作用与规律.重点及难点: 反馈控制的基本概念与方式, 组成闭环后的基本性质与特点.了解内容: 单闭环直流调速系统的构成, 晶闸管可控整流对调压调速的实现方法,转速负反馈,电流截止负反馈等的组成及分析方法, 系统原理图,动态结构图.第二章转速,电流双闭环直流调速系统一: 学习目的与要求转速,电流双闭环直流调速系统是调速性能优良的直流系统, 掌握双闭环直流调速系统的构成原理, 性能分析.二: 自学内容知识点: 在单闭环直流调速系统的基础上如何增加电流负反馈而构成双闭环直流调速系统, 从而获得良好的动静态性能, 各控制器输出限幅值的作用原理, 起动过程分析.重点及难点: 动态性能与两个控制器的作用.了解内容: 转速微分负反馈, 弱磁控制的直流调速系统.第三章直流调速系统的工程设计方法(删去不讲)第四章可逆调速系统一: 学习目的与要求学习直流可逆调速系统的构成原理及特性分析, 整流组,逆变组的工作模式, 可逆运行时直流电动机与两组电源之间的能量转换过程.二: 自学内容知识点: 直流可逆调速系统的结构, 两组晶闸管可逆系统中的环流, 逻辑无环流可逆调速系统的原理与组成.重点及难点: 可逆调速系统中实现发电回馈制动, 可逆系统中环流的抑制, 调速系统的制动过程分析, 无环流可逆调速系统的工作特点.了解内容: 晶闸管整流装置的整流和逆变状态, 可逆系统中环流的种类, 配合控制有环流系统.第五章PWM直流调速系统一: 学习目的与要求PWM直流调速系统主电路结构, 原理及性能分析, 直流脉宽调速系统的调速性能在快速性上明显优于晶闸管调速系统.二: 自学内容知识点: 脉宽调速系统的主电路构成与工作原理.重点及难点: 脉宽调制变换器的工作原理.了解内容: 全控型电力半导体器件是实现脉宽调速的必要条件, 脉宽调速系统的组成.第六章伺服系统原理与设计(删去不讲)第七章交流调速系统一: 学习目的与要求交流调速系统与直流调速系统相比种类多,原理也较为复杂,主要学习异步电动机的调速控制方式,介绍坐标变换和矢量控制原理,掌握变频器在实际应用中功能选择,参数设置, 附件选配等问题, 充分发变频器的性能.二: 自学内容知识点: 交流调速系统应用领域, 交流电动机调速方式及特性, 通用变频器的基本内容, 主电路的控制方式, 异步电动机变频调速系统采用矢量控制后其性能完全可以和直流调速系统相比美.学习通用变频器的控制模式, 性能指标, 硬件配置, 外围接线端子功能, 以及变频器的选择应用.重点及难点: 矢量控制的基本原理思想, 坐标变换可以清楚说明把异步电动机等效变换成直流电动机的控制方法称为矢量控制, 矢量控制已经在通用变频器中广泛应用.了解内容: 异步电动机的坐标变换结构图及矢量控制原理图, 无速度传感器矢量控制调速系统.第三部分有关说明一.使用教材刘军孟祥忠编著. <电力拖动运动控制系统>, 机械工业出版社2007.4. -21世纪电气信息类系列教材. 定价: 20元.推荐学习参考书:1.李宁刘启新编著. <电机自动控制系统> , 机械工业出版社2003.7. -21世纪规划教材. 定价: 13元.2.陈伯时陈敏逊编著.< 电力拖动自动控制系统>,机械工业出版社1998.4. -21世纪课程教材. 定价: 30元.3.齐战庆王振臣编著.<电气控制技术>, 机械工业出版社2002.5. -机电类教材. 定价: 20元.二.自学方法指导三.关于命题考试的若干说明1.<交直流调速原理>习题集教材中各章都有习题:第一章: 单闭环直流调速控制系统习题1—11.第二章: 转速,电流双闭环直流调速系统习题1—8.第三章: 直流调速系统的工程设计方法(删去不讲)第四章: 可逆调速系统习题1—4.第五章: PWM直流调速系统习题1—3.第六章: 伺服系统原理与设计(删去不讲)第七章: 交流调速系统习题1—14.。

1．双闭环的调速系统的特点是：利用（ASR 的饱和非线性）实现了（“准时间最优”）控制，同时带来了（转速超调）。

2．在设计双闭环系统的调节器时，先设计（内环的ACR ），然后设计（外环的ASR ）。

3．在双闭环调速系统中，电流调节器主要是对（电网电压波动）起调解作用；而转速调节器主要是对（负载扰动）起抗扰调节作用。

4．变电压调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢电压常用的三种可控制电源分别为（旋转变流机组）、（静止可控整流器）及（脉宽调制器和直流斩波变换器）。

5．直流电动机的调速方法有三种，即为（改变电枢电压调速）、（弱磁调速）和（电枢回路串电阻）调速。

6．直流调速系统的静态技术指标有（调速范围D ）和（静差率S ），它们的表达式分别为（max min n D n =）和（min cl o n s n ∆=），它们之间的关系式为（(1)nom nomn s D s n =-∆）。

7．脉中宽度调制简称(PWM)，它是通过功率管开关作用，将（恒定直流电压）转换成频率一定，宽度可调的（方波脉冲电压），通过调节（脉冲电压的宽度），改变输出电压的平均值的一种变换技术。

8．调速控制系统是通过对（电动机）的控制，将（电能）转换成（机械能），并且控制工作机械按（给定）的运动规律运行的装置。

9．用（直流电动机）作为原动机的传动方式称为直流调速，用（交流电动机）作为原动机的传动方式称为交流调速。

10．电气控制系统的调速性能指标可概括为（静态）和（动态）调速指标。

11．在电动机微机控制系统中，电动机是（被控对象），微型计算机则起（控制器）的作用。

12．总的来说，在电动机微机控制系统中，计算机主要完成（实时控制）、（监控）和（数据处理）等工作。

13．模拟信号到数字信号转换包括（采样）和（量化）两个过程。

14．PID 控制中P 、I 、D 的含义分别是（比例）、（积分） 和（ 微分）。

15．脉冲式传感器检测转速的方法有（M 法测速）、（T 法测速）和（M/T 法测速）。

Id
－－负载电流引起的转速降
机械特性曲线
k Ra 机械特性曲线的斜率k值越小，特性的硬度越硬。
KeN
2020/4/14
二、直流电机的调速方法及其特点
根据机械特性方程可知，改变电枢电压、磁通、电枢电阻可改变转速大小。
•额定转速以下调速，且 电压越低，转速越低。
•特性硬，调速精度高， 最常用。
调压调速
3. 调速的平滑性： 调速平滑性是指调速时可以得到的相邻两转速之比，调速平滑性 接近于1的调速系统称为无级调速，反之为有级调速。
1．什么是调速范围？什么是静差率？ 2．静差率是针对某一条机械特性定义的，调速系统的静 差率指的是什么？ 3．静差率与硬度有什么区别和联系？
2020/4/14
解： 得
2020/4/14
•电压降低，n0减小
2020/4/14
二、直流电机的调速方法及其特点
根据机械特性方程可知，改变电枢电压、磁通、电枢电阻可改变转速大小。
•额定转速以下调速，且 电阻越大，转速越低。
串电阻调速
•特性软，调速精度低， 一般不采用。
•理想空载转速n0不变。
2020/4/14
二、直流电机的调速方法及其特点
2020/4/14
调速系统的稳态性能指标
一个好的调速系统应具有较大的调速范围和较小的静差率！
(4)静差率与调速范围的关系 Nhomakorabeas nN ， n0 min
则
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2020/4/14