重慶大學(xué)運(yùn)動(dòng)控制復(fù)習(xí)主要知識(shí)點(diǎn)(共6頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第二章1.直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源（1）相控整流器（AC-DC）晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)） 原理：調(diào)節(jié)控制電壓Uc，改變觸發(fā)脈沖相位，改變整流器輸出瞬時(shí)電壓，平均電壓Ud隨之改變存在問(wèn)題：1）輕載時(shí)，深度調(diào)速時(shí)可能產(chǎn)生電流斷續(xù)，導(dǎo)致特性嚴(yán)重非線性進(jìn)而影響調(diào)速品質(zhì) 2）晶閘管單向?qū)щ?，?dǎo)致電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行困難 3）基于門極移相觸發(fā)控制，低速運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)變差，產(chǎn)生較多諧波，引起電網(wǎng)電壓畸變解決方法：（1.1）增加整流電路相數(shù)，或采用多重化技術(shù)； （1.2）設(shè)置電感量足夠大的平波電抗器；整流裝置模型：一階慣性環(huán)節(jié)Ws(S)Ks1+TsS（2）PWM變換器（D

2、C-DC）直流脈寬調(diào)速系統(tǒng) 原理：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 帶制動(dòng)不可逆PWM變換器調(diào)速：P18 圖（a），分為4個(gè)階段： 正向電動(dòng)：（條件Ton>T/2使Ud>E）（1）0tTon，VT1導(dǎo)通，電流流向1（2）TontT，VT1關(guān)斷，電流VD2續(xù)流，電流流向2正向制動(dòng)：（條件Ton<T/2使Ud<E）（3）0tTon，VT2關(guān)斷，VD1續(xù)流，電流流向4 電源回饋制動(dòng)（4）TontT，VT2導(dǎo)通，電流流向3 能耗制動(dòng)特：輕載電動(dòng)狀態(tài)（電流小，關(guān)斷后未到周期T已衰減到

3、0，提前導(dǎo)通，電流方向發(fā)生變化）（1）VD1續(xù)流，電流 id 沿回路4流通；（2）VT1導(dǎo)通，電流 id 沿回路1流通；（3）VD2續(xù)流，電流 id 沿回路2流通；（4）VT2導(dǎo)通，電流 id 沿回路3流通。2.性能指標(biāo)及機(jī)械特性（1）調(diào)速范圍D：電動(dòng)機(jī)提供最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比，D=nmaxnmin 調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍 指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的調(diào)速范圍（2）靜差率s：某轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，負(fù)載由理想空載增加到額定值所對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)差降落與理論空載轉(zhuǎn)速之比 s=nNn0 系統(tǒng)靜差率指標(biāo) 應(yīng)以最低速度時(shí)所能達(dá)到數(shù)值為準(zhǔn)（3）調(diào)速范圍與靜差率關(guān)系：對(duì)靜差率要求越嚴(yán)格，即s越小，系統(tǒng)能允許的調(diào)速范圍也越小D

4、=nNsnN(1-s)（4）開環(huán)調(diào)速 電力電子變換器：Ud0=KsUc 電動(dòng)機(jī) n=Ud0-IdRCe =KsUcCe- IdRCe3.轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)（1）靜特性：表示閉環(huán)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流（或轉(zhuǎn)矩）間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系 靜特性方程：n=KpKsUn*Ce(1+k)- IdRCe(1+K) Un=Un*-Un, Uc=KpUn, Un=n 開環(huán)放大系數(shù)：K=KpKsCe 相當(dāng)于反饋斷開的輸出到輸入各環(huán)節(jié)放大系數(shù)乘積 電動(dòng)機(jī)放大系數(shù)：Ce=En（2）開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的關(guān)系 開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性方程可以寫成：n=KpKsUn*Ce- IdRCe 1）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比開環(huán)系統(tǒng)靜

5、特性硬得多 轉(zhuǎn)速降落ncl=nop1+k，1+k倍關(guān)系 2）同一個(gè)n0值的開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)靜差小得多 scl=sop1+k 3）靜差率一定，閉環(huán)系統(tǒng)可大大提高調(diào)速范圍 Dcl=(1+k)Dop以上三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，需要K足夠大，即設(shè)置放大器及檢測(cè)與反饋裝置 （3）反饋控制規(guī)律：1）比例反饋是有靜差的控制系統(tǒng) 2）抵抗擾動(dòng)，服從給定 3）系統(tǒng)精度依賴于給定和反饋檢測(cè)的精度 （4）比例閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性 K<Tm(Tl+Ts) +Ts2TlTs Tl=LR, Tm=GD2R375CeCm, Ts=1f （5）比例，積分控制特點(diǎn)，有無(wú)靜差的概念 有靜差系統(tǒng)：自動(dòng)系統(tǒng)中，輸入偏差是維系系統(tǒng)運(yùn)行的

6、基礎(chǔ)，必然要產(chǎn)生靜差 比例特點(diǎn)：迅速響應(yīng)，但有穩(wěn)態(tài)誤差 （只取決于當(dāng)前輸入偏差） 積分特點(diǎn)：消除穩(wěn)態(tài)偏差，但響應(yīng)緩慢（包含偏差全部歷史），可以在誤差為0時(shí)，保持終值，即在無(wú)靜差情況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速 PI調(diào)節(jié)器則綜合比例和微分的優(yōu)點(diǎn) （6）階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)誤差 1）0型系統(tǒng)對(duì)于階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)有差有差調(diào)速系統(tǒng) 2）1型系統(tǒng)對(duì)于階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)無(wú)差無(wú)差調(diào)速系統(tǒng) （7）電流截止負(fù)反饋（自動(dòng)限制電樞電流的環(huán)節(jié)） 這種應(yīng)用只在起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)存在，正常運(yùn)行時(shí)消失，讓電流隨負(fù)載增減而變化，這種電流達(dá)到一定程度才出現(xiàn)的電流負(fù)反饋叫電流截止負(fù)反饋 n=KpKs(Un*+Ucom)Ce(1+k)- I

7、d(R+kpksRs)Ce(1+K)第三章1.雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及靜特性 （1）引入電流閉環(huán)的原因：轉(zhuǎn)速反饋（單閉環(huán)系統(tǒng)），用PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，電流截止負(fù)反饋限制電樞電流，但不能理想控制電流（實(shí)際希望電流保持恒定最大值啟動(dòng)） （2）閉環(huán)結(jié)構(gòu)：外環(huán)轉(zhuǎn)速環(huán)，內(nèi)環(huán)電流環(huán) 均采用PI調(diào)節(jié)器 限幅：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）決定電流給定的最大值 電流調(diào)節(jié)器（ACR）決定了電力電子變換器的最大輸出值 調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)：飽和：輸入量不在影響輸出（開環(huán)）電流調(diào)節(jié)器工作在不飽和 不飽和：PI作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)趨于零2.動(dòng)態(tài)過(guò)程 （1）第一階段（0t1）Id<Idl，電機(jī)不動(dòng)；IdIdl，電機(jī)起動(dòng)，轉(zhuǎn)速

8、增長(zhǎng)較慢，電樞電流Id迅速上升到IdIdm,UiUim*,電流調(diào)節(jié)器壓制Id增長(zhǎng)標(biāo)志此階段結(jié)束ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，ACR一般不飽和 （2）第二階段（t1t2） Id恒定，轉(zhuǎn)速成線性增長(zhǎng) ASR始終飽和，ACR不飽和 Id無(wú)法到達(dá)Idm的原因：ACR為PI調(diào)節(jié)器，可消除階躍靜差，但不能消除斜坡靜差，電流閉環(huán)擾動(dòng)為電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)（斜坡擾動(dòng)量） （3）第三階段（t2以后） 到給定轉(zhuǎn)速，偏差為零，由于積分作用，轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，超速后ASR輸入為負(fù)，Id和U*迅速下降，只要Id>Idl，轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升 到Id=Idl，轉(zhuǎn)矩Te=Tl，電機(jī)開始在負(fù)載阻力下減速直道穩(wěn)態(tài) Id<Idl情況：當(dāng)

9、電流小于負(fù)載電流時(shí)，電機(jī)才能降速 （4）啟動(dòng)過(guò)程3個(gè)特點(diǎn)：1）飽和非線性 2）轉(zhuǎn)速超調(diào) 3）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制 （5）抗擾動(dòng)分析：抗負(fù)載擾動(dòng)：靠ASR來(lái)產(chǎn)生作用（ACR之外） 抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)：電流反饋可及時(shí)調(diào)節(jié)3.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器的作用 （1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器： 1）調(diào)速系統(tǒng)主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速n很快跟蹤Un*變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)減小轉(zhuǎn)速誤差 2）對(duì)負(fù)載變化其抗擾動(dòng)作用 3）輸出幅限決定電動(dòng)機(jī)允許最大電流 （2）電流調(diào)節(jié)器 1）作用是使電流緊緊跟隨給定電壓Un*的變化 2）對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾動(dòng)的作用 3）動(dòng)態(tài)過(guò)程中獲得電機(jī)最大允許輸出電流，加快動(dòng)態(tài)過(guò)程 4）電機(jī)過(guò)載或堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流最大值，起快速自

10、動(dòng)保護(hù)作用第四章1.直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng) （1）橋式可逆PWM變換器運(yùn)行 正向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)1） 第一階段：VT1和VT4導(dǎo)通，VT2和VT3截止，電流流向1號(hào)線，UAB=+Us2） 第二階段：VT1和VT4截止，VD2和VD3續(xù)流，電流流向2號(hào)線，UAB=-Us正向制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)1） 第一階段：VT2和VT3截止，VD1和VD4續(xù)流，電流流向4號(hào)線，UAB=+Us2） 第二階段：VT2和VT3導(dǎo)通，VT1和VT4保持截止，電流流向3號(hào)線，UAB=-Us （2）正向電動(dòng)，正向制動(dòng)，輕載時(shí)輸出電流、電壓波形 （3）雙極式控制的橋式可逆PWM變換器優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：1）電流一定連續(xù) 2）可使電動(dòng)機(jī)四象限

11、運(yùn)行 3）電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū) 4）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍大 5）低速時(shí)，每個(gè)脈沖器件驅(qū)動(dòng)脈沖較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通 缺點(diǎn)：工作過(guò)程中，四個(gè)開關(guān)器件都可能出于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且可能發(fā)生上下橋臂直通的事故2.V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng) （1）對(duì)于相控整流器：1）<90°，晶閘管處于整流狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)工作在第一象限 2）>90°，晶閘管處于逆變狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)工作在第四象限 （2）兩組晶閘管反并聯(lián)的整流和逆變 1）正組整流電動(dòng)運(yùn)行：VF處整流狀態(tài)，f<90°，Ud0f>E，n>0 2）反組晶閘管逆變狀態(tài)：VR逆變

12、狀態(tài)，r>90°，|Ud0r|<E，n<0 （3）環(huán)流問(wèn)題 1）什么是環(huán)流：兩組裝置（VF和VR）同時(shí)工作時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生不流過(guò)負(fù)載而直接在兩組晶閘管流通的短路電流，稱為環(huán)流 2）環(huán)流的分類： （1）靜態(tài)環(huán)流： 1）直流平均環(huán)流：晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流 2）瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流：兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零，但因波形不同，瞬時(shí)電壓差仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流 （2）動(dòng)態(tài)環(huán)流：可逆V-M處于過(guò)渡過(guò)程中的環(huán)流 2）解決環(huán)流問(wèn)題： （1）=配合控制：使Ud0f=-Ud0r，可消除直流平均環(huán)流，仍會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流>設(shè)4個(gè)環(huán)流電抗器Lc1，Lc2，Lc3，Lc4，

13、以及更大Ld （2）邏輯控制的無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)：當(dāng)可逆系統(tǒng)中一組晶閘管工作時(shí)（不論是整流工作還是逆變工作），用邏輯關(guān)系控制使另一組處于完全封鎖狀態(tài)。即沒(méi)有直流平均環(huán)流，也沒(méi)有瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流第五章1.異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型 （1）機(jī)械特性：公式不要求，Te與電壓，極對(duì)數(shù)成正比，電源角頻率成反比 圖5-3，形狀需要記憶，橫軸轉(zhuǎn)矩，縱軸轉(zhuǎn)速 （2）調(diào)速方法：改變機(jī)械特性參數(shù)1）電動(dòng)機(jī)參數(shù) 2）電壓電源 3）電源頻率 （3）異步電動(dòng)機(jī)氣隙磁通有效值：Eg=4.44f1NsKNsm Eg氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值 f1電源頻率 Ns定子每相繞組串聯(lián)的匝數(shù) m每極氣隙磁通量 忽略定子繞線繞組和漏感

14、抗壓降后，UsUg2.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速 了解 （1）基本特征：保持電源頻率，只改變定子電壓，同步轉(zhuǎn)速保持為額定值不變（屬于弱磁調(diào)速），臨界轉(zhuǎn)矩隨Us減小而成二次方地下降 圖5-5機(jī)械特性 （2）實(shí)現(xiàn)：通過(guò)增大轉(zhuǎn)差功率，減小輸出功率來(lái)降低轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子電阻上（轉(zhuǎn)差功率消耗型）3.變壓變頻基本原理 特別關(guān)注 （1）基本原理：交流調(diào)速希望m為恒值（如果磁通太弱，沒(méi)有充分利用電機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果過(guò)分增大磁通，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)），由UsEg=4.44f1NsKNsm，控制好Eg和f1，便可達(dá)到控制氣隙磁通m的目的。簡(jiǎn)答題：為什么要做

15、變壓變頻？ （2）基頻以下調(diào)速：恒壓頻比調(diào)速 Usf1=常值（電動(dòng)勢(shì)較高時(shí)，忽略定子繞組的漏磁阻抗，認(rèn)為定子相電壓UsEg；低頻時(shí)，定子繞組和漏磁阻抗的值不能再忽略，人為提升定子電壓，補(bǔ)償定子阻抗壓降） （3）基頻以上調(diào)速：弱磁調(diào)速（頻率升高，定子電壓受限不能提高）控制特性圖5-10 （4）轉(zhuǎn)差功率不變型： 1）基頻以下：m不變，輸出轉(zhuǎn)矩基本不變，Ps=sPm=s1TenpRr'Te23np2(Us1)2轉(zhuǎn)差功率與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，故稱轉(zhuǎn)差功率不變型 2）基頻以上：Ps=sPm=s1TenpRr'Te2123np2UsN2，Te212常數(shù)，轉(zhuǎn)差功率基本不變分析：為什么變壓變頻是轉(zhuǎn)差功率

16、不變型的調(diào)方式？ （5）三種磁通控制 1）恒定子磁通：補(bǔ)償定子電阻壓降，保持Es/f1為常值 臨界轉(zhuǎn)矩，臨界轉(zhuǎn)差率大于恒Us/1（轉(zhuǎn)差率減?。?2）恒氣隙磁通：補(bǔ)償定子電壓和定子漏抗，保持Eg/f1為常值 臨界轉(zhuǎn)差率和臨界轉(zhuǎn)矩更大，機(jī)械特性更硬（轉(zhuǎn)差率減小） 3）恒轉(zhuǎn)子磁通：補(bǔ)償定子電壓、定子漏抗和轉(zhuǎn)子漏抗壓降，維持Er/f1為常值 完全是一條直線（圖5-13） 分別補(bǔ)償什么，補(bǔ)償使哪種磁通恒定，定性知道4.電力電子變壓變頻器（交-交變頻器和交-直-交變頻器） （1）交-直-交PWM變頻器 （2）正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）技術(shù) 重點(diǎn) 調(diào)制波：與期望輸出電壓波形相同的正弦波 載波：以頻率比期望高

17、得多的等腰三角波作為載波 它們的交點(diǎn)確定逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)間，從而獲得幅值相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列 （3）消除指定次諧波的PWM（SHEPWM）控制技術(shù)不要求 （4）電流跟蹤PWM（CFPWM）控制技術(shù) 跟蹤精度與滯環(huán)寬度有關(guān)，受開關(guān)頻率限制 寬度2h較大時(shí)，開關(guān)頻率低，電流波形失真多，諧波分量高 寬度小，開關(guān)頻率高，實(shí)際使用中在開關(guān)頻率允許下，盡量選擇較小的環(huán)寬 （5）電壓空間矢量（SVPWM）控制技術(shù)（磁鏈跟蹤控制技術(shù)） 考一些常識(shí)，SPWM載波調(diào)制波分別什么波形，CFPWM精度與什么有關(guān)？5.轉(zhuǎn)差頻率控制 （1）轉(zhuǎn)差頻率的概念：在保持氣隙磁通不變的前提下，可以通過(guò)控制轉(zhuǎn)差角頻率來(lái)控制轉(zhuǎn)矩，（保持氣隙磁通不變，在s值較小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率成正比）目的是控制轉(zhuǎn)矩，一定條件下，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻率成正比，控制好轉(zhuǎn)差頻率即控制好轉(zhuǎn)矩，需要滿足的基本條件是什么？ （2）為什么使用轉(zhuǎn)差頻率控制：1）轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿足平滑調(diào)速的要求，但靜、動(dòng)態(tài)性能不夠理想 2）采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制可提高靜、動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差第六章1.三相異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型 （1）定性：是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合