電力拖動課程綜述檔

1、電力拖動自動控制系統(tǒng)綜述報告專業(yè)及班級 09級自動化（2）班姓名學(xué)號 0905075015授課老師孫強(qiáng)完成時間課程綜述評分表一一一二二二-三四五六合計123得分電力拖動自動控制系統(tǒng)課程綜述摘要：電力拖動控制技術(shù)是以電動機(jī)為對象， 以電力電子技術(shù)功率變換器為弱電 控制強(qiáng)電的媒質(zhì)， 以自動控制理論為分析和設(shè)計基礎(chǔ)， 以電子線路或計算機(jī)為控 制手段，掌握運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制規(guī)律及設(shè)計方法。 本文對該課程內(nèi)容進(jìn)行了簡 單介紹，通過變頻技術(shù)對電網(wǎng)的影響來說明該課程的實(shí)際應(yīng)用的重要性。 最后是 對學(xué)習(xí)這門課程的感想以及對老師的感謝。關(guān)鍵字：電力拖動 伺服系統(tǒng)PWM變頻器 高次諧波一、課程簡介1、課程專業(yè)地位

2、電力拖動自動控制系統(tǒng)是自動化、 電氣工程及其自動化等專業(yè)的一門專業(yè) 基礎(chǔ)課。在大四上學(xué)期開始開設(shè)此課程。除了每周六節(jié)課的理論教學(xué)外，還開 設(shè)了三周的實(shí)驗(yàn)課， 旨在提高學(xué)生的理論與實(shí)踐相結(jié)合， 加深對所學(xué)知識的認(rèn) 識與理解。2、課程學(xué)習(xí)的時間除課堂教學(xué)外還有充足的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。 本課程的學(xué)習(xí)時間長 12周，共 72個學(xué) 時，其中有電力拖動控制實(shí)驗(yàn)，共四個實(shí)驗(yàn)。3、課程的主要內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)電力拖動自動控制系統(tǒng)課程的內(nèi)容包括閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)、多環(huán) 控制的直流調(diào)速系統(tǒng)、可逆調(diào)速系統(tǒng)、直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動系統(tǒng)。 使學(xué)生掌握經(jīng)典直流調(diào)速系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本規(guī)律；使學(xué)生了解電力拖動自動控制

3、系統(tǒng)的基本形式及其控制規(guī)律；了解經(jīng)典直流調(diào)速系統(tǒng)的基本體系；使學(xué)生能應(yīng)用已有的數(shù)學(xué)知識對電力拖動自動控制系統(tǒng)進(jìn)行定量計算和定性分析，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力；電力拖動自動控 制系統(tǒng)是培養(yǎng)一名高素質(zhì)的電氣工程及其自動化專業(yè)技術(shù)人員的必修課程二、課程主要內(nèi)容1、教材結(jié)構(gòu)及關(guān)聯(lián)程度本書分為電力拖動直流調(diào)速系統(tǒng)、電力拖動交流調(diào)速系統(tǒng)、位置伺服系統(tǒng) 3 篇。第 1 篇為本書的基礎(chǔ)， 第 2 篇為本書的重點(diǎn)， 第 3 篇可作為選修課內(nèi)容及應(yīng) 用參考。第 1 篇的主要內(nèi)容： 依據(jù)直流電動機(jī)的廣義數(shù)學(xué)模型， 建立了直流電動機(jī)的 閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的控制系統(tǒng)； 分析了閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜、 動態(tài)特性；

4、介 紹了直流調(diào)速系統(tǒng)可逆運(yùn)行的方法； 給出了電力拖動自動控制系統(tǒng)的工程設(shè)計方 法。第 2 篇的主要內(nèi)容： 從建立交流電動機(jī)數(shù)學(xué)模型人手， 講述現(xiàn)代交流電動機(jī) 變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本組成、基本工作原理、基本控制方法，以及靜、動態(tài)特 性分析。第 3 篇的主要內(nèi)容：介紹了位置伺服系統(tǒng)的基本特點(diǎn)、組成、類型、基本工 作原理， 以及伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析和設(shè)計、 動態(tài)分析和設(shè)計。 本篇最后介紹了工 業(yè)生產(chǎn)中的位置伺服系統(tǒng)。2、各章主要內(nèi)容第 1 章 緒論本章講述了電力拖動的作用及重要意義， 電力拖動實(shí)現(xiàn)了電能和機(jī)械能之間 的能量轉(zhuǎn)換，電力拖動自動控制系統(tǒng)是電機(jī)學(xué)、電力電子學(xué)、微電子學(xué)、計算機(jī) 科學(xué)、自動控制

5、理論等多種學(xué)科的有機(jī)結(jié)合與交叉。 電力拖動系統(tǒng)的構(gòu)成和分類 有開環(huán)電力拖動系統(tǒng)和閉環(huán)電力拖動系統(tǒng)。后面是對運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與發(fā) 展以及相關(guān)學(xué)科作簡的介紹，著重指出轉(zhuǎn)矩控制是運(yùn)動控制系統(tǒng)的根本規(guī) 律，磁場控制也相當(dāng)重要，最后介紹了典型的負(fù)載特性。第 2 章 轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 本章介紹了轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，包括直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控 直流電源、穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和機(jī)械特性、轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)以 及數(shù)字控制和仿真。首先敘述了直流調(diào)速的重要性，依據(jù)直流電動機(jī)的廣義數(shù) 學(xué)模型，建立了直流電動機(jī)的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的控制系統(tǒng)； 分析了閉環(huán)直流 調(diào)速系統(tǒng)的靜、 動態(tài)特性； 介紹了直流

6、調(diào)速系統(tǒng)可逆運(yùn)行的方法； 給出了電力拖 動自動控制系統(tǒng)的工程設(shè)計方法。第 3 章 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 本章介紹了直流調(diào)速系統(tǒng)組成和靜特性、系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并從啟 動和抗擾兩方面分析，最后介紹的是調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法，和經(jīng)典控制理 論的動態(tài)校正方法相比，突出了這種設(shè)計方法計算簡單，應(yīng)用方便，容易掌 握的特點(diǎn)。第 4 章 可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)本章進(jìn)一步討論直流 PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)和弱磁控制的直流調(diào)速系 統(tǒng)，在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)電動勢控制環(huán)和勵磁電 流環(huán)，可控制電流電動機(jī)的氣隙磁通，實(shí)現(xiàn)弱磁調(diào)速。第 5 章 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 本

7、章著重介紹了基于穩(wěn)態(tài)等效電路的異步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)模型， 分析異步電動機(jī) 調(diào)速的基本方法和氣隙磁通， 并且介紹了調(diào)壓調(diào)速的基本特征和機(jī)械特性， 討論 閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)以及降壓控制在軟啟動器和輕載降壓節(jié)能運(yùn)行中的應(yīng) 用。同時介紹了變壓變頻調(diào)速的基本原理和機(jī)械特性以及基頻以下的電壓補(bǔ)償控 制。在本章后面講述了交流 PWM變頻器的柱電路，討論了正弦PWMfe流跟蹤PWM 消除指定次數(shù)諧波PWM口電壓空間矢量PWM四種控制方式，著重分析SVPW中電 壓矢量與定子磁鏈的關(guān)系和控制，并介紹交流PWh變頻器在異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 中應(yīng)用的特殊問題。第 6 章 基于動態(tài)模型的異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 本章講述了異步電

8、動機(jī)具有非線性、強(qiáng)耦合、多變量的性質(zhì)，要獲得高動態(tài) 調(diào)速性能， 必須從動態(tài)模型出發(fā)， 分析異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈控制規(guī)律， 研究 高性能異步電動機(jī)的調(diào)速方案。 論述了異步電動機(jī)三相原始動態(tài)數(shù)學(xué)模型， 證明 三相原始模型的非獨(dú)立性， 說明簡化的必要性和可能性。 坐標(biāo)變換是方便簡化數(shù) 學(xué)模型的， 這些都需要從電磁耦合的關(guān)系入手， 最終講述了坐標(biāo)變換的基本思想 以及核心的三相 - 兩相變換以及靜止兩相 - 旋轉(zhuǎn)正交變換。第 7 章 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng) 本章首先闡述了異步電動機(jī)雙饋調(diào)速的基本原理，然后介紹次同步轉(zhuǎn)速 下的電動運(yùn)行與回饋制動、超同步轉(zhuǎn)速下的電動運(yùn)行與回饋制動、反轉(zhuǎn)倒拉 制動五

9、種工況及其功率流程。著重分析了串級調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，并介紹 了機(jī)械式、內(nèi)饋式等其他類型的串級調(diào)速系統(tǒng)。第 8 章 同步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)本章對原有順序作了調(diào)整，增加了同步電動機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制。包括有 同步電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型調(diào)速方法、他控和自控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)等。第 9 章 伺服系統(tǒng)本章介紹伺服系統(tǒng)的基本要求和特征、構(gòu)成及集中常用的位置傳感器， 而后介紹伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型，得到電流閉環(huán)控制下交、直流伺服 系統(tǒng)控制對象的統(tǒng)一模型，繼而講述了伺服系統(tǒng)的設(shè)計方法并討論其在穩(wěn)態(tài) 運(yùn)行的條件。三、學(xué)習(xí)小結(jié)1、學(xué)習(xí)感想通過本課程學(xué)習(xí)使我們了解控制理論、 電力電子技術(shù)在電力拖動自動控制系 統(tǒng)

10、中的具體應(yīng)用及工程設(shè)計方法， 使我們能較熟練地掌握直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、 感 應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本原理和特性， 系統(tǒng)靜、 動態(tài)數(shù)學(xué)模型； 并學(xué)會利用控 制理論基本知識對調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的工程方法；掌握各種調(diào)速系統(tǒng)適用場合， 了解各種調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。通過本門課程的學(xué)習(xí)我們應(yīng)建立系統(tǒng)的工程概念， 不僅要能從事電力拖動自 動控制系統(tǒng)設(shè)計，而且要能夠針對不同的控制對象及要求， 選擇合適的控制規(guī)律、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、單元部件和系統(tǒng)參數(shù)。這門課給我印象最深的是課本“ 546交流PWM變頻器-異步電動機(jī)系統(tǒng)的 特殊問題” 中諧波分量對電網(wǎng)的污染的描述。 在沒學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容之前， 我并不 知道當(dāng)電流有較大的

11、諧波分量能使電源受到污染， 這看起來似乎不可思議， 我們 平常接觸的污染都是垃圾、空氣、水、光污染等。通過查閱資料，我了解到國內(nèi) 變頻調(diào)速器常用的整流電路幾乎都采用晶閘管相控整流電路或二極管整流電路， 其中以三相橋式和單相橋式整流電路為最多。 變頻調(diào)速器直流側(cè)采用電容濾波或 電感濾波的二極管整流電路也是嚴(yán)重的諧波污染源。 這種電路輸入電流的基波分 量相位與電源電壓相位大體相同，因而基波功率因數(shù)接近1。但其輸入電流為非正弦波, 它含有豐富的高次諧波成分，給電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，也使得總的功率因 數(shù)降低。為了減小高次諧波產(chǎn)生的干擾，應(yīng)該對發(fā)生源（變頻器）進(jìn)行抑制。為解決 變頻器裝置的諧波污染問題，有三條基本思路： （1）裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來補(bǔ)償諧波，這對各種諧波源都是適用的。（ 2）可對變頻器進(jìn)行改造（例如結(jié)構(gòu)、工藝、控制等） 。 （3）在其工作的控制策略上改進(jìn)，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為“1”。具體方法主要有增加電抗器和加裝 EMI濾波器兩種。3、致謝孫老師在大三時已經(jīng)帶過我們電機(jī)課， 我對孫老師的教學(xué)方法、 性格已經(jīng)有 所了解，這學(xué)期又進(jìn)一步加深理解。首先，我要說明的是孫老師的教學(xué)態(tài)度、教 學(xué)方法值得我院電子系所有老師學(xué)習(xí)。 每次上課，孫老師幾乎都能脫離PPT和課 本講課，可見老師在課前做了非常充分的準(zhǔn)備，對教材上的內(nèi)容已近爛醉于心，