電力拖動自控系統(tǒng)課程教學(xué)(自學(xué))基本要求

1、精品資料推薦電力拖動自控系統(tǒng)課程教學(xué)（自學(xué)）基本要求適用層次本科適應(yīng)專業(yè)電氣工程及其自動化使用學(xué)期2008秋自學(xué)學(xué)時128面授學(xué)時32實驗學(xué)時6使用教材教材名稱電力拖動自動控制系統(tǒng)（第二版）編者陳伯時出版社機械工業(yè)出版社笏巧教材課程簡介電力拖動自動控制系統(tǒng)是電氣工程及其自動化專業(yè)的必修課。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

2、動控制系統(tǒng)進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。學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)本門課程應(yīng)注意理論學(xué)習(xí)與實驗相結(jié)合，注意在實驗過程中以及生產(chǎn)實際中體會理論知識的應(yīng)用，注意培養(yǎng)自己初步的系統(tǒng)設(shè)計能力、定量計算與定性分析以及估算能力、聯(lián)系工程實際能力等；學(xué)生必須具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識，建議在學(xué)完高等數(shù)學(xué)、電工學(xué)、電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機學(xué)、自動控制原理等課程后開始開課。各章中主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求第一章閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時要求主要內(nèi)容一、核心知識點1、直流調(diào)速的方法2、旋轉(zhuǎn)變流機組3、靜止可控整流器4、直流斬波器

3、和脈寬調(diào)制變換器5、觸發(fā)脈沖相位控制6、電流的連續(xù)與斷續(xù)7、機械特性8、調(diào)速要求和穩(wěn)態(tài)性能指標9、閉環(huán)系統(tǒng)的組成和靜特性10、反饋控制規(guī)律11、反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型12、穩(wěn)定條件13、PI調(diào)節(jié)器設(shè)計14、積分調(diào)節(jié)器和積分控制規(guī)律15、比例積分控制規(guī)律16、電壓補償?shù)脑矶⒔虒W(xué)基本要求【了解】1、直流調(diào)速的方法、可控直流電源的分類和優(yōu)缺點。2、晶閘管-電動機調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題，理解電流與機械特性的關(guān)系；3、掌握基本性能指標,了解要求與性能指標間的關(guān)系，掌握反饋控制規(guī)律，了解系統(tǒng)主要構(gòu)成與穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算的基本方法。4、積分控制規(guī)律和使用方法。5、反饋控制的基本原理和示例分析?！菊莆铡?/p>

4、1、直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器的工作原理，和輸出電壓的定，住計算。2、電流對電機機械特性的影響原因及解決方法。3、掌握穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計算，掌握閉環(huán)和開環(huán)控制的異同點。4、掌握反饋控制規(guī)律5、動態(tài)數(shù)學(xué)模型5、電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)的工作原理【重點掌握】1、穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計算。2、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性。3、動態(tài)校正一PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計4、比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律。三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備注第二章多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時要求主要內(nèi)容一、核心知識點1、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在的問題及解決方法2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的卞成及靜特性3、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖4、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型5、起動過程，恒電

5、流起動6、調(diào)節(jié)器的設(shè)計7、調(diào)節(jié)器的作用8、典型系統(tǒng)9、動態(tài)性能指標10、典型系統(tǒng)的動態(tài)性能指標11、非典型系統(tǒng)典型化12、電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計13、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計14、轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制。二、教學(xué)基本要求【了解】1、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在的問題及解決方法，引入反饋控制，明確解決方法。2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及靜特性；明確系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，原理圖，了解系統(tǒng)的構(gòu)成。3、系統(tǒng)個變量穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算。4、動態(tài)數(shù)學(xué)模型及系統(tǒng)的起動過程分析，掌握系統(tǒng)起動的工程，了解其特點。5、工程設(shè)計的基本方法、典型系統(tǒng)的動態(tài)性能指標【掌握】1、掌握雙閉換控制的原理圖和系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性的定性分析方法。2、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的起動特點

6、。3、典型系統(tǒng)及其動態(tài)性能指標、系統(tǒng)的簡化思路。4、工程方法設(shè)計系統(tǒng)的過程即參考步驟。5、轉(zhuǎn)速微分負反饋的原理【重點掌握】1、單閉環(huán)控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能比較2、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中兩個調(diào)節(jié)器的作用3、動態(tài)性能指標的定義及其表示。4、典型系統(tǒng)參數(shù)與動態(tài)性能指標的關(guān)系。5、非典型系統(tǒng)的典型化三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備注第三章可逆調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時要求主要內(nèi)容一、核心知識點1、可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成2、電樞反接可逆線路3、勵磁反接可逆線路4、晶閘管的整流和逆變狀態(tài)5、發(fā)電回饋制動6、環(huán)流及其分類7、直流平均環(huán)流8、直流平均環(huán)流的配合控制9、瞬時脈動環(huán)流及其抑制10、后環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)11、邏

7、輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。二、教學(xué)基本要求【了解】1、可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成，及其工作場合，目前的現(xiàn)狀2、可逆線路的存在形式3、晶閘管的整流和逆變狀態(tài)4、電動機的發(fā)電回饋制動及其在V-M系統(tǒng)中的實現(xiàn)。5、環(huán)流概念及其抑制【掌握】1、直流平均環(huán)流的定義，和存在機理2、電動機的發(fā)電回饋制動及其在V-M系統(tǒng)中的實現(xiàn)。3、瞬時脈動環(huán)流及其抑制4、邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成及其工作原理【重點掌握】1、發(fā)電回饋制動的原理2、直流平均環(huán)流的配合控制的實現(xiàn)方法3、后環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的制動過程分析三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備注第四章直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時要求主要內(nèi)容一、核心知識點1、脈寬調(diào)制變換器2、

8、開環(huán)機械特性3、雙極式PWM變換器4、單極式PWM變換器5、受限單極式PWM變換器6、脈寬調(diào)制器電流脈動與轉(zhuǎn)速脈動7、泵升電壓二、教學(xué)基本要求【了解】1、脈寬調(diào)制變換的優(yōu)缺點。2、不可逆PWM變換器和可逆PWM變換器的特點及其分類3、開環(huán)機械特性的定義方法?！菊莆铡?、脈寬調(diào)制變換器的概念2、可逆PWM變換器的特點分類等。3、脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制線路的構(gòu)成和工作原理【重點掌握】1、雙極式PWM變換器的構(gòu)成，工作過程分析及其優(yōu)點的表述等。2、晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題中的泵升電壓問題。三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備注第五章位置隨動系統(tǒng)學(xué)時要求主要內(nèi)容一、核心知識點1、位置隨動系統(tǒng)的概

9、念2、位置隨動系統(tǒng)的組成及其工作原理3、位置隨動系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的性能比較4、位置隨動系統(tǒng)的分類5、位置信號的檢測方法6、光電編碼盤及其工作原理。7、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析二、教學(xué)基本要求【了解】1、位置隨動系統(tǒng)的概念及其應(yīng)用范圍。2、位置隨動系統(tǒng)的分類。3、位置信號的檢測方法，掌握常用的檢測方法的基本原理?！菊莆铡?、位置隨動系統(tǒng)的組成及其工作原理。2、光電編碼盤及其工作原理?！局攸c掌握】1、位置隨動系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的性能比較，同時考慮兩者在設(shè)計方面的異同點。2、自整角機位置隨動系統(tǒng)的構(gòu)成。三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備注第一章閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)容摘要：1 .直流電動機調(diào)壓可獲得恒轉(zhuǎn)

10、矩調(diào)速。直流電動機調(diào)勵磁可獲得恒功率調(diào)速，用不同調(diào)速方法的直流調(diào)速系統(tǒng)有不同的調(diào)速特性。生產(chǎn)機械有不同的負載轉(zhuǎn)矩特性，采用可調(diào)速傳動裝置時需考慮使裝置的調(diào)速特性與負載的要求相匹配，以獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。2 .供變壓調(diào)速使用的可控直流電源有：旋轉(zhuǎn)變流機組、靜止可控整流器與直流斬波器。采用旋轉(zhuǎn)變流機組的G-M系統(tǒng)使用最早。采用靜止可控整流器的V-M系統(tǒng)已成為目前直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。直流斬波器也是一種靜止變換器，它不同于通過相位控制調(diào)壓的可調(diào)整流器，它是通過主開關(guān)元件的通斷時間比例來調(diào)壓的，故而帶來一系列優(yōu)點。3 .VM系統(tǒng)的幾個特殊問題可歸結(jié)為：整流電壓的相位控制、整流電流的平波與波形的連

11、續(xù)、調(diào)速機械特性及其分區(qū)。對于一般全控整流電路，電流連續(xù)時理想空載電壓Ud0與觸發(fā)脈沖相位”的關(guān)系為mUd0Umsincosm一般從保證輕載時電流連續(xù)角度選擇平波電抗器，對三相整流電路有U2L0.693-mHIdmin式中，Idmin取電動機額定電流的5%10%,單位是A,U2的單位是V,L的單位是mH。V-M系統(tǒng)的完整調(diào)速機械特性包含整流狀態(tài)與逆變狀態(tài)、連續(xù)區(qū)與斷續(xù)區(qū)。4.調(diào)速范圍與轉(zhuǎn)差率是調(diào)速系統(tǒng)的兩個相互關(guān)聯(lián)的穩(wěn)態(tài)性能指標。閉環(huán)控制相對于開環(huán)控制來講，可使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標得到改善。加轉(zhuǎn)速負反饋和比例調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，可使穩(wěn)態(tài)速降減小，但總是有靜差，不可能使速降為零。在該系統(tǒng)中，被反饋環(huán)所包圍

12、的加于控制系統(tǒng)前向通道上的各種擾動對轉(zhuǎn)速的影響，都受到反饋控制的抑制。但反饋控制無力克服給定電阻和檢測反饋元件的誤差。調(diào)速范圍、靜差率和轉(zhuǎn)速落差之間的關(guān)系：nnomsD=nnom(1-s)由于開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的額定速降nnom較大，不能滿足具有一定靜差率的調(diào)速范圍的要求，此引入轉(zhuǎn)速負反饋組成閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性有下列性質(zhì)：(1) 閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降減小為開環(huán)系統(tǒng)速降的1/(1+K),其中K是閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)。(2) 閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率只有開環(huán)系統(tǒng)靜差率的l/(1+K)。(3) 在同樣的最高滿載轉(zhuǎn)速和低速靜差率的條件下，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍可以擴大到開環(huán)調(diào)速范圍的(1+K)倍。

13、(比例)反饋控制規(guī)律：(1) 依靠反饋量和給定量之差進行控制，屬于有靜差的控制系統(tǒng)。(2) 具有良好的抗擾性能，對于被負反饋環(huán)包圍的在前向通道上的一切擾動作用都具有抵抗能力，都能減小被調(diào)量受擾后產(chǎn)生的偏差；但對于給定作用的變化則是盡快跟隨的。一方面抵抗一切擾動作用的影響，一方面盡快跟隨給定作用的變化，這就是閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的雙重特征。(3) 無力克服給定電壓和反饋檢測元件的誤差，因此高精度的反饋控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測元件和給定穩(wěn)壓電源作為保證。5 .在作閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算時，可根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標、電動機及其它控制部件已知參數(shù)來計算反饋檢測元件與放大器的參數(shù)，這首先需要找出系統(tǒng)的輸入-

14、輸出關(guān)系，然后可以根據(jù)描述各環(huán)節(jié)輸入-輸出關(guān)系和算式來推導(dǎo)，也可以根據(jù)結(jié)構(gòu)圖通過運算求出。有兩種分析閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的方法：(1) 根據(jù)各環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系求系統(tǒng)的靜特性方程式。(2)利用結(jié)構(gòu)圖運算法，按各輸入信號(包括給定信號和擾動信號)分別作用下的輸入輸出關(guān)系疊加得到系統(tǒng)的靜特性。根據(jù)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標和電動機及各控制部件的已知參數(shù)，計算并選擇所需反饋檢測元件和放大器，叫做穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算。6 .在具有轉(zhuǎn)速負反饋和比例調(diào)節(jié)器的直流調(diào)速系統(tǒng)中，可以用電流截止負反饋來抑制突加給定電壓時的電流沖擊，以保證系統(tǒng)有較大的比例系數(shù)來滿足穩(wěn)態(tài)性能指標要求。7 .在具有轉(zhuǎn)速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的直流調(diào)

15、節(jié)系統(tǒng)中，比例與積分綜合控制的結(jié)果，使系統(tǒng)響應(yīng)迅速且無靜差。它的動態(tài)校正可采用經(jīng)典的頻率法。先推導(dǎo)原始系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，畫出開環(huán)對數(shù)頻率特性，再按要求的動態(tài)性能指標選定校正后的典型開環(huán)頻率特性，然后據(jù)此計算PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)。直流電動機本身是一個帶有電動勢(或轉(zhuǎn)速)負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。在理想空載的情況下，它的傳遞函數(shù)可寫成Ms)U d0 (s)1/C eF F 2,Tm Tls T m s 1晶閘管與整流裝置放在一起的傳遞函數(shù)為Udo(s)Uct(s)- TssKse當系統(tǒng)的截止頻率滿足c1/3Ts的條件時，可近似看成Ud0(s)KsUct(s)Tss1因此，具有比例放大器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以看作

16、是一個三階線性系統(tǒng)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為KW(s)2(Tss1)(TmTisTms1)式中，K=KpKs/Cepse這個系統(tǒng)的穩(wěn)定條件是_2Tm(TlTs)TsKTlTs滿足給定穩(wěn)態(tài)精度要求(調(diào)速范圍和靜差率)的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常不穩(wěn)定，因此還需動態(tài)校正環(huán)節(jié)。經(jīng)常使用的校正環(huán)節(jié)是PI調(diào)節(jié)器一一串聯(lián)滯后校正。校正環(huán)節(jié)的設(shè)計方法很多，而且是很靈活的。伯德圖一一開環(huán)對數(shù)幅頻和相頻特性是在設(shè)計中最常用使用的工具，因為它繪制方便，而且可以提供許多有關(guān)系統(tǒng)性能的信息，例如：中頻段有足夠?qū)挼?20db/dec斜率段，表示穩(wěn)定性好；截止頻率高，表示快速性好；低頻特性陡，增益高，表示穩(wěn)態(tài)精度好；高頻衰減快，說明抗

17、干擾能力強。根據(jù)原始的帶比例放大器閉環(huán)系統(tǒng)和期望的校正后系統(tǒng)伯德圖可以設(shè)計出PI調(diào)節(jié)器。PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)有以下幾種形式：Wpi (s)Kpi s 1sis 1sKpiis 1is8.在帶電流正反饋的電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)中，電流正反饋的作用不同于電壓負反饋，它在系統(tǒng)中起補償控制作用。在全補償時，調(diào)速系統(tǒng)可做到無靜差，但系統(tǒng)已處于穩(wěn)定邊緣，故不能指望用這類系統(tǒng)實現(xiàn)無靜差調(diào)速。習(xí)題1、某直流電動機帶動一恒轉(zhuǎn)矩負載(即轉(zhuǎn)矩不變)，測得始動電壓Ud0=4V,當電樞電壓Ua=50V時，其轉(zhuǎn)速n=1500r/min。若要求轉(zhuǎn)速n=3000r/min,試問要加多大的電樞電壓？2、有一個VM調(diào)速系統(tǒng)，電機參數(shù)

18、為：Pn=10KW,Un=220V,In=55A,nn=1000r/min,電樞電阻Ra0.1。若采用開環(huán)控制系統(tǒng)，只考慮電樞電阻引起的轉(zhuǎn)速降。(1)要使靜差率S=0.1,求系統(tǒng)的調(diào)速范圍D。(2)要使調(diào)速范圍D=2,其允許的靜差率S為多少？(3)若要求調(diào)速范圍D=10,靜差率S=0.05,則允許的轉(zhuǎn)速降為多少？3、當閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為10時，額定負載下的轉(zhuǎn)速降為15r/min,如果開環(huán)放大系數(shù)提高為20,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降為多少？在同樣的靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴大多少倍？4、某調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1501500r/min,要求s=2%,系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為1

19、00r/min,則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)有多大？1、 在轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突減負載后又進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，此時晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較之負載變化前是增加、減少或不變？6、 有一個VM調(diào)速系統(tǒng)，電機參數(shù)為：Pn=2.8kW,Un=220V,In=15.6A,nn=1500r/min,電樞電阻Ra=1.5a,電源內(nèi)阻Rn=1Q,Ks=37。(1)開環(huán)工作時，試計算D=30時s的值。(2)當D=30、s=10%時，計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。(3)如為轉(zhuǎn)速負反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=30、s=10%,在Un*=10V時，使電動機在額定點工作，計算放大器放大系數(shù)Kp和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)”

20、。7、 對于電動機來說，為什么加負載后，電動機的轉(zhuǎn)速會降低？它的實質(zhì)是什么？而在加入轉(zhuǎn)速負反饋后，能減小靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落，其原因是什么？8、 對于轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)來說，改變給定電壓能否改變電動機的轉(zhuǎn)速？為什么？如果給定電壓不變，調(diào)整轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)能否改變轉(zhuǎn)速？為什么？9、 怎樣確定調(diào)速系統(tǒng)反饋信號的極性？如果將轉(zhuǎn)速反饋的極性接錯會造成什么后果？10、 、如果轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋線斷了，電動機還能否調(diào)速？在電動機運行中，若轉(zhuǎn)速反饋線突然斷了，會發(fā)生什么現(xiàn)象？11、在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負載后進入穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速n和整流裝置的輸出電壓Ud是增加、不變還是減少？12 、在采用PI調(diào)節(jié)器的單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中

21、，調(diào)節(jié)對象包含有積分環(huán)節(jié)，突加給定電壓后PI調(diào)節(jié)器沒有飽和，系統(tǒng)到穩(wěn)態(tài)前被調(diào)量會出現(xiàn)超調(diào)嗎？13 、為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差為零時，輸出電壓是多少？取決于哪些因素？14 、轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)速系統(tǒng)中，為了解決動靜態(tài)間的矛盾，可以采用PI調(diào)節(jié)器，為什么？15 、在電壓負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當下列參數(shù)變化時系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用？為什么？放大器的放大系數(shù)Kp;供電電網(wǎng)電壓；電樞電阻Ra;電動機勵磁電流；電壓反饋系數(shù)丫。大作業(yè)：1、設(shè)計一個通過電阻加熱的溫控系統(tǒng)（即一個恒溫箱）。電阻通過晶閘管整流電源供電，采用熱電耦溫度傳感器（其輸出為電壓信

22、號），系統(tǒng)通過溫度反饋來保持恒溫箱中的溫度穩(wěn)定，溫度給定由電位器來給定，調(diào)節(jié)器采用模擬PI調(diào)節(jié)器。設(shè)計要求：（1）畫出系統(tǒng)的原理圖。（2）畫出系統(tǒng)的電路圖和機構(gòu)圖。（3）畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（4）建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并畫出系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（5）分析可能有哪些因素是影響恒溫箱溫度的擾動量，并指出其中哪些擾動量系統(tǒng)是可以克服的，哪些是不能克服的。作業(yè)要求：查閱資料，深入研究，獨立完成，不要抄襲。2、有一VM調(diào)速系統(tǒng)，電動機參數(shù)為Pnom=2.5kw、Unom=220V、Inom=15A、nnom=1500r/min、Ra=2Q,整流裝置內(nèi)阻Rrec=1"觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ku=3

23、0,要求調(diào)速范圍D=20,轉(zhuǎn)差率s=10%。試：（1）計算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。（2）采用轉(zhuǎn)速負反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。，一、一»，.、.一，、，*".一一.（3）調(diào)整該系統(tǒng)，使Un20V時轉(zhuǎn)速n=1000r/min，此時轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？（可認為UnU*n）（4）計算所需的放大器放大系數(shù)。（5）如果改用電壓負反饋，能否達到所提出的調(diào)速要求？若放大器的放大系數(shù)不變，最大給定電壓為30V,在靜差率為s=30%時采用電壓負反饋最多能夠得到多大的調(diào)速范圍？3、如教材中圖123所示的轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)系統(tǒng)中，已知數(shù)據(jù)有電動機：Pnom=2

24、.2kW,Unom=220V,Inom=12.5A,nnom=1500r/min,Ra=1Qo采用三相橋式整流電路，主電路總電阻R=2.9Q,主電路總電感L=40mHKs=44,GD2=1.5N?m2,*U*nm10V。要求調(diào)速范圍D=15,s=5%問：該系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行，臨界開環(huán)放大系數(shù)為多少？第二章多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)資料匯總內(nèi)容摘要：1為了同時改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)性能，提出了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR與電流調(diào)節(jié)器ACR串級聯(lián)接的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)其電原理圖畫出穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，進而得出靜特性方程式，據(jù)此可計算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)，ASR和ACR通常采用PI調(diào)節(jié)器，這時穩(wěn)態(tài)參數(shù)什算的變量關(guān)系有Un*Unn2

25、根據(jù)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電原理圖，可得到作為其數(shù)學(xué)模型的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。仔細分析起動過程，可總結(jié)出該系統(tǒng)的控制特點：利用ASR的飽和非線性實現(xiàn)了”準時間最優(yōu)”控制，同時帶來了轉(zhuǎn)速超調(diào)。由轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖可以繪出它的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，即數(shù)學(xué)模型，其中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和電流調(diào)節(jié)器ACRtB常用PI調(diào)節(jié)器。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形是接近理想快速起動過程波形的。按照轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在起動過程中的飽和與不飽和狀況，可將起動過程分為三個階段，即電流上升階段；恒流升速階段；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。從起動時間上看，第n段恒流升速是主要的階段，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實現(xiàn)了在電流受限制下的快速起動，利用了飽和非線

26、性控制方法，達到“準時間最優(yōu)控制”。帶pi調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個特點，就是起動過程中轉(zhuǎn)速一定有超調(diào)。由于主電路的不可逆性質(zhì)，簡單的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)不能實現(xiàn)快速回饋制動。3 .雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在跟隨和抗擾方面表現(xiàn)出良好的動態(tài)性能。兩個調(diào)節(jié)器ASR和ACR在其中所起的作用是不同的。在設(shè)計串級系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器時，先設(shè)計內(nèi)環(huán)的ACR,然后主設(shè)計外環(huán)的ASR。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用是對轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)時無靜差，其輸出限幅值決定允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用是電流跟隨，過流自動保護和及時抑制電壓擾動。系統(tǒng)設(shè)計的順序是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)，調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)取決于穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)校正的要求。

27、4 .在用工程設(shè)計方法設(shè)計調(diào)節(jié)器時，需要先對控制對象傳遞函數(shù)作近似處理，以便選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，將閉環(huán)系統(tǒng)校正為典型I型或典型n型系統(tǒng)。在分析典型I型或典型n型系統(tǒng)的參數(shù)與性能指標關(guān)系的基礎(chǔ)上給出的調(diào)節(jié)器工程設(shè)計方法，優(yōu)于西門子方法，因為它綜合考慮了各項性能指標，使之均在合理范圍內(nèi)。5 .ACR設(shè)計步驟與計算公式如下:(1)確定時問常數(shù)1)按整流電路型式確定整流裝置滯后時間常數(shù)Tso2)按整流電路型式確定電流濾波時間常數(shù)Toi。3)按小時間常數(shù)近似處理，確定電流環(huán)小時間常數(shù)TT。15(2)選擇ACR結(jié)構(gòu)般按典型I型系統(tǒng)設(shè)計電流環(huán),ACR選用PI型，其傳遞函數(shù)為Wacr (s)Ki 上iS(3)選擇

28、ACR的參數(shù)Ti按i%要求查表22得KiTh,計算出Ki,得KiKi,RKs(4)校驗近似條件(5)計算ACR的電阻電容值RiKiRoCiRiCoi4ToiRo6 .ASR的設(shè)計步驟與計算公式如下:(1)確定時間常數(shù)1)電流環(huán)等效時間常數(shù)為2TEi。2)轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)Ton按所用測速機紋波大小決定，一般取Ton=0.01so3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)T0=2T，+Ton。(2)選擇ASR結(jié)構(gòu)般按典型II型系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)，ASR選用PI型，其傳遞函數(shù)為WASR(S)KnJn s(3)選擇ASR的參數(shù)n hT i ,對于一般系統(tǒng)，通常取h=5。Knh 1222h2T2nKn(h1) CeTm2h RT

29、 n(4)校驗近似條件cn32TToncn5Ti(5)計算ASR的電阻電容值RnKnRoCnnRnCon4TonRo(6)校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量n%CJmaxCb2(z)nnomn*Tm7.在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速微分負反饋是為抑制轉(zhuǎn)速超調(diào)量而提出的。在轉(zhuǎn)速微分負反饋作用下，由于退飽和時間和退飽和轉(zhuǎn)速均獲得了提前，而抑制了轉(zhuǎn)速超調(diào)。同時又增添了系統(tǒng)抗擾能力，使負載在擾動下的速降減小，但恢復(fù)時間延長。有關(guān)計算公式如下：退飽和時間退飽和轉(zhuǎn)速微分反饋時間常數(shù)無超調(diào)時ttdnCen*TmTR(Idm IdL) R -n( 1dmCe T m4h 2Th 1 ndn 0n dnI dL ) dnn*2Tm(z) n

30、nom4h 2 Th 11)直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)引入轉(zhuǎn)速微分負反饋后，可使突加給定起動時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器提前退飽和，從而有效地抑制以至消除轉(zhuǎn)速超調(diào)。同時也增強了調(diào)速系統(tǒng)的抗擾能力，在負載擾動下的動態(tài)速降大大減低，但恢復(fù)時間有所延長。2)微分反饋必須帶濾波電阻，否則將引入新的干擾。3)求帶微分反饋雙環(huán)系統(tǒng)的退飽和過渡過程不能象普通雙環(huán)系統(tǒng)那樣借助于系統(tǒng)的抗擾性能曲線，因為初始條件不一致。只能以退飽和點為初始條件求解帶微分負反饋系統(tǒng)的微分方程。4)作為調(diào)節(jié)器工程設(shè)計方法的延伸，本節(jié)中給出了微分反饋時間常數(shù)的近似計算公式式。表2-11給出了在指定條件下不同°dn值所對應(yīng)的抗擾性能指標。8 .分析設(shè)

31、計雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的方法可推廣應(yīng)用到更多調(diào)節(jié)器串級聯(lián)接的多環(huán)系統(tǒng)中去。如為了在起動或制動過程中保持電動機容許的最大電流變化率，可設(shè)置電流變化率內(nèi)環(huán)以構(gòu)成帶電流變化率內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了提高抗電網(wǎng)電壓擾動的能力，可設(shè)置電壓內(nèi)環(huán)構(gòu)成帶電壓內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。9 .在有弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)中，電樞電壓與弱磁的控制需要互相配合，以保證電動機在額定磁通下起動，在額定轉(zhuǎn)速以上才減弱磁通升速。常用的是非獨立控制勵磁的調(diào)速系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，電樞電壓控制仍采用ASR串級ACR的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，調(diào)磁部分可以電動勢調(diào)節(jié)器AER串級勵磁電流調(diào)節(jié)器AFR的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，也可采用一個調(diào)節(jié)器，勵磁電流反饋和電動勢反饋都作用在

32、這個調(diào)節(jié)器上，同時用一個二極管最大值選擇電路使它們不同時起作用。電動勢信號難于直接測量，可由容易檢測到的Ud、Id經(jīng)運算器運算得到。習(xí)題1、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增加轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)”，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓Un是增加、減小還是不變？2、ASR、ACR均為PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在帶額定負載運行時，轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，當系統(tǒng)重新進入穩(wěn)定運行時，電流調(diào)節(jié)器的輸入信號AUi是否為零？3、如果反饋信號的極性接反了，會產(chǎn)生什么后果？4、某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、ACR均采用近似PI調(diào)節(jié)器，試問調(diào)試中怎么才能做到Um*=6V時，Idm=20A;如欲使Unm*=10V時，n=1000r/m

33、in,應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？如發(fā)現(xiàn)下垂特性不夠陡或工作段特性不夠硬，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？5、在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動與負載擾動時，哪個調(diào)節(jié)器起主要作用？6、有一系統(tǒng)，已知Wobj(s)20(0.25s 1)(0.005s 1)要求將系統(tǒng)校正成典型I型系統(tǒng)，試選擇調(diào)節(jié)器類型并計算調(diào)節(jié)器參數(shù)。精品資料推薦解：（1）電流環(huán)設(shè)計197、有一系統(tǒng)，已知其前向通道傳遞函數(shù)為,反饋通道傳遞函數(shù)為0.12s(0.01s 1)0.0030.005s 1,將該系統(tǒng)校正為典型n型系統(tǒng)，畫出校正后系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。大作業(yè)1、被控對象的傳遞函數(shù)為Wobj(s)Ki(Tis1)(T2s1)(T3s1)(T4s1)

34、式中，K1=2;T=0.4s；T2=0.08s；T3=0.015s；T4=0.005s。要求階躍輸入時系統(tǒng)的超調(diào)量(T%<5%。試分別用I、PI和PID調(diào)節(jié)器校正成典型I系統(tǒng)，并設(shè)計各調(diào)節(jié)器參數(shù)并計算調(diào)節(jié)時間試分別用PI和PID調(diào)節(jié)器校正成典型H系統(tǒng)，并設(shè)計各調(diào)節(jié)器參數(shù)并計算調(diào)節(jié)時間2、某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下直流電動機：220V、130A、1470r/min,Ce0.145Vmin/r,允許許過載倍數(shù)1.5晶閘管裝置放大系數(shù)：Ks22。電樞回路總電阻：R0.55。時間常數(shù)：Tl0.03s,Tm0.18s。電流反饋系數(shù)：0.05V/A(10

35、V/1.51nom)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：0.007Vmin/r(10v/nnom)。設(shè)計要求：穩(wěn)態(tài)指標:無靜差；動態(tài)指標:電流超調(diào)量jW5%；空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n%W10%。3、教材中圖22所示雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知電機參數(shù)為：Pnom3kW,Unom220V,匕皿17.5A,1500r/min,電樞繞組電阻Ra1.25,22GD3.53N?m。采用三相橋式整流電路，整流裝置內(nèi)阻R1.3。平波電抗器電阻*RL0.3。整流回路總電感L200mH。ASR限幅輸出U而8V,ACR限幅輸出Uctm=8V,最大給定Unm10V,堵轉(zhuǎn)電流Idbi2.1Inom。要求試用工程設(shè)計法設(shè)計相關(guān)系統(tǒng)。空載

36、起設(shè)計指標為：電流超調(diào)量i%5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n%10%,動到額定轉(zhuǎn)速的過渡時間ts0.5so4、（實驗）教材中圖22所示雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，具體參數(shù)如下：直流電動機220V1.16A,1500r/min,Ce=0.129,入=1.3;晶閘管裝置放大倍數(shù)：Ks=61.6;電樞回路總電阻R=40Q;時間常數(shù)TL=30ms,Tm=56ms電流反饋系數(shù)5/13nom5/1.53.33；轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)5/15000.0033;調(diào)節(jié)器Ro20K,Con1F,Coi0.22F。設(shè)計要求：穩(wěn)態(tài)指標：無靜差動態(tài)指標：電流超調(diào)量i%5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n%10%（圖2-2轉(zhuǎn)速、

37、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)ASR一轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ACR-電流調(diào)節(jié)器RG測速發(fā)電機TA電流互感器GT一觸發(fā)裝置U；、q轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓U：、5電流給定電壓和電流反饋電壓1）確定時間常數(shù)整流裝置滯后時間常數(shù)Ts三相橋式晶閘管整流電路的平均滯后時間Ts0.0017S；電流濾波時間常數(shù)Toi_1_3ToiRoCoi0.25200.22101.1ms4電流環(huán)小時間常數(shù)Ti按小時間常數(shù)近似處理TiTsToi0.00170.00110.0028siso2）選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)電流超調(diào)量要求i%5%,雖然上0.031110,但由于對電流超調(diào)量有較嚴格Ti0.0027要求，而抗擾指標卻沒有具體要求，因此電流環(huán)仍按典

38、型I型系統(tǒng)設(shè)計。電流調(diào)節(jié)器選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為is1Wacr（s）Ki-is3）選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù)積分時間常數(shù)i TL 0.03s為滿足i%5%要求，取電流環(huán)開環(huán)增益Ki為電流調(diào)節(jié)器比例系數(shù)Ki為Ki2T i(2 0.0028)1178.57sKiKiiRKs-0.03 40178.57 1.053.33 614）計算調(diào)節(jié)器參數(shù)取調(diào)節(jié)器的輸出電阻Ro20k則電流調(diào)節(jié)器的各參數(shù)為RiKiR01.0520Ci0.03F211.42F。精品資料推薦315）校驗近似條件電流環(huán)截止頻率ciKi1178.57s,晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件為ci現(xiàn)3Ts30.0017s1196.1sci,故該近似條

39、件滿足。忽略反電勢影響的近似條件為ci3T1T-TmTl1TmT173.19s,故近似條件滿足。小時間常數(shù)近似處理條件為現(xiàn)11111243.75s1ci3TsToi3.0.00170.0011s故該近似條件滿足。（2）轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計1）確定時間常數(shù)電流環(huán)等效時間常數(shù)：2Ti0.0056s轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)Ton_13TonRoCon0.25201105ms4轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)：Tn2TiTon0.0106s2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)考慮到系統(tǒng)系統(tǒng)的性能，按典型II型系統(tǒng)設(shè)計，故AS砒用PI調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)為:nsWasr(S)3）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨性能和抗擾性能較好的原則選擇h=5。ASR的時間常

40、數(shù)為nhT50.0106s0.053s轉(zhuǎn)速開環(huán)增益為Knh12Z22hTn-，2250.01061/s21068s2ASR比例系數(shù)為Kn(h1)CeTm2hRT63.330.1290.05610.2250.0033400.01064）計算調(diào)節(jié)器參數(shù)如取調(diào)節(jié)器的輸入電阻R020kRnKnR010.220204k;Cnn0.053106Rn2001030.265)校驗近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為Kncn11KNn10680.053-56.6ss6)電流閉環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為cn5T5Ti"0281/s71.4scn,故滿足該條件。cn小時間常數(shù)近似處理條件為cn32TJon'3,2T

41、iTon校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量20.00280.005188.98cn,故滿足該條件。n%Cmax%Cb02(z)nnomTn*一nTm式中，為電動機允許過載倍數(shù)。按題意1.3;z為負載系數(shù)，設(shè)為理想空載起動，則z=0;nnom為調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)機械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降,nnomInomRCeCCm羋%是基準值為Cb時的超Cb調(diào)量相對值，而Cb2(z)nnomTnoTmn nomI dnom RCe1.1640359.7r/min0.129C當h=5時，X%81.2%,故起動到額定轉(zhuǎn)速，即nnnom時，退飽和超調(diào)量為Cbn%9.58% 10%81.221.3359.70.0106%15000.056&#

42、176;滿足設(shè)計要求。第三章可逆調(diào)速系統(tǒng)資料匯總內(nèi)容摘要：1 .從直流電動機轉(zhuǎn)矩公式TeKmId可得出改變Te方向的兩種基本方法：改變Id方向或改變方向，由此引出如何實現(xiàn)電樞電流反向和勵磁反向的問題。采用接觸器切換、晶閘管開關(guān)切換與反并聯(lián)或交叉連接線路等任一方案，都能實現(xiàn)Id與的反向。由于勵磁繞組電感量大，換向的方法只適用于對快速性要求不高、正反轉(zhuǎn)不頻繁的大容量可逆系統(tǒng)。2 .即使電動機不需要正、反轉(zhuǎn)，但只要它需要快速回饋制動，就必須由正、反兩組晶閘管裝置供電。因為電動機回饋制動需使反組晶閘管裝置工作在有源逆變狀態(tài)才能實現(xiàn)。實現(xiàn)有源逆變的條件是；90。，外電路必須有一個直流電源（可以是電動機的

43、反電動勢或電感的感應(yīng)電動勢），且其極性與Ud0的極性相同，其數(shù)值應(yīng)稍大于Ud0。3 .環(huán)流是采用正、反兩組晶閘管裝置供電后帶來的新問題。區(qū)分在穩(wěn)態(tài)工作中出現(xiàn)還是在動態(tài)過程中存在，可將環(huán)流分為穩(wěn)態(tài)環(huán)流與動態(tài)環(huán)流兩類。而穩(wěn)態(tài)環(huán)流又可分為直流平均環(huán)流與瞬時脈動環(huán)流兩種。采網(wǎng)”=3工作制配合控制可以消除直流平均環(huán)流，但不能抑制瞬時脈動環(huán)流。為抑制脈動環(huán)流，必須在環(huán)流回路中串入環(huán)流電抗器。4 .實際的“=3配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，為避兔由各種原因造成的“V3危險，零位整定時，令f0r090/2,f0r090/2,從而使整流電壓始終小于逆變電壓，保證不出現(xiàn)直流平均環(huán)流，同時也降低了瞬時脈動環(huán)流。但是，

44、也帶來了縮小移相范圍與造成控制死區(qū)的缺點。5 .仔細分析"=3配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的正向制動過程，可以看到，過渡過程包含本組逆變、它組制動兩個階段，而它組制動又可分角成建流、逆變和減流三個子階段，其中最主要的是它組逆變電動機回饋制動階段。該系統(tǒng)的突出優(yōu)點是電動機從正轉(zhuǎn)至反轉(zhuǎn)時制動與起動過程完全銜接而無死區(qū)，故對于快速正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)特別合適。但需要用環(huán)流電抗器，且晶閘管等元件都因通過環(huán)流而增加負擔，因此只適用于中、小容量系統(tǒng)。采用可控環(huán)流系統(tǒng)，既能保持有環(huán)流系統(tǒng)正、反向過渡快速平滑的優(yōu)點，又能減少環(huán)流損耗，克服其不利方面，故而在快速性要求較高的可逆系統(tǒng)中得到日益廣泛的應(yīng)用。6邏輯無環(huán)

45、流系統(tǒng)中，無環(huán)流邏輯控制器是保證系統(tǒng)可靠工作的關(guān)鍵部件。對它的要求可歸*納為：當電流給定信號Ui改變極性且檢測到零電流信號時，發(fā)出正、反組切換指令；在發(fā)出切換指令后，延遲tdbl封鎖導(dǎo)通組脈沖，再延遲td后開放另一組脈沖；保證在任何情況下不同時發(fā)兩組脈沖。歸根結(jié)底，是要保證任一時刻只可能有一組晶閘管導(dǎo)通，以徹底杜絕環(huán)流的產(chǎn)生。該系統(tǒng)的最大優(yōu)點是無環(huán)流，這不僅省去了環(huán)流電抗器及無環(huán)流損耗，也避免了有環(huán)流系統(tǒng)因換流失敗而造成的事故。缺點是有換向死區(qū)，影響過渡過程的快速性。至于反向時的推3信號，是為了避開反接制動以免出現(xiàn)反向沖擊電流。還可采用“有切換準備”的邏輯控制，以縮小電流換向的死區(qū)。7錯位無環(huán)

46、流系統(tǒng)，采用了與邏輯無環(huán)流系統(tǒng)完全不同的方法來實現(xiàn)無環(huán)流控制。系統(tǒng)不設(shè)置復(fù)雜的邏輯控制器，而是象有環(huán)流系統(tǒng)一樣兩后同時施加脈沖，但巧妙地將其相位錯開來實現(xiàn)無環(huán)流控制。在分析正、反后控制角配合特性與無環(huán)流區(qū)的基礎(chǔ)上，可以得出按fr360整定時，零位定在180°的配合控制錯位無環(huán)流系統(tǒng)能實現(xiàn)無環(huán)流控制的結(jié)論。在錯位無環(huán)流系統(tǒng)中，采用電壓內(nèi)環(huán)是必不可少的，因為需要利用它縮小電壓死區(qū)來加快切換過程，控制非線性因素影響來提高靜動態(tài)性能，以及防止動態(tài)環(huán)流來保證安全換向。8無論是邏輯無環(huán)流系統(tǒng)，還是錯位無環(huán)流系統(tǒng)，都可以采用電子模擬開關(guān)實現(xiàn)選觸，前者可節(jié)省一套電流調(diào)節(jié)器與觸發(fā)裝置，后者也可節(jié)省一套

47、觸發(fā)裝置。習(xí)題1、 一后晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)需要快速回饋制動時，為什么必須采用可逆線路？它有哪幾種型式？2、 兩后晶閘管供電的可逆線路中有哪幾種環(huán)流？是如何產(chǎn)生和？環(huán)流對系統(tǒng)有何利弊？3、 可逆系統(tǒng)中環(huán)流的基本控制方法是什么？觸發(fā)脈沖的零位控制與環(huán)流是什么關(guān)系？4、 試分析自然環(huán)流系統(tǒng)正向制動過程中各階段的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及正、反后晶閘管所處的狀態(tài)。5、自然環(huán)流可逆系統(tǒng)為什么要嚴格控制最小逆變角刖in和最小整流角amin?系統(tǒng)中如何實現(xiàn)?6、試分別說明待逆變，本組逆變和它組逆變的原理，它們常出現(xiàn)在什么場合？7、在可控環(huán)流系統(tǒng)中，試述可逆環(huán)流系統(tǒng)控制環(huán)流的原理。8、無環(huán)流可逆系統(tǒng)有幾種？它們

48、消除環(huán)流的出發(fā)點是什么？9、根據(jù)無環(huán)流邏輯控制器原理圖，分析系統(tǒng)在正向起動時，邏輯控制器中各點的狀態(tài)；若系統(tǒng)進行正向制動時，邏輯控制器中各點的狀態(tài)又如何變化？試分析邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的正向制動過程。10、為什么邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的切換過程比有環(huán)流系統(tǒng)的切換過程長？這是由哪些因素造成的？11、無環(huán)流邏輯控制器中為什么必須設(shè)置封鎖延時和開放延時？延時過大或過小對系統(tǒng)運行有何影響？第四章直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)資料匯總內(nèi)容摘要：1 .采用電力晶體管等全控式電力電子器件構(gòu)成的直流PWM調(diào)速系統(tǒng)，由于其具有線路簡單、調(diào)速范圍寬、動態(tài)性能好、功耗低、效率高和功率因數(shù)高等一系列優(yōu)點，因此隨著全控式電力電子器件的不斷發(fā)民，這

49、種系統(tǒng)有著日益廣泛的應(yīng)用前景。閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)的靜、動態(tài)分析和以前討論的直流調(diào)速系統(tǒng)基本上一樣，只需對有所不同的主電路、PWM控制電路以及其它特殊問題進行討論。2 .PWM的主電路即PWM變換器，是一種采用脈沖寬度調(diào)制的直流斬波器。從是否可逆角度可將PWM變換器分成可逆和不可逆兩類。從一個電力晶體管構(gòu)成的簡單不可逆變換器可推導(dǎo)出在VT導(dǎo)通與關(guān)斷時的電路電壓平衡方程式_did_UsRidL-fE0ttondt_did_0RidL-fEtontTdt它們是用于計算分析的基本關(guān)系。在簡單不可逆PWM變換器中，id不能反向，故不能產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩、增加一個GTR構(gòu)成VTi與VT2交替開關(guān)電路，可產(chǎn)生制動

50、電流，故其運行象限可擴展至一、二兩個象限。從線路結(jié)構(gòu)上看，可逆PWM變抉器叉可分為H型、T型和M型。在4個電力晶體管(VT1VT4)組成的可逆PWM變換器中，由于電力晶體管驅(qū)動脈沖的不同，又可分為雙極式、單極式和受限單極式。其中雙極式調(diào)速系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能最好，但由于上、下兩管易發(fā)主直通.可靠性最低。單極式在提高可靠性和降低開關(guān)損耗方面都優(yōu)于雙極式，而受限單極式則徹底避免了上、下兩管直通的可能性，可靠性最高，但由于輕載時會引起電流斷續(xù)，故使調(diào)速系統(tǒng)動、靜態(tài)性能變差。下面列出幾種PWM變換器的Udf(Us)關(guān)系:Ud可逆：雙極式Ud2t（；1）Us不可逆:單極式受限單極式UdUdtonU T s

51、 tonUs td電流連續(xù)電流斷續(xù)3 .在PWM直流調(diào)速系統(tǒng)中，電樞電流與轉(zhuǎn)速均在脈動，所謂機械特性，實際上是準穩(wěn)態(tài)下的平均轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。帶制動電流通路的不可逆PWM與雙極式、單極式PWM的準穩(wěn)態(tài)電壓、電流波形相似，故機械特性類似，只不過前者在一、二象限，后者擴展至三、四象限。電流邊續(xù)情況下機械特性方程式為UsCeCeIdno定性分析受限單極式PWM調(diào)速系統(tǒng)的機械特性，可知其輕載時電流斷續(xù)而使特性呈現(xiàn)非線性。4 .屬于PWM調(diào)速系統(tǒng)特有的控制電路是脈寬調(diào)制器UPW、調(diào)制波發(fā)生器GM、邏輯延時環(huán)節(jié)DLD以及電力晶體管的基極驅(qū)動電路GD。其中最關(guān)鍵的是UPW,常用的UPW有用鋸齒波或三角波

52、作調(diào)制信號的，有用多諧振蕩器加單穩(wěn)態(tài)組成的，也有數(shù)字式的，基本原理相仿，都通過改變控制電壓Uc來調(diào)節(jié)輸出脈沖電壓寬度。DLD的主要作用是避免電力晶體管在交替工作時造成上下兩管直通使電源短路。而電力晶體管的基極驅(qū)動器則用于產(chǎn)生所需的基極電流波形，以保證GTR可靠工作。5 .采用電力晶體管的PWM調(diào)速系統(tǒng)下同于其它直流調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題主要有：電流與轉(zhuǎn)速的脈動量計算；UPW和PWM變換器的傳遞函數(shù)；電力晶體管的安全工作區(qū)與緩沖電路；電力晶體管的開關(guān)過程、開關(guān)損耗及最佳開關(guān)頻率；泵升電壓限制等。6 .對不可逆和單極式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)在電流連續(xù)情況下的電流脈動與轉(zhuǎn)速脈動進行分析,得到id(1 )TT

53、i_2(1)T8TmTi當0.5時，脈動量達最大i d maxT4TT2osmax32TmTi7 .脈寬調(diào)制器和PWM變換器合起來可以看成是一個滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)在滿足c1/(3T)時，可近似為WPWM K PWMTs 18 .找出PWM變換鍋中電力晶體管的安全工作區(qū)，分析它的工作點在不同負載下的移動軌跡后.提出了設(shè)置緩沖電路以保證晶體管安全工作的方法。9 .分析PWM變換器中電力晶體管的開關(guān)過程，并對各種負載下的開關(guān)損耗進行計算，從而得出總損耗最小的最佳開關(guān)頻率。對單極式變換器有fop0.263'T2(trstf)對雙極式變換器有fop0.332 3sTl2(trtf)Is兩式中s