2022年电力拖动自动控制系统复习总结 3.pdf

电力拖动自动控制系统复习总结上海大学陈伯时机械工业出版社一、简答一、开环的机械特性与闭环机械特性之间的关系答：闭环系统静特性可以比开环系统特性硬的多; 闭环系统静差率比开环系统小的多；如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围要取得三项优势，闭环系统必须设置放大器所以，闭环系统可以获得比开环调速系统硬的多的稳态特性，从而在保证一定静差率的情况下，能够提高调速范围，为此要付出的代价是，必须增设电压放大器以及检测与反馈装置。二、转速调节与电流调节的作用答：转速调节器的作用：a 是转速调节系统的主导调节器，它使转速 n 很快的跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，若采用PI 调节可以实现无静差；b 对负载变化起阻抗作用；c 其输出限幅值决定电动机允许组大电流。电流调节器的作用：作为内环调节器，在转速外环调节中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压变化b 对电网电压的波动起及时阻抗作用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - c 在转速动态过程中，保证获得电动机允许最大电流，从而加快动态过程d 当电动机过载甚至堵转时，限制电流最大值，起快速的自动保护作用，一旦故障消失，系统自动恢复正常。三、调压与弱磁的配合控制恒功率调速方式：在弱磁调速范围内，转速越高磁通越弱，允许的转矩不得不减少，转矩与转速乘积则不变，即允许功率不变。当负载要求范围更大时，就要采用调压和弱磁配合的办法，即在基速以下保持磁通为额定值不变，只调节电枢电压，而在基速以上则把电压保持为额定值，减弱磁通开速。四、转差频率控制规律答：在的范围内，转矩基本上与成正比，条件是气隙磁通不变；在不同的定子电流值时，按f（）函数关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通恒定。五、反馈控制的规律答：只用比例大器的反馈控制系统，其被调量是有误差的抵抗扰动、服从给定系统的精度依赖于给定和反馈测量的精度所以，反馈控制系统的控制规律：一方面能够有效的抑制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 一切被包在负反馈前向通道上的扰动作用；另一方面则紧紧跟随给定作用，对给定信号的任何变化都惟命是从。六、非独立励磁调速系统的设计要点在基速以下调压调速时，保持磁通为额定值不变；在基速以上弱磁并速时，保持电压为额定值不变；弱磁并速时， 由于转速升高， 使转速电压也随着升高，因此必须同时提高转速给定电压，否则转速不能上升。七、泵生电压的定义：答：由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电机制动时只好对滤波电容充电，这将使电容两端电压升高，称作“泵生电压”。八、弱磁调速的原理答：通过对交流电机的和进行调节，控制0，使 q轴上的感生电动势变小，使电机转速变到额定转速以上运行，一般适用于基频以上的恒功率。九、双闭环直流调速系统中启动过程的特点答：饱和非线性控制a：当 ASR饱和时，转速环开环，系统表现为恒值电流调节的单闭环控制；b：当 ASR不饱和时，转速环闭环，整个系统是一个无静差调速系统，而电流内环表现为电流随动系统。转速超调名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 由于 ASR采用了饱和非线性控制，启动过程结束进入转速调节阶段后，必须使转速超调，ASR的输入偏差为负值，才能使ASR退出饱和，这样采用PI 调节器的双闭环调速系统的转速响应，必然有超调。准时间最优控制启动过程中的主要阶段是第二阶段的恒流升速，它的特性是电流保持恒定，这阶段属于有限制条件的最短时间控制。十、伯德图与系统性能的关系典型系统a：K 值越大，截止频率越大也越大，系统响应越快，相角裕度 r 越小；b： 稳态跟随性能指标： 在阶跃输入下的I 型系统稳态时，是无误差的， 在斜坡输入下有恒值稳态误差与K值成反比， 在加速度输入下，误差为；c：阻尼系数比：% t 稳定裕度稳定性d：I型系统：其对数幅频特性的中频以-200dB/dec的斜率穿越 0dB线，参数选取满足： 或T45则系统稳定且具有足够稳定裕量。典型系统a：稳态跟随性能指标：在阶跃和斜坡输入下型系统稳态时，均无误差；加速度输入下稳态误差与开环增益K成反比；b: 中频宽度 h 越小，、越短，则抗扰性能越好名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - c: 为保证系统稳定T, 且比 T 大的越多， 系统的稳定裕度越大。二、综述：一、数字通用电频器，异步电动机调速工作原理、特点：原理图特点：A.主电路：由二极管中的UR 、PWM 逆变器 UI 和到中间直流电路三部分组成，一般都是电压源型的采用大电容C滤波，同时兼有无功功率交换作用。a：限流电阻：为了避免大电容C在通电瞬间产生过大的充电电流， 在整流器和滤波电容之间的直流回路上串入限流电阻（）或阻抗，刚通上电源时，由先限制充电电流，然后再延时用开关K将其短路，以免长期接入时影响变频器的正常工作; b: 泵升限制电路：由于二极管整流器不能为异步电机的再生制动提供反响电流的通路，所以除特殊情况外，通用变频器一般都用电阻吸收制动能量；减速制动时，异步电动机进入发电状态，首先通过逆变器的续流二极管向电容充电，当泵升电压升高到一定限制值时，通过泵升限制电路使开关器件导通，将电机释放的动能消耗在制动电阻上。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - c: 进线电抗器：二级管整流虽然是全波整流装置，但输入端有滤波电容存在，只有当交流电压幅值超过电容电压时，才有充电电流通过，交流电压低于电容电压时，电流便终止，因此输入电流呈脉冲波形，其电流波形具有较大的谐波分量，使电源受到污染，为抑制斜波电流，对于电容较大的PWM 变频器，都应在输入端设有进线电抗器B：控制电路：是以微处理器为核心的数字电路a 功能：接受各种设定信息和指令，再根据其要求形成驱动逆变中工作的PWM 信号；b 检测与保护电路：各种故障保护由电压、电流温度等检测信号经信号处理电路综合处理，再进入A/D 转换器，输入给CPU作为控制算法的依据或作为开关电平保护和显示信号；c 信号设点： u/f 特性、工作频率、频率开高时间、频率下降时间等；d 给定积分： 由于系统本身没有自动限制启动电流的作用，因此频率设定必须通过给定积分算法产生平缓的升降信号；特点：和通过的笼型异步电动机配套使用，具有多种可选择的功能，适用于各种不同性能的负载二、与共星控制相比较直接转矩控制的有缺点VC是通过坐标变换实现的控制系统，而DTC是继 VC之后发展起来的另一种高性能的交流电动机变压变频调速系统从整体控制上看， DTC系统和 VC系统是一致的都能获得较高的静、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 动态性能，但在具体控制方法上与VC系统不同的是： VC系统强调和的解耦， 有利于分别设计转速与磁链调节器，实行连续控制，可获得较宽调速范围，按定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性；DTC系统则实行和的砰砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构， 控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响，提高了控制系统的鲁棒性，但不可避免的产生转矩脉动，低速性能价较差， 调速范围受限制。三、双闭环直流调速的启动过程是电流上升阶段突然增加给定电压后，上升，但在转速就会上升， 直到=，=此时n 达到峰值。时刻以后， 电动机在负载阻力下减速，在-时间内，直到稳定四、异步电动机的数学特性异步电动机是一个多变量（多输入多输出）系统，而电压（流）、频率、磁通、转速之间相互影响，所以是强耦合的多变量系统。异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，其数学模型也是非线性的。除负载转矩系统输入外，异步电动机可以看成一个双输入双输出的系统，其输入量是电压向量和定子角频率，输出量是磁链向量和转子角速度非线性因素存在于和中，即存在于产生旋转电动势和电磁转矩两个环节上，还包含在电感矩阵中；多变量之间的耦合关系主要也体现在和两个环节上，产生旋转电动势的对系统内部的影响最大。三相异步电动机定子有三个绕组，转子也可能等效为三个绕组， 每个产生磁通时都有自己的电磁惯性，再算上运动系统名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 的机电惯性和转速与转角的积分关系，是一个多阶系统。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -