电力拖动自动控制知识点整理

1、电力拖动实现了电能与机械能之间的能量转变。

2、电力拖动自动控制系统——运动控制系统的任务是什么？ 通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，是各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。

3、运动控制系统及其组成 运动控制系统由电动机及负载、功率放大与变换装置、控制器及相应传感器构成

4、控制器分模拟控制器和数字控制器两类，现在更多采用全数字控制器

5、信号转换

电压匹配、极性转换、脉冲整形等

6、交流调速系统和直流调速系统的区别。

直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制。

交流电动机具有结构简单等诸多优点，但动态数学模型具有非线性多变量强耦合的性质。 7、同步电动机的转速和电源频率严格保持同步

8、转矩控制是运动控制的根本问题。磁链控制与转矩控制同样重要。

9、几种典型的生产机械负载转矩特性。

恒转矩负载特性：

恒功率负载特性：

风机、泵类负载特性：

10、调速系统是电力拖动控制系统中最基本的系统 11、调节直流电动机转速的方法

（1）调节电枢供电电压； （2）减弱励磁磁通； （3）改变电枢回路电阻。 自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。

13、 晶闸管整流器-电动机调

速系统（V-M 系统）原理图

VT 是晶闸管整流器，通过调节触发装置GT 的控制电压Uc 来移动触发脉冲的相位，改变可控整流器平均输出直流电压Ud ，事先平滑调速。 14、V-M 系统有点

门极电流可以直接用电子控制；有快速的控制作用；效率高

15、 触发装置GT 的作用 把控制电压Uc 转换成触发脉冲的触发延迟角α，用以控制整流电压，达到变压调速的目的。

16、带负载单相全控桥式整流电路的输出电压和电流波形 由于电压波形的脉动，造成了

电流波形的脉动。

17、V —M 系统主电路如何出现电流连续和断续两种情况。

当V-M 系统主电路有足够大的电感量，而且电动机负载电流也足够大时，整流电流有连续脉动波形。

当电感较小或电动机的负载电流较轻时，瞬时电流id 上升阶段储能不大；等到id 下降时，

能量释放，下一相未被触发之前，id 已衰减到零，所以断续。 18、抑制电流脉动的措施 增加整流电路相数，或采用多重化技术；设置电感量足够大的平波电抗器。 19、V-M 系统机械特性 在电流连续区，显示出较硬的机械特性

在电流断续区，机械特性很软，呈非线性上翘，使理想空载转速很高

20、动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成一个纯滞后环节。 21、失控时间

滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间引起的。 失控时间是个随机值。 最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。 最大失控时间 ：

22、依据工程近似处理的原则，可忽略高次项，把整流装置近似看作一阶惯性环节 23、晶闸管整流器运行中存在的问题。

晶闸管是单项导电的，给电动机的可逆运行带来困难； 晶闸管对过电压过电流敏感； 在低速运行时，晶闸管的导通角很小，使系统的功率因数也随之减小。

24、与V-M 相比，直流PWM 调速系统的优越性。 1）主电路简单，需要的电力电子器件少

2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较少。

3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽

4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强 5）器件工作在开关状态，装置效率高。

6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

24、PWM 变换器的作用。 用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电

压大小，以调节电动机转速。

26、PWM 的机械特性方程

28、对于调速系统转速控制的要求：

（1）调速——在一定的最高转速和最低转速范围内调节转速；

（2）稳速——

以一定的精度在

L T =常数

m

m

L

L P T ωω=

=

常数

2

2

m n L T ω∝

∝mf

T s 1

max =

e m

e e m e e s T C C R

n T C C R C U n -=-=

0γ

所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动；

（3）加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。 29、调速范围和静差率合称为稳态性能指标

（调速范围：在额定负载时的最高最低转速比）

（静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落ΔnN 与理想空载转速n0之比） 30、调速范围、静差率和额定速降之间的关系

对于同一个调速系统，ΔnN 值是定值。

要求s 值越小时，系统能够允许的调速范围D 也越小。 前提：一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。 31、开环调速系统的原理图

32、电动机在额定电压和额定励磁下的机械特性称为电动机固有机械特性

33、开环调速系统的机械特性

34、开环调速系统稳态结构图

35、采用反馈控制技术构成转速闭环的控制系统。转速闭环控制可以减小转速降落，降低静差率，扩大调速范围 36、反馈控制的基本作用。

根据自动控制原理，将系统的被调节量作为反馈量引入系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值对系统进行控制，可以有效地抑制甚至消除扰动造成的影响，而维持被调节量很少变化或不变，这就是反馈控制的基本作用。 37、在负反馈基础上的“检测误差，用以纠正误差”这一原理组成的系统，其输出量反馈的传递途径构成一个闭合的环路，因此被称作闭环控制系统。在直流调速系统中，被调节量是转速，所构成的是转速反馈控制的直流调速系统。 38、带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图

39、闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系。 40、转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图 （a ）闭环调速系统：

42、开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系 比例控制的直流调速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要求下，能够提高调速范围，为此，需设置电压放大器和转速监测装置。

42、反馈控制规律（基本特征）它能减少转速稳态误差的实质是什么？

（1）比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统 （2）反馈控制系统的作用是：

抵抗扰动, 服从给定

（3）系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度

实质：它具有自动调节作用，能随负载的变化而相应改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。

43、对于自动控制系统来说，稳定性是他是否正常工作的首要条件。

44、积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。

45、比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。

46、PI 控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，又克服了各自的缺点。 比例部分能迅速响应控制作用。积分部分则最终消除稳态偏差。

47、什么是有差、无差调速系统？

在系统稳定的情况下，0型系统对于阶跃给定输入稳态有差，被称作有差调速系统；Ⅰ型系统对于阶跃给定输入稳态无差，被称作无差调速系统。 48、由扰动引起的稳态误差取决于误差点与扰动加入点之间的传递函数。

49、什么是有静差调速系统？ 比例控制的调速系统，该传递函数无积分环节，故存在扰动引起的稳态误差，称作有静差调速系统。

50、什么是无静差调速系统？ 积分控制或比例积分控制的调速系统，该传递函数具有积分环节，所以由阶跃扰动引起的稳态误差为0，称作无静差调速系统。

51、什么是测速误差率 转速实际值和测量值之差与实际值之比定义为测速误差率

52、测速法原理：

（1）M 法测速（测高速段） 记取一个采样周期内旋转编码器发出的脉冲个数来算出转速的方法称为M 法测速，又称频率法测速。

（2）T 法测速（测低速段） T 法测速是测出旋转编码器两个输出脉冲之间的间隔时间来计算转速，又被称为周期法测速。

54、什么是电流截止负反馈 当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做电流截止负反馈。

55、I abl 应小于电动机允许的最大电流，一般为I abl =（1.5~2）I N

截止电流应大于电动机的额定电流，取I dcr=（1.1~1.2）I N 56、无静差直流调速系统稳态结构框图（I d

57、转速反馈系数

58、转速、电流反馈控制直流调速系统

在起动（或制动）过渡过程中，希望始终保持电流（电磁转矩）为允许的最大值，使调速系统以最大的加（减）速度运行。 当到达稳态转速时，最好使电

流立即降下来，使电磁转矩与

)

1(s n s n D N N -?=

e

d e c s e d d C RI C U K C RI U n -

=-=

0s

l s s l m T T T T T T K 2

)(++<100%n

n

δ?=

?r/min 601

c

ZT M n =

2

6060t f n ZT ZM =

=

max *max

n U n =

α

负载转矩相平衡，从而迅速转入稳态运行。

59、双闭环直流调速系统的稳态结构图（会画）

α——转速反馈系数β——电流反馈系数

60、转速调节器ASR 的静态特性

当调节器饱和时，输出达到限幅值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和； 当调节器不饱和时，PI 调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压在稳态时为零。

对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况，电流调节器不进入饱和状态 。 61、ASR 转速调节器三个阶段： 第Ⅰ阶段：电流上升阶段（0~t 1）（不饱和）

第Ⅱ阶段:恒流升速阶段（t 1~t 2）（饱和）

第Ⅲ阶段：转速调节阶段（t 2以后） （退饱和）

63、调速系统，最主要的抗扰性能是指抗负载扰动和抗电网电压扰动性能 1）、负载扰动作用

负载扰动作用在电流环之后，只能靠转速调节器ASR 来产生抗负载扰动的作用。在设计ASR 时，要求有较好的抗扰性能指标。

2）、电网电压扰动

电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，使抗扰性能得到改善。

在双闭环系统中，由电网电压波动引起的转速变化会比单闭环系统小得多。

64、转速调节器和电流调节器作用：

1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速很快地跟随给定电压变化, 如果采用PI 调节器，则可实现无静差。 对负载变化起抗扰作用。 其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。 2）电流调节器的作用 在转速外环的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化； 对电网电压的波动起及时抗扰的作用；

在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流； 当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。 65、控制系统的动态性能指标：跟随性能指标、抗扰性能指标。 1）跟随性能指标：超调量σ、上升时间tr 、峰值时间tp 、调节时间ts

2）抗扰性能指标：动态降落和恢复时间。

66、调节器工程设计方法所遵循的原则： 1）概念清楚、易懂 2）计算公式明确、好记 3）不仅给出参数计算公式，而且指明参数调整的方向。 4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式。 5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。 67、典型Ⅰ型系统

作为典型的I 型系统，其开环传递函数选择为

68、典型Ⅱ型系统

典型Ⅱ型系统的开环传递函数表示为

69、设计选择典型系统的依据是什么？

典型I 型系统和典型Ⅱ型系统在稳态误差上有区别。 典型I 型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差。

典型Ⅱ型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。 这些是设计时选择典型系统的重要依据。

70、控制对象的工程近似处理方法

（1）高频段小惯性环节的近似处理

（2）高阶系统的降阶近似处理 （3）低频段大惯性环节的近似处理

71、双极式控制的桥式可逆PWM 变换器有以下有点： 1）电流一定连续 2）可使电动机四象限运行 3）电动机停止时有微振电流，可以消除静摩擦死区。 4）低速平稳性好，系统的调速范围大。

5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于开关器件的可靠导通。

不足：在工作过程中，四个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上下桥臂直通事故。 72、直流PWM 的泵升电压。有何影响？如何抑制？ 由于二极管整流器导电的单向性，电能不可能通过整流器送回交流电网，只能向滤波电容充电，使电容两端电压升高，称作泵升电压。

过高的泵升电压将超过器件的耐压值造成期间损坏。 主要通过增大直流侧电容的容量来限制泵升电压。 73、V-M 可逆直流调速系统中的环流问题

两组晶闸管整流装置同时工作时，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。 一般地说，环流对系统无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此必须予以抑制或消除。

74、因为瞬时电压差而产生的环流成为瞬时脉动环流。 75、直流平均环流和瞬时脉动环流都属于静态环流，是两组可逆线路在一定控制角下稳态工作时出现的环流。 还有一种动态环流，仅在可逆V-M 系统处于过渡过程中可能出现

76、直流平均环流可以用配合控制消除，而瞬时脉动环流却是自然存在的。

77、环流电抗器或均衡电抗器 为了抑制瞬时脉动环流，可在环流回路中串入电抗器，叫做环流电抗器，或称均衡电抗器。 78、固有特性或自然特性 异步电动机由额定电压、额定频率供电，且无外加电阻和电抗时的机械特性方程式，称作固有特性或自然特性。 79、异步电动机能够改变的参数可分为3类：

电动机参数、电源电压和电源频率（或角频率）。

80、不同控制方式下的机械特性

a ）恒压频比控制

b ）恒定子磁通控制

c ）恒气隙磁通控制

d ）恒转子磁通控制 比较

恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，低速时需适

当提高定子电压，以近似补偿

)

1()(+=

Ts s K

s W )

1()

1()(2

++=Ts s s K s W τ

定子阻抗压降。

恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。 恒定子磁通和恒气隙磁通的控制方式虽然改善了低速性能。但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。 恒转子磁通控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性，性能最佳

81、转差频率控制的基本思想 在保持气隙磁通不变的前提下，可以通过控制转差角频率来控制转矩，这就是转差频率控制的基本思想。

82、转差频率控制的基本规律 用转差频率来控制转矩，是转差频率控制的基本规律之一 83、必须采用定子电压补偿控制，以抵消定子电阻和漏抗的压降。

84、转差频率控制的规律 转矩基本上与转差频率成正比，条件是气隙磁通不变，且

在不同的定子电流值时，按定子电压补偿控制的电压–频率特性关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通恒定。 85、异步电动机动态数学模型的性质

电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积得到感应电动势。

无论是直流电动机，还是交流电动机均如此。

交、直流电动机结构和工作原理的不同，其表达式差异很大。 86、异步电动机动态数学模型的性质

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。

87、坐标变换的基本思路

三相绕组可以用相互独立的两相正交对称绕组等效代替，等效的原则是产生的磁动势相等 88、三相坐标系变换到两相正交坐标系的变换矩阵 89、旋转正交变换

1、异步交流电机的调速方法： （1）电压调速 （2）转子串电阻调速 （3）变极对数调速 （4）变压变频调速 （5）转差离合器调速 （6）绕线电机串级调速或双馈电机调速。

2、调速系统的稳态指标和动态指标：

稳态指标：调速范围、静差率 动态指标：抗扰性、跟随性 3、在转速负反馈直流调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时会引起转速变化。 4、变频调速矢量控制系统 （1）变频调速矢量的目的：等效成直流电机的控制模式。 （2）不同坐标下矢量变换的等效原则：在不同坐标下所产生的磁动势完全一致

（3）变频调速矢量控制坐标变换：

三相对称的静止绕组A 、B 、C →两相静止绕组α、β→旋转的直流绕组M 、T

5、转速、电流双闭环直流拖动系统起动过程的三个特点，为什么转速调节器采用PI 调节器时（无转速微分负反馈），转速超调是必然的？

（1）饱和非线性；转速超调；

准时间最优

（2）出现超调后，速度调节器退出饱和，系统进入转速的无静差调节。

6、转差频率控制规律： （1）在Ws ≤Wsm 的范围内，转矩Te 基本上与Ws 成正比，条件是气隙磁通不变。 （2）在不同的定子电流值时，按函数关系Us ＝f （W1，Is ）控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通恒定。

7、直流可逆拖动系统中什么是配合控制？采用什么方法抑制可逆系统直流环流？ （1）正反并联的两组变流器的控制角满足α（正）＝β（反） （2）采用配合控制可以克服直流平均环流，加均衡电抗器抑制直流脉动环流。

8、转速、电流上闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？

两个调节器的输入偏差电压都为0。输出Uasr=Id β，Uacr=Udo/Ks 9、LM 限幅作用：

转速调节器ASR 的输出限幅电压Uim 决定了电流给定电压的最大值。

电流调节器ACR 的输出限幅电压Ucm 限制电力电子变换器的最大输出电压。 10、异步电机变频调速压频协调分析

（1）异步电机变频调速时为何要压频协调控制？

只要控制好Eg 和f1，便可达到控制磁通的目的。 （2）在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行？ 不。基频以上调速，保持Us=UsN 。

（3）为何在基频以下时采用恒压频比控制，而在基频以上保

持电压恒定？

基频以下调速，采用恒值电动势频率比的控制方式：Us ≈Eg ，恒压频比的控制方式：基频以上调速，保持Us=UsN 。 低频时需要人为地把电压Us 抬高一些，以便近似的补偿定子压降。

基频以上调速，定子电压Us 却不可能超过额定电压UsN ，最多只能保持Us=UsN ，弱磁升速，是一种弱磁调速。 11、开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系 （1）闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多 （2）闭环系统的静差率要比开环系统小得多

（3）如果所要求的静差率一定，闭环系统可以大大提高调速范围

sm

s ωω≤3/2

111220C ?

--????

?

???=????????????-=??????βαβα????i i C i i i i r s q d 2/2cos sin sin cos op

cl D K D )1(+=

电力电子技术知识点

（供学生平时课程学习、复习用，●为重点） 第一章绪论 1.电力电子技术：信息电子技术----信息处理，包括：模拟电子技术、数字电子技术 电力电子技术----电力的变换与控制 2. ●电力电子技术是实现电能转换和控制，能进行电压电流的变换、频率的变换及相 数的变换。 第二章电力电子器件 1.电力电子器件分类：不可控器件：电力二极管 可控器件：全控器件----门极可关断晶闸管GTO电力晶体管GTR 场效应管电力PMOSFET绝缘栅双极晶体管IGBT及其他器件 ☆半控器件----晶闸管●阳极A阴极K 门极G 2.晶闸管 1）●导通：当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触电电流的情况晶闸管才能开通。 ●关断：外加电压和外电路作用是流过晶闸管的电流降到接近于零 ●导通条件：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流 ●维持导通条件：阳极电流大于维持电流 当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才会开通。 当晶闸管导通，门极失去作用。 ●主要参数：额定电压、额定电流的计算，元件选择 第三章 ●整流电路 1.电路分类：单相----单相半波可控整流电路单相整流电路、桥式（全控、半控）、单相全波可控整流电路单相桥式（全控、半控）整流电路 三相----半波、●桥式（●全控、半控） 2.负载：电阻、电感、●电感+电阻、电容、●反电势 3.电路结构不同、负载不同●输出波形不同●电压计算公式不同

单相电路 1.●变压器的作用：变压、隔离、抑制高次谐波（三相、原副边星/三角形接法） 2.●不同负载下，整流输出电压波形特点 1）电阻电压、电流波形相同 2）电感电压电流不相同、电流不连续，存在续流问题 3）反电势停止导电角 3.●二极管的续流作用 1）防止整流输出电压下降 2）防止失控 4.●保持电流连续●串续流电抗器，●计算公式 5.电压、电流波形绘制，电压、电流参数计算公式 三相电路 1.共阴极接法、共阳极接法 2.触发角ā的确定 3.宽脉冲、双窄脉冲 4.●电压、电流波形绘制●电压、电流参数计算公式 5.变压器漏抗对整流电流的影响●换相重叠角产生原因计算方法 6.整流电路的谐波和功率因数 ●逆变电路 1.●逆变条件●电路极性●逆变波形 2.●逆变失败原因器件触发电路交流电源换向裕量 3.●防止逆变失败的措施 4.●最小逆变角的确定 触发电路 1.●触发电路组成 2.工作原理 3.触发电路定相 第四章逆变电路

电力拖动自动控制系统(第三版)_陈伯时_习题答案(全部)

第一章：闭环控制的直流调速系统00000 1-1 为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM系统与V-M系统相比，在很多方面有较大的优越性： （1）主电路线路简单，需用的功率器件少； （2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小； （3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右； （4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强； （5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也大， 因而装置效率较高； （6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高； 1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。答：如图P13，1-17，制动状态时，先减小控制电压，使U g1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E＞U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤t＜T时，U g2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。在T≤t＜T+t on(即下一周期的0≤t＜T on)时，VT2关断，-i d沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT1始终是关断的。 有一种特殊状态，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1关断后i d经VD2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD2两端电压也降为零，VT2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。 1-3 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系?为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”?答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母

电力拖动知识点整理

电力拖动知识点整理 第二章 1.脉宽调制 答:利用电力电子开关的导通与关断，将直流电压变成连续可变的电压，并通过控制脉冲宽度或周期达到变压变频的目的。 2. 直流蓄电池供电的电流可反向的两象限直流斩 波调速系统，已知:电源电压Us=300V，斩波器占空 比为30%,电动机反电动势E=100V，在电机侧看， 回路的总电阻R=1Ω。问蓄电池的电流Id是多少是 放电电流还是充电电流 答:因斩波电路输出电压u0的平均值: U0=ρ ×Us=30%×300=90 V < Ea Id=( U0- E)/ R=(90-100)/1=-10A 是充电电流,电动机工作在第Ⅱ象限的回馈制动状态, 直流蓄电池吸收能量。 3. PWM调速系统的开关频率 答: 电力晶体管的开关频率越高，开关动态损耗越大；但开关频率提高，使电枢电流的脉动越小，也容易使电流连续，提高了调速的低速运行的平稳性，使电动机附加损耗减小；从PWM变换器传输效率最高的角度出发，开关频率应有一个最佳值；当开关频率比调速系统的最高工作频率高出10倍左右时，对系统的动态特性的影响可以忽略不计。 4．静差率s与空载转速n0的关系 p19 答：静差率s与空载转速n0成反比，n0下降，s上升。所以检验静差率时应以最低速时的静差率为准。 5. 反馈控制有静差调速成系统原理图,各部件的名称和作用。

答： ①比较器： 给定值与测速发电机的负反馈电压比较,得到转速偏差电压ΔUn 。 ②比例放大器A ：将转速偏差电压ΔUn 放大，产生电力电子变换器UPE 所需的控制电压Uc 。 ③电力电子变换器UPE ：将输入的三相交流电源转换为可控的直流电压Ud 。 ④M 电机：驱动电机。 ⑤TG 发电机：测速发电机检测驱动电机的转速。 ⑥电位器：将测速发电机输出电压降压，以适应给定电压幅值Un*。 6．分析转速负反馈单闭环调速系统的基本性质,说明单闭环调速系统能减少稳态速降的原因，改变给定电压或者调整转速反馈系数能否改变电动机的稳态转速为什么 答：负反馈单闭环调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。 稳态转速为： 从上式可得：改变给定电压能改变稳态转速；调整转速反馈系数，则K 也要改变，因此也能改变稳态转速。 7．闭环空载转速ncl 比开环空载转速nop 小 多少如何保证ncl=nop p23 答: ncl 是nop 的1/（1+K ）。欲使ncl=n0p 有两种办法： （1）若给定电源可变，则 (1)gb gk U U K =+。 （2）一般不能改变给定电源，则在控制器中引入KP 为好。 cl cl e d e n s p n n K C RI K C U K K n ?-=+-+=0*) 1()1(

模电数电及电力电子技术知识点

集成运算放大电路 输入级采用高性能的恒流源差动放大电路 要求输入阻抗高、差摸放大倍数大、共模抑制比高、差摸输入电压及共模输入电压范围大且静态电流小 作用减少零点漂移和抑制共模干扰信号 中间级采用共射放大电路 作用提供较高的电压增益 输入级要求其输出电压范围尽可能宽、输出电阻小以便有较强的带负载能力且非线性失真小 采用准互补输出级 偏置电路确定合适的静态工作点 采用准互补输出级 综合高差摸放大倍数、高共模抑制比、高输入阻抗、高输出电压、低输出阻抗的双端输入单端输出的差动放大器交直流反馈的判断电容隔直通交直流：短路交流：开路 串并联反馈的判断输入信号与反馈信号同时加在一个输入端上的是并联，反之 电压电流反馈的判断反馈电路直接从输出端引出的是电压反馈从负载电阻RL的靠近 “地”端引出的是电流反馈 直流脉宽调制PWM变换器 将固定电压的直流电源变换成大小可调的直流电源的DC-DC变换器又称直流斩波器。 它能从固定输入的直流电压产生出经过斩波的负载电。负载电压受斩波器工作率的控制。变 更工作率的方法与脉冲宽度调制（斩波频率f=1/T不变，改变导通时间t on）和频率调制（导 通时间t on或关断时间t off不变，改变斩波周期T即斩波频率f=1/T）两种。 斩波器的基本回落方式有升压（斩波器所产生的输出电压高于输入电压）和降压两种，改变回落元件的连接就可改换回路的方式。 用晶闸管作为开关的斩波器，由于晶闸管无自关断能力，它在直流回路里工作是，必须有一套使其关断的（强迫）换相（流）电路。晶闸管的换流方式有：电源换流、负载换流和 强迫换流。 负载换流缺点主要是电骡的揩振频率与L和C的大小有关，随着负载与频率的变化，换流的裕量也随之改变。 为了可靠换流，换流脉冲的幅值应足以消去晶闸管中的电流，脉冲的宽度应保证大于晶闸管的关断时间。 晶闸管斩波器的缺点是需要庞大的强迫换流电脑，是设备体积增大和损耗增加；而且斩波开关频率也低，致使斩波器电流的脉动幅度大，电源揩波也大，往往需加滤波器。 直流PWM变换器分不可逆、可逆输出两大类。前者输出只有一种极性的电压，而后者可输出正或负极性电压。如果在一个斩波周期中输出电压正、负相间的称为双极式可逆PWM 变换器；如果在一个斩波周期中输出电压只有一种极性电压的称为单极式可逆PWM变换 器。 双极式可逆PWM变换器的输出电压Uab在一个周期正、负相间。单机式可逆PWM变换器只在一个阶段中输出某一极限的脉冲电压+Uab或—Uab，在另一阶段中Uab=0. 无制动作用的不可逆输出PWM变换器电流始终是一个方向，因此不能产生制动作用，电动机只能作单象限运行，又称为受限式脉宽调制电路。 受限单极式可逆PWM变换器与单极式可逆PWM变换器的不同是避免了上下两个开关直通的可能性。 双极式脉宽调制器由三角波振荡器、电压比较器构成，单极式脉宽调制器由两只运算放

电力拖动自动控制系统-课后答案.

习题解答（供参考） 习题二 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？ 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=Ω。相控整流器内阻Rrec=Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?=

378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= (1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机 60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=Ω,Ce=?min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压* 8.8u U V =、比例调节器放 大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=。求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈系数 减至γ=，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？ 解：（1）* (1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??= (2) 8.8215264d U V =??=,开环输出电压是闭环的22倍 (3) * (1)12(12150.35)15) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=?+???= 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解： 1）()s n s n D N N -?=1/

电机与拖动基础知识重点审批稿

电机与拖动基础知识重 点 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】

电机与拖动基础总复习 试题类型 一、填空题（每题1分，共20分） 二、判断题（每题1分，共10分） 三、单项选择题（每题2分，共20分） 四、简答题（两题，共15分） 五、计算题（三题，共35分） 电力拖动系统动力学基础 1．电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。 2．电力拖动运动方程的实用形式为 由电动机的电磁转矩T e 与生产机械的负载转矩T L 的关系： 1）当T e = T L 时， d n /d t = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态； 2）若T e ＞T L 时， d n /d t ＞0，系统处于加速状态； 3）若T e ＜T L 时， d n /d t ＜0，系统处于减速状态。 也就是一旦 d n /d t ≠ 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。 3．生产机械的负载转矩特性： t n GD T T d d 3752L e = -

直流电机原理 1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。 2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。 3 极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。 4 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a 等于极对数n p 。 5 电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。这种由电枢磁场引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。 6 直流电机的励磁方式： dn dT dn dT L e

电力电子技术重点王兆安第五版打印版

第1章绪论 1 电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。 2 电力变换的种类 （1）交流变直流AC-DC：整流 （2）直流变交流DC-AC：逆变 （3）直流变直流DC-DC：一般通过直流斩波电路实现（4）交流变交流AC-AC：一般称作交流电力控制 3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。 第2章电力电子器件 1 电力电子器件与主电路的关系 （1）主电路：指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。（2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。 2 电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗。 3 电力电子系统基本组成与工作原理 （1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。 （2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。（3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。 （4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。 4 电力电子器件的分类 根据控制信号所控制的程度分类 （1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。如SCR晶闸管。 （2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。如GTO、GTR、MOSFET 和IGBT。 （3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。如电力二极管。 根据驱动信号的性质分类 （1）电流型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如SCR、GTO、GTR。（2）电压型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如MOSFET、IGBT。 根据器件内部载流子参与导电的情况分类 （1）单极型器件：内部由一种载流子参与导电的器件。如MOSFET。 （2）双极型器件：由电子和空穴两种载流子参数导电的器件。如SCR、GTO、GTR。（3）复合型器件：有单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件。如IGBT。 5 半控型器件—晶闸管SCR 将器件N1、P2半导体取倾斜截面，则晶闸管变成V1-PNP 和V2-NPN两个晶体管。 晶闸管的导通工作原理 （1）当AK间加正向电压A E，晶闸管不能导通，主要是中间存在反向PN结。 （2）当GK间加正向电压G E，NPN晶体管基极存在驱动电流G I，NPN晶体管导通，产生集电极电流2c I。 （3）集电极电流2c I构成PNP的基极驱动电流，PNP导通，进一步放大产生PNP集电极电流1c I。 （4）1c I与G I构成NPN的驱动电流，继续上述过程，形成强烈的负反馈，这样NPN和PNP两个晶体管完全饱和，晶闸管导通。 2.3.1.4.3 晶闸管是半控型器件的原因 （1）晶闸管导通后撤掉外部门极电流G I，但是NPN基极仍然存在电流，由PNP集电极电流1c I供给，电流已经形成强烈正反馈，因此晶闸管继续维持导通。 （2）因此，晶闸管的门极电流只能触发控制其导通而不能控制其关断。 2.3.1.4.4 晶闸管的关断工作原理 满足下面条件，晶闸管才能关断： （1）去掉AK间正向电压； （2）AK间加反向电压； （3）设法使流过晶闸管的电流降低到接近于零的某一数值以下。 2.3.2.1.1 晶闸管正常工作时的静态特性 （1）当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 （2）当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。 （3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通。 （4）若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。 2.4.1.1 GTO的结构 （1）GTO与普通晶闸管的相同点：是PNPN四层半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极。 （2）GTO与普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元的功率集成器件，其内部包含数十个甚至数百个供阳极的小GTO元，这些GTO元的阴极和门极在器件内部并联在一起，正是这种特殊结构才能实现门极关断作用。 2.4.1.2 GTO的静态特性 （1）当GTO承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 （2）当GTO承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情

电力拖动自动控制系统习题答案_第四版

第二章 2-1：答：在制动阶段，VT1始终不导通。VT2导通期间，并能耗制动；VT2不导通期间， VD1续流，并回馈制动。 2-2：由 10100 1000== D ； rpm s D s n n n N N cl 04.298 .01002.01000) 1(=??≤ -= ?=?； 2-3：已知 rpm n n n N 1500max max 0=?+= rpm n n n N 150min min 0=?+= max n n N =，rpm n N 15=? 所以1115 150151500min max =--= = n n D 1.015 11148515 11=?+?= ?+?= D n n D n s N N N 2-4： r v n R I U C N a N N e min/1478.0/)(?=-= rpm C R R I n e s a N op 1.1151478.0/045.0378/)(=?=+=? 1.38.0*1.115 2.0*1430) 1(==-?=s n s n D N N 32 .57 .0*1.1153.0*1430) 1(== -?= s n s n D N N 2-5： rpm C R I n e N op 5.2742.0/18.0305/=?==? /()27.45%N op N op s n n n =?+?= rpm s D s n n n N N cl 63.295 .02005.01000) 1(=??≤ -= ?=? 2-6： v K K U K K U s p u s p dcl 121 =+= γ 264==u s p dop U K K U 22/=dcl dop U U v U K K K K U dcl s p s p u 6.41=+= γ 2-7： 10=D

电力拖动自动控制系统论文

A C 1 异步电机的矢量控制理论 本章首先阐述异步电动机的三相坐标系下的数学模型，然后根据坐标变换理论，得到了它在两相静止坐标系下和两相同步坐标系下的数学方程，在此基础之上介绍了异步电机的矢量控制原理【14】。 1.1 异步电机的数学模型 由于异步电机矢量控制调速系统的控制方式比较复杂，要确定最佳的方式，必须对系统动静态特性进行充分的研究。异步电机本质上是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，为了便于研究，一般进行如下假设: （1)三相定子绕组和转子绕组在空间均分布，即在空间互差所产生的磁动势沿气隙圆周按正弦分布，并忽略空间谐波; (2)各相绕组的自感和互感都是线性的，即忽略磁路饱和的影响; (3)不考虑频率和温度变化对电阻的影响; (4)忽略铁耗的影响。 无论三相异步电动机转子绕组为绕线型还是笼型，均将它等效为绕线转子，并将转子参数换算到定子侧，换算后的每相绕组匝数都相等。这样异步电机数模型等效电路如图1.1所示。 120o

A A A s A s A B B B s B s B C C C s C s C d u i R i R p dt d u i R i R p dt d u i R i R p dt ψψψψψψ?=+=+???=+=+?? ? =+=+?? a a a r a r a b b b r b r b c c c r c r c d u i R i R p dt d u i R i R p dt d u i R i R p dt ψψψψψψ? =+=+?? ? =+=+?? ? =+=+?? /du dt 图1.1 异步电机的物理模型 图1.1中，定子三相对称绕组轴线A 、B, C 在空间上固定并且互差 ， 转子对称绕组的轴线a 、b 、 c 随转子一起旋转。我们把定子A 相绕组的轴线作 为空间参考坐标轴，转子a 轴和定子A 轴间的角度作为空间角位移变量。规定各绕组相电压、电流及磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。这样，我们可以得到异步电机在三相静止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。 1.1.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型 1、三相定子绕组的电压平衡方程为 (1-1) 式中以微分算子P 代替微分符号 相应地，三相转子绕组折算到定子侧的电压方程 (1-2) 式中：为定子和转子相电压的瞬时值； 为定子和转子相电流的瞬时值； 为定子和转子相磁链的瞬时值； 为定子和转子电阻。 将定子和转子电压方程写成矩阵形式： 120o θ,,,,,A B C a b c u u u u u u ,,,,,A B C a b c i i i i i i ,,,,,A B C a b c ψψψψψψ,s r R R

电力电子技术课程重点知识点总结

1.解释GTO、GTR、电力MOSFET、BJT、IGBT，以及这些元件的应用范围、基本特性。 2.解释什么是整流、什么是逆变。 3.解释PN结的特性，以及正向偏置、反向偏置时会有什么样的电流通过。 4.肖特基二极管的结构，和普通二极管有什么不同 5.画出单相半波可控整流电路、单相全波可控整流电路、单相整流电路、单相桥式半控整流电路电路图。 6.如何选配二极管（选用二极管时考虑的电压电流裕量） 7.单相半波可控整流的输出电压计算（P44） 8.可控整流和不可控整流电路的区别在哪 9.当负载串联电感线圈时输出电压有什么变化（P45） 10.单相桥式全控整流电路中，元件承受的最大正向电压和反向电压。 11.保证电流连续所需电感量计算。 12.单相全波可控整流电路中元件承受的最大正向、反向电压（思考题，书上没答案，自己试着算） 13.什么是自然换相点，为什么会有自然换相点。 14.会画三相桥式全控整流电路电路图，波形图（P56、57、P58、P59、P60，对比着记忆），以及这些管子的导通顺序。

15.三相桥式全控整流输出电压、电流计算。 16.为什么会有换相重叠角换相压降和换相重叠角计算。 17.什么是无源逆变什么是有源逆变 18.逆变产生的条件。 19.逆变失败原因、最小逆变角如何确定公式。 做题：P95：1 3 5 13 16 17，重点会做 27 28，非常重要。 20.四种换流方式，实现的原理。 21.电压型、电流型逆变电路有什么区别这两个图要会画。 22.单相全桥逆变电路的电压计算。P102 23.会画buck、boost电路，以及这两种电路的输出电压计算。 24.这两种电路的电压、电流连续性有什么特点 做题，P138 2 3题，非常重要。 25.什么是PWM,SPWM。 26.什么是同步调制什么是异步调制什么是载波比，如何计算 27.载波频率过大过小有什么影响 28.会画同步调制单相PWM波形。 29.软开关技术实现原理。

电力拖动自动控制系统运动控制系统第版习题答案完整版

电力拖动自动控制系统运动控制系统第版习题 答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.020.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不 变，试问系统能够达到的调速范围有多大系统允许的静差率是多少 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?=

2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机 60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2Vmin/r, 求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) (1)]10000.050.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压* 8.8u U V =、比例调节 器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压 d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值开环时的输出电压是闭环是的多少倍（3）若把反 馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？ 解：（1）*(1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??=

《电力拖动》知识重点

根据电动机的分类，电力拖动分为交流拖动系统和直流拖动系统。用交流异步电动机和交流同步电动机拖动生产机械的系统称为交流拖动系统；以直流电动机拖动生产机械的系统称为直流拖动系统。 根据系统中电动机的数量，电力拖动又分为单机拖动系统和多机拖动系统。单机拖动系统结构简单，应用较广；多机拖动常用于大功率和有特殊控制要求的系统中。 什么是电力拖动？电力拖动系统由哪几部分组成？各部分有何作用？电力拖动是以电力为原动力，通过电气设备（如电动机等）带动生产机械来完成一定的生产任务。电力拖动系统由电源、电动机、生产机械和控制设备等4个基本部分组成。电源的作用是用以向拖动系统提供能源。电动机是生产机械的原动力，它的作用是将电能转变为机械能带动生产机械工作。生产机械是电动机拖动的对象，如提升机、通风机、水泵等。有时生产机械需要改变运行方式传递动力，电动机通过传动装置拖动生产机械完成生产工艺。控制设备是按照生产机械的要求去控制电动机的启动、调速、制动等运行过程的。 采用电动机拖动有哪些优点？ （1）电能输送方便、经济、便于分配 （2）可满足不同类型生产机械的需要，并且拖动效率高； （3）拖动性能好，能达到生产工艺要求的最佳工作状态； （4）能进行远距离监视、测量和控制，便于集中管理，容易实现生产过程的自动化。

机械特性：拖动系统中的转矩改变时，将导致系统速度的变化，它们之间的这种关系称为系统的转矩—转速特性，也称为机械特性。 电动机的机械特性可用特性方程式或特性曲线图表示，它是生产机械选配电动机和分析拖动系统的重要依据。 (P4) 固有机械特性：固有机械特性也称为自然特性，它是在电动机额定电压、额定频率（交流电动机）、额定励磁电流（直流电动机）的条件下，电动机回路无附加电阻或电抗时得到的机械特性。 人为机械特性：人为机械特性也称人工特性，是通过改变电动机的电压、频率、励磁电流以及串接电阻、电抗的方法而得到的机械特性。利用人为特性可以满足不同生产工艺过程的需要。 稳定工作点是指当拖动系统受到瞬时外来干扰后，系统能自动恢复到原来的静态工作点；否则为不稳定工作点。 工作点的稳定性是由电动机的机械特性和生产机械的机械特性二者之间的配合关系所决定的。 （P7） 直流电动机可将直流电转换为机械能，所以它需要直流电源供电。 直流电动机的结构主要由定子和转子两部分组成。定子用于产生磁场；转子通过换向器输入直流电流与磁场相互作用产生电磁转矩。直流电动机的转子通常称为电枢。 根据定子励磁绕组和电枢绕组连接方式的不同，直流电动机可分为他

电力拖动自动控制系统论文

东华大学研究生课程论文封面 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的课程论文，是本人独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人 亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：洪豪 注：本表格作为课程论文的首页递交，请用水笔或钢笔填写。

步 电 机 的 矢 量 控 制 理 论 本章首先阐述异步电动机的三相坐标系下的数学模型，然后根据坐标变换理论，得 到了它在两相静止坐标系下和两相同步坐标系下的数学方程，在此基础之上介绍了异步 电机的矢量控制原理【14 】。 1.1异步电机的数学模型 由于异步电机矢量控制调速系统的控制方式比较复杂，要确定最佳的方式，必须对 系统动静态特性进行充分的研究。异步电机本质上是一个高阶、非线性、强耦合的多变 量系统，为了便于研究，一般进行如下假设： (1) 三相定子绕组和转子绕组在空间均分布， 即在空间互差1200 所产生的磁动势沿 气隙圆周按正弦分布，并忽略空间谐波； (2) 各相绕组的自感和互感都是线性的，即忽略磁路饱和的影响 ； (3) 不考虑频率和温度变化对电阻的影响； (4) 忽略铁耗的影响。 无论三相异步电动机转子绕组为绕线型还是笼型，均将它等效为绕线转子，并将转 子参数换算到定子侧，换算后的每相绕组匝数都相等。这样异步电机数模型等效电路如 图1.1所示。 图1.1异步电机的物理模型 图1.1中，定子三相对称绕组轴线 A 、B, C 在空间上固定并且互差1200 ，转子对 称绕组的轴线 a 、 b 、 c 随转子一起旋转。我们把定子 A 相绕组的轴线作为空间参考坐标 轴，转子a 轴和定子A 轴间的角度，作为空间角位移变量。规定各绕组相电压、电流及 磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。这样，我们可以得到异步电机在三相静 止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。 1.1.1异步电机在三相静止坐标系下的数学模型 1、三相定子绕组的电压平衡方程为 (1-1) 式中以微分算子P 代替微分符号 相应地，三相转子绕组折算到定子侧的电压方程 (1-2) 式中：U A ,U B ,U C ,U a ，U b ,U c 为定子和转子相电压的瞬时值； iA ，iB ，i C ，ia ，ib ，ic 为定子和转子相电流的瞬时值； 屮 屮 屮 屮 屮 屮 A, B, C, a, b, c 为定子和转子相磁链的瞬时值； Rs,Rr 为定子和转子电阻。 将定子和转子电压方程写成矩阵形式：

《电力拖动自动控制系统》答案(全)

1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态 响应快，动态抗扰能力强。 1-2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？ 答：制动时，由于1g U 的脉冲变窄而导致d i 反向时，U g2 变正，于是VT 2导通， VT 2导通，VT 1关断。 1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么 关系？为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了？ 答：生产机械要求电动机提供的最高转速 max n 和最低转速min n 之比叫做调速范围， 用字母D 表示，即：min max n n D = 负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落N n ? 与理想空载转速min 0n 之比，称为系统的静差率S,即：min 0n n s N ?= 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为： ) 1(s n s n D N N -?= 由于在一定的N n 下，D 越大，min n 越小N n ? 又一定，则S 变大。所以，如果不考虑D ，则S 的调节也就会容易， 1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为min /1500max 0r n =，最低转速特性为 min /150min 0r n =，带额定负载的速度降落min /15r n N =?，且不同转速下额定速降N n ?不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多大？ 解 1115 150151500min 0max 0min max =--= ?-?-= = N N n n n n n n D %10150 15min 0== ?=n n s

电机与拖动试题库和知识点经典

电机与拖动 绪论一、名词解释1. 磁场:电流周围的效应 2.磁动势（磁通势、磁势）:产生磁场的源泉 3.磁场强度:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势影响强度的一个物理量。 4.磁场感应强度（磁通密度）:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势感应能力强弱的一个物理量。 5.磁通量Φ：垂直穿过某一截面（面积为S）磁力线的数目 6.磁阻：就是磁力线通过磁路时所遇到的阻碍，磁阻与磁路的长度成正比，与磁路的磁导率成反比，并与磁路的截面积成反比 7电感：其实质表征的就是电磁装置电与磁转换能力的大小。 二、填空 1、在电机中磁场的几个常用量分别是磁动势、磁场强度、磁感应强度、磁通等。 2、进行磁路分析和计算时，常用到磁路的基本定律有全电流定律、磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫定律。 3、电机的电流有交、直流之分，所以，旋转电机也有直流电机与交流电机两大类。 4、旋转电机是一种机电能量转换的机电装置。 5、把电能转换机械能的电机称为电动机; 把机械能转换电能的电机称为电发电机。 三、判断题 1、垂直穿过线圈的磁通量随时间变化，必然会在线圈中产生感应电动势。（√） 2、棱次定律表明垂直穿过线圈的变化磁通，会在线圈中产生电动势。（√） 3、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场变化率的方向一致的。（×） 4、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场方向一致的。（×） 六、问答题 1.电磁作用原理的综述 有电流必定产生磁场，即“电生磁” ；磁场变化会在导体或线圈中产生感应电动势，即“动磁生电” ;载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，即“电磁生力” 第一章直流电机的原理与结构 一、名词解释 （一）1.电枢：在电机中能量转换的主要部件或枢纽部分 2.换向：直流电机电枢绕组元件从一条支路经过固定不动的电刷短路，后进入另一条支路，元件中的电流方向改变的过程。 3.额定值：在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。 （二） 1.电机：机电能量（或机电信号）转换的电磁装置 2.直流电机：直流电能与机械能量进行转换的电磁装置 3.直流发电机：把机械能量转换为直流电能的电磁装置 4.直流电动机：把直流电能转换为机械能量的电磁装置 5.交流电机：交流电能与机械能量进行转换的电磁装置 6.交流电动机：把交流电能转换为机械能量的电磁装置 7.交流发电机：把机械能量转换为交流电能的电磁装置 （三）第一节距：同一元件的两个元件边在电枢圆周上所跨的距离 （四）极距：相邻两个磁极轴线之间的距离 （五）电角度：磁场在空间变化一周的角度表示 二、填空 1、铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。

电力拖动自动控制知识点总结

第1章 绪论 1、电机的分类？ ①发电机(其她能→电能)直流发电机与交流发电机 ②电动机(电能→其她能) 直流电动机:有换向器直流电动机(串励、并励、复励、她励)与 无换向器直流电动机(又属于一种特殊的同步电动机) 交流电动机:同步电动机 异步电动机:鼠笼式、绕线式、伺服电机 控制电机:旋转变压器 自整角机 力矩电机 测速电机 步进电机(反应式、永磁式、混合式) 2、根据直流电机转速方程 n — 转速(r/min); U — 电枢电压(V) I — 电枢电流(A); R — 电枢回路总电阻( Ω ); Φ — 励磁磁通(Wb);Ke — 由电机结构决定的电动势常数。 三种方法调节电动机的转速:(1)调节电枢供电电压 U ; (2)减弱励磁磁通 Φ;(3)改变电枢回路电阻 R 。 调压调速:调节电压供电电压进行调速,适应于:U ≤Unom,基频以下,在一定范围内无级平滑调速。 弱磁调速:无级,适用于Φ≤Φnom,一般只能配合调压调速方案,在基频以上(即电动机额定转速以上)作小范围的升速。 变电阻调速:有级调速。 问题3:请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点,并说明今后电力传动系统的发展的趋势。 * 直流电机调速系统 优点:调速范围广,易于实现平滑调速,起动、制动性能好,过载转矩大,可靠性高,动态性能良好。 缺点:有机械整流器与电刷,噪声大,维护困难;换向产生火花,使用环境受限;结构复杂,容量、转速、电压受限。 * 交流电机调速系统(正好与直流电机调速系统相反) 优点:异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉,使用环境广,运行可靠,便于制造大容量、高转速、高电压电机。大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。 缺点:调速性能比直流电机差。 * 发展趋势:用直流调速方式控制交流调速系统,达到与直流调速系统相媲美的调速性能;或采用同步电机调速系统、 第2章 闭环控制的直流调速系统 1、常用的可控直流电源有以下三种 ? 旋转变流机组——用交流电动机与直流发电机组成机组,以获得可调的直流电压。 ? 相控整流器——把交流电源直接转换成可控的直流电源。 ? 直流斩波器或脉宽调制变换器——先用不可控整流交流电变换成直流电,然后用PWM 脉宽调制方式调节输出的直流电压。 2、由原动机(柴油机、交流异步或同步电动机)拖动直流发电机 G 实现变流,由 G 给需要调速的直流电动机 M 供电,调节G 的励磁电流 i f 即可改变其输出电压 U ,从而调节电动机的转速 n 。 这样的调速系统简称G-M 系统,国际上通称Ward-Leonard 系统。 3、晶闸管-电动机调速系统(简称V-M 系统,又称静止的Ward-Leonard 系统), 4、晶闸管触发与整流装置的放大系数与传递函数 在动态过程中,可把晶闸管触发与整流装置瞧成就是一个纯滞后环节,其滞后效应就是由晶闸管的 Φ-=e C IR U n

电力拖动自动控制系统习题答案_陈伯时

《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题 2-2 调速系统的调速范围是 1000~100r/min ，要求静差率 s=2%，那么系统允许的稳态速降是 多少？ 解：系统允许的稳态速降 sn 0 02 × 100 ? n N = = = 2 04( r min ) ( 1 ? s ) ( 1 ? 0 02) 2-5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。已知直流电动机 = 60 k W ， P N U N = 220 V ， I N = 305 A ， n N = 1000 r m in ， 主 电 路 总 电 阻 R = 0 18? ， C = 0 2 V ? min r ，求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 ?n 为多少？ N （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 s 多少？ N （3）额定负载下的转速降落 ?n 为多少，才能满足 D = 20, s ≤ 5% 的要求。 N 解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 I R 305 × 0 18 N ? n = = = 274 5( r min ) N C 0 2 （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 ? n 274 5 N s = = ≈ 0 215 = 21 5% N n + ? n 1000 + 274 5 N N （3）额定负载下满足 D = 20, s ≤ 5% 要求的转速降落 n s 1000 × 0 05 N ? n = = ≈ 2 63 ( r min ) N D ( 1 ? s ) 20 × ( 1 ? 0 05) 2-6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构如图所示，已知给定电压 U u = 8 8 V , 比例调节放大 系数 K = 2, 晶闸管装置放大系数 K = 15, 反馈系数 γ = 0 7 。求： p （1）输出电压 U ； d （2）若把反馈线断开， U 为何值？开环时的输出电压是闭环时的多少倍？ d （3）若把反馈系数减至 γ = 5 U 应为多少？ u 解：（1）输出电压 K K 2 × 15 p s U = U = × 8 8 = 12( V ) ； d u 1 + K K γ 1 + 2 × 15 × 0 7 p s （2）若把反馈线断开， U = K K U = 2 × 15 × 8 8 = 264 ( V) ；开环时的输出电压是闭环 d p s u 时的 264 12 = 22 倍。 （3）若把反馈系数减至 γ = 5 ，当保持同样的输出电压时，给定电压 1 + K K γ 1 + 2 × 15 × 0 35 p s U = U = × 12 = 4 6( V ) 。 u d K K 2 × 15 p s