现代电机控制技术复习资料

1.机电能量转换：dt时间内磁能的变化d W m=ΨA di A+ΨB di B+i A i BeL AB(θr)/eθr dθr，由绕组A和B中变压器电动势从电源所吸收的全部电能加之运动电动势从电源所吸收电能的一半所组成；由运动电动势吸收的另外一半电能成为转换功率，成为机械功率。产生感应电动势是耦合场从电源吸收电能的必要条件，产生运动电动势是通过耦合场实现机电能量转换的关键。转子在耦合场中运动产生电磁转矩，运动电动势和电磁转矩构成一对机电耦合项，是机电能量转换的核心部分。

2.磁阻转矩：t e=?0.5 L d?L q i A2sin2θr。当转子凸极轴线与定子绕组轴线重合，此时气隙磁导最大，定义此时定子绕组的自感为直轴电感L d；当转子交轴与定子绕组轴线重合，此时气隙磁导最小，定义此时定子绕组的自感为交轴电感L q；因此在转子旋转过程中，定子绕组的自感将发生变化。由于转子运动使气隙磁导发生变化而产生的电磁转矩称为磁阻转矩。转子励磁产生的电磁转矩称为励磁转矩。

3.直流电机电磁转矩：主磁极基波磁场轴线定义为d（直）轴，d轴反时针旋转90°定义为q（交）轴。直流电动机的电枢绕组又称为换向器绕组，其特征：电枢绕组本来是旋转的，但在电刷和换向器的作用下，电枢绕组产生的基波磁场轴线在空间却固定不动。在动态分析中，常将换向器绕组等效为一个单线圈，若电刷放在几何中性线上，单线圈的轴线就被限定在q轴，称为q轴线圈。因q轴磁场在空间是固定的，当q轴磁场变化时会在电枢绕组内感生变压器电动势；同时它又在旋转，在d轴励磁磁场作用下，还会产生运动电动势，q轴线圈为能表示出换向器绕组这种产生运动电动势的效应，它应该也是旋转的。这种实际旋转而在空间产生的磁场却静止不动的线圈具有伪静止特性，称为伪静止线圈，它完全反映了换向器绕组的特征，可以由其等效和代替实际的换向器绕组。电磁转矩t e=Ψf i a，控制i f不变，改变i a即改变t e，线性控制良好。转子产生运动电动势，不断吸收电能，同时将电能转换为机械能，此时转子成为了能量转换的“中枢”，因此称为电枢。

4.三相异步电机电磁转矩：其运行原理是①定子三相绕组通入三相对称正弦电流，②将会在气隙中产生正弦分布的两极旋转磁场，当转子静止不动时，由电磁感应原理，定子旋转磁场将在转子绕组中感生出三相对称正弦电流，其同样会在气隙中产生两极旋转磁场，旋转速度和方向与定子旋转磁场相同，但存在相位差，③定、转子旋转磁场相互作用产生电磁转矩，若其大于负载转矩，转子将开始旋转，而转子速度总是小于定子旋转磁场速度，否则转子绕组不会感生电流，电磁转矩也将消失，所以称为异步电机。当转子速度稳定于ωr，与定子旋转磁场的转速差为Δω=ωs?ωr，可用转差率s表示这种速度差，即s=(ωs?ωr)/ωs。气隙旋转磁场在转子绕组中感生的三相对称电流频率为ωf，ωf=ωs?ωr=sωs，称为转差频率。

5.磁动势矢量：通过控制三相电流（时间变量）能控制三相绕组的基波磁动势波（空间矢量）。f s运动轨迹圆形，圆的半径是每相基波磁动势最大幅值的3/2倍。

6.三相感应电机定、转子磁链：Ψs=Ψsσ+Ψg，Ψr=Ψrσ+Ψg，Ψg=Ψsg+Ψrg，其中Ψsσ=L sσi s，Ψrσ=L rσi r，Ψsg=L m i s，Ψrg=L m i r，根据上式能够完成矢量图的绘制。Ψg是气隙磁链矢量，Ψs和Ψr是

定、转子磁链矢量，Ψsσ和Ψrσ是定、转子漏磁链矢量，Ψsg和Ψrg是定、转子励磁磁链矢量。

7.矢量控制：其核心是直接控制产生转矩的各空间矢量，不仅在稳态下，在动态下也能严格地控制各矢量在空间复平面内的幅值和相位，因而可以精确地控制转矩。所以矢量控制是一种以动态控制为出发点，追求动态控制品质的现代控制技术。

8.基于转子磁场的转矩控制：对于三相感应电动机，采用T-I等效电路消除了转子回路中的漏电感，将I s分解为一个产生转子磁场的励磁分量I sM，和一个产生电磁转矩的转矩分量I sT。i s可在空间分解成无数对分量i M和i T，其中只有一个特定轴系，此轴系的M轴应与转子磁链矢量Ψr始终取得一致，此时i M才会是产生Ψr的真实励磁电流。通常，将此称为MT轴系沿转子磁场定向，简称磁场定向，将此时的MT轴系称为转子磁场定向MT轴系。

9.坐标变换和矢量变换：①静止ABC轴系到静止DQ轴系：为满足功率不变约束，设定DQ轴系中定、转子绕组有效匝数均为ABC轴系每相绕组有效匝数的3/2倍。磁动势等效是坐标变换的基础和原则。仅是一种相数变换。②静止DQ轴系到任意同步旋转MT轴系：能够将定子两相绕组中的对称正弦电流变换为MT 轴系定子两相绕组中的恒定直流，是一种频率变换，它起到了电刷和换向器同样的作用，故又称换向器变换。经过这种变换，将定、转子绕组变换为换向器绕组，并最终等效为直流电动机，因此极大地提高了三相感应电动机的转矩控制水平。

10.论述三相感应电机矢量变换：①相数变换，由静止三相ABC轴系变换到静止两相DQ轴系。②频率变换，由静止DQ轴系变换到任意同步旋转的MT轴系。③频率变换的变换矩阵相当于一台变频器，这种变换起到电刷和换向器同样的作用，称为换向器变换，将DQ轴系下定、转子绕组同时变换为换向器绕组，使三相感应电机最终等效为直流电动机，因此极大地提高了三相感应电动机的转矩控制水平。

11.转子磁场定向：约束条件是转子磁场在T轴方向上的分量为0。MT轴系沿转子磁场定向，可称为基于转子磁场定向的矢量控制或磁场定向控制（FOC）。磁场定向分为直接和间接磁场定向，对应地矢量控制为直接和间接矢量控制。直接磁场定向：它是通过磁场检测或运算确定转子磁链矢量的空间位置。直接检测磁场，方法简单，但由于定、转子齿槽影响，检测信号脉动大，实际难以应用，通常是通过运算估计出转子磁链矢量，又称为磁链观测法。间接磁场定向：不需要观测转子磁链矢量实际位置，通过控制转差频率实现定向，又称为转差频率法。

12.永磁同步电机（PMSM）模型：按永磁体安装形式分为面装式、插入式和内装式。面装式PMSM等效为电励磁三相隐极同步电动机；插入式PMSM等效为电励磁三相凸极同步电动机。

13.面装式PMSM矢量控制弱磁原理：①PMSM转子励磁不可调节，为实现弱磁，利用磁动势矢量f s使其对永磁体产生去磁作用。②若控制电流矢量与励磁磁场夹角大于90°，f s便会产生直轴去磁分量f d，对永磁体产生去磁作用。③若同时考虑i d和i q作用，就可在dq轴系内将面装式PMSM等效为他励直流电动机，dq轴

磁场不存在耦合，所以通过控制i d和i q能独立地进行弱磁和转矩控制，实现了两种控制的解耦。

14.面装式PMSM和三相感应电机矢量控制比较：①面装式PMSM只需将定子三相绕组变换为换向器绕组，而三相感应电机必须将定、转子绕组同时变换为换向器绕组。②对于三相感应电机，采用直接磁场定向时，电机运行参数的变化严重影响估计的精确性，采用间接磁场定向也摆脱不了转子参数的影响；而PMSM可通过传感器直接观测到转子磁场轴线位置，容易实现且不受参数变化影响。③三相感应电机运行原理基于电磁感应，机电能量转换在转子中完成，使转矩控制复杂；三相同步电机运行原理依靠定、转子双边励磁，机电能量转换在定子中完成，转矩控制比感应电机简单，PMSM的转子磁场由永磁体提供，若不采用弱磁，则省去了励磁控制，使控制系统更简单。

15.谐波转矩产生的原因：为产生恒定电磁转矩，要求PMSM的电动势和电流为正弦波，但永磁励磁磁场在空间分布不可能是完全正弦的，感应电动势波形也可能畸变；由逆变器馈入的定子电流，尽管调制后可以逼近正弦波，但其中还含很多谐波，所以会产生谐波转矩。

16.纹波转矩及削弱方法：将因感应电动势和电流波形畸变引起的谐波转矩称为纹波转矩。为消除，首先使永磁体产生的励磁磁场尽量按正弦分布，以降低谐波幅值；其次绕组采用短距和分布绕组。

17.齿槽转矩及削弱方法：将因定子开槽引起的齿谐波磁场产生的谐波转矩称为齿槽转矩。为消除，合理选择永磁体宽度和齿槽宽度比，可减小气隙磁导变化；定子斜槽和转子斜极可以有效削弱齿槽转矩，对于永磁体，转子斜极比较困难，可以采用多块永磁体连续移位的措施。

18.直接转矩控制的对象：它直接将定子磁链和转矩作为控制变量，提高了系统的动态响应能力。

19.定子电压矢量控制电磁转矩：u s=u sr+u sn，其中u sr=dΨs/dt，u sn=ωsΨs。通过控制u sr可以控制Ψs的幅值（增大或减小），通过控制u sn可以控制Ψs的旋转速度（方向和大小）。若使Ψs的旋转速度大于Ψr的旋转速度，则会增大负载角δsr，否则会使其减小，于是通过控制u sr和u sn就可以控制Ψs和δsr，也就控制了电磁转矩。

20.滞环比较（砰砰）控制：逆时针方向旋转拉大负载角，增大电磁转矩。1到8种开关状态：100、110、010、011、001、101、111、000。零电压矢量能缓和电磁转矩的剧烈变化，以减小转矩脉动。

21.空间适量调制（SVPWM）出现背景和概念：滞环比较控制中每个周期只能选择一个开关电压矢量来同时控制Ψs的幅值和旋转速度，切向和径向矢量不一定是所预期的电压矢量，导致磁链和转矩控制偏差大；滞环比较器无法区别偏差大小，也无法考虑转速变化影响，综上，SVPWM提供了有效的解决途径。常规直接转矩控制在一个采样周期内只能选择一个开关电压矢量，但若将一个采样周期分为几个时间段，每个时间段选择一个，便可以在一个周期内组合成多个不同的电压矢量，这扩大了电压矢量的选择范围，使之能够选择到更合适的电压矢量，这种控制方法即为SVPWM。

22.三相感应电机的直接转矩和转子磁场矢量控制比较：①直接转矩控制直接选定子磁链矢量为控制变量，是

在ABC轴系内进行的，因此无需进行磁场定向和矢量变换，所以更为直接和简捷；另外，还可以利用切向电压分量改变负载角的变化速率，能够快速控制转矩，这可以提高系统的快速性。然而，正是因为直接转矩控制是在ABC轴系内进行的一种直接控制方式，所以不能像转子磁场定向那样实现解耦和线性控制。②转子磁场定向转矩控制，通过控制励磁电流控制转子磁链，控制转矩电流控制电磁转矩，两者间可以实现解耦控制。并且解决了三相感应电机转矩生成和控制中存在的强耦合和非线性问题，使转矩控制可以与他励直流电机相媲美。但是，这种控制只有在沿转子磁场定向的MT轴系中才能实现，为此必须先进行磁场定向，然后进行矢量变换，将励磁电流和转矩电流变换为三相电流。

23.三相感应电机的直接转矩和定子磁场矢量控制比较：对电磁转矩控制的实质是对电机内磁场的控制。直接转矩控制直接以定子磁场为控制变量，对转矩控制而言，似乎较直接，其实不然。因为磁场是由电流建立的，控制磁场的实质是控制建立磁场的电流，从这一角度看，矢量控制对转矩的控制才更为直接，只要能快速准确地控制电流，就相当于快速准确地控制转矩。定子磁场定向矢量控制和直接转矩控制虽然都利用了定子电压分量方程，但是却都利用电压分量来控制电流分量。在沿定子磁场定向的MT轴系内，无论采用直接转矩控制还是矢量控制，都不能改变电机转矩控制的非线性特性。

24.面装式PMSM直接转矩控制原理：①t e=(p0ΨfΨs sinδsf)/L s。②由上式知，转子磁链矢量Ψf幅值不变，若能控制定子磁链矢量Ψs幅值为常值，电磁转矩就仅与负载角δsf有关，通过控制δsf可以控制电磁转矩，这就是PMSM直接转矩控制基本原理。

25.面装式PMSM直接转矩控制弱磁原理：①通过控制定子磁链实现弱磁。②ωr=u s/Ψs。③若保持Ψs?不变，在电压极限u s max约束下，转速ωr受到限制，可达到最大速度ωrt，称为转折速度，此时若要再提高转速，就要减小定子磁链Ψs，也就需要弱磁控制，可令指令值Ψs?与转速反比例地减小，即有Ψs?= k f u s max/ωr，其中k f≤1，当k f=1，说明弱磁是从转速达到转折速度ωrt时开始的；当k f<1，说明实际弱磁点是提前开始的。

26.面装式PMSM直接转矩和转子磁场矢量控制比较：①控制变量不同。直接转矩控制选择了Ψs和δsf为控制变量，可以直接由u s控制Ψs的幅值和速度，进而直接控制转矩；转子磁场矢量控制选择i d和i q为控制变量。

②控制过程不同。直接转矩控制在ABC轴系内进行，不需要坐标变换，使系统简化；转子磁场矢量控制是在沿转子磁场定向的dq轴系内进行，需要矢量变换。③控制结果不同。直接转矩控制是非线性控制，转矩控制和定子磁链控制间存在耦合；转子磁场矢量控制将PMSM变换为等效的直流电动机，有效解决了转矩控制的非线性和耦合问题，是一种线性控制。

1、三相感应电机的两种等效电路

图1. 三相感应电动机稳态等效电路（T-I 型等效电路）

图2. 三相感应电动机稳态等效电路（T 型等效电路）

2、机械运动方程

r d dt ωθω=22e load d d T J R T dt dt

ωωωθθ=++ 对电动机转子位置的控制也只能通过控制动转矩（Te - TL ）来实现。为构成高性能伺服系统，就需要对电磁转矩具备很强的控制能力。

3、解释磁能和磁共能表示的电磁感应公式的物理意义。

上式为线圈A 励磁的能量公式，考虑了铁心磁路和气隙磁路内总的磁场储能。

以电流为自变量，对磁链进行积分，得到磁共能：

磁能m W 不仅是A ψ和B ψ的函数，同时又是转角r θ的函数；磁共能'

m W 不仅为A i 和B i 的函数，同时还是r θ的函数，即有 ()

()'',,,,m m A A r m m A B r W W W W i i ψψθθ==

，当转子因微小角位移引起系统磁能变化时，转子上将受

到电磁转矩作用，电磁转矩方向应为在恒磁链下倾使系统磁能减小的方向.

当转子因微小位移引起系统磁共能发生变化时，会受到电

磁转矩的作用，转矩方向应为在恒定电流下倾使系统磁共能增加的方向

4、磁阻转矩、生成原理

由于凸极式转子结构原因，电机气隙不像隐极式转子是均匀的，当转子凸极轴线与定子绕组轴线重合，此时气隙磁导最大，定义此时定子绕组的自感为直轴电感Ld ；当转子交轴与定子绕组轴线重合，此时气隙磁导最小，定义此时定子绕组的自感为交轴电感Lq ；因此在转子旋转过程中，定子绕组的自感将发生变化。由于转子运动使气隙磁导发生变化而产生的电磁转矩称为磁阻转矩。

现代控制理论在电机中的应用

现代控制理论与电机控制 刘北 070301071 电气工程及其自动化0703班 现代控制理论在电机控制中的具体应用： 自70年代异步电动机矢量变换控制方法提出，至今已获得了迅猛的发展。这种理论的主要思想是将异步电动机模拟成直流机，通过坐标变换的方法，分别控制励磁电流分量与转矩电流分量，从而获得与直流电动机一样良好的动态调速特性。这种控制方法现已较成熟，已经产品化，且产品质量较稳定。因为这种方法采用了坐标变换，所以对控制器的运算速度、处理能力等性能要求较高。近年来，围绕着矢量变换控制的缺陷，如系统结构复杂、非线性和电机参数变化影响系统性能等等问题，国内、外学者进行了大量的研究。伴随着推进矢量控制、直接转矩控制和无传感器控制技术进一步向前发展的是人工智能控制，这是电机现代控制技术的前沿性课题，已取得阶段性的研究成果，并正在逐步实用化。 矢量控制和直接转矩控制技术的一个新的发展方向是直接驱动技术，这种零方式消除了传统机械传动链带来的一系列不良影响，极大地提高了系统的快速响应能力和运动精度。但是，这种机械上的简化，导致了电机控制上的难度。为此，需要电机控制技术的进一步提高和创新。这正是电机现代控制技术有待深入研究和具有广阔开发前景的新领域。 电机的现代控制技术与先进制造装备息息相关，已在为先进制造技术的重要研究领域之一，国内很多学者和科技人员正在从事这方面的研究和开发。 一、三相感应电动机的矢量控制 1、 定、转子磁动势矢量 三相感应电动机是机电能量转换装置，这种的物理基础是电磁间的相互作用或者磁场能量的变化。因此，磁场是机电能量转换的媒介，是非常重要的物理量。为此，对各种电动机都要了解磁场在电动机空间内的分布情况。感应电动机内磁场是由定、转子三相绕组的磁动势产生的，首先要确定电动机内磁动势的分布情况。对定子三相绕组而言，当通以三相电流A i 、B i 、C i 时，分别产生沿着各自绕组轴线脉动的空间磁动势波，取其基波并记为A f 、B f 、C f ，显然它们都是空间矢量。对于分布和短矩绕组，定义正向电流产生的空间磁动势波基波的轴线为该相绕组的轴线，亦即A f 、B f 、C f 是以ABC 为轴线沿圆周正弦分布的空间矢量，各自的幅值是变化的，取决于相电流的瞬时值，即有

《驱动电机及控制技术》课程标准-电气自动化专业

《电机驱动技术》课程标准 一、课程基本信息 二、课程定位与作用 （一）课程定位 《电机驱动技术》课程的开设是通过深入企业调研，与专业指导委员会专家共同论证，根据工作任务与职业能力分析，以必须、够用为度，以掌握知识、强化应用、培养技能为重点，以机电一体化相关工作任务为依据设置本课程。 （二）课程的作用 《电机驱动技术》课程是机电一体化专业必修的一门专业核心课程。是在电工电子、电力拖动等课程基础上，开设的一门综合性较强的核心课程，其任务是使学生掌握常用电动机的结构及其控制方法，培养学生对常用电动机的结构原理分析及控制策略的设计能力；对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高学生的综合素质与职业能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。 三、课程设计理念 《电机驱动技术》课程的设计以生产实际中的具体案例为主，其服务目标是以就业为导向，以能力为本位，以素质为基础。注重实用性，坚持以实为本，避开高深理论推导和内部电路的过细研究，适当降低理论教学的重心，删除与实际工作关系不大的繁冗计算，注重外部特性及连线技能，同时兼顾对学生素质、能力的培养，做到既为后续课程服务，又能直接服务于工程技术应用能力的培养。 四、课程目标 学生通过学习《电机驱动技术》课程，使学生能掌握机电设备常使用的几种电动机--直流电动机、交流感应电动机、交流永磁电动机和开关磁阻电动机的结构、原理及应用以及驱动电动机的结构及其控制方法。熟悉电机调速、分析及控

制。结合生产生活实际，培养学生对所学专业知识的兴趣和爱好，养成自主学习与探究学习的良好习惯，从而能够解决专业技术实际问题，养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。 【知识目标】 掌握驱动电机的结构原理及应用，掌握功率变换器电路及其应用技术，驱动电机控制技术及新型电机的结构特点与选用。 【能力目标】 能对对驱动电机各种控制电路进行选择、应用和设计，能够准确描述各种电机控制技术的控制原理及特点，并针对不同电机选用不同的控制方式。 【素质目标】 能整体把握驱动电机及控制技术的应用及在日后的工作中解决实际问题。培养学生实事求是的作风和创新精神，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，培养学生一丝不苟的工作作风和良好的团队协作精神。 五、课程内容设计 根据学院对机电一体化专业人才培养方案的要求，结合就业岗位的技能需求，按照职业教育理念，本课程设计了三个教学项目，具体内容如下：

现代电机控制技术复习资料

1.机电能量转换：dt时间内磁能的变化d W m=ΨA di A+ΨB di B+i A i BeL AB(θr)/eθr dθr，由绕组A和B中变压器电动势从电源所吸收的全部电能加之运动电动势从电源所吸收电能的一半所组成；由运动电动势吸收的另外一半电能成为转换功率，成为机械功率。产生感应电动势是耦合场从电源吸收电能的必要条件，产生运动电动势是通过耦合场实现机电能量转换的关键。转子在耦合场中运动产生电磁转矩，运动电动势和电磁转矩构成一对机电耦合项，是机电能量转换的核心部分。 2.磁阻转矩：t e=?0.5 L d?L q i A2sin2θr。当转子凸极轴线与定子绕组轴线重合，此时气隙磁导最大，定义此时定子绕组的自感为直轴电感L d；当转子交轴与定子绕组轴线重合，此时气隙磁导最小，定义此时定子绕组的自感为交轴电感L q；因此在转子旋转过程中，定子绕组的自感将发生变化。由于转子运动使气隙磁导发生变化而产生的电磁转矩称为磁阻转矩。转子励磁产生的电磁转矩称为励磁转矩。 3.直流电机电磁转矩：主磁极基波磁场轴线定义为d（直）轴，d轴反时针旋转90°定义为q（交）轴。直流电动机的电枢绕组又称为换向器绕组，其特征：电枢绕组本来是旋转的，但在电刷和换向器的作用下，电枢绕组产生的基波磁场轴线在空间却固定不动。在动态分析中，常将换向器绕组等效为一个单线圈，若电刷放在几何中性线上，单线圈的轴线就被限定在q轴，称为q轴线圈。因q轴磁场在空间是固定的，当q轴磁场变化时会在电枢绕组内感生变压器电动势；同时它又在旋转，在d轴励磁磁场作用下，还会产生运动电动势，q轴线圈为能表示出换向器绕组这种产生运动电动势的效应，它应该也是旋转的。这种实际旋转而在空间产生的磁场却静止不动的线圈具有伪静止特性，称为伪静止线圈，它完全反映了换向器绕组的特征，可以由其等效和代替实际的换向器绕组。电磁转矩t e=Ψf i a，控制i f不变，改变i a即改变t e，线性控制良好。转子产生运动电动势，不断吸收电能，同时将电能转换为机械能，此时转子成为了能量转换的“中枢”，因此称为电枢。 4.三相异步电机电磁转矩：其运行原理是①定子三相绕组通入三相对称正弦电流，②将会在气隙中产生正弦分布的两极旋转磁场，当转子静止不动时，由电磁感应原理，定子旋转磁场将在转子绕组中感生出三相对称正弦电流，其同样会在气隙中产生两极旋转磁场，旋转速度和方向与定子旋转磁场相同，但存在相位差，③定、转子旋转磁场相互作用产生电磁转矩，若其大于负载转矩，转子将开始旋转，而转子速度总是小于定子旋转磁场速度，否则转子绕组不会感生电流，电磁转矩也将消失，所以称为异步电机。当转子速度稳定于ωr，与定子旋转磁场的转速差为Δω=ωs?ωr，可用转差率s表示这种速度差，即s=(ωs?ωr)/ωs。气隙旋转磁场在转子绕组中感生的三相对称电流频率为ωf，ωf=ωs?ωr=sωs，称为转差频率。 5.磁动势矢量：通过控制三相电流（时间变量）能控制三相绕组的基波磁动势波（空间矢量）。f s运动轨迹圆形，圆的半径是每相基波磁动势最大幅值的3/2倍。 6.三相感应电机定、转子磁链：Ψs=Ψsσ+Ψg，Ψr=Ψrσ+Ψg，Ψg=Ψsg+Ψrg，其中Ψsσ=L sσi s，Ψrσ=L rσi r，Ψsg=L m i s，Ψrg=L m i r，根据上式能够完成矢量图的绘制。Ψg是气隙磁链矢量，Ψs和Ψr是

电机及其控制技术模拟试题汇总

考试题型： 一、选择题（30分）； 二、判断题（20分）； 三、问答题（15分）； 四、计算题（15分）； 五、设计（电路图）（20分）。 一、选择题（30） 1、一台他励直流电动机拖动恒转矩负载，当电枢电压降低时，电枢电流和转速将( 3 )。 (1)电枢电流减小、转速减小 (2)电枢电流减小、转速不变(3)电枢电流不变、转速减小 (4)电枢电流 不变、转速不变 2、一台直流发电机由额定运行状态转速下降为原来的50%，而励磁电流和电枢电流保持不变，则( 1 )。 (1)电枢电势下降50% (2)电磁转矩下降50% (3)电枢电势和电磁转矩都下降50% (4)端电压下降50% 3、一台直流电动机起动时，励磁回路应该( 3 )。 (1)与电枢回路同时接入 (2)比电枢回路后接入 (3)比电枢回路先接入(4)无先后次序 4、定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生( 2 )。 (1) 气隙磁场 (2)旋转磁场 (3)对称磁场 (4) 脉动磁场 5、热继电器是利用( 1 )来切断电路的保护电器。 (1) 电流的热效应 (2) 电流的磁效应 (3) 电压的热效应 (4) 速度 6、交流接触器上的短路环的作用是减少吸合时产生的( 1 )。 (1) 振动(2)热量 (3)磁场 (4)电流 7、长期带额定负载运行的交流接触器，其额定电流通常选( 3 )。 (1)小于负载额定电流 (2)等于负载额定电流(3)负载额定电流的1.3—2倍 (4)愈大愈好 8、已知一台异步电动机的额定转速n=970r/min，则该电动机的额定转差率SN为（ 3 ） （1） 0.01 （2） 0.02 （3） 0.03 （4） 0.04 9、一般对于经常起动的电动机来说，如果它的容量( 1 )就可以直接起动。 （1）小于供电变压器容量的20％（2）大于供电变压器容量的20％（3）等于供电变压器的容量（4）小于供电变压器容量的50％ 10、熔断器是用于供电线路和电气设备( 3 )保护的电器 (1) 过载 (2) 过流(3) 短路 (4) 过压 1、原理图中，各电器的触头都按 ( B ) 时的正常状态画出。 A.通电 B. 没有通电或不受外力作用 C.受外力 D 动作 2、热继电器是对电动机进行（C ）保护的电器。 A．过流 B. 短路 C. 过载 D 过压 3、三相异步电动机有一相断路而成单相运行时，则 ( A ) A 电流变大而输出转矩变小 B 电流和输出转矩都变大 C 电流和输出转矩都不变 D电流和输出转矩都变小 4、直流电动机的几种人为机械特性中，哪种的硬度不变？（ B ） A 电枢串电阻的人为机械特性 B 改变电枢电压的人为机械特性 C 减弱磁通的人为机械特性 D 以上三种都不是 5、下面对异步电动机降低定子电压的人为机械特性的描述，哪种是正确的？（C ） A 最大转矩Tm不变，临界转差率Sm不变B最大转矩Tm不变，临界转差率Sm变大 C 最大转矩Tm降低，临界转差率Sm不变 D 最大转矩Tm降低，临界转差率Sm变小

王成元 《现代电机控制技术》作业

一、论述PMSM 转矩生成及其控制 要求： 1．面装式PMSM 定子磁场矢量方程为f s s s ψi ψ+=L ，说明PMSM 内存在哪三个正弦分布磁场，为什么可以其中任何两个磁场相互作用来表达电磁转矩生成，试分别推导其相应的电磁转矩矢量方程。 答：在面装式PMSM 中，存在由永磁体产生的励磁磁场f ψ，由定子电流矢量s i 产生的电枢磁场s s i L 和由两者合成而得的定子磁场s ψ。转矩生成的本质就是两个磁场相互作用生成的，所以PMSM 中的电磁转矩可以由任何两个磁场的相互作用来表示。 电磁转矩可以看成是由转子磁场与电枢磁场相互作用生成的，其表达式为： ?=f e p t ψ s i =()s 1i s f s L L p ?ψ 电磁转矩也可以看成是定子磁场与电枢磁场相互作用生成的，其表达式为： ()()s s s 11i i i s s s s s f s e L L p L L L p t ?=?+=ψψ 电磁转矩也可以看成由转子磁场与定子磁场相互作用生成的，其表达式为： ()s f s f s s s e L p L L p t ψ ψ ψ ψ?= +?=11s i 。 其相应的推导过程如下： 电磁转矩t e ，机械角速度Ωr ，机械功率P m 以及机械能W m 之间有如下的关系，即 dt dWm Pm r te = =Ω (1) 由式（1）可以推导出电磁转矩矢量表达式。为此可先推导机械能量dW m 的方程。 根据机-电能量转换原理，向电动机输入的电能We 应包括以下几个部分的能量，即 W e =W r +W f +W m (2) 式中，W r 为定、转子损耗掉的能量；W f 为磁场储能。于是有 dW e =dW r +dW f +dW m (3) 下面推导式（3）右端三项的表达式。 假定定子没有零序分量，则有 dWe=Re(u s i s +u r i r )dt (4) W r 中应该包括定、转子绕组的电阻损耗，磁性材料中的磁滞和涡流损耗、风耗

2016年现代电气控制系统安装与调试”赛题B题资料

2016年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试（B题） 工 作 任 务 书 （总时间：240分钟） 场次号工位号

注意事项 一、本任务书共14页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。 二、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。 四、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队3分；若因人为操作损坏器件，酌情扣5-10分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。 五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。 六、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。 七、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。

请按要求在4个小时内完成以下工作任务： 一、按“平面仓库系统”控制要求，设计电气控制原理图，制定相应的I/O分配表，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。 二、按“平面仓库系统”控制要求，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。 三、根据赛场设备上所提供的故障考核装置，参考X62W铣床电气原理图，排除机床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。 本次工作任务请在YL-158GA1型现代电气控制系统安装与调试实训考核装置上完成，该装置的结构介绍及使用方法请参考用户说明书。操作过程中，须遵守安全操作规程和职业素养要求的相关规定。

现代电气控制系统安装与调试赛题B题资料

现代电气控制系统安装与调试赛题B 题资料

全国职业院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试（B题） 工 作 任 务 书 （总时间：240分钟） 场次号工位号

注意事项 一、本任务书共14页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。 二、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。 四、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队3分；若因人为操作损坏器件，酌情扣5-10分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。 五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。 六、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。 七、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。

请按要求在4个小时内完成以下工作任务： 一、按“平面仓库系统”控制要求，设计电气控制原理图，制定相应的I/O分配表，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。 二、按“平面仓库系统”控制要求，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。 三、根据赛场设备上所提供的故障考核装置，参考X62W铣床电气原理图，排除机床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。 本次工作任务请在YL-158GA1型现代电气控制系统安装与调试实训考核装置上完成，该装置的结构介绍及使用方法请参考用户说明书。操作过程中，须遵守安全操作规程和职业素养要求的相关规定。

造大类现代电气控制系统安装与调试

2015年全国职业院校技能大赛 比赛项目方案申报书 类别（国赛新项目） 申报项目：现代电气控制系统安装与调试申报单位：全国机械职业教育教学指导委员会 自动化专业教学指导委员会拟举办年份： 2014年 方案申报负责人：汤晓华 电话： 手机： 邮件： 通讯地址：天津市海河教育园区雅深路2号邮政编码： 300350 申报时间： 2013年10月28日

一、赛项名称：制冷与空调设备组装与调试 二、赛项组别： 中职组 三、所属产业类型： 现代装备制造业 四、在现行高职专业目录中的分类 机电设备类：制冷与空调技术制冷与空调设备维修 五、赛项方案设计团队构成 （包括行业、企业、职业院校的成员比例，成员姓名、单位、年龄、职称、职务、工作任务、联系方式等）： 行业、企业人员比例：50%；院校人员比例：50% 汤晓华 天津中德职业技术学院教务处副处长副教授41岁赛项总体策划 陈传周中国·亚龙科技集团总经理

六、赛项目的 本赛项适应现代产业升级需求，覆盖制冷与空调技术、制冷设备安装与维修等众多专业的专项技术和专业核心技术技能，通过竞赛引领教育与产业、学校与企业、课程设置与职业岗位的深度衔接，引领全国职业院校制冷专业建设、实训基地建设、师资队伍的提升、课程教学的改革和优化，培养有精湛现代电气控制系统安装与调试的实践能力、创新能力的高端技能型专门人才。 赛项以项目为载体，以提高学生专业技能为目标，展示中职院校人才培养、专业建设、课程改革的最新成果及师生良好的精神面貌；检阅参赛选手制冷与空调专业学生扎实的理论知识与熟练的实践操作技能及参赛选手设备安装设计、调试、故障诊断、维修及职业素养；引领教学内容与岗位要求、教学方

双闭环直流电机控制完整版.

双闭环直流电机调速系统设计 摘要 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。本文首先确定整个设计的方案和框图。然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析，最后画出了调速控制电路的电气原理图。 关键词：双闭环；转速调节器；电流调节器 目录 前言0 第1章绪论1 1．1直流调速系统的概述1 1．2研究课题的目的和意义1 1．3设计内容和要求1 1.3.1设计要求1 1.3.2设计内容1 第2章双闭环直流调速系统设计框图3 第3章系统电路的结构形式和双闭环调速系统的组成4

3．1主电路的选择与确定4 3．2 双闭环调速系统的组成6 3．3 稳态结构框图和动态数学模型7 3.3.1稳态结构框图7 3.3.2 动态数学模型9 第4章主电路各器件的选择和计算10 4．1变流变压器容量的计算和选择10 4．2 整流元件晶闸管的选型12 4．3 电抗器设计13 4．4 主电路保护电路设计15 4.4.1过电压保护设计15 4.4.2过电流保护设计17 第5章驱动电路的设计18 5．1晶闸管的触发电路18 5．2脉冲变压器的设计20 第6章双闭环调速系统调节器的动态设计22 6．1 电流调节器的设计23 6．2 转速调节器的设计24 第7章基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真28 小结31 致谢32 参考文献33 附表34 附图35

交流电机控制技术作图题交流电机控制技术的发展与展望

交流电机控制技术作图题交流电机控制技术的发展与展望引言与直流电机相比，交流电动机是多变量，强耦和的非线形系统，要实现良好的转矩控制非常困难。20世纪70年代德国工程师F.Blaschke首先提出异步电动机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。1985年，德国的Depenbrock教授提出了异步电动机直接转矩控制方法。近年来，矢量控制和直接转矩控制技术不断发展，且有各自不同的应用领域。随着现代控制理论和电子技术的发展，各种控制方法和器件不断出现。 矢量控制技术的现状与展望 矢量控制新技术 磁通的快速控制：在直接磁场定向矢量控制异步电动机变频调速系统中，利用磁链预测值进行磁通快速控制的方法。 参数辨识和调节器自整定：基于模型参考自适应算法的一惯性系统及二惯性系统转动惯量参数的辨识方法。

非线性自抗扰控制器：在异步电动机系统的动态方程中，用自抗扰控制器取代经典PID控制器进行控制。 矩阵式变换器：一种适用于矩阵式变换器驱动异步电动机调速系统的组合控制策略，同时实现了矩阵式变换器的空间矢量调制和异步电动机的直接磁场定向矢量控制。 矢量控制技术的发展 矢量采用高速电动机控制专用DSP、嵌入式实时软件操作系统，开发更实用的转子磁场定向方法和精确的磁通观测器，使变频器获得高起动转矩、高过载能力，将是未来矢量控制技术的重要发展方向。无速度传感器的交流异步电动机驱动系统和永磁电动机驱动系统控 制也是开发热点之一。永磁电动机驱动系统由于它的高效、高功率因数、高可靠性而得到越来越多的关注。无刷电动机的无位置传感器控制和正弦波电流控制，在应用方面已趋成熟。开关磁阻电动机在许多领域应用也取得了很多进展。

样题现代电气控制系统安装与调试

2015年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛项 2015年全国职业院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 【样题】 （总时间：240分钟） 工 作 任

务 书 工位号场次号 1 2015年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛项 请按要求在4个小时内完成以下工作任务：一、按“标签打印系统控制说明书”，设计电气控制原理图，并 按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相 关元件参数设置。 二、按“标签打印系统控制说明书”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达 到控制要求。 三、参考╳╳╳床电气原理图，排除╳╳╳床电气控制电路板上 所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。 请注意下列事项：

一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。 二、电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。 四、所编PLC程序保存到计算机的D盘文件夹中，文件夹名称以工位号命名，选手需按指定路径将程序存盘。 2 2015年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛项 标签打印系统控制说明书 一、标签打印系统运行说明标签打印系统是用于工业、商业、超市、零售业、物流、仓储、图书馆等需要的条形码、二维码等标签制作，具有采用准确控制、高速运行、一体制作等要求的系统。 标签打印系统由以下电气控制回路组成：打码电机M1控制回路【M1为双速电机，需要考虑过载、联锁保护】。上色电机M2控制回路【M2为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行】。传送带电机M3控制回路【M3为三相异步电动机（带速度继电器），由变频器进行多段速控制,变频器参数设置为第一段速为15Hz，第二段速

现代电气传动及控制技术的发展

现代电气传动及控制技术的发展 1 电气传动技术概述 电气传动技术,是指用电动机把电能转换成机械能,去带动各种类型的生产机械、交通车辆以及生活中需要运动的物品的技术。是通过合理使用电动机实现生产过程机械设备电气化及其自动控制的电气设备及系统的技术总称。 一个完整的电气传动系统包括三部分:控制部分、功率部分、电动机。 ２电气传动优点 （1）电机的效率高,运转比较经济； （2）电能的传输和分配比较方便; （3）电能容易控制，因此现在电气传动已经成为绝大部分机械的传动方式,成为工业化的重要基础。传动方式的一种,有机械式如摇臂之类,有压力如液压传动,而通过控制电机来传动的方式就是电气传动。 3 电气传动技术的发展史 电气传动技术诞生于２0世纪初的第二次工业革命时期，电气传动技术大大推动了人类社会的现代化进步。它是研究如何通过电动机控制物体和生产机械按要求运动的学科。随着传感器技术和自动控制理论的发展,由简单的继电、接触、开环控制，发展为较复杂的闭环控制系统。自从人类发明并掌握各种机械帮助自己劳动以来，就需要有推动机械的原动力,除人力本身外，最初使用的是畜力、水力和风力，后来又发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，19世纪才发明电动机。20世纪60年代，特别是80年代以来，随着电力电子技术、现代控制理论、计算机技术和微电子技术的发展,逐步形成了集多种高新技术于一身的全新学科技术一现代电气传动技术。 4 电气传动的主体——电动机 电动机分为交流电动机和直流电动机。二者的结构、工作原理不同，所需的电气传动装置也不同。电气传动可分为两类:直流电气传动和交流电气传动。由于历史上最早出现的是以蓄电池形式供电的直流电动机,所以直流传动也是唯一的电气传动方式。 直到１885年意大利都灵大学发明了感应电动机,而后出现了交流电，解决了三相制交流电的输变问题交流电气传动才出现。2０世纪80年代之前,直流电

电气控制系统的设计

第1章绪论 1.1选题的目的和意义 由于现代加工技术的日益提高，对加工机床特别是工作母机的要求也越来越高，由此人们也将注意力集中到机床上来，数控技术是计算机技术、信息技术、现代控制技术等发展的产物，他的出现极大的推动了制造业的进步。机床的控制系统的优劣与机床的加工精度息息相关，特别是PLC广泛应用于控制领域后，已经显现出它的优越性。可编程控制器PLC已广泛应用于各行各业的自动控制。在机械加工领域，机床的控制上更显示出其优点。由于镗床的运动很多、控制逻辑复杂、相互连锁繁多，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多、接线复杂，因此故障多维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响设备的功效。采用PLC控制可使接线大为简化，不但安装十分方便而且工作可靠、降低了故障率、减小了维修量、提高了功效。 1.2 关于课题的一些介绍和讨论 1.2.1 设计目标、研究内容和拟定解决的关键问题 完成对T6113机床的整个控制系统的设计改造，控制核心是PLC，并使其加工精度进一步提高，加工范围扩大，控制更可靠。 研究内容： （1） T6113的电气系统（PLC）硬件电路设计和在机床上的布局。 （2） PLC程序的编制。 解决的关键问题：PLC对机床各个工作部分的可靠控制电气电路的安全问题的解决 1.2.2题目的可行性分析 虽然目前数控机床以其良好的加工性能得到了人们的肯定，但是其昂贵的价格是一般用户望尘莫及的，所以改造现有的机床以达

到使用要求是比较现实的，也是必须的。经过实践证明这样的改造是可以满足大多数情况下的精度和其他加工要求，并且在实践中已取得的相当好的效益。 1.2.3本项目的创新之处 利用PLC作为控制核心，替代传统机床的继电器控制，使得机床的控制更加灵活可靠，减少了很多中间的机械故障的可能。利用PLC的可编程功能使得变换和改进控制系统成为可能。 1.2.4设计产品的用途和应用领域 镗床是一种主要用镗床刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔。特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体，汽车发电机缸体等零件的孔。一般镗刀的旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。在镗床上除镗孔外，还可以进行铣削、钻孔、扩孔、铰孔、锪平面等工件。因此镗床的工作范围较广。它可以应用于机械加工的各个领域，但因其价格比一般机床贵好多，所以在比较大的加工车间才可见到。 1.3 电气控制技术的发展 电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求而迅速发展的，从最早的手动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储系统。现代电气控制技术综合应用了计算机、自动控制、电子技术、精密测量等许多先进的科学技术成果。作为生产机械的电机拖动，已由最早的采用成组拖动方式，发展到今天无论是自动化功能还是生产安全性方面都相当完善的电气自动化系统。继电接触式控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，其控制方式是断续的，所以又称为断续控制系统。由于这种系统具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强等优点，至今仍是机床和其他许多机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习先进电气控制的基础。这种控制系统的缺点是采用固定的接线方式，灵活性差，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。

现代电气控制系统安装与调试

现代电气控制系统安装与调试

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2015年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试 【样题】 （总时间：240分钟） 工 作 任 务 书 场次号工位号

请按要求在4个小时内完成以下工作任务： 一、按“标签打印系统控制说明书”，设计电气控制原理图，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。 二、按“标签打印系统控制说明书”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。 三、参考╳╳╳床电气原理图，排除╳╳╳床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。 请注意下列事项： 一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。 二、电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。 四、所编PLC程序保存到计算机的D盘文件夹中，文件夹名称以工位号命名，选手需按指定路径将程序存盘。

标签打印系统控制说明书 一、标签打印系统运行说明 标签打印系统是用于工业、商业、超市、零售业、物流、仓储、图书馆等需要的条形码、二维码等标签制作，具有采用准确控制、高速运行、一体制作等要求的系统。 标签打印系统由以下电气控制回路组成：打码电机M1控制回路【M1为双速电机，需要考虑过载、联锁保护】。上色电机M2控制回路【M2为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行】。传送带电机M3控制回路【M3为三相异步电动机（带速度继电器），由变频器进行多段速控制,变频器参数设置为第一段速为15Hz，第二段速为30Hz，第三段速为40Hz、第四段速为50Hz，加速时间0.2秒,减速时间0.3秒】。热封滚轮电机M4控制回路【M4为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行】。上色喷涂进给电机M5控制回路【M5为伺服电机；伺服电机参数设置如下：伺服电机旋转一周需要1000个脉冲，正转/反转的转速可为1圈/秒～3圈/秒；正转对应上色喷涂电机向下进给】。以电动机旋转“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。 二、标签打印系统安装方案要求 1、本系统使用三台PLC，网络指定Q0CPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200为从站，分别以CC_Link 或工业以太网的形式组网。 2、MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。

现代控制理论在电机中的应用

现代控制理论在电机控制中的应用 现代控制理论在电机控制上的发展现状： 1971年，德国学者Blaschke 提出了交流电动机矢量控制，它的出现对电机控制技术的研究具有划时代的意义，使电机控制技术的发展步入了一个全新的阶段。在此后的20多年里，矢量控制技术得到了广泛应用，交流伺服驱动系统逐步代替了直流系统。尽管如此，矢量控制仍有许多技术问题需要进一步解决和完善。 1985年，德国学者Depenbrock 提出了直接转矩控制理论，由于它直接控制定子磁链空间矢量和电磁转矩，使控制系统得以简化，并且提高了快速响应能力。它不仅拓宽了矢量控制理论，也促进了电机现代控制技术的进一步发展。目前，直接转矩控制技术还有待进一步深入研究和改进，加快向实用化方向推进的步伐。 矢量控制和直接转矩控制正在向实现无传感器控制方向发展，但是无传感器控制技术总体上还处于研究和开发阶段，只在部分产品上开始实用化。进一步加大和拓宽无传感器控制技术的应用，还有许多理论和技术问题需要解决。 伴随和推进矢量控制、直接转矩控制和无传感器控制技术进一步向前发展的是人工智能控制，这是电机现代控制技术的前沿性课题，国内外学者正在竞相研究，已取得阶段性的研究成果，并正在逐步实用化。 矢量控制和直接转矩控制技术的一个新的发展方向是直接驱动技术，这种零方式消除了传统机械传动链带来的一系列不良影响，极大地提高了系统的快速响应能力和运动精度。但是，这种机械上的简化，导致了电机控制上的难度。为此，需要电机控制技术的进一步提高和创新。这正是电机现代控制技术有待深入研究和具有广阔开发前景的新领域。 电机的现代控制技术与先进制造装备息息相关，已在为先进制造技术的重要研究领域之一，国内很多学者和科技人员正在从事这方面的研究和开发。 现代控制理论在电机控制中的具体应用： 一、三相感应电动机的矢量控制 1、 定、转子磁动势矢量 三相感应电动机是机电能量转换装置，这种的物理基础是电磁间的相互作用或者磁场能量的变化。因此，磁场是机电能量转换的媒介，是非常重要的物理量。为此，对各种电动机都要了解磁场在电动机空间内的分布情况。感应电动机内磁场是由定、转子三相绕组的磁动势产生的，首先要确定电动机内磁动势的分布情况。对定子三相绕组而言，当通以三相电流A i 、B i 、C i 时，分别产生沿着各自绕组轴线脉动的空 间磁动势波，取其基波并记为A f 、B f 、C f ，显然它们都是空间矢量。对于分布和短矩绕组，定义正向 电流产生的空间磁动势波基波的轴线为该相绕组的轴线，亦即A f 、B f 、C f 是以ABC 为轴线沿圆周正弦分布的空间矢量，各自的幅值是变化的，取决于相电流的瞬时值，即有 4()2s s A A n N k F t i p ωπ=? （1） 4()2s s B B n N k F t i p ωπ=? （2） 4()2s s C C n N k F t i p ωπ= ? （3） 式中，n p 为极对数；s N 为每相绕组匝数；s k ω为绕组因数。当相电流瞬时值为正值时，磁动势矢量方向与该相绕组轴线一致，反之则相反。

电机现代控制技术作业

一.课题的背景和意义 电机是把电能转换成机械能的设备，它在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业领域中都有着广泛的应用。随着现代电力电子技术的飞速发展，现代电机控制技术正朝着小型化和智能化的方向发展。 二.课题的内容 1.电机的基本结构及分类 普通电机主要由定子、转子、端盖、风扇、罩壳、机座和接线盒等组成。以最常见的三相鼠笼式电机为例，其主要由定子和转子构成，定子是静止不动的部分，转子是旋转部分，在定子与转子之间有一定的气隙。定子由铁心、绕组与机座三部分组成。转子由铁心与绕组组成，转子绕组有鼠笼式和线绕式。值得一提的是鼠笼式与绕线式两种电机虽然具有不同的结构，但是工作原理却是相同的。电机按其工作电源种类的不同可划分为直流电机和交流电机两种，常见直流电机按结构及工作原理可进一步划分无刷直流电机和有刷直流电机，常见交流电机按结构及工作原理的不同也可以进一步划分为单相电机和三相电机。这些电机也因为其结构和工作原理的不同而具有不同的特性。 2.无刷直流电机控制技术的发展现状与展望 自1978年，MAC经典无刷直流电机及其驱动器推出之后，国际上对无刷直流电机进行了深入的研究，先后研制出方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。三十多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电机得到了长足的发展。 （1）各组成部分发展状况 1）电机本体 无刷直流电机在电磁结构上和有刷直流电机基本一样，但它的电枢绕组放在定子上，转子简化了结构、提高了性能，使其可靠性得以提高。无刷电机的发展与永磁材料的发展是分不开的，基本上经历了铝镍钴，铁氧体磁性材料和钕铁硼三个发展阶段。 2）电子换相电路 控制电路。无刷直流电机通过控制驱动电路中的功率开关器件，来控制电机的转速、转向、转矩以及保护电机，包括过流、过压、过热等保护。控制电路最初采用模拟电路，控制比较简单。目前，控制电路一般有专用集成电路、微处理器和数字信号处理器等三种组成形式。 驱动电路。驱动电路输出电功率，驱动电机的电枢绕组，并受控于控制电路，它一般由大功率开关器件组成。随着电力电子技术的飞速发展，出现了全控型功

现代电气控制系统安装与调试-全国职业院校技能大赛

现代电气控制系统安装与调试-全国职业院校技能大赛

2015年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试 【样题】 （总时间：240分钟） 工 作 任 务 书

场次号工位号 请按要求在4个小时内完成以下工作任务： 一、按“标签打印系统控制说明书”，设计电气控制原理图，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。 二、按“标签打印系统控制说明书”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。 三、参考╳╳╳床电气原理图，排除╳╳╳床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。 请注意下列事项： 一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。 二、电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。 四、所编PLC程序保存到计算机的D盘文件夹中，文件夹名称以工位号命名，选手需按指定路径将程序存盘。

标签打印系统控制说明书 一、标签打印系统运行说明 标签打印系统是用于工业、商业、超市、零售业、物流、仓储、图书馆等需要的条形码、二维码等标签制作，具有采用准确控制、高速运行、一体制作等要求的系统。 标签打印系统由以下电气控制回路组成：打码电机M1控制回路【M1为双速电机，需要考虑过载、联锁保护】。上色电机M2控制回路【M2为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行】。传送带电机M3控制回路【M3为三相异步电动机（带速度继电器），由变频器进行多段速控制,变频器参数设置为第一段速为15Hz，第二段速为30Hz，第三段速为40Hz、第四段速为50Hz，加速时间0.2秒,减速时间0.3秒】。热封滚轮电机M4控制回路【M4为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行】。上色喷涂进给电机M5控制回路【M5为伺服电机；伺服电机参数设置如下：伺服电机旋转一周需要1000个脉冲，正转/反转的转速可为1圈/秒～3圈/秒；正转对应上色喷涂电机向下进给】。以电动机旋转“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。 二、标签打印系统安装方案要求 1、本系统使用三台PLC，网络指定Q0CPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。 2、MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。

《驱动电机及控制技术》课程标准

江苏安全技术职业学院汽车运用安全管理专业 《驱动电机及控制技术》课程标准 一、课程性质 本课程是三年制高等职业学校新能源汽车运用与维修专业必修的一门专业核心课程。是在汽车电工电子、汽车机械基础等课程基础上，开设的一门综合性较强的核心课程，其任务是使学生掌握常用电动机的结构及其控制方法，培养学生对新能源汽车常用电动机的结构原理分析及控制策略的设计能力；对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高学生的综合素质与职业能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。 二、学时与学分 本课程建议课时为80课时，本课程的总学分为5学分。 三、课程设计思路 本课程学习方式的多样化。推行项目教学、案例教学、工作过程导向教学等教学模式，分知识模块来实施。 1、课程定位 本课程的开设是通过深入企业调研，与专业指导委员会专家共同论证，根据工作任务与职业能力分析，以必须、够用为度，以掌握知识、强化应用、培养技能为重点，以新能源汽车相关工作任务为依据设置本课程。 2、目标确立 依据新能源汽车运用与维修专业人才培养方案中确定的培养目标、综合素质、职业能力，按照知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度，突出核心素养和关键能力，结合本课程的性质和职业教育课程教学的最新理念，确定课程目标。 3、教学内容确定 依据《驱动电机及控制技术》课程所对应工作的基本内容，将本课程划分为驱动电机基础知识、常用驱动电机、功率变换器、功率变换器应用技术、驱动电机控制技术和新型驱动电机等几大部分，在设计上强调学生学习自主性。内容上以任务为导向，强化知识与信息的应用，弱化知识的了解与背诵；教学指导上合乎以学生为中心，重视学习成果的展示分享，让学习者在享受成就感的前提下，兴趣盎然地完成学习任务，达到单元学习目标。 四、课程目标 学生通过学习本课程，使学生能掌握新能源汽车中主要使用的几种电动机--直流电动机、交流感应电动机、交流永磁电动机和开关磁阻电动机的结构、原理及应用，以及新能源汽车驱动电动机的结构及其控制方法。熟悉对上述调速、分析及控制。结合生产生活实际，培养学生对所学专业知识的兴趣和爱好，养成自主学习与探究学习的良好习惯，从而能够解决专业技术实际问题，养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。 核心素养和关键能力目标：