电力拖动自动控制系统.doc

电力拖动自动控制系统
闭环控制的直流调速系统
常用的可控直流电源：（1）旋转变流机组（2）静止式可控整流器（3）直流斩波器或脉宽调制变换器

常用可控直流电源优点缺点旋转变流机组可逆运行容易实现；
可以在允许范围内四象限运行；设备多，体积大，费用高，效率低，安装须打地基，运行有噪声，维护不方便静止式可控整流器在经济性和可靠性上都有很大提高，在技术性能上也显示出很大的优越性；
晶闸管可控整流器的功率放大倍数大；
系统的动态性能有很大的提高；由于晶闸管的单向导电性，不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难；
对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt十分敏感；
谐波与无功功率会造成电力公害，使系统的功率因数偏低、并产生较大的谐波电流，引起电网电压畸变，殃及附近的用电设备直流斩波器或脉宽调制器：不可逆Ud=(ton/T)Us=ρUs；
可逆Ud=(2ton/T-1)Us=（2ρ-1）Us
晶闸管—电动机系统的主要问题：
抑制电流脉动的措施：(1)增加整流电路相数，或采用多重化技术
（掌握电感量计算）（2）设置平波电抗器
晶闸管出触发与整流装置看成一个纯滞后环节：其滞后效应是由晶闸管的失控时间引起的。晶闸管一旦导通后，控制电压的变化在该器件关断以后就不再起作用，直到下一相触发脉冲来到时才能使输出整流电压发生变化，这就造成整流电压滞后控制电压的状况。
失控时间Tsmax=1/mf（书）
PWM系统的优越性：（1）主电路简单，需用的电力电子器件少；
（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）电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，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。
8、脉宽调制变换器的作用：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，宽度可调的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。
9、PWM变换器电路分析（书12-15页）
10、泵升电压：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。
11、对于调速系统转速控制的要求：调速、稳速、加减速
12、稳态结构框图
13、开环系统机械特性和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的多
（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，则闭环系统可以大大提高调速范围
（4）要去的上述三项优势，闭环系统必须设置放大器
闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬的多的稳态特性，从而在保证一定的静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出代价是须增设电压放大器以及检测与反馈装置。
14、反馈控制规律：
1)只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的
2）反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定（抗扰性能是反馈控制系统最突出的特征之一）
3）系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
15、限流保护—电流截止负反馈（计算、书28-30页）
16、PI调节器的特点：比例部分能迅速响应控制作用；积分部分可以消除稳态偏差。
第二章转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法
17、双闭环系统的稳态结构框图、稳态工作点计算
18、双闭环直流调速系统的动态数学模型、动态结构框图
19、启动过程分析
（1）电流上升阶段
（2）恒流升速阶段
（3）转速调节阶段
20、双闭环直流调速系统的启动过程特点：（1）饱和非线性控制（2）转速超调（3）准时间最优控制
21、对调速系统，最重要的动态性能是抗扰性能，主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。
22、转速和电流两个调节器的作用：
转速调节器：1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压Un*变化，稳态是可减少转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差；
2）对负载变化起抗扰作用；
3）其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。
电流调节器：1）作为内环的调节器，在转速外环的调节过程汇总，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压Ui*（即外环调节器的输出量）变化；
2）对电网电压的波动期及时抗扰的作用；
3）在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程；
4）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。
23、工程设计方法的基本思路：
第一步：先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足所需的稳态精度。
第二步：再选择调节器的参数，以满足动态性能指标的要求
直流调速系统的数字控制