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；LT常数mmLLPT常数22mnLTmfTs1maxemeemeesTCCRnTCCRCUn0（2）稳速——以一定的精度在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、Iabl应小于电动机允许的最大电流，一般为Iabl=（1.5~2）IN截止电流应大于电动机的额定电流，取Idcr=（1.1~1.2）IN56、无静差直流调速系统稳态结构框图（IdIdcr）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)1(snsnDNNedecseddCRICUKCRIUn0slsslmTTTTTTK2)(100%nnr/min601cZTMn026060tfnZTZMmax*maxnUn流立即降下来，使电磁转矩与负载转矩相平衡，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~t1）（不饱和）第Ⅱ阶段:恒流升速阶段（t1~t2）（饱和）第Ⅲ阶段：转速调节阶段（t2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ts2）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