機電運動控制系統(tǒng)(復習).ppt

機電運動控制系統(tǒng)課程復習 賀益康教授 浙江大學電氣工程學院 機電運動控制系統(tǒng)復習 課程性質(zhì) 電氣工程及其自動化專業(yè)必修課學時數(shù) 32學時學分 2學分教材 電機控制 第2版 許大中賀益康編著浙江大學出版社2002年7月出版 學習內(nèi)容直流電機調(diào)速與控制 可控整流器 直流電動機調(diào)速系統(tǒng) 直流脈寬調(diào)制 PWM 調(diào)速異步電機調(diào)速與控制 變S調(diào)速 調(diào)壓調(diào)速 串級調(diào)速 變頻調(diào)速 變頻調(diào)速理論 靜止變頻器 變頻調(diào)速系統(tǒng) 機電運動控制系統(tǒng)復習 機電運動控制系統(tǒng)復習 涉及電機學 調(diào)速理論 電力電子技術 變流技術 控制理論微電子技術微機數(shù)字控制技術課程綜合性強 內(nèi)容多 涉及門廣 應對相關先導基礎知識有必要的復習和掌握 考試以上課內(nèi)容為主 機電運動控制系統(tǒng)復習 一 直流電機控制l 晶閘管可控整流器供電直流電動機機械特性掌握 l 機械特性曲線形狀與負載Id大小有關 分電流連續(xù)區(qū)與電流斷續(xù)區(qū) 特性硬度不同 2 電流連續(xù)區(qū)有換流重迭現(xiàn)象 采用直流平均值等效電路分析 電流斷續(xù)區(qū)無換流重迭現(xiàn)象 采用交流瞬時值等效電路分析 機電運動控制系統(tǒng)復習 了解 3 電流斷續(xù)區(qū)特性太軟而無法應用 應縮小電流斷續(xù)區(qū) 其措施是采用平波電抗器 其電感量應按使最小負載電流下電流連續(xù) 2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)掌握 1 雙閉環(huán)系統(tǒng)結構 圖1一7 機電運動控制系統(tǒng)復習 2 PI調(diào)節(jié)器的特點及作用穩(wěn)態(tài)無差 積分記憶功能動態(tài)響應快 限幅輸出功能 3 兩閉環(huán)連接上特點 ST輸出作為LT輸入 故ST輸出限幅值決定了系統(tǒng)最大允許 安全 電流 機電運動控制系統(tǒng)復習 4 負載起動過程分析 圖1一8 深入了解 各階段 區(qū)間 調(diào)節(jié)器狀態(tài) 雙閉環(huán)工作狀態(tài)3 可逆調(diào)速系統(tǒng)掌握 1 實現(xiàn)四象限可逆運行必須采用雙橋反并聯(lián)的理由 提供兩個方向電樞電流 產(chǎn)生兩個方向電磁轉(zhuǎn)矩 構成可逆系統(tǒng) 機電運動控制系統(tǒng)復習 核心 機電運動控制系統(tǒng)復習 雙橋反并聯(lián)提供兩個方向電樞電流 產(chǎn)生兩個方向電磁轉(zhuǎn)矩 構成可逆系統(tǒng)主電路 機電運動控制系統(tǒng)復習 2 環(huán)流問題 平均環(huán)流 瞬時環(huán)流產(chǎn)生的機理 三相半波整流電路為例 了解 3 有環(huán)流系統(tǒng) 無環(huán)流系統(tǒng)工作原則4 直流脈寬調(diào)制 PWM 調(diào)速掌握 1 主電路結構 H型橋 各器件作用 2 雙極性調(diào)制 工作各階段中 器件觸發(fā)信號規(guī)律 導通器件及導通原因 反電勢E 自感電勢eL 電流ia方向 電機運行狀態(tài)及原因 電動 制動 能耗 反接 再生 機電運動控制系統(tǒng)復習 二 異步電機控制 課程重點1 調(diào)速原理分類依據(jù)有 變同步速調(diào)速 變頻 變滑差調(diào)速 交流調(diào)壓 串級調(diào)速 2 調(diào)壓調(diào)速掌握 1 調(diào)速機理 2 三相調(diào)壓線路何種最優(yōu) 圖2 1 3 對電機類型要求 高轉(zhuǎn)子電阻電機 高滑差電機 繞線式轉(zhuǎn)子電機 須從 調(diào)速范圍 轉(zhuǎn)子發(fā)熱 適合于風機 水泵類負載調(diào)速節(jié)能三方面說清 機電運動控制系統(tǒng)復習 3 串級調(diào)速掌握 1 串級調(diào)速的基本思想 虛擬電阻一電勢的概念 2 晶閘管 亞同步 恒轉(zhuǎn)矩串調(diào)結構 圖2一12 機電運動控制系統(tǒng)復習 3 各部分作用 亞同步速原因 SPM流向與兩個變流橋關系 變流裝置容量大小 調(diào)速范圍與容量關系 調(diào)速控制方法 最高 最低轉(zhuǎn)速 了解 4 雙饋電機調(diào)速基本思想5 變頻調(diào)速 重點中重點 1 變頻調(diào)速理論 基本控制方式a Ul fl C控制基本原理 b 基本控制模式 如圖 基頻下 恒Ul fl C 恒磁通 恒轉(zhuǎn)矩 基頻下 Ul UlN 弱磁 恒功率 機電運動控制系統(tǒng)復習 基波運行特性 電壓源供電下異步電機工作特性重點掌握 a Ul fl C El fl C機械特性形狀 特點b 全頻電壓補償思想c 低頻起動性能改善的機理 轉(zhuǎn)子內(nèi)功率因數(shù)攺善 機電運動控制系統(tǒng)復習 低頻時起動轉(zhuǎn)矩比額定頻率起動轉(zhuǎn)矩大 原因 起動轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子內(nèi)功率因數(shù)角 起動時s 1 轉(zhuǎn)子頻率 完全決定于定子 電源 頻率 機電運動控制系統(tǒng)復習 諧波效應重點掌握 a 諧波等值電路 Sk l事實b 對轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響 變頻調(diào)速與調(diào)壓調(diào)速轉(zhuǎn)子發(fā)熱本質(zhì)的不同c 效率變化趨勢與逆變器類型關系d 諧波轉(zhuǎn)矩類型 特性 起因 大小e 不同類型逆變器對電機定子電抗要求 2 靜止變頻器 交一交變頻不要求交 直 交方波變頻器 交 直 交變換拓樸結構 圖2一43 何謂電壓源型 VSI 電流源型 CSI 逆變器 VSI CSI特性比較 表2一2 CSI的四象限運行能力分析 圖2一48 機電運動控制系統(tǒng)復習 CSI的四象限運行能力分析 圖2一48 機電運動控制系統(tǒng)復習 脈寬調(diào)制 PWM 變頻器 重點 問題的提出 不控整流一優(yōu)化輸入特性 提高cos 高頻開關一優(yōu)化輸出特性 諧波高頻化 調(diào)制方式a 用開關方式生成一組三相正弦變頻電壓給電機 而不關心電機內(nèi)電流 正弦脈寬調(diào)制b 用開關方式提供一組三相正弦變頻電流給電機 不關心電機內(nèi)的磁場分布 電流滯環(huán)控制c 確保電機內(nèi)部形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場來綜合控制三相電壓 磁鏈追蹤控制應掌握 各自追求的目標 實現(xiàn)的方法 生成波形的特點 機電運動控制系統(tǒng)復習 重點掌握 正弦脈寬調(diào)制 SPWM a 自然采樣法思想 正弦調(diào)制波 等腰三角載波相交 交點決定開關時刻 脈寬 b 變頻 調(diào)壓機理c 可區(qū)分為單極性 雙極性d 載波與調(diào)制波的協(xié)調(diào)控制方式 異步調(diào)制 同步調(diào)制 分段同步調(diào)制的原則 特點 對諧波影響 機電運動控制系統(tǒng)復習 了解并一定程度掌握 磁鏈跟蹤控制 SVPWM a 電壓空間矢量概念 與磁鏈矢量關系用電壓空間矢量控制磁鏈軌跡思想b 電壓空間矢量與逆變器開關狀態(tài)關系 ul SaSbSc SaSbScc 六階梯波電壓型逆變器 VSI 六邊形磁鏈軌跡的形成d VSI六邊形磁鏈軌跡的圓化 三段逼近式 零矢量分割 增加扇區(qū)數(shù)N 機電運動控制系統(tǒng)復習 機電運動控制系統(tǒng)復習 SVPWM逆變器的VVVF 變壓變頻 控制設基頻為 基頻以下 采用零矢量控制 基頻 不用零矢量 有效矢量作用時間額定 基頻以上 不用零矢量 減少有效矢量作用時間 磁鏈圓變小 弱磁控制 轉(zhuǎn)速變快 磁鏈圓大小恒定 恒磁通控制 機電運動控制系統(tǒng)復習 3 變頻調(diào)速系統(tǒng)掌握 頻率開環(huán)系統(tǒng) 電壓源型逆變器 異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)a 頻率 電壓兩控制通道b 兩通道協(xié)調(diào)控制環(huán)節(jié)一函數(shù)發(fā)生器 機電運動控制系統(tǒng)復習 頻率閉環(huán)系統(tǒng) 轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系