電力拖動課程綜述

計算機實訓(xùn)綜合報告PAGE21PAGE21《電力拖動自動控制系統(tǒng)》綜述報告專業(yè)及班級姓名學(xué)號授課老師完成時間2011-12-02課程綜述評分表一二三四五六合計123得分PAGE1PAGE1《電力拖動自動控制系統(tǒng)》綜述報告摘要：電力拖動自動控制系統(tǒng)是自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)課，也是一門實踐性很強的課程。電力拖動實現(xiàn)了電能與機械能之間的能量變換，而運動控制系統(tǒng)的任務(wù)是通過控制電動機電壓、電流、頻率等輸入量，來改變工作機械的轉(zhuǎn)矩、速度、位移等機械量，使各種工作機械按人們期望的要求運行，以滿足生產(chǎn)工藝及其他應(yīng)用的需要。工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)的發(fā)展，對運動控制系統(tǒng)提出新的更為復(fù)雜的要求，同時也為研制和生產(chǎn)各類新型控制系統(tǒng)提供了可能。關(guān)鍵詞：電力拖動運動控制系統(tǒng)直流調(diào)速交流調(diào)速伺服系統(tǒng)一、課程簡介1、課程專業(yè)地位電力拖動自動控制系統(tǒng)是自動化、電氣工程及其自動化等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。在大四上學(xué)期開始開設(shè)此課程。除了每周六節(jié)課的理論教學(xué)外，還開設(shè)了幾周的實驗課，旨在提高學(xué)生的理論與實踐相結(jié)合，加深對所學(xué)知識的認(rèn)識與理解。2、課程學(xué)習(xí)的時間除課堂教學(xué)外還有充足的實驗環(huán)節(jié)。本課程的學(xué)習(xí)時間長12周，共72個學(xué)時，其中有電力拖動控制實驗，共四個實驗。3、課程的主要內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)電力拖動自動控制系統(tǒng)課程的內(nèi)容包括閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)、多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)、可逆調(diào)速系統(tǒng)、直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動系統(tǒng)。使學(xué)生掌握經(jīng)典直流調(diào)速系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本規(guī)律；使學(xué)生了解電力拖動自動控制系統(tǒng)的基本形式及其控制規(guī)律；了解經(jīng)典直流調(diào)速系統(tǒng)的基本體系；使學(xué)生能應(yīng)用已有的數(shù)學(xué)知識對電力拖動自動控制系統(tǒng)進(jìn)行定量計算和定性分析，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力；電力拖動自動控制系統(tǒng)是培養(yǎng)一名高素質(zhì)的電氣工程及其自動化專業(yè)技術(shù)人員的必修課程。二、課程內(nèi)容本課程共分為3篇，一共9章。各章節(jié)如下:第1章緒論第一篇直流調(diào)速系統(tǒng)第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第3章轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第4章可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第二篇交流調(diào)速系統(tǒng)第5章基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第6章基于動態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第7章繞線轉(zhuǎn)子異步電動機雙饋調(diào)速系統(tǒng)第8章同步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)第三篇伺服系統(tǒng)第9章伺服系統(tǒng)下面介紹各章主要內(nèi)容：第一章緒論，講述了電力拖動的作用及重要意義，電力拖動實現(xiàn)了電能和機械能之間的能量轉(zhuǎn)換，電力拖動自動控制系統(tǒng)是電機學(xué)、電力電子學(xué)、微電子學(xué)、計算機科學(xué)、自動控制理論等多種學(xué)科的有機結(jié)合與交叉。但是同其他任何自動控制系統(tǒng)一樣，其根本的理論基礎(chǔ)是自動控制理論。電力拖動系統(tǒng)的構(gòu)成和分類有開環(huán)電力拖動系統(tǒng)和閉環(huán)電力拖動系統(tǒng)。后面是對運動控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展以及相關(guān)學(xué)科作簡的介紹，著重指出轉(zhuǎn)矩控制是運動控制系統(tǒng)的根本規(guī)律，磁場控制也相當(dāng)重要，最后介紹了典型的負(fù)載特性。第二章直流調(diào)速系統(tǒng)磁路介紹了轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，包括直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源、穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和機械特性、轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)以及數(shù)字控制和仿真。首先敘述了直流調(diào)速的重要性，依據(jù)直流電動機的廣義數(shù)學(xué)模型，建立了直流電動機的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的控制系統(tǒng)；分析了閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性；介紹了直流調(diào)速系統(tǒng)可逆運行的方法；給出了電力拖動自動控制系統(tǒng)的工程設(shè)計方法。第三章轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，介紹了其組成和靜特性、系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并從啟動和抗擾兩方面分析，最后介紹的是調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法，和經(jīng)典控制理論的動態(tài)校正方法相比，突出了這種設(shè)計方法計算簡單，應(yīng)用方便，容易掌握的特點。第四章可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，進(jìn)一步討論直流PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)電動勢控制環(huán)和勵磁電流環(huán)，可控制電流電動機的氣隙磁通，實現(xiàn)弱磁調(diào)速。第五章 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)中，著重介紹了基于穩(wěn)態(tài)等效電路的異步電動機穩(wěn)態(tài)模型，分析異步電動機調(diào)速的基本方法和氣隙磁通，并且介紹了調(diào)壓調(diào)速的基本特征和機械特性，討論閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)以及降壓控制在軟啟動器和輕載降壓節(jié)能運行中的應(yīng)用。同時介紹了變壓變頻調(diào)速的基本原理和機械特性以及基頻以下的電壓補償控制。在本章后面講述了交流PWM變頻器的柱電路，討論了正弦PWM、電流跟蹤PWM、消除指定次數(shù)諧波PWM和電壓空間矢量PWM四種控制方式，著重分析SVPWM中電壓矢量與定子磁鏈的關(guān)系和控制，并介紹交流PWM變頻器在異步電動機調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用的特殊問題。第六章 基于動態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)講述了異步電動機具有非線性、強耦合、多變量的性質(zhì)，要獲得高動態(tài)調(diào)速性能，必須從動態(tài)模型出發(fā)，分析異步電動機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈控制規(guī)律，研究高性能異步電動機的調(diào)速方案。論述了異步電動機三相原始動態(tài)數(shù)學(xué)模型，證明三相原始模型的非獨立性，說明簡化的必要性和可能性。坐標(biāo)變換是方便簡化數(shù)學(xué)模型的，這些都需要從電磁耦合的關(guān)系入手，最終講述了坐標(biāo)變換的基本思想以及核心的三相兩相變換以及靜止兩相旋轉(zhuǎn)正交變換。并且也推導(dǎo)了用狀態(tài)方程描述的異步電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并且有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖給予說明。在按轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制的基本原理分析后，說明了定子電流勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量的解耦作用，討論矢量控制系統(tǒng)的多種實現(xiàn)方案。第七章為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級和雙饋調(diào)速系統(tǒng)，首先闡述了異步電動機雙饋調(diào)速的基本原理，然后介紹次同步轉(zhuǎn)速下的電動運行與回饋制動、超同步轉(zhuǎn)速下的電動運行與回饋制動、反轉(zhuǎn)倒拉制動五種工況及其功率流程。著重分析了串級調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，并介紹了機械式、內(nèi)饋式等其他類型的串級調(diào)速系統(tǒng)。第八章為同步電動機調(diào)速系統(tǒng)，對原有順序作了調(diào)整，增加了同步電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制。包括有同步電動機的穩(wěn)態(tài)模型調(diào)速方法、他控和自控變頻同步電動機調(diào)速系統(tǒng)等。第九章為伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)可以是開環(huán)控制，也可以是閉環(huán)控制，開環(huán)控制無法保證精確的定位精度，高精度的伺服系統(tǒng)需要位置閉環(huán)控制，構(gòu)成反饋控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)強調(diào)快速跟隨性能。本章介紹伺服系統(tǒng)的基本要求和特征、構(gòu)成及集中常用的位置傳感器，而后介紹伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型，得到電流閉環(huán)控制下交、直流伺服系統(tǒng)控制對象的統(tǒng)一模型，繼而講述了伺服系統(tǒng)的設(shè)計方法并討論其在穩(wěn)態(tài)運行的條件。三、學(xué)習(xí)小結(jié)通過學(xué)習(xí)這門電力拖動自動控制系統(tǒng)課程，我掌握了許多內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)，我了解并掌握了雙閉環(huán)三相異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成及原理，了解了轉(zhuǎn)子串電阻的繞線式異步電動機在調(diào)節(jié)定子電壓調(diào)速時的機械特性，進(jìn)一步理解了交流調(diào)壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的作用、串級調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)特性、串級調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟及方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，使我懂得了直流調(diào)速系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法、位置隨動系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法、交流異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法。孫老師有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度，在教學(xué)上一絲