電力拖動與運動控制系統(tǒng)B教案

中國礦業(yè)大學(xué)

授課人：王穎杰系:部）：電氣系系主任：鄧先明2022年03月28日

電氣工程及自

課程名稱電力拖動與運動控制系統(tǒng)B總學(xué)時數(shù)56合用專業(yè)

動化

學(xué)分

課程編號年級

數(shù)

必修課校級公共課（）；專業(yè)基礎(chǔ)課（Y）；專業(yè)核心課（）

課程類型

選修課專業(yè)方向課（）;專業(yè)選修課（）；全校任選課（）

是否多媒體教學(xué)是（｛）;否（）考核方式考試（4）：考查（）

電力拖動自動控制系統(tǒng)（第四出版社及機械工業(yè)出版社

教材名稱作者阮毅

版）出版時間2022年01月

學(xué)時分配

課堂

教學(xué)內(nèi)容課堂討論錄像實驗合計

講授

第1章緒論及直流調(diào)速系統(tǒng)引言部份2

第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2

2.1.1晶閘管一電動機系統(tǒng)

2.1.2直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)2

2.2穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和直流調(diào)速系統(tǒng)的機械

2

特性

2.3轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2

2.3.1轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

2.3.2比例控制的直流調(diào)速系統(tǒng)2

2.3.3比例積分控制規(guī)律和無靜差調(diào)速系統(tǒng)2

2.3.3直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析

2.4直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制2

2.4.1微機數(shù)字控制的特殊問題

2.4.2轉(zhuǎn)速檢測的數(shù)字化2

第3章轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系縱

3.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜

態(tài)特性2

3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型和

動態(tài)性能分析

3.3轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)2

計

3.4按工程設(shè)計方法設(shè)計雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的2

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器

第4章可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)2

總學(xué)時數(shù)56合用專業(yè)電氣端及自

課程名稱電力拖動與運動控制系統(tǒng)B

4.1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)

4.2V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)2

4.2.1V-M可逆更流調(diào)速系統(tǒng)的主回路及環(huán)流

4.2.2V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的控制

4.2.3轉(zhuǎn)速反向的過渡過程分析2

第5章基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)2

5.1異步電動機穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型和調(diào)速方法

5.2異步電動機的調(diào)壓調(diào)速2

5.3異步電動機的變壓變頻調(diào)速2

5.4電力電子變壓變頻器2

5.4.1交-直交PWM變頻器主網(wǎng)路

5.4.2正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)

5.4.4電流跟蹤PWM控制技術(shù)2

5.4.5電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術(shù)

5.5轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)2

5.6轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(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)2

6.1-6.3異步電動機的多變量數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)

變換

6.4-6.5異步電動機在正交坐標(biāo)系上的動態(tài)數(shù)2

學(xué)模型和狀態(tài)方程

6.6基于動態(tài)模型按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控2

制系統(tǒng)

6.7按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)2

實驗1單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗2

實驗2雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實

2

驗

實驗3SPWM電壓源型變頻調(diào)速實驗2

參考書目：

《電力拖動控制系統(tǒng)》，馬志源著，科學(xué)出版社，2004o

《機電學(xué)》，胡虜生著，中國電力出版社,2022。

《自動控制原理》，胡壽松主編，科學(xué)出版社，第四版。

《現(xiàn)代控制原理》，劉豹著，機械工業(yè)出版社，2004。

《電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的Matlab仿真》，洪乃剛著，機械工業(yè)出版社。

《控制系統(tǒng)計算機仿真(第2版)》，蔣瑯，柴干，王宏華等，電子工業(yè)出版社。

中國礦業(yè)大學(xué)

第1章緒論及直流調(diào)速系統(tǒng)引言部份

第1次課/學(xué)時2學(xué)時

1.自我介紹，了解班級情況

2.介紹本課程的背景知識，包括應(yīng)用及學(xué)習(xí)方法，介紹參考書

教學(xué)目的及要求

3.了解直流電動機的三種調(diào)速方法，引出可控直流電源，介紹其在直流電動機調(diào)

速中的關(guān)鍵作用。

1.電力拖動自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用以及三種調(diào)速方法

教學(xué)重點

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

1、電力拖動在國民經(jīng)濟中的作用

電力拖動又稱電氣傳動，即以電動機作為原動機驅(qū)動生產(chǎn)

機械。

電力拖動控制系統(tǒng)簡稱電力拖動系統(tǒng)，是將電能轉(zhuǎn)換為機

械能的系統(tǒng)總稱，完成生產(chǎn)機械的起動、住手、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速

等任務(wù)，使被拖動機械按預(yù)定方式運行，滿足生產(chǎn)工藝的要求。

國際電工委員會將“電力拖動''歸入"運動控制”范疇。

電氣傳動在國民經(jīng)濟起著重要作用，廣泛用于冶金、輕工、

礦山、石化、航空航天等行梯，以及日常牛活中,用電量占我

國總發(fā)電量的60%以上，產(chǎn)品以每年15%的速度遞增，市場前景

廣闊。

2,運動控制系統(tǒng)及其組成

3、運動控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展

4.運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律

5、生產(chǎn)機械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性

6、直流電動機轉(zhuǎn)速和其他參量之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系可表示為：

U-IR

n=------

K（1）

e

從上式可以看出，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速有三種方法：

1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U。2.）減弱勵磁磁通小。3）改變電

樞回路電阻R。對于一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，

調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式最好。

本章思量題：

比較三種調(diào)速方法的優(yōu)缺點。

小結(jié)

中國礦業(yè)大學(xué)

第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2.1.1晶閘管一電動機系統(tǒng)

第2次課/學(xué)時2學(xué)時

1.掌握晶閘管一電動機系統(tǒng)的機械特性及傳遞函數(shù)。

.熟悉晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)

教學(xué)目的及要求2

3.了解V-M系統(tǒng)觸發(fā)脈沖的相位控制及抑制電流脈動的措施。

1.重點是晶閘管一電動機系統(tǒng)的機械特性及傳遞函數(shù)

教學(xué)重點

1.V-M系統(tǒng)觸發(fā)脈沖的相位控制及抑制電流脈動的措施。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

完整的V-M系統(tǒng)機械特件,分為電留連續(xù)區(qū)和電流斷續(xù)

區(qū)。由圖可見：

1）當(dāng)電留連續(xù)時，特性硬；

2）當(dāng)電流斷續(xù)時，特性很軟，呈顯著的非線性，理想空考

轉(zhuǎn)速翹得很高。

晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)可以由工作范圍內(nèi)的特

性斜率決定，計算方法是：AU

&二k

c

品閘管裝各的拈確代

遞函數(shù)為：81皿

收4

Q⑸二犒二9

CL

傳遞函數(shù)可近似成一階

慣性環(huán)節(jié)。

W⑸

s1+Ts

C

本章思量題：

為什么在V—M系統(tǒng)中電流會浮現(xiàn)斷續(xù)的情況？

小結(jié)

中國礦業(yè)大學(xué)

第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2.1.2直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)

第3次課/學(xué)時2學(xué)時

1.掌握橋式可逆PWM變換器工作原理。

2.熟悉直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機械特性和PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型。

教學(xué)目的及要求

3.了解不可逆PWM變換器、和帶制動電流通路的不可逆PWM變換器的工作原理

及特點。

直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機械特性和PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型。

教學(xué)重點

橋式可逆PWM變換器工作原理。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

PWM詞制就是把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可

變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出平均電壓的大小。

山［學(xué)

4Pl!

I

a)

與品閘管裝置一樣，PWM裝置可以近似看成是一個一階

慣性環(huán)節(jié)：

W⑸乏」

sTs+1

S

本章思量題：

為什么PWM—電動機系統(tǒng)比V—M系統(tǒng)能夠獲得更好的動態(tài)性能。

小結(jié)

中國礦業(yè)大學(xué)

第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2.2穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和直流調(diào)速系統(tǒng)的機械特性

第4次課/學(xué)時2學(xué)時

1.掌握轉(zhuǎn)速控制的要求和穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)。

教學(xué)目的及要求2.熟悉生產(chǎn)工藝對轉(zhuǎn)速控制的要求，熟悉穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)以及之間的關(guān)系。

3.掌握開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其存在的問題。

1.穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)以及之間的關(guān)系。

教學(xué)重點2.掌握開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其存在的問題。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

兩個調(diào)速指標(biāo)：調(diào)速范圍和靜差率，

nAn

1）調(diào)速范圍口二T2）靜差率S=T

min0

3）直流變壓調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之同

的關(guān)系：s

D=-n1$

An（1-s）

N

開環(huán)系統(tǒng)速降：

IR

An=-aw—

NC

e

舉例計算，以量化的指標(biāo)感性認(rèn)識開環(huán)系統(tǒng)的問題。

本章思量題：

開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在的速降問題如何解決？

小結(jié)

中國礦業(yè)大學(xué)

第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2.2轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2.3.1轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

第5次課/學(xué)時2學(xué)時

1.掌握閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計算方法。掌握閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜

特性。

教學(xué)目的及要求

2.掌握轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型。

1.閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性。

教學(xué)重點

2.轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程式：

KKU-—IRKKU?RI

n=------P~~s~~n0-------=—4J-6~ft—：--------4--

C(1+KKa/C)C(1+K)C(1+K)

開環(huán)系統(tǒng)機械特性和閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的關(guān)系:

a)

b)

c)

圖2-21額定勵磁下直流電動機的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖___________________

本章思量題：

轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些特點？改變給定電壓能否改變電動機的轉(zhuǎn)速？為什么？

小結(jié)

中國礦業(yè)大學(xué)

第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2.3轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2.3.2比例控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

第6次課/學(xué)時2學(xué)時

1.掌握開環(huán)系統(tǒng)特性和閉環(huán)系統(tǒng)特性的關(guān)系

.反饋控制規(guī)律三個基本特征。

教學(xué)目向及要求2

3.比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。

教學(xué)重點

1.開環(huán)系統(tǒng)特性和閉環(huán)系統(tǒng)特性的關(guān)系。

.比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定條件。

教學(xué)難點2

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

州7)$川)

U；(s)cM/n(n如J憶⑴息I1/白C.

Kp?⑤a+l

—6療〃2+1

反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定條件：

T(T+T)+T2

K<E千丁丁3

1S

右邊稱作系統(tǒng)的臨界放大系數(shù)Kcr當(dāng)K>Kcr時，系統(tǒng)將

不穩(wěn)定。

本章思量題：

比例控制的直流調(diào)速系統(tǒng)為什么會有靜差？

小結(jié)

中國礦業(yè)大學(xué)

第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2.3.3比例積分控制規(guī)律和無靜差調(diào)速系統(tǒng)

第7次課/學(xué)時2學(xué)時

通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠掌握比例積分控制規(guī)律。由于積分功能的引入，使

教學(xué)目的及要求得控制系統(tǒng)具有無靜差的特性。

1.比例積分控制規(guī)律。

教學(xué)重點

1.無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

一、積分調(diào)節(jié)器和積分控制規(guī)律

1.積分調(diào)節(jié)器u⑸1

積分調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：Wj⑥=]]溝二語

積分調(diào)節(jié)器的特性如圖所示：M

2、轉(zhuǎn)速的積分控制規(guī)律：采用積分調(diào)節(jié)器，當(dāng)轉(zhuǎn)速在穩(wěn)態(tài)時達(dá)

到與給定轉(zhuǎn)速一致，系統(tǒng)仍有控制信號，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，

實現(xiàn)無靜差調(diào)速。

3,比例與積分控制的比較：比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏

差量的現(xiàn)狀；而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含/輸入偏差量的全部

歷史。

二、比例積分控制規(guī)律：比例積分控制綜合了比例控制和積分

控制兩種規(guī)律的優(yōu)點，又克服了各自的缺點，揚長避短，互相

補充。比例部份能迅速響應(yīng)控制作用，積分部份則最終消除穩(wěn)

態(tài)偏差。

三、無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)及其穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算_U-

a——C

本章思量題:

比例枳分控制的直流調(diào)速系統(tǒng)為什么會無靜差?

小結(jié)

中國礦業(yè)大學(xué)

第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2.3.3直流調(diào)速系統(tǒng)的梯態(tài)誤差分析

2.4直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制

2.4.1微機數(shù)字控制的特殊問題

第8次課/學(xué)時2學(xué)時

1.三種調(diào)節(jié)器在階躍給定輸入的穩(wěn)定誤差；

2.擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差

教學(xué)目的及要求

3.數(shù)字控制的特點

1.三種調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)在階躍給定輸入的穩(wěn)定誤差比較分析。

教學(xué)重點

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

一、階躍給定輸入和擾動引起的穩(wěn)定誤差

1）由擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差取決于誤差點與擾動加入點之

間的傳遞函數(shù)。

2）比例控制的調(diào)速系統(tǒng)，該傳遞函數(shù)無積分環(huán)節(jié)，故存

在擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差，稱作有靜差調(diào)速系統(tǒng)；

3）枳分控制或者比例積分控制的調(diào)速系統(tǒng)，該傳遞函數(shù)

具有積分環(huán)節(jié)，所以由階躍擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差為

0,

稱作無靜差調(diào)速系統(tǒng)。

三、微機數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點是：離散化和數(shù)字化：

離散化和數(shù)字化的結(jié)負(fù)面效應(yīng)：時間上和量值上的不連續(xù)

性。

1.數(shù)字量化：量化的原則：在保證不溢出的前提下，精度

越高越好。可用存儲系數(shù)K來顯示量化的精度

2.采樣頻率的選擇

香農(nóng)（Shannon）采樣定理。在普通情況下，可以令采樣

應(yīng)期1,T為控制對象的最小時間常數(shù)。

Tsam（4?10）1ms

3.微機數(shù)字控制系統(tǒng)的輸入與輸出變量可以是摹擬量，也

可以是數(shù)字量。

本章思量題：

閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)宥哪些基本特征？

小結(jié)

中黑品業(yè)大學(xué)

第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2.4.2轉(zhuǎn)速檢測的數(shù)字化

第9次課/學(xué)時2學(xué)時

掌握三種基本的數(shù)字測速方法，各自的特點、性能指標(biāo)及應(yīng)用場合。

教學(xué)目的及要求

1.數(shù)字測速指標(biāo)：分辨率、誤差率。

教學(xué)重點2.M法測速，T法測速，M/T法測速。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

3.3.1數(shù)字測速指標(biāo)

1.分辨率

改變一個計數(shù)字所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速變化量來表示分辨率，用符

號Q表示。Q=n-n°Q越小，說明該測速方法的分辨能力越

21

強。

2.測速誤差率

轉(zhuǎn)速實際值和測量值之差加與實際值n之比定義為測速

誤差率，6%-Px100%,測速誤差率反映了測速方法的準(zhǔn)確性，

越小準(zhǔn)確度越蒿。

3.3.2M法測速

測取Tc時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)用以計算

這段時間內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速，60M

稱作M法測速機電的轉(zhuǎn)速為"=示lr/min

M法測速的分辨率：6%=J100°%

maxM

M法測速誤差率：601

Q=--------

M法測速合用于高速段。

3.3.3T法測速：記錄編碼器兩個相鄰輸出脈沖間的高頻

脈沖個數(shù)M2,f0為高頻脈沖頻率。機電轉(zhuǎn)速：

T法測速的分辨率.：n=60fnr/min

ZM

T法測速誤差率：s%＞工“100%2

T法測速合用于低速段。Mr1

3.3.4M/T法測速

把M法和T法結(jié)合起來，既檢測T。時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器輸

出的脈沖個數(shù)M1,又檢測同一時間間隔的高頻時鐘脈沖個數(shù)

M2,用來計算轉(zhuǎn)速，稱作M；T法測速60M60Mf

機電轉(zhuǎn)速n=ZT1=ZM'c"min

本章思量題：

小結(jié)

中國礦業(yè)大學(xué)

第3章轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

3.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜態(tài)特性

3.2雙比環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型和動態(tài)性能分析

第10次課/學(xué)時2學(xué)時

1.掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。

2.熟悉各變量的穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算。

教學(xué)目的及要求

3.通過本節(jié)學(xué)習(xí)，使同學(xué)掌握雙環(huán)系統(tǒng)起動過程及其分析方法（調(diào)節(jié)器飽和及

不餉的影響）、雙環(huán)系統(tǒng)抗擾性能及兩個調(diào)節(jié)器的作用

1.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。

教學(xué)重點2.轉(zhuǎn)矩控制的概念，雙閉環(huán)系統(tǒng)的分析方法。

1.雙環(huán)系統(tǒng)起動過程及其波形，波形的各關(guān)鍵點，雙環(huán)系統(tǒng)抗擾性能分析。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

-轉(zhuǎn)速、調(diào)速系統(tǒng)組成

根據(jù)要求，將電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器分別用兩個調(diào)節(jié)器，由

于是調(diào)速系統(tǒng)，所以轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)的輸出作為

電流環(huán)的給定。

二、雌磁

系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜

雌

靜特性分轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(ASR)

不飽和和飽和兩部份討論。

三、起動過程分析

⑴電流上升階段：由于轉(zhuǎn)速變化慢,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很快飽和。(2)

轉(zhuǎn)速上升階段：機電在最大電流下以恒加速度升速。(3)轉(zhuǎn)速

調(diào)整階段：當(dāng)機電轉(zhuǎn)速上升到＞給定轉(zhuǎn)速時，ASR退飽和。

起動過程特點：飽和非線性控制、轉(zhuǎn)速必又超調(diào)、準(zhǔn)時間最優(yōu)

控制--達(dá)到了優(yōu)化起動過程的要求。

本章思量題：

由于機械原因，造成轉(zhuǎn)軸堵死，試分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

小結(jié)

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第3章轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

3.3轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

第11次課/學(xué)時2學(xué)時

通過本節(jié)學(xué)習(xí)，使同學(xué)掌握工程設(shè)計方法的思路、典型系統(tǒng)的性能指標(biāo)

及非典型系統(tǒng)的典型化一一些環(huán)節(jié)的近似處理，掌握電力傳動系統(tǒng)的工

教學(xué)目的及要求

程設(shè)計方法。

1.工程設(shè)計方法的基本思路，典型系統(tǒng)的性能指標(biāo)及參數(shù)變化對系統(tǒng)性能

教學(xué)重點影響的趨勢。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

-.工程設(shè)計方法的基本思路

1.確保系統(tǒng)穩(wěn)定一一選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)一一盡量采用典型系

統(tǒng)

2.滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)一一選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)

二.控制系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)

1.尾隨性能指標(biāo)：超調(diào)量、上升時間及調(diào)整時間

2.抗擾性能指標(biāo)：動態(tài)降落及恢復(fù)時間

三.典型系統(tǒng)及其相應(yīng)的性能指標(biāo)

1.典型I型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其性能指標(biāo)

2.典型II型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其性能指標(biāo)

叫三膜型系統(tǒng)典型化：包括調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇和傳遞函數(shù)

的近似處理

本章思量題：

典型I型、典型II型性能區(qū)別及原因。

小結(jié)

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第3章轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

3.4按工程設(shè)計方法設(shè)計雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的笠速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器

第12次課/學(xué)時2學(xué)時

通過本節(jié)學(xué)習(xí)，使同學(xué)掌握工程設(shè)計方法的思路、典型系統(tǒng)的性能指標(biāo)

教學(xué)目的及要求及非典型系統(tǒng)的典型化一一些環(huán)節(jié)的近似處理，掌握電力傳動系統(tǒng)的工

程設(shè)計方法。

1.電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計。

教學(xué)重點

1.退飽和超調(diào)量的計算。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

電流調(diào)節(jié)器削:

1.電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡化：

2.電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇

3.電流調(diào)節(jié)的計算

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計：

1.電流環(huán)的近似（降階近似，需校驗）,將電流環(huán)

近似為一階慣性環(huán)節(jié)。

2.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇

3.電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的計算

本章思量題：

電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器為什么要分別按照典型I型、典型II型設(shè)計.可否反過來設(shè)計C

小結(jié)

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第4章可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

4.1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)

第13次課/學(xué)時2學(xué)時

1.了解為什么需要可逆調(diào)速系統(tǒng)以及了解可逆直流調(diào)速系統(tǒng)。

教學(xué)目的及要求2.熟悉橋式PWM組成原理、速度反向的過渡過程和能量回饋。

3.單片機控制PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的組成

橋式PWM變換的原理：速度反向時的工作過程。

教學(xué)重點

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

中國礦業(yè)大學(xué)

第4章可逆控制和弱磁控制的宜流調(diào)速系統(tǒng)

4.2V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

4.2.1V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的主回路及環(huán)流

4.2.2V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的控制

第14次課/學(xué)時2學(xué)時

1.熟悉有環(huán)流控制的可逆晶閘管-電動機系統(tǒng)及其控制。

二配口合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)。

教學(xué)目的及要求2.aV-M

教學(xué)重點

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

一、有環(huán)流控制的可逆晶閘管-電動機系統(tǒng)

1.兩組晶閘管裝置.反并聯(lián)路線與可逆V-M系統(tǒng)的四象限運

行

2.V-M系統(tǒng)反并聯(lián)可逆路線的工作狀態(tài)

3.可逆V-M系統(tǒng)中的環(huán)流問題

二、行環(huán)流控制的可逆晶閘管-電動機系統(tǒng)

1.c（二配B合控制的有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)

本章思量題:

小結(jié)

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第4章可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

4.2V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

4.2.3轉(zhuǎn)速反向的過渡過程分析

第15次課/學(xué)時2學(xué)時

1.熟悉無環(huán)流控制的可逆晶閘管?電動機系統(tǒng)及其控制。

轉(zhuǎn)速反向的過渡過程分析

教學(xué)目的及要求2.

無環(huán)流控制的可逆品閘管-電動機系統(tǒng)及其控制：轉(zhuǎn)速反向的過渡過程的三個階段。

教學(xué)重點

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

一、無環(huán)流控制的可逆晶閘管?電動機系統(tǒng)

1.邏輯控制尢壞流可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成和工作原理

2.無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)

二、轉(zhuǎn)速反向過渡過程分析

1、本組逆變階段

2、它組整流階段

3、它組逆變階段

本章思量題：

邏輯無環(huán)流從高速制動到低速時需經(jīng)過幾個象限？相應(yīng)電動機與晶閘管狀態(tài)如何？

小結(jié)

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第5章基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)

5.1異步電動機穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型和調(diào)速方法

第16次課/學(xué)時2學(xué)時

1.熟悉異步電動機穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型。

2.熟悉異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的三種分類及其優(yōu)缺點。

教學(xué)目的及要求

異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點；異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的分類及其優(yōu)缺點。

教學(xué)重點

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

一、異步電動機穩(wěn)態(tài)等效電路

/?.Us4

O_____1—V

f*丁

&|J降

叫

—?、異步電動機的機械特性

sn

1

0n\1

Sm

10

JT9

三、異步電動機的調(diào)速方法：改變電動機參數(shù)、電源電壓

和電源?。剩ɑ蛘呓穷l率）

本章思量題：

小結(jié)

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第5章基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)

5.2異步電動機的調(diào)壓調(diào)速

第17次課/學(xué)時2學(xué)時

1.了解異步電動機改變電壓時的機械特性。

教學(xué)目的及要求2.了解閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。

異步電動機改變電壓時的機械特性。

教學(xué)重點

中國礦業(yè)大學(xué)

第5章基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)

5.3異步電動機的變壓變頻調(diào)速

第18次課/學(xué)時2學(xué)時

1.了解異步電動機變壓變頻調(diào)速的控制特性。2.掌握變壓變頻調(diào)速的基本原理和控

制方法。

教學(xué)目的及要求3.熟悉^頻以下電壓補償控制。

基頻以下：恒壓頻比，恒E/m控制，恒E/m控制，恒磁，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；基頻

g1r1

教學(xué)重點

以上：電壓恒定，弱磁恒功率調(diào)速。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

6.2.1基頻以下調(diào)速

U

保持Q不變，當(dāng)頻率、從領(lǐng)8

U

5N

定值f向下調(diào)節(jié)時，使E常b一帶定子壓降

1N■jT

值，采用電動勢頻率比為恒'值的控

制方式。當(dāng)電動勢值較高時，忽略

01N

定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓UwE，則得

s9

1L堂宿，這是恒壓頻比的控制方式。帶定子壓降補償?shù)暮銐?/p>

5=吊但

頻比控制特性示于圖中的b線，無補償?shù)目刂铺匦詣t為a線。

6.2.2基頻以上調(diào)速

在基頻以上調(diào)速時，頻率從

仙向上升高，保持

U=u，使磁通與頻率成

ISN

反比地降低，相當(dāng)于直流電

機弱磁升速的情況。把基頻lc

以下和基頻以上兩種情況

的控制特性畫在一起，如圖所示。

在基頻以下，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速

升高時磁通降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。________________

本章思量題：

變頻調(diào)速為何要與電壓協(xié)調(diào)控制，可否保持電壓恒定？

小結(jié)

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第5章基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)

5.4電力電子變壓變頻器

5.4.1交?直交PWM變頻器主網(wǎng)路542正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)

第19次課/學(xué)時2學(xué)時

1.了解電力電子變壓變頻器結(jié)構(gòu)類型。

教學(xué)目的及要求2.掌握脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)的基本原理及實現(xiàn)方法，掌握SPWM技術(shù)。

3.掌握CFPWM技術(shù)。

SPWM技術(shù)和CFPWM技術(shù)的原理。

教學(xué)重點

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

一、正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)

以正弦波作為調(diào)制波(Modulationwave),以頻率比調(diào)制波

高得多的等腰三角波作為載波(Carrierwave),由它們的交點

確定逆變器開關(guān)器件的通斷時刻，從而獲得兩邊窄中間寬的一

系列等幅不等寬的矩形波。

按照波形面積相等的原則，每一個矩形波的面積與相應(yīng)位

置的正弦波面積相等，于是這個序列的矩形波與期望的正弦波

等效。這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制(Sinusoidalpulse

wdthmodulation,簡稱SPWM),這種序列的矩形波稱作SPWM

波。

二、電流跟蹤PWM(CFPWM,CurrentFollowPWM)的控制

方法

在原來主回路的基礎(chǔ)上，采用電流閉環(huán)控制，使實際電流

快速尾隨給定值。

HBC——VT|I

3.rp

fvD.A

r」-i—e

'A

■

本章思量題:

小結(jié)

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第5章基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)

5.4電力電子變壓變頻器

5.4.4電流跟蹤PWM控制技術(shù)5.4.5電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術(shù)

第20次課/學(xué)時2學(xué)時

1.熟悉電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術(shù)。

教學(xué)目的及要求

1.電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術(shù)：空間矢量的定義，電壓與磁鏈空間矢

教學(xué)重點量的關(guān)系，六拍階梯波逆變器與正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場。

1.電壓空間矢量的線性組合與SVPWM控制

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

一、電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術(shù)(或者陳

磁鏈跟蹤控制技術(shù))

把逆變器和交流電動機視為一體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場

來控制逆變器的工作，這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制“，磁

鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的，所以又稱“電

壓空間矢量PWM(SVPWM,SpaceVectorPWM)控制”。

1.空間矢量的定義

2.電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系

3.六拍階梯波逆變器與正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場

4.電壓空間矢量的線性組合與SVPWM控制

本章思量題：

論述下三種調(diào)制策略的基本特征、各自的優(yōu)缺點。

小結(jié)

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第3章基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)

5.5轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)5.6轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)

第21次課/學(xué)時2學(xué)時

1.了解數(shù)字控制通用變頻器■異步電動機調(diào)速系統(tǒng)原理圖，各主要環(huán)節(jié)的功能。

.掌握轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念和控制規(guī)律，轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的

教學(xué)目的及要求2

實現(xiàn)，轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點與不足之處。

Q抑紹轉(zhuǎn)首場索熔制的基木概念

1.轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念，基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律，轉(zhuǎn)差

教學(xué)重點頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。

教學(xué)難點

教學(xué)內(nèi)容及安排視頻內(nèi)容課堂討論

一、轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)一通用變頻器-異

步電動機調(diào)速系統(tǒng)

所謂“通用”，包含著兩方面的含義：一是可以和通用的籠

型異步電動機配套使用；二是具有多種可供選擇的功能，合用

于各種不同性質(zhì)的負(fù)載。

現(xiàn)代PWM變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的

數(shù)字電路，其功能主要是接受各種設(shè)定信息和指令，再根據(jù)它

們的要求形成驅(qū)動逆變器工作的PWM信號。

二、轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)

轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿足平滑調(diào)速的要求，但靜、

動態(tài)性能都有限，要提高靜、動態(tài)性能，要用轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控

制。

1.轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念：控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)

矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。

2.基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律：轉(zhuǎn)差頻

率控制的規(guī)律是：（1）在^的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩T。基本上與3。

smes

成正比，條件是氣隙磁通不變。（2）在不同的定子電流值時，

按U函數(shù)關(guān)系控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁

通山恒定：9

再轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)

本章思量題：

總結(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律。

小結(jié)

中國礦業(yè)大學(xué)

蠅?8

第6章基于動態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)

6.1-6.3異步電動機的多變量數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換

第22次課/學(xué)時2學(xué)時

1.了解三相異步電動機在兩相坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型。

教學(xué)目的及要求2.掌握異步電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型的多變量非線性性質(zhì)，坐標(biāo)變換的基本方法。

3.理解異步電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)。

異步電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)，三相異步電動機的多變量非線性數(shù)學(xué)模型，坐標(biāo)

教學(xué)重點變換和變換矩陣，相異步電動機在兩相坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型。

教學(xué)難點