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电力拖动考试资料1

1.常用的可控直流电源:旋转变流机组、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器。

2.静止式可控整流器:晶闸管—电动机调速系统(简称V —M 系统)

3.工作原理: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,即可改变平均整流电压Ud ,从而实现平滑调速。3.可逆脉宽调速系统原理:由VT1-VT4共4个电力电子开关器件构成桥式(或H 形)可逆脉冲宽度调制变换器(PWM )

4.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②设置平波电抗器。

5.用触发脉冲的相位角α控制整流电压的平均值Ud0是晶闸管整流器的特点

6.晶闸管—电动机系统的机械特性:改变控制角α,可得一簇平行直线。只要电流连续晶闸管可控整流器就可以看成一个线性的可控电压源。

7.完整的V-M 系统机械特性:包含整流状态(α<90 )和逆变状态(α>90 )当电流连续时,特性还比较硬,断续段的特性还很软,而且呈显著地非线性,理想空载转速翘的很高。6.晶闸管触发和整流装置的放大系数,,,晶闸管触发和整流装置可看成是一个纯滞后环节,其滞后效应是有晶闸管的失控时间引起的。

8.直流脉宽调速系统(直流PWM 调速系统):采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式,形成了脉宽调制变换器—直流电动机调速系统。

9.与V-M 系统相比PWM 系统的优越性:①主电路简单,需要用的电子电路器件少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,动态抗扰性能强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10.桥式可逆PWM 变换器控制方式:双极式、单极式、受限单极式等11.双极式控制优缺点:优/在电动机停止时仍有高频微振电流,从而消除了正反方向时的静摩擦死区起着动力润滑的作用。缺/电动机停止时电枢电压不等于0不产生平均转矩,徒然增大电动机损耗12.双极式可控桥式可逆PWM 变换器优点:①电流一定连续②可使电动机在四象限运行③电动机停止时有微震电流,能消除静摩擦死区④低速平稳性好,系统的调速范围可达1:20000左右⑤低速时每个开关器件的驱动脉冲仍较宽,有利于保证器件的可靠导通12.直流脉宽调速系统的机械特性:(图)为第一二象限的机械特性,他适应于带制动作用的不可逆电路,双极式控制可逆电路机械特性与此相仿扩展到第三四象限。对于电动机在同一方向旋转时电流不能反向的电路,轻载时出现电流断续现象,把平均电压抬高,在理想空载时 ,Id =0,理想空载转速会翘到

e s s c u n /0=13.稳态:指电动机的平均电磁

转矩与负载转矩相平衡的状态,机械特性是平均转速与平均转矩(电流)的关系14.泵升电压:直流电源靠二极管整流器供电,不可能回馈电能,电动机制动时只好对滤波电容充电,这将使电容两端电压升高15.降低泵升电压的方式:①增大电容量②采用镇流电阻消耗掉部分动能③二极管整流器输出端并接逆变器,把多余的能量逆变后回馈电网16.稳态性能指标:调速范围、静差率17.调速范围:生产机械要求电动机提供的最高转速与最低转速只比

min max /n n D =18.静差率:负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落?N n 与理想空载转速n0之比,S=?N n /n0静差率是用来衡量调速系统在负载变化

时转速稳定度的。与机械硬度有关,特性越硬静差率越小,转速稳定度就越高19对于同样硬度的特性,理想空载转速越低时,静差率越大转速的相对稳定性也越差19.调速系统的静差率指标应以最低速时所

能达到的数值为准。)1(s n s

n D N N -?= 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 21.闭环

调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负荷电流(或转矩)间的稳态关系22.转速反馈闭环系统三规律(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(系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度23.bode 图判定系统性能的特征①中频段以-20dB/dec 的斜率穿越

0dB 线,而且这一斜率能覆盖足够的品带宽度,则系统的稳定性好②截止频率/剪切频率c ω越高,系统快速性越好③低频段的斜率陡增益

高说明系统稳态精度高④高频段衰减越快即高频特性负分贝值越低,说明系统抗高频噪声干扰的能力越强24.积分调节和积分控制: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。比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状,而积分调节器输出则包含了输入偏差量的全部历史25.比例积分控制优点: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1.转速(外环)电流(内环)双闭环控制直流调速系统是性能很好应用最广的直流调速系统2双闭环系统起动过程中转速调节器ASR 经历了不饱和,饱和,退饱和三种情况。整个过程分三个阶段①0-t1电流上升阶段②t1-t2恒流升速阶段③t2以后是转速调节阶段3双闭环起动特点①饱和非线性控制②转速超调③准时间最优控制4转速调节作用①是调速系统的主导调节器,使转速n 很快地跟随给定电压Un*变化,稳态时可减小转速误差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5电流调节器作用①作为内环的调节器在转速外环的调节过程中,它的作用是使电流紧紧跟随其给定的电压U*(外调解器的输出量)变化②对电网电压的波动起及时抗扰的作用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6一般来说,调速系统的动态性能指标以抗扰性能为主,而随动系统的动态指标则以跟随性能为主7参数选择:对典型I 型系统若工艺上主要要求动态响应快可取ξ=0.5~0.6把K 选大一些,若主要要求超调小取ξ=0.8~1把K 选小一点,若要求无超调则取ξ=1.0 K=0.25/T 无特殊要求可取折中值ξ=0.707K=0.5/T(略超调)一般取ξ=1.0 K=0.25/T 对典型的II 型系统,加大中频宽h 可以减小Mmin 从而降低超调量σ同时ωc 也减小,使系统快速性减弱,Mmin 在1.2-1.5之间时,系统动态性能较好,有时也允许达到1.8-2.0,h 值可在3-10之间选择(一般取5)8Ⅰ型和Ⅱ型系统区别:除了在稳态误差上的区别外,一般来说,在动态性能中典型Ⅰ型系统可以在跟随性能上做到超调量小,但抗扰性能稍差,而典型Ⅱ型系统超调量相对较大,抗扰性能却比较好,这是选择典型系统的重要依据9当系统有一组小惯性群时,在一定条件下可以将它们近似看成一个小惯性环节,其时间常数等于小惯性群中各时间常数之和10电流环的控制对象是双惯性的要校正成典型的Ⅰ型系统,应该采用PI 型的电流调节器1采用旋转编码器的数字测速方法有三种:M 法T 法M/T 法2,M 法测速只适用于高速段T 法测速适应于低速段,M/T 法高速时相当于M 法低速时自动进入T 法,能适用的转速范围明显大于前两种,是目前广泛应用的一种测速方法3分辨率:用改变一个计数字所对应的转速变化量来表示分辨率,用Q 表示4测速误差率:转速实际值和测量值之差与实际值n 之比定义为测速误差率用δ表示5常用数字滤波方法①算术平均值滤波②中值滤波③中值平均滤波6数字PI 调节器:有位置式和增量式两种,增量式算法只需要当前和上一拍的偏差即可计算输出的偏差量,位置式算法必须同时设积分限幅和输出限幅,缺一不可7在基频以下,磁通恒定时转矩也恒定,属于恒转矩调速性质,在基频以上转速升高时转矩降低,基本上属于恒功率调速8异步电动机的变压变频调速系统必须具备能够同时控制电压幅值和频率的交流电源,而电网提供的是恒压恒频电源,故应配置变压变频器,又称VVVF 装置9逆变器可以分成电压源型和电流源型10以正弦波作为逆变器输出的期望波形,以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波,并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波,当调制波与载波相交时,由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻,从而获得在正弦调制波半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波,这种方法叫正弦波脉宽调制(SP-WM )11把逆变器和交流电动机视为一体,按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作,叫磁链跟踪控制,磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的,故又称电压空间矢量PWM (SVPWM )12 SVPWM 控制模式特点①逆变器的一个工作周期分成六个扇区,每个扇区相当于常规六拍逆变器的一拍,每个扇区再分成若干个小区间T0,但T0的缩短受到功率开关器件允许开关频率的制约②在每个小区间内虽有多次开关状态的转换,但每次都只涉及一个功率开关器件,开关损耗较小③每个小区间均以零电压矢量开始又以零矢量结束④利用电压空间矢量直接生成三相PWM 波,计算方便⑤采用SVPWM 控制时,逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压,这比一般的SPWM 逆变器输出电压提高了15% 13转差频率控制:在S 值很小的稳态运行范围内,如果能够保持气隙磁通Φm 不变,异步电动机的转矩就近似与转差角频率ωs 成正比,这就是说,在异步电动机中控制ωs 就和直流电动机中控制电流一样,能够达到间接控制转矩的目的,控制转差频率就代表控制转矩。2-8在转速、电流双闭环调速系统中,调节器ASR 、

ACR 均采用PI 调节器。当ASR 输出达到*im U =8V 时,主电

路电流达到80A 时,当负载电流由40A 增加到70A 时,试问:(1)*i U 应如何变化?(2)C U 应如何变化?(3)C U 的值有哪些条件决定?解(1) 2.

因此当电源由40A 增加到70A 时,*i U 应从4V 增加到7V 。(2)有所增加(3)取决于电机速度和负载大小, 因为

A

V A

v

I U dm

im /1.0808*==

=

β∑

∑+=+=R I n C R I E U dl N O dl d 0S

d e S d C K R

I n C k U U +==