重庆大学运动控制复习主要知识点(共6页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上第二章1.直流调速系统用的可控直流电源（1）相控整流器（AC-DC）晶闸管整流器-电动机系统（V-M系统） 原理：调节控制电压Uc，改变触发脉冲相位，改变整流器输出瞬时电压，平均电压Ud随之改变存在问题：1）轻载时，深度调速时可能产生电流断续，导致特性严重非线性进而影响调速品质 2）晶闸管单向导电，导致电动机可逆运行困难 3）基于门极移相触发控制，低速运行时功率因数变差，产生较多谐波，引起电网电压畸变解决方法：（1.1）增加整流电路相数，或采用多重化技术； （1.2）设置电感量足够大的平波电抗器；整流装置模型：一阶惯性环节Ws(S)Ks1+TsS（2）PWM变换器（D

2、C-DC）直流脉宽调速系统 原理：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的大小，以调节电动机转速 带制动不可逆PWM变换器调速：P18 图（a），分为4个阶段： 正向电动：（条件Ton>T/2使Ud>E）（1）0tTon，VT1导通，电流流向1（2）TontT，VT1关断，电流VD2续流，电流流向2正向制动：（条件Ton<T/2使Ud<E）（3）0tTon，VT2关断，VD1续流，电流流向4 电源回馈制动（4）TontT，VT2导通，电流流向3 能耗制动特：轻载电动状态（电流小，关断后未到周期T已衰减到

3、0，提前导通，电流方向发生变化）（1）VD1续流，电流 id 沿回路4流通；（2）VT1导通，电流 id 沿回路1流通；（3）VD2续流，电流 id 沿回路2流通；（4）VT2导通，电流 id 沿回路3流通。2.性能指标及机械特性（1）调速范围D：电动机提供最高转速和最低转速之比，D=nmaxnmin 调速系统的调速范围 指在最低速时还能满足所需静差率的调速范围（2）静差率s：某转速下运行，负载由理想空载增加到额定值所对应转差降落与理论空载转速之比 s=nNn0 系统静差率指标 应以最低速度时所能达到数值为准（3）调速范围与静差率关系：对静差率要求越严格，即s越小，系统能允许的调速范围也越小D

4、=nNsnN(1-s)（4）开环调速 电力电子变换器：Ud0=KsUc 电动机 n=Ud0-IdRCe =KsUcCe- IdRCe3.转速反馈控制的直流调速系统（1）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 静特性方程：n=KpKsUn*Ce(1+k)- IdRCe(1+K) Un=Un*-Un, Uc=KpUn, Un=n 开环放大系数：K=KpKsCe 相当于反馈断开的输出到输入各环节放大系数乘积 电动机放大系数：Ce=En（2）开环系统机械特性与闭环系统静特性的关系 开环系统机械特性方程可以写成：n=KpKsUn*Ce- IdRCe 1）闭环系统静特性比开环系统静

5、特性硬得多 转速降落ncl=nop1+k，1+k倍关系 2）同一个n0值的开环和闭环系统，闭环系统静差小得多 scl=sop1+k 3）静差率一定，闭环系统可大大提高调速范围 Dcl=(1+k)Dop以上三点优势，需要K足够大，即设置放大器及检测与反馈装置 （3）反馈控制规律：1）比例反馈是有静差的控制系统 2）抵抗扰动，服从给定 3）系统精度依赖于给定和反馈检测的精度 （4）比例闭环调速系统稳定性 K<Tm(Tl+Ts) +Ts2TlTs Tl=LR, Tm=GD2R375CeCm, Ts=1f （5）比例，积分控制特点，有无静差的概念 有静差系统：自动系统中，输入偏差是维系系统运行的

6、基础，必然要产生静差 比例特点：迅速响应，但有稳态误差 （只取决于当前输入偏差） 积分特点：消除稳态偏差，但响应缓慢（包含偏差全部历史），可以在误差为0时，保持终值，即在无静差情况下保持恒速运行，实现无静差调速 PI调节器则综合比例和微分的优点 （6）阶跃给定输入稳态误差 1）0型系统对于阶跃给定输入稳态有差有差调速系统 2）1型系统对于阶跃给定输入稳态无差无差调速系统 （7）电流截止负反馈（自动限制电枢电流的环节） 这种应用只在起动和堵转时存在，正常运行时消失，让电流随负载增减而变化，这种电流达到一定程度才出现的电流负反馈叫电流截止负反馈 n=KpKs(Un*+Ucom)Ce(1+k)- I

7、d(R+kpksRs)Ce(1+K)第三章1.双闭环系统结构及静特性 （1）引入电流闭环的原因：转速反馈（单闭环系统），用PI调节器实现稳态无静差，电流截止负反馈限制电枢电流，但不能理想控制电流（实际希望电流保持恒定最大值启动） （2）闭环结构：外环转速环，内环电流环 均采用PI调节器 限幅：转速调节器（ASR）决定电流给定的最大值 电流调节器（ACR）决定了电力电子变换器的最大输出值 调节器工作状态：饱和：输入量不在影响输出（开环）电流调节器工作在不饱和 不饱和：PI作用使输入偏差电压在稳态时趋于零2.动态过程 （1）第一阶段（0t1）Id<Idl，电机不动；IdIdl，电机起动，转速

8、增长较慢，电枢电流Id迅速上升到IdIdm,UiUim*,电流调节器压制Id增长标志此阶段结束ASR很快进入并保持饱和状态，ACR一般不饱和 （2）第二阶段（t1t2） Id恒定，转速成线性增长 ASR始终饱和，ACR不饱和 Id无法到达Idm的原因：ACR为PI调节器，可消除阶跃静差，但不能消除斜坡静差，电流闭环扰动为电机反电动势（斜坡扰动量） （3）第三阶段（t2以后） 到给定转速，偏差为零，由于积分作用，转速继续上升，超速后ASR输入为负，Id和U*迅速下降，只要Id>Idl，转速继续上升 到Id=Idl，转矩Te=Tl，电机开始在负载阻力下减速直道稳态 Id<Idl情况：当

9、电流小于负载电流时，电机才能降速 （4）启动过程3个特点：1）饱和非线性 2）转速超调 3）准时间最优控制 （5）抗扰动分析：抗负载扰动：靠ASR来产生作用（ACR之外） 抗电网电压扰动：电流反馈可及时调节3.转速调节器，电流调节器的作用 （1）转速调节器： 1）调速系统主导调节器，转速n很快跟踪Un*变化，稳态时减小转速误差 2）对负载变化其抗扰动作用 3）输出幅限决定电动机允许最大电流 （2）电流调节器 1）作用是使电流紧紧跟随给定电压Un*的变化 2）对电网电压波动起及时抗扰动的作用 3）动态过程中获得电机最大允许输出电流，加快动态过程 4）电机过载或堵转时，限制电枢电流最大值，起快速自

10、动保护作用第四章1.直流PWM可逆调速系统 （1）桥式可逆PWM变换器运行 正向电动运行状态1） 第一阶段：VT1和VT4导通，VT2和VT3截止，电流流向1号线，UAB=+Us2） 第二阶段：VT1和VT4截止，VD2和VD3续流，电流流向2号线，UAB=-Us正向制动运行状态1） 第一阶段：VT2和VT3截止，VD1和VD4续流，电流流向4号线，UAB=+Us2） 第二阶段：VT2和VT3导通，VT1和VT4保持截止，电流流向3号线，UAB=-Us （2）正向电动，正向制动，轻载时输出电流、电压波形 （3）双极式控制的桥式可逆PWM变换器优缺点 优点：1）电流一定连续 2）可使电动机四象限

11、运行 3）电动机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区 4）低速平稳性好，调速范围大 5）低速时，每个脉冲器件驱动脉冲较宽，有利于保证器件的可靠导通 缺点：工作过程中，四个开关器件都可能出于开关状态，开关损耗大，而且可能发生上下桥臂直通的事故2.V-M可逆直流调速系统 （1）对于相控整流器：1）<90°，晶闸管处于整流状态 电动机工作在第一象限 2）>90°，晶闸管处于逆变状态 电动机工作在第四象限 （2）两组晶闸管反并联的整流和逆变 1）正组整流电动运行：VF处整流状态，f<90°，Ud0f>E，n>0 2）反组晶闸管逆变状态：VR逆变

12、状态，r>90°，|Ud0r|<E，n<0 （3）环流问题 1）什么是环流：两组装置（VF和VR）同时工作时，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管流通的短路电流，称为环流 2）环流的分类： （1）静态环流： 1）直流平均环流：晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流 2）瞬时脉动环流：两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流 （2）动态环流：可逆V-M处于过渡过程中的环流 2）解决环流问题： （1）=配合控制：使Ud0f=-Ud0r，可消除直流平均环流，仍会产生瞬时脉动环流>设4个环流电抗器Lc1，Lc2，Lc3，Lc4，

13、以及更大Ld （2）逻辑控制的无环流可逆系统：当可逆系统中一组晶闸管工作时（不论是整流工作还是逆变工作），用逻辑关系控制使另一组处于完全封锁状态。即没有直流平均环流，也没有瞬时脉动环流第五章1.异步电动机稳态数学模型 （1）机械特性：公式不要求，Te与电压，极对数成正比，电源角频率成反比 图5-3，形状需要记忆，横轴转矩，纵轴转速 （2）调速方法：改变机械特性参数1）电动机参数 2）电压电源 3）电源频率 （3）异步电动机气隙磁通有效值：Eg=4.44f1NsKNsm Eg气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值 f1电源频率 Ns定子每相绕组串联的匝数 m每极气隙磁通量 忽略定子绕线绕组和漏感

14、抗压降后，UsUg2.异步电动机调压调速 了解 （1）基本特征：保持电源频率，只改变定子电压，同步转速保持为额定值不变（属于弱磁调速），临界转矩随Us减小而成二次方地下降 图5-5机械特性 （2）实现：通过增大转差功率，减小输出功率来降低转速，转差功率消耗在转子电阻上（转差功率消耗型）3.变压变频基本原理 特别关注 （1）基本原理：交流调速希望m为恒值（如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机），由UsEg=4.44f1NsKNsm，控制好Eg和f1，便可达到控制气隙磁通m的目的。简答题：为什么要做

15、变压变频？ （2）基频以下调速：恒压频比调速 Usf1=常值（电动势较高时，忽略定子绕组的漏磁阻抗，认为定子相电压UsEg；低频时，定子绕组和漏磁阻抗的值不能再忽略，人为提升定子电压，补偿定子阻抗压降） （3）基频以上调速：弱磁调速（频率升高，定子电压受限不能提高）控制特性图5-10 （4）转差功率不变型： 1）基频以下：m不变，输出转矩基本不变，Ps=sPm=s1TenpRr'Te23np2(Us1)2转差功率与转速无关，故称转差功率不变型 2）基频以上：Ps=sPm=s1TenpRr'Te2123np2UsN2，Te212常数，转差功率基本不变分析：为什么变压变频是转差功率

16、不变型的调方式？ （5）三种磁通控制 1）恒定子磁通：补偿定子电阻压降，保持Es/f1为常值 临界转矩，临界转差率大于恒Us/1（转差率减小） 2）恒气隙磁通：补偿定子电压和定子漏抗，保持Eg/f1为常值 临界转差率和临界转矩更大，机械特性更硬（转差率减小） 3）恒转子磁通：补偿定子电压、定子漏抗和转子漏抗压降，维持Er/f1为常值 完全是一条直线（图5-13） 分别补偿什么，补偿使哪种磁通恒定，定性知道4.电力电子变压变频器（交-交变频器和交-直-交变频器） （1）交-直-交PWM变频器 （2）正弦波脉宽调制（SPWM）技术 重点 调制波：与期望输出电压波形相同的正弦波 载波：以频率比期望高

17、得多的等腰三角波作为载波 它们的交点确定逆变器开关器件的通断时间，从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列 （3）消除指定次谐波的PWM（SHEPWM）控制技术不要求 （4）电流跟踪PWM（CFPWM）控制技术 跟踪精度与滞环宽度有关，受开关频率限制 宽度2h较大时，开关频率低，电流波形失真多，谐波分量高 宽度小，开关频率高，实际使用中在开关频率允许下，尽量选择较小的环宽 （5）电压空间矢量（SVPWM）控制技术（磁链跟踪控制技术） 考一些常识，SPWM载波调制波分别什么波形，CFPWM精度与什么有关？5.转差频率控制 （1）转差频率的概念：在保持气隙磁通不变的前提下，可以通过控制转差角频率来控制转矩，（保持气隙磁通不变，在s值较小的稳态运行范围内，异步电动机的转矩就近似与转差角频率成正比）目的是控制转矩，一定条件下，转矩与转差频率成正比，控制好转差频率即控制好转矩，需要满足的基本条件是什么？ （2）为什么使用转差频率控制：1）转速开环变频调速系统可以满足平滑调速的要求，但静、动态性能不够理想 2）采用转速闭环控制可提高静、动态性能，实现稳态无静差第六章1.三相异步电动机动态模型 （1）定性：是一个高阶、非线性、强耦合