电力拖动课程综述

计算机实训综合报告PAGE21PAGE21《电力拖动自动控制系统》综述报告专业及班级姓名学号授课老师完成时间2011-12-02课程综述评分表一二三四五六合计123得分PAGE1PAGE1《电力拖动自动控制系统》综述报告摘要：电力拖动自动控制系统是自动化专业一门重要的专业课，也是一门实践性很强的课程。电力拖动实现了电能与机械能之间的能量变换，而运动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。工业生产和科学的发展，对运动控制系统提出新的更为复杂的要求，同时也为研制和生产各类新型控制系统提供了可能。关键词：电力拖动运动控制系统直流调速交流调速伺服系统一、课程简介1、课程专业地位电力拖动自动控制系统是自动化、电气工程及其自动化等专业的一门专业基础课。在大四上学期开始开设此课程。除了每周六节课的理论教学外，还开设了几周的实验课，旨在提高学生的理论与实践相结合，加深对所学知识的认识与理解。2、课程学习的时间除课堂教学外还有充足的实验环节。本课程的学习时间长12周，共72个学时，其中有电力拖动控制实验，共四个实验。3、课程的主要内容及教学目标电力拖动自动控制系统课程的内容包括闭环控制的直流调速系统、多环控制的直流调速系统、可逆调速系统、直流脉宽调速系统和位置随动系统。使学生掌握经典直流调速系统的基本概念、基本原理和基本规律；使学生了解电力拖动自动控制系统的基本形式及其控制规律；了解经典直流调速系统的基本体系；使学生能应用已有的数学知识对电力拖动自动控制系统进行定量计算和定性分析，培养学生分析问题和解决问题的能力；电力拖动自动控制系统是培养一名高素质的电气工程及其自动化专业技术人员的必修课程。二、课程内容本课程共分为3篇，一共9章。各章节如下:第1章绪论第一篇直流调速系统第2章转速反馈控制的直流调速系统第3章转速、电流反馈控制的直流调速系统第4章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统第二篇交流调速系统第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统第6章基于动态模型的异步电动机调速系统第7章绕线转子异步电动机双馈调速系统第8章同步电动机变压变频调速系统第三篇伺服系统第9章伺服系统下面介绍各章主要内容：第一章绪论，讲述了电力拖动的作用及重要意义，电力拖动实现了电能和机械能之间的能量转换，电力拖动自动控制系统是电机学、电力电子学、微电子学、计算机科学、自动控制理论等多种学科的有机结合与交叉。但是同其他任何自动控制系统一样，其根本的理论基础是自动控制理论。电力拖动系统的构成和分类有开环电力拖动系统和闭环电力拖动系统。后面是对运动控制系统的历史与发展以及相关学科作简的介绍，着重指出转矩控制是运动控制系统的根本规律，磁场控制也相当重要，最后介绍了典型的负载特性。第二章直流调速系统磁路介绍了转速反馈控制的直流调速系统，包括直流调速系统用的可控直流电源、稳态调速性能指标和机械特性、转速反馈控制的直流调速系统以及数字控制和仿真。首先叙述了直流调速的重要性，依据直流电动机的广义数学模型，建立了直流电动机的闭环控制结构及相应的控制系统；分析了闭环直流调速系统的静、动态特性；介绍了直流调速系统可逆运行的方法；给出了电力拖动自动控制系统的工程设计方法。第三章转速、电流反馈控制的直流调速系统，介绍了其组成和静特性、系统的动态数学模型，并从启动和抗扰两方面分析，最后介绍的是调节器的工程设计方法，和经典控制理论的动态校正方法相比，突出了这种设计方法计算简单，应用方便，容易掌握的特点。第四章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统，进一步讨论直流PWM可逆直流调速系统和弱磁控制的直流调速系统，在转速、电流双闭环直流调速系统的基础上增设电动势控制环和励磁电流环，可控制电流电动机的气隙磁通，实现弱磁调速。第五章 基于稳态模型的异步电动机调速系统中，着重介绍了基于稳态等效电路的异步电动机稳态模型，分析异步电动机调速的基本方法和气隙磁通，并且介绍了调压调速的基本特征和机械特性，讨论闭环控制的调压调速系统以及降压控制在软启动器和轻载降压节能运行中的应用。同时介绍了变压变频调速的基本原理和机械特性以及基频以下的电压补偿控制。在本章后面讲述了交流PWM变频器的柱电路，讨论了正弦PWM、电流跟踪PWM、消除指定次数谐波PWM和电压空间矢量PWM四种控制方式，着重分析SVPWM中电压矢量与定子磁链的关系和控制，并介绍交流PWM变频器在异步电动机调速系统中应用的特殊问题。第六章 基于动态模型的异步电动机调速系统讲述了异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得高动态调速性能，必须从动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电动机的调速方案。论述了异步电动机三相原始动态数学模型，证明三相原始模型的非独立性，说明简化的必要性和可能性。坐标变换是方便简化数学模型的，这些都需要从电磁耦合的关系入手，最终讲述了坐标变换的基本思想以及核心的三相两相变换以及静止两相旋转正交变换。并且也推导了用状态方程描述的异步电动机动态数学模型，并且有相应的结构图给予说明。在按转子磁链定向矢量控制的基本原理分析后，说明了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦作用，讨论矢量控制系统的多种实现方案。第七章为绕线转子异步电动机串级和双馈调速系统，首先阐述了异步电动机双馈调速的基本原理，然后介绍次同步转速下的电动运行与回馈制动、超同步转速下的电动运行与回馈制动、反转倒拉制动五种工况及其功率流程。着重分析了串级调速系统的工作原理，并介绍了机械式、内馈式等其他类型的串级调速系统。第八章为同步电动机调速系统，对原有顺序作了调整，增加了同步电动机的直接转矩控制。包括有同步电动机的稳态模型调速方法、他控和自控变频同步电动机调速系统等。第九章为伺服系统，伺服系统可以是开环控制，也可以是闭环控制，开环控制无法保证精确的定位精度，高精度的伺服系统需要位置闭环控制，构成反馈控制系统，伺服系统强调快速跟随性能。本章介绍伺服系统的基本要求和特征、构成及集中常用的位置传感器，而后介绍伺服系统控制对象的数学模型，得到电流闭环控制下交、直流伺服系统控制对象的统一模型，继而讲述了伺服系统的设计方法并讨论其在稳态运行的条件。三、学习小结通过学习这门电力拖动自动控制系统课程，我掌握了许多内容，通过学习，我了解并掌握了双闭环三相异步电动机调压调速系统的组成及原理，了解了转子串电阻的绕线式异步电动机在调节定子电压调速时的机械特性，进一步理解了交流调压系统中电流环和转速环的作用、串级调速系统的静态与动态特性、串级调速系统的调试步骤及方法。通过本课程的学习，使我懂得了直流调速系统的分析和设计方法、位置随动系统的分析和设计方法、交流异步电动机调速系统的分析和设计方法。孙老师有着严谨的教学态度，在教学上一丝