电力拖动与运动控制系统B教案分解

中国矿业大学

授课教案

授课人：王颖杰系〔部〕：电气系系主任：邓先明2021年03月28日

电气工程及自

课程名称电力拖动与运动控制系统B总学时数56适用专业

动化

学分

课程编号年级

数

必修课校级公共课（）；专业根底课（q）；专业核心课（）

课程类型

选修课专业方向课（）；专业选修课（）；全校任选课（）

是否多媒体教学是（Y）；否（）考核方式考试（4）;考查（）

电力拖动自动控制系统（第四出版社及机械工业出版社

教材名称作者阮毅

版）出版时间2021年01月

学时分配

课堂

教学内容课堂讨论录像实验合计

讲授

第1章绪论及直流调速系统引言局部2

第2章转速反应控制的直流调速系统

2

2.1.1晶闸管一电动机系统

2.1.2直流PWM变换器-电动机系统2

2

2

2

2

直流调速系统的稳态误差分析

宜流调速系统的数字控制2

微机数字控制的特殊问题

转速检测的数字化2

第3章转速、电流反应控制的直流调速系统

3.1转速、电流双闭环调速系统的组成及其静

态特性2

3.2双闭环直流调速系统的动态数学模型和

动态性能分析

3.3转速、电流反应控制的直流调速系统的设2

计

3.4按工程设计方法设计双闭环调速系统的2

转速调节器和电流调节器

第4章可逆控制和弱磁控制的更流调速系统2

4.1直流PWM可逆调速系统

电气工程及自

课程名称电力拖动与运动控制系统B总学时数56适用专业

动化

4.2V-M可逆直流调速系统2

4.2.1V-M可逆直流调速系统的主回路及环流

4.2.2V-M可逆直流调速系统的控制

4.2.3转速反向的过渡过程分析2

第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统2

5.1异步电动机稳态数学模型和调速方法

5.2异步电动机的调压调速2

5.3异步电动机的变压变频调速2

5.4电力电子变压变频器2

5.4.1交-直交PWM变频器主回路

5.4.2正弦波脉宽调制(SPWM)技术

5.4.4电流跟踪PWM控制技术2

5.4.5电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术

5.5转速开环变压变频调速系统2

5.6转速闭环转差频率控制的变压变频调速系

统

第6章基于动态模型的异步电动机调速系统2

6.1-6.3异步电动机的多变量数学模型和坐标

变换

6.4-6.5异步电动机在正交坐标系上的动态数

学模型和状态方程

6.6基于动态模型按转子磁链定向的矢量控2

制系统

6.7按定子磁链控制的直接转矩控制系统2

实验1单闭环不可逆直流调速系统实验2

实验2双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实

2

验

实验3SPWM电压源型变频调速实验2

参考书目：

?电力拖动控制系统?，马志源著，科学出版社，2004o

?电机学?，胡虏生著，中国电力出版社,2007。

?自动控制原理?，胡寿松主编，科学出版社，第四版。

?现代控制原理?，刘豹著，机械工业出版社，2004。

?电力电子和电力拖动控制系统的Matlab仿真?，洪乃刚著，机械工业出版社。

?控制系统计算机仿真(第2版)?,蒋琨，柴干，王宏华等，电子工业出版社。

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第1章绪论及直流调速系统引言局部

第1次课/学时2学时

1.自我介绍.了解班级情况

2.介绍本课程的背景知识，包括应用及学习方法，介绍参考书

教学目的及要求

3.了解直流电动机的三种调速方法，引出可控直流电源，介绍其在直流电动机调

速中的关键作用。

1.电力拖动自动控制系统的应用以及三种凋速方法

教学重点

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

1、电力拖动在国民经济中的作用

电力拖动乂称电气传动，即以电动机作为原动机驱动生产

机械。

电力拖动控制系统简称电力拖动系统，是将电能转换为机

械能的系统总称，完成生产机械的起动、停止、正反转、调速

等任务，使被拖动机械按预定方式运行，满足生产工艺的要求。

国际电工委员会将“电力拖动”归入"运动控制”范畴。

电气传动在国民经济起着重要作用，广泛用于冶金、轻工、

矿山、石化、航空航天等行业，以及日常生活中，用电量占我

国总发电量的6。%以卜,产品以娅年1S%的速度递增，市场前景

广阔。

2、运动控制系统及其组成

3、运动控制系统的历史与开展

4、运动控制系统的转矩控制规律

5、生产机械的负载转矩特性

6、直流电动机转速和其他参量之间的稳态关系可表示为：

U-IR

n=---

（①

从上式可以看出，调节电动机的转速有三种方法：

1）调节电枢供电电压0。2.）减弱励磁磁通中。3）改变电

枢回路电阻对于一定范围内无级平滑调速的系统来说，

调节电枢供电电压的方式最好。

本章思考题：

为什么在V—M系统中电流会出现断续的情况？

小结

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第2章转速反应控制的直流调速系统

2.1.2直流PWM变换器-电动机系统

第3次课/学时2学时

1.掌握桥式可逆PWM变换器工作原理。

2.熟悉直流脉宽调速系统的机械特性和PWM控制与变换器的数学模型。

教学目的及要求

3.了解不可逆PWM变换器、和带制动电流通路的不可逆PWM变换器的工作原理

及特点。

直流脉宽调速系统的机械特性和PWM控制与变换器的数学模型。

教学重点

桥式可逆PWM变换器工作原理。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

PWM调制就是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平均电压的大小。

-------------------、

1------------------3；

国修2幺

氏2

id-----

-141

_Qi_____

II

-U+

a)

与晶闸管装置一样，PWM装置可以近似看成是一个一阶

惯性环节：

叱

/s5+l

本章思考题：

为什么PWM—电动机系统比V—M系统能够狭得更好的动态性能。

小结

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第2章转速反应控制的直流调速系统

第4次课/学时2学时

1.掌握转运控制的要求和稳态调速性能指标。

教学目的及要求2.熟悉生产工艺对转速控制的要求，熟悉检态性能指标以及之间的关系。

3.掌握开环调速系统及其存在的问题.

1.稳态性能指标以及之间的关系。

教学重点2.掌握开环调速系统及其存在的问题。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

两个调速指标：调速范围和静差率,，

n

I）调速范围D-max2）静差率S=

〃min〃。

3）直流变压调速系统中调速范围、静差率和额定速降之间

的关系：

AnN（l-5）

开环系统速降：

举例计算，以量化的指标感性认识开环系统的问题。

本章思考题：

开环调速系统存在的速降问题如何解决？

小结

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第2章转速反应控制的直流调速系统

第5次课/学时2学时

1.掌握闭环直流调速系统稳态参数的计算方法。掌握闭环调速系统的组成及其静

特性C

教学目的及要求

2.掌握转速反应控制直流调速系统的动态数学模型。

1.闭环调速系统的组成及其静特性。

教学重点

2.转速反应控制直流调速系统的动态数学模型。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

转速负反应闭环直流调速系统的静特性方程式:

〃二KpFfRKpK’U；RL

一.(1+54")—。"+")Cc(l+A)

开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系：

图2-21额定励磁下直流电动机的动态结构框图____________________

本章思考题：

转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？

小结

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第2章转速反应控制的直流调速系统

第6次课/学时2学时

1.掌握开环系统特性和闭环系统特性的关系

教学目的及要求2.反应控制规律三个根本特征。

3.比例控制闭环直流调速系统的动态愚定性。

教学重点

1.开环系统特性和闭环系统特性的关系。

2.比例控制闭环直流调速系统的动态稳定条件。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

5(5)

~+

反应控制闭环直流调速系统的稳定条件：

T,Ts

右边称作系统的临界放大系数KJ，当K>K时，系统将

V1

不稳定。

本章思考题：

比例控制的直流调速系统为什么会有静差？

小结

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第2章转速反应控制的直流调速系统

第7次课，学时2学时

通过本节的学习，使得学生能够掌握比例积分控制规律。由于积分功能的引入，使

教学目的及要求得控制系统具有无静差的特性。

1.比例积分控制规律。

教学重点

1.无静差直流调速系统。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

一、积分调:节器和积分控制规律

1.积分调节器

心⑸j

积分调节器f1勺传递函数为：阴（$）:

〃n（S）

积分调节器f］勺特性如下图：

'I>^-20dB

Uin|UcxDdB，

k

Ucxm

----------------►

3

>

-n/2<Z>（3）

a）阶•因（输入时的输出特性b）Rode图

2、转速的积分控制规律：采用积分V司节器，当转速在稳态时到

达与给定转i奥・致，系统仍有控制隹手号，保持系统稔定运行，

实现无静差i周速。

3、比例与积分控制的比拟：比例调丰¥器的输出只取决于输入偏

差量的现状:而积分调节器的输出刃B么包含了输入偏差品的全

部历史。

二、比例积二分控制规律：比例积分由、制综合了比例控制和枳分

控制两种规彳聿的优点，又克服了各Ej的缺点，扬长避短，互相

补充。比例J司部能迅速响应控制作片九积分局部那么最终消除

稳态偏差。

三、无静差:直流调速系统及其稳态a我数计算U；…

r._nill«ix

CZ—

百专速反应系数：

本章思考题：

比例积分控制的直流调速系统为什么会无静差？

小结

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第2章转速反应控制的直流调速系统

直流调速系统的稳态误差分析

第8次课/学时2学时

1.三种调节器在阶跃给定输入的稳定误差；

扰动引起的稳态误差

教学目的及要求2.

3.数字控制的特点

1.三种调节器的调速系统在阶跃给定输入的稳定误差比拟分析。

教学重点

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

一、阶跃给定输入和扰动引起的稳定误差

1)由扰动引起的稳态误差取决于误差点与扰动参加点之

间的传递函数。

2)比例控制的调速系统，该传递函数无积分环节，故存

在扰动引起的稳态误差，称作有静差调速系统；

3)积分控制或比例积分控制的调速系统，该传递函数具

有积分环节，所以由阶跃扰动引起的稳态误差为0，

称作无静差调速系统。

三、微机数字控制系统的主要特点是：离散化和数字化：

离散化和数字化的结负面效应：时间上和量值上的不连续

性。

1.数字最化：量化的原那么：在保证不溢出的前提下，精

度越高越好。可用存储系数长米显示量化的精度

2.采样频率的选择

香农(Shannon)采样定理，在一般情况下，可以令采样

周期/<_!_r，7mH为控制对象的最小时间常数。

一(4〜10)msi

3.微机数字控制系统的输入与输出变量可以是模拟量，也

可以是数字量。

本章思考题：

闭环调速系统有哪些根本特征？

小结

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第2章转速反应控制的直流调速系统

第9次课/学时2学时

掌握三种根本的数字测速方法，各自的特点、性能指标及应用场合。

教学目的及要求

1.数字测速指标：分辨率、误差率。

教学重点2.M法测速，T法测速，M/T法测速。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

数字测速指标

1.分辨率

改变一个计数字所对应的转速变化量来表示分辨率，用符

号Q表示。Q=〃2-/°Q越小，说明该测速方法的分辨能力越

强。

2.测速误差率

转速实际值和测量值之差即与实际值〃之比定义为测速

误差率，3%=寸x100%，测速误差率反映了测速方法的准确性,

越小准确度越卷。

332M法测速

测取Tc时间内旋转编码器输出的脉冲个数Mi，用以计算

这段时间内的平均转速，60Ml

称作M法测速电机的转速为'

M法测速的分辨率：黑、%=-Lxl00%

M法测速误差率：。=幽'

M法测速适用于高速段。E

3.3.3T法测速：记录编码器两个相邻输出脉冲间的高频

脉冲个数M2，fo为高频脉冲频率。电机转速：

T法测速的分辨率：。•禹〃="r/min

7M

T法测速误差率：=—^xl(X)%、

M-1

T法测速适用于低速段。：

3.M/T法测速

把M法和T法结合起来，既检测Tc时间内旋转编码器输

出的脉冲个数Mi，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数

M2,用来计算转速，称作M/T法测速60Ml60M/

.......n=---L=-----r/min

电机转速ZT,加2

本章思考题:

小结

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第3章转速、电流反应控制的直流调速系统

转速、电流双闭环调速系统的组成及其静态特性

双闭环直流调速系统的动态数学模型和动态性能分析

第10次课/学时2学时

1.掌握双闭环直流调速系统的静特性C

2.熟悉各变量的稳态工作点和稳态参数计算。

教学目的及要求

3.通过本节学习，使同学掌握双环系统起动过程及其分析方法（调节器饱和及

不饱的影响）、双环系统抗扰性能及两个调节器的作用

1.双闭环直流调速系统的静特性。

教学重点2.转矩控制的概念，双闭环系统的分析方法。

1.双环系统起动过程及其波形，波形的各关键点，双环系统抗扰性能分析。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

一、转速、电流双闭环调速系.统组成

根据要求，将电流、转速调节器4＞别用两，卜调节器，由

于是调速系统，所以转速环为外孑不,转速步口的输出作为

电流环的给定。

二、转速、电流双闭环调速；zIin

系统的稳态结构框图和静

特性，••・

.1ixk\.._二...

静特性分转速调节器（ASR）IL

不饱和和饱和两局部讨论。:

三、起动过程分析°

⑴电流上升阶段：由于转速变化慢，本，速调节器很快饱和。〔2〕

转速上升阶段：包机在最大电流下以，亘加速度升•速。〔3〕转速

调整阶段：当电机转速上升到＞给定，传递时，ASR退饱和。

起动过程特点：饱和非线性控制、转5吏必又超谓1、准时间最优

控制------到达了优化起动过程的要二衣。

本章思考题：

由于机械原因，造成转轴堵死，试分析双闭环直流调速系统的工作状态。

小结

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第3章转速、电流反应控制的直流调速系统

3.3转速、电流反应控制的直流调速系统的设计

第11次课/学时2学时

通过本节学习，使同学掌握工程设计方法的思路、典型系统的性能指标

教学目的及要求及非典型系统的典型化一一些环节的近似处理，掌握电力传动系统的工

程设计方法。

1.工程设计方法的根本思路，典型系统的性能指标及参数变化对系统性能

教学重点影响的趋势。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

一.工程设计方法的根本思路

1.确保系统稳定一一选择调节器的结构一一尽量采用典型系

统

2.满足系统性能指标一一选择调节器的参数

二.控制系统动态性能指标

1.跟随性能指标：超调量、上升时间及调整时间

2.抗扰性能指标：动态降落及恢复时间

三.典型系统及其相应的性能指标

1.典型I型系统结构及其性能指标

2.典型n型系统结构及其性能指标

四.非典型系统典型化：包括调节器结构选择和传递函数

的近似处理

本章思考题：

典型I型、典型n型性能区别及原因。

小结

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第3章转速、电流反应控制的直流调速系统

3.4按工程设计方法设计双闭环调速系统的转速调节器和电流调节器

第12次课/学时2学时

通过本节学习，使同学掌握工程设计方法的思路、典型系统的性能指标

教学目的及要求及非典型系统的典型化一一些环节的近似处理，掌握电力传动系统的工

程设计方法。

1.电流环、转速环的设计。

教学重点

1.退饱和超调量的计算。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

电流调节器设计：

1,电流环结构图的简化：

2.电流调节器结构的选择

3.电流调节器参数的计算

转速调节器的设计：

1.电流环的近似（降阶近似，需校验），将电流环

近似为一阶惯性环节。

2.转速调节器结构选择

3.电流调节器参数的计算

本章思考题：

电流调节器和速度调节器为什么要分别按照典型I型、典型II型设计，可否反过来设计。

小结

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第4章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统

4.1直流PWM可逆调速系统

第13次课/学时2学时

1.了解为什么需要可逆调速系统以及了解可逆直流调速系统。

桥式组成原理、速度反向的过渡过程和能量回馈。

教学目的及要求PWM

PWM可逆直流调速系统的组成

桥式PWM变换的原理：速度反向时的工作过程。

教学重点

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

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第4章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统

4.2V-M可逆直流调速系统

4.2.1V-M可逆直流调速系统的主回路及环流

4.2.2V-M可逆直流调速系统的控制

第14次课/学时2学时

1.熟悉有环流控制的可逆品闸管••电动机系统及其控制。

配合控制的有环流可逆系统。

教学目的及要求2.a=pV-M

教学重点

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

一、有环流控制的可逆晶闸管-电动机系统

1.两组晶闸管装置反并联线路与可逆V-M系统的四象限运

行

2.V-M系统反并联可逆线路的工作状态

3.可逆V-M系统中的环流问题

二、有环流控制的可逆晶闸管-电动机系统

1.a邛配合控制的有环流可逆V-M系统

ap

"fmin180。0。AZ^rminl

^miinJ

[80"

-GcUc

--UemUe.Uem*

本章思考题：

小结

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第，1章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统

4.2V-M可逆直流调速系统

转速反向的过渡过程分析

第15次课/学时2学时

1.熟悉无环流控制的可逆晶闸管-电动机系统及其控制。

转速反向的过渡过程分析

教学目的及要求2.

无环流控制的可逆晶闸管-电动机系统及其控制；转速反向的过渡过程的三个阶段。

教学重点

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

一、无环流控制的可逆晶闸管-电动机系统

1.逻辑控制无环流可逆调速系统的组成和工作原理

2.无环流逻辑控制环节

一、转速反向过渡过程分析

1、本组逆变阶段

2、它组整流阶段

3、它组逆变阶段

本章思考题：

逻辑无环流从高速制动到低速时需经过几个象限？相应电动机与晶闸管状态如何？

小结

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第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统

5.1异步电动机稳态数学模型和调速方法

第16次课/学时2学时

1.熟悉异步电动机稳态数学模型。

2.熟悉异步电动机调速系统的三种分类及其优缺点。

教学目的及要求

异步电动机调速系统的优缺点；异步电动机调速系统的分类及其优缺点。

教学重点

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第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统

5.2异步电动机的调压调速

第17次课/学时2学时

异步电动机改变电压时的机械特性。

2.了解闭环控制的调压调速系统。

教学目的及要求

异步电动机改变电压时的机械特性。

教学重点

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授课教案

第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统

5.3异步电动机的变压变频调速

第18次课/学时2学时

1.了解异步电动机变压变频调速的控制特性。2.掌握变压变频调速的根本原理和控

制方法。

教学目的及要求

3.熟悉基频以下电压补偿控制。

基频以下：恒压频比，恒控制，恒控制，恒磁，恒转矩调速；基频

EJQEr/q

教学重点

以上：电压恒定，弱磁恒功率调速。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

基频以下调速

保持恐不变，当频率力从额

I-,使”=常/帝定子磬/J

定值力N向下调节日、

fl补修\

值，采用电动势频率比为恒值的控厂j

制方式。当电动势隹1较高时，忽略0/IN/.

定子绕组的漏磁阻」:亢压降，而认为定子相电压U,。玛，那么得

4=常值，这是恒日（频比的控制方式。带定子压降补偿的恒压

频比控制特性示于F刈中的b线，无补偿的控制特性那么为。线C

6.2.2基频以上说

x..-转矩调速」恒功率调速

在基频以上调速时,ri

保持』一六、j

f,N向上升高，

（；,=（/〃，使磁通与频率成U、/

直流电

反比地降低，相当于]j

机弱磁升速的情况。把基频。h/.

以下和基频以上两种情况

的控制特性画在一走&如下图。

在基频以下，属弓二“恒转矩调运〃性质，而在基频以上，转速

升高时磁通降低，1艮本上属于“恒功率调速〃。

本章思考题；

变频调速为何要与电压协调控制，可否保持电压恒定？

小结

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第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统

5.4电力电子变压变频器

5.4.1交-直交PWM变频器主回路5.4.2正弦波脉宽调制(SPWM)技术

第19次课/学时2学时

1.了解电力电子变压变频器结构类型。

教学目的及要求2.掌握脉宽调制(PWM)技术的根本原理及实现方法，掌握SPWM技术。

3.掌握CFPWM技术。

SPWM技术和CFPWM技术的原理。

教学重点

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

一、止弦波脉宽调制(SPWMJ技术

以正弦波作为调制波(Modulationwave),以频率比调制波

高得多的等腰三角波作为载波(Carrierwave),由它们的交点

确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得两边窄中间宽的一

系列等幅不等宽的矩形波。

按照波形面积相等的原那么，每一个矩形波的面积与相应

位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦

波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制(Sinusoidalpulse

widthmodulation,简称SPWM),这种序列的矩形波称作SPWM

波。

二、甩流跟踪PWM(CFPWM,CurrentFollowPWM)的控制

方法

在原来主回路的根底上，采用电流闭环控制，使实际电流

快速跟随给定值。

+学F

卜1A

2k量£1

2

本章思考题：

小结

中国矿业大学

授课教案

第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统

5.4电力电子变压变频器

5.4.4电流跟踪PWM控制技术5.4.5电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术

第20次课/学时2学时

1.熟悉电压空间矢最PWM(SVPWM)控制技术。

教学目的及要求

1.电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术：空间矢量的定义，电压与磁链空间矢

教学重点量的关系，六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

一、电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术(或称

磁链跟踪控制技术)

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，这种控制方法称作“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，所以乂称“电

压空间矢量PWM(SVPWM,SpaceVectorPWM)控制”。

1.空间矢量的定义

2.电压与磁链空间矢量的关系

3.六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场

4.电压空间矢量的线性组合与SVPWM控制

本章思考题：

论述下三种调制策略的根本特征、各自的优缺点。

小结

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授课教案

第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统

5.5转速开环变压变频调速系统5.6转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统

第21次课/学时2学时

1.了解数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图，各主要环节的功能。

2.掌握转差频率控制的根本概念和控制规律，转差频率控制的变压变频调速系统的

教学目的及要求

实现，转差频率控制的变压变频调速系统的优点与缺乏之处。

3.理解转差频率控制的根本概念。

L转差频率控制的根本概念，基于异步电动机稳态模型的转差频率控制规律，转差

教学重点频率控制的变压变频调速系统。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

一、转速开环恒压频比控制调速系统——通用变频器-异

步电动机调速系统

所谓“通用”，包含着两方面的含义：一是可以和通用的笼

型异步电动机配套使用；二是具有多种可供选择的功能，适用

于各种不同性质的负载。

现代PWM变频器的控制电路大都是以微处理器为核心的

数字电路，其功能主要是接受各种设定信息和指令，再根据它

们的要求形成驱动逆变器工作的PWM信号。

二、转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统

转速开环变频调速系统可以满足平滑调速的要求，但静、

动态性能都有限，要提高静、动态性能，要用转速反应闭环控

制。

1.转差频率控制的根本概念：控制转差频率就代表控制转

矩，这就是转差频率控制的根本概念。

2.基于异步电动机稳态模型的转差频率控制规律：转差频

率控制的规律是：（1）在的范围内，转矩7；根本上与巴

成正比，条件是气隙磁通不变。（2）在不同的定子电流值时，

按3=/（幼/）函数关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁

通痣恒定。

3.转差频率控制的变压变频调速系统

本章思考题：

总结转速闭环转差频率控制系统的控制规律。

小结

中国矿业大学

授课教案

第6章基于动态模型的异步电动机调速系统

6.1-6.3异步电动机的多变量数学模型和坐标变换

第22次课/学时2学时

1.了解三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型。

2.掌握异步电动机动态数学模型的多变量非线性性质，坐标变换的根本方法。

教学目的及要求

3.理解异步电动机动态数学模型的性质。

异步电动机动态数学模型的性质，三相异步电动机的多变量非线性数学模型，坐标

教学重点变换和变换矩阵，相异步电动机在两相坐标系上的数学模型。

教学难点

教学内容及安排视频内容课堂讨论

一、异步电动机动态数学模型的性质

交流电动机的数学模型和直流电动机模型相比有着本质上

的区别，总起来说，异步电动机的动态数学模型是一个高阶、

非线性、强耦合的多变量系统。

二、三相异步电动机的多变量非线性数学模型

异步电动机数学模型的性质：

（1）除负载转矩输入外，异步电动机可以看成一个双

输入双输出的系统，输入量是电压向量11和定子输入角频率

劭，输出量是磁链向量甲和转子角速度3。

（2）电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通得到感应电动势。

它们都是同时变化的，在数学模型中就含有两个变量的乘积