電力拖動(dòng)自動(dòng)控制知識點(diǎn)總結(jié)

UIR根據(jù)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速方程K

en

n轉(zhuǎn)速（r/min）；U電樞電壓（V）I電樞電流（A）；R電樞回路總電阻（）；Φ勵(lì)磁磁通（Wb）；Ke由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢常數(shù)。三種方法調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U；（2）減弱勵(lì)磁磁通；（3）改變電樞回路電阻R。

第1章閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)1、常用的可控直流電源有以下三種

旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。靜止式可控整流器用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。

直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波或

進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。

2、由原動(dòng)機(jī)（柴油機(jī)、交流異步或同步電動(dòng)機(jī)）拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)G實(shí)現(xiàn)變流，由G給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)M供電，調(diào)節(jié)G的勵(lì)磁電流if即可改變其輸出電壓U，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。這樣的調(diào)速系統(tǒng)簡稱G-M系統(tǒng)，國際上通稱Ward-Leonard系統(tǒng)。

3、晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱V-M系統(tǒng)，又稱靜止的Ward-Leonard系統(tǒng)），

4、采用簡單的單管控制時(shí)，稱作直流斬波器，后來逐漸發(fā)展成采用各種脈沖寬度調(diào)制開關(guān)的電路，脈寬調(diào)制變換器（PWM-PulseWidthModulation）。PWM系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）主電路線路簡單，需用的功率器件少；

（2）開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小；（3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1:10000左右；

（4）若與快速響應(yīng)的電機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；

（5）功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高；（6）直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。5、晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)

在動(dòng)態(tài)過程中，可把晶閘管觸發(fā)與整流裝置看成是一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)，其滯后效應(yīng)是由晶閘管的失控時(shí)間引起的。

Ks傳遞函數(shù)近似成一階慣性環(huán)節(jié)。

Ws(s)1Tss6、采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）的高頻開關(guān)控制方式形成的脈寬調(diào)制變換器-直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，即直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。7、PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型

U(s)KseTssPWM控制與變換器（簡稱PWM裝置）也可以看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以寫成Ws(s)dUc(s)KsPWM裝置的放大系數(shù)；TsPWM裝置的延遲時(shí)間，Ts≤T0

8、當(dāng)開關(guān)頻率為10kHz時(shí)，T=0.1ms，在一般的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，時(shí)間常數(shù)這么小的滯后環(huán)節(jié)可以近似看成是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，因此,Ks與晶閘管裝置傳遞函數(shù)完全一致Ws(s)Tss19、調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求

（1）調(diào)速在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分擋地（有級）或平滑地（無級）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；

（2）穩(wěn)速以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；（3）加、減速頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則

n要求起，制動(dòng)盡量平穩(wěn)。

Dmax10、調(diào)速范圍：生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母D表示，即nmin靜差率：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落nN，與理想空

n載轉(zhuǎn)速n0之比，稱作靜差率s，即

sNnN=n0-nNn011、調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，必須同時(shí)提才有意義。調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速

DnNsnN(1s)

時(shí)所能達(dá)到的數(shù)值為準(zhǔn)。

一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。

12、系統(tǒng)特性比較

nop（1）閉環(huán)系統(tǒng)靜性可以比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多。ncl1K

s（2）如果比較同一的開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多。sclop1K

（3）當(dāng)要求的靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。Dcl(1K)Dop（4）要取得上述三項(xiàng)優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價(jià)是，須增設(shè)電壓放大器以及檢測與反饋裝置。

13、反饋控制規(guī)律

（1.）被調(diào)量有靜差：只用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍是有靜差的。【閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)K

RId值越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能越好。然而，Kp=常數(shù)，穩(wěn)態(tài)速差就只能減小，卻不可能消除�！�

ncl（2.）反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動(dòng),服從給定Ce(IK)反饋控制系統(tǒng)所能抑制的只是被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動(dòng)�？箶_性能是反饋控制系統(tǒng)最突出的特征之一。（3）系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測的精度。

反饋控制系統(tǒng)的規(guī)律是：一方面能夠有效地抑制一切被包在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)前向通道上的擾動(dòng)作用；另一方面，則緊緊地跟隨著給定作用，對給定信號的任何變化都是唯命是從的。

14、為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過大的問題，系統(tǒng)中必須有自動(dòng)限制電樞電流的環(huán)節(jié)。如果采用某種方法，當(dāng)電流大到一定程度時(shí)才接入電流負(fù)反饋以限制電流，而電流正常時(shí)僅有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起作用控制轉(zhuǎn)速。這種方法叫做電流截止負(fù)反饋，簡稱截流反饋。

15、帶比例放大器的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以近似看作是一個(gè)三階線性系統(tǒng)。16、閉環(huán)系統(tǒng)伯德圖特征：

（1）中頻段以-20dB/dec的斜率穿越0dB線，而且這一斜率能覆蓋足夠的頻帶寬度，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性好。（2）截止頻率（或稱剪切頻率）Wc越高，則系統(tǒng)的快速性越好。（3）低頻段的斜率陡、增益高，說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度高。（4）高頻段衰減越快，及高頻特性負(fù)分貝值越低，說明系統(tǒng)抗高頻噪聲干擾的能力越強(qiáng)。17、采用比例積分調(diào)節(jié)器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是無靜差調(diào)速系統(tǒng)。

積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。

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)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓由比例和積分兩部分相加而成。

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(diǎn)，又克服了各自的缺點(diǎn)，揚(yáng)長避短，互相補(bǔ)充。比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。18、無靜差調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算很簡單，在理想情況下，穩(wěn)態(tài)時(shí)Un=0，因而Un=Un*，可以按式（1-67）

*Unmax直接計(jì)算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)nmax19、電流正反饋的作用又稱作電流補(bǔ)償控制。

無靜差的條件是：根據(jù)電流反饋系數(shù)的大小，可以決定補(bǔ)償?shù)膹?qiáng)弱分為全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償。由于補(bǔ)償控制是一種參數(shù)配合控制，因此一般采用欠補(bǔ)償。

由被調(diào)量負(fù)反饋構(gòu)成的反饋控制和由擾動(dòng)量正反饋構(gòu)成的補(bǔ)償控制，是性質(zhì)不同的兩種控制規(guī)律。

在實(shí)際調(diào)速系統(tǒng)中，很少單獨(dú)使用電流正反饋補(bǔ)償控制，只是在電壓（或轉(zhuǎn)速）負(fù)反饋系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加上電流正反饋補(bǔ)償，作為減少靜差的補(bǔ)充措施。

只有電流正反饋的調(diào)速系統(tǒng)的臨界穩(wěn)定條件正是其靜特性的全部償條件。過補(bǔ)償系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。

電流正反饋可以用來補(bǔ)償一部分靜差，以提高調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。但是，不能指望電流正反饋來實(shí)現(xiàn)無靜差，因?yàn)檫@時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了穩(wěn)定的邊緣。

第2章轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U*im決定了電流給定電壓的最大值；

電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓Ucm限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm。2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間有下列關(guān)系*Ui*UiIdIdLUnUnnn0

*UCnIRCU/IdLRd0edenUcKsKsKs

比例環(huán)節(jié)的輸出量總是正比于其輸入量，而PI調(diào)節(jié)器則不然，其輸出量在動(dòng)態(tài)過程中決定于輸入量的積分，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸入為零，輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要PI調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止。3、起動(dòng)過程分析

在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況【1】電流上升階段（0~t1）。在這一階段中，ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和�！�2】恒流升速階段（t1~t2），是起動(dòng)過程中的主要階段。為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，在起動(dòng)過程中ACR是不應(yīng)飽和的，電力電子裝置UPE的最大輸出電壓也須留有余地，這些都是設(shè)計(jì)時(shí)必須注意的。

系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。

【3】第Ⅲ階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（t2以后）在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和ACR都不飽和，ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而ACR則

力圖使Id盡快地跟隨其給定值U*i，或者說，電流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動(dòng)子系統(tǒng)。4、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程有以下三個(gè)特點(diǎn)：（1）飽和非線性控制；（2）轉(zhuǎn)速超調(diào)；（3）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制

5、在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)變化會(huì)比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。

6、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無靜差。（2）對負(fù)載變化起抗擾作用。（3）其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用（1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。（2）對電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用。（3）在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過程。（4）當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。這個(gè)作用對系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來說是十分重要的。7、【1】跟隨性能指標(biāo)：常用的階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)有tr上升時(shí)間；超調(diào)量；ts調(diào)節(jié)時(shí)間。【2】抗擾性能指標(biāo)標(biāo)志著控制系統(tǒng)抵抗擾動(dòng)的能力。常用的抗擾性能指標(biāo)有Cmax動(dòng)態(tài)降落；tv恢復(fù)時(shí)間。一般來說，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)以抗擾性能為主，而隨動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)則以跟隨性能為主。

8、在階躍輸入下的I型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)是無差的；但在斜坡輸入下則有恒值穩(wěn)態(tài)誤差，且與K值成反比；在加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為。因此，I型系統(tǒng)不能用于具有加速度輸入的隨動(dòng)系統(tǒng)。

9、典型I型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差，典型Ⅱ型系統(tǒng)的超調(diào)量相對較大，抗擾性能卻比較好。這是設(shè)計(jì)時(shí)選擇典型系統(tǒng)的重要依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則：“先內(nèi)環(huán)后外環(huán)”

電流的閉環(huán)控制改造了控制對象，加快了電流的跟隨作用，這是局部閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）控制的一個(gè)重要功能。外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。這樣做，雖然不利于快速性，但每個(gè)

控制環(huán)本身都是穩(wěn)定的，對系統(tǒng)的組成和調(diào)試工作非常有利。

10、恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，按照電力拖動(dòng)原理，在不同轉(zhuǎn)速下長期運(yùn)行時(shí)，為了充分利用電機(jī)，都應(yīng)使電樞電流達(dá)到其額定值IN。于是，由于電磁轉(zhuǎn)矩Te=KmId，在調(diào)壓調(diào)速范圍內(nèi)，因?yàn)閯?lì)磁磁通不變，容許的轉(zhuǎn)矩也不變，稱作“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式”。恒功率調(diào)速方式而在弱磁調(diào)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，磁通越弱，容許的轉(zhuǎn)矩不得不減少，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積則不變，即容許功率不變，是為“恒功率調(diào)速方式”。

第3章直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制

1、微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是離散化和數(shù)字化：

離散化：為了把模擬的連續(xù)信號輸入計(jì)算機(jī)，必須首先在具有一定周期的采樣時(shí)刻對它們進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，

形成一連串的脈沖信號，即離散的模擬信號，這就是離散化。

數(shù)字化：采樣后得到的離散信號本質(zhì)上還是模擬信號，還須經(jīng)過數(shù)字量化，即用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）

來逼近離散模擬信號的幅值，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這就是數(shù)字化。

2、故障保護(hù)中斷優(yōu)先級別最高，電流調(diào)節(jié)中斷次之，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷級別最低。

3、由光電式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生與被測轉(zhuǎn)速成正比的脈沖，測速裝置將輸入脈沖轉(zhuǎn)換為以數(shù)字形式表示的轉(zhuǎn)速值。脈沖數(shù)字（P/D）轉(zhuǎn)換方法：

（1）M法脈沖直接計(jì)數(shù)方法；M法測速只適用于高速段。（2）T法脈沖時(shí)間計(jì)數(shù)方法；T法測速適用于低速段。

（3）M/T法脈沖時(shí)間混合計(jì)數(shù)方法。M/T法測速可在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，具有較高的測速精度。

5、數(shù)字控制器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)模擬控制器的數(shù)字化，而且可以突破模擬控制器只能完成線性控制規(guī)律的局限，完成各類非線性控制、自適應(yīng)控制乃至智能控制等等，大大拓寬了控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)范疇。

智能控制特點(diǎn)：控制算法不依賴或不完全依賴于對象模型，因而系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性和對環(huán)境的適應(yīng)性。第4章可逆調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動(dòng)系統(tǒng)

1、V-M系統(tǒng)的可逆線路有兩種方式：電樞反接可逆線路電樞反接反向過程快，但需要較大容量的晶閘管裝置；勵(lì)磁反接可逆線路勵(lì)磁反接反向過程慢，控制相對復(fù)雜，但所需晶閘管裝置容量小。每一類線路又可用不同的換向方式：接觸器切換線路適用于不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械；

晶閘管開關(guān)切換線路適用于中、小功率的可逆系統(tǒng)；兩組晶閘管反并聯(lián)線路適用于各種可逆系統(tǒng)。2、環(huán)流的定義：采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)，如果兩組裝置的整流電壓同時(shí)出現(xiàn)，便會(huì)產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流

（1）靜態(tài)環(huán)流兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流，其中又有兩類：

直流平均環(huán)流由晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流稱作直流平均環(huán)流。瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零，但因電壓波形不同，瞬時(shí)電壓差仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流，稱作瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。（2）動(dòng)態(tài)環(huán)流僅在可逆V-M系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。

3、由于V-M系統(tǒng)中晶閘管的單向?qū)щ娦�，需要設(shè)置可逆線路來使電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)行或制動(dòng)，主要的可逆線路有電樞反接可逆線路；勵(lì)磁反接可逆線路；兩組晶閘管反并聯(lián)是大功率傳動(dòng)系統(tǒng)的主要供電方式。

在兩組晶閘管反并聯(lián)線路中，會(huì)出現(xiàn)環(huán)流，為此，需要采取措施抑制環(huán)流

設(shè)置環(huán)流電抗器；采取=配合控制方式；采取封鎖觸發(fā)脈沖的方式，使兩組晶閘管不能同時(shí)工作。

根據(jù)控制環(huán)流方式，直流可逆調(diào)速系統(tǒng)分為：有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)；無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。

第5章

1、交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前電力拖動(dòng)控制的主要發(fā)展方向。應(yīng)用領(lǐng)域

一般性能的節(jié)能調(diào)速；高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)；特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速交流電機(jī)主要分為異步電機(jī)（即感應(yīng)電機(jī)）和同步電機(jī)兩大類

2、常見的交流調(diào)速方法有：①降電壓調(diào)速；②轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；③轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；④繞線電機(jī)串級調(diào)速或雙饋電機(jī)調(diào)速；⑤變極對數(shù)調(diào)速；⑥變壓變頻調(diào)速等等。【1】從能量轉(zhuǎn)換的角度上把異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)分成三類。

轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，上述的第①、②、③三種調(diào)速方法都屬于這一類。在三類異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)的效率最低，而且越到低速時(shí)效率越低，它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來換取轉(zhuǎn)速的降低的（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)）。可是這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本最低，所以還有一定的應(yīng)用價(jià)值。

轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)在這類系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過變流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多，上述第④種調(diào)速方法屬于這一類。無論是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身的損耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率，因此這類系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。

轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅損，而且無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率更高，上述的第⑤、⑥兩種調(diào)速方法屬于此類。其中變極對數(shù)調(diào)速是有級的，應(yīng)用場合有限。只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣，可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速；但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本最高。

【2】在同步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速方法中，從頻率控制的方式來看，可分為他控變頻調(diào)速和自控變頻調(diào)速兩類。3、當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比。

直接起動(dòng)；降壓起動(dòng)只適用于中、大容量電動(dòng)機(jī)空載（或輕載）起動(dòng)的場合。星-三角（Y-Δ）起動(dòng)定子串電阻或電抗起動(dòng)；自耦變壓器（又稱起動(dòng)補(bǔ)償器）降壓起動(dòng)。軟起動(dòng)的功能同樣也可以用于制動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)軟停車。4、盡管異步力矩電機(jī)的機(jī)械特性很軟，但由系統(tǒng)放大系數(shù)決定的閉環(huán)系統(tǒng)靜特性卻可以很硬。

第6章籠型異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（VVVF系統(tǒng)）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)

1、異步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一般簡稱為變頻調(diào)速系統(tǒng)。在調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差功率不隨轉(zhuǎn)速而變化，調(diào)速范圍寬。2、三相異步電機(jī)定子每相電動(dòng)勢Eg4.44f1NskNSΦmEg氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值，單位為V；f1定子頻率，單位為Hz；Ns定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；kNs基波繞組系數(shù)；m每極氣隙磁通量，單位為Wb。3.基頻以下調(diào)速

Us恒壓頻比的控制方式

常值f1基頻以上調(diào)速，頻率應(yīng)該從f1N向上升高，但定子電壓Us卻不可能超過額定電壓UsN，最多只能保持Us=UsN，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況。

在基頻以下，磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。

基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的機(jī)械特性：恒壓頻比控制（Us/1）；恒Eg/1控制；恒Er/1控制（1）恒壓頻比（Us/1=Constant）控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對定子壓降實(shí)行補(bǔ)償。

（2）恒Eg/1控制是通常對恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到rm=Constant，從而改善了低速性能。但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。

（3）恒Er/1控制可以得到和直流他勵(lì)電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通rm恒定進(jìn)行控制，即得Er/1=Constant而且，在動(dòng)態(tài)中也盡可能保持rm恒定是矢量控制系統(tǒng)的目標(biāo)，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)起來是比較復(fù)雜的。4、從整體結(jié)構(gòu)上看，電力電子變壓變頻器可分為交-直-交和交-交兩大類。

在交-直-交變壓變頻器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩類，兩種類型的實(shí)際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器

5、SPWM控制方式：如果在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM波也只處于一個(gè)極性的范圍內(nèi)，叫做單極性控制方式。如果在正弦調(diào)制波半個(gè)周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也是在正負(fù)之間變化，叫做雙極性控制方式。

6、如果對準(zhǔn)這一目標(biāo)，把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制”，下面的討論將表明，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”。

在一個(gè)周期內(nèi)，6個(gè)磁鏈空間矢量呈放射狀，矢量的尾部都在O點(diǎn)，其頂端的運(yùn)動(dòng)軌跡也就是6個(gè)電壓空間矢量

所圍成的正六邊形。

在實(shí)際系統(tǒng)中，應(yīng)該盡量減少開關(guān)狀態(tài)變化時(shí)引起的開關(guān)損耗，因此不同開關(guān)狀態(tài)的順序必須遵守下述原則：每次切換開關(guān)狀態(tài)時(shí)，只切換一個(gè)功率開關(guān)器件，以滿足最小開關(guān)損耗。

7、SVPWM控制模式有以下特點(diǎn)：1)逆變器的一個(gè)工作周期分成6個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)相當(dāng)于常規(guī)六拍逆變器的一拍。為了使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場逼近圓形，每個(gè)扇區(qū)再分成若干個(gè)小區(qū)間T0，T0越短，旋轉(zhuǎn)磁場越接近圓形，但T0的縮短受到功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的制約。2)在每個(gè)小區(qū)間內(nèi)雖有多次開關(guān)狀態(tài)的切換，但每次切換都只涉及一個(gè)功率開關(guān)器件，因而開關(guān)損耗較小。3)每個(gè)小區(qū)間均以零電壓矢量開始，又以零矢量結(jié)束。4)利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計(jì)算簡便。5)采用SVPWM控制時(shí)，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，這比一般的SPWM逆變器輸出電壓提高了15%。

Jd8、任何電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)都服從于基本運(yùn)動(dòng)方程式

TeTL調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能就是控制轉(zhuǎn)矩的能力。npdt9、在s值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，如果能夠保持氣隙磁通m不變，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率s成

2正比。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。

TeKmΦms"Rr10、轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是：

（1）在s≤sm的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩Te基本上與s成正比，條件是氣隙磁通不變。

（2）在不同的定子電流值時(shí)，按上圖的函數(shù)關(guān)系Us=f(1,Is)控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通m恒定。

11、異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)。按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。

12、異步電機(jī)經(jīng)過坐標(biāo)變換可以等效成直流電機(jī)，那么，模仿直流電機(jī)的控制策略，得到直流電機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，就能夠控制異步電機(jī)了。

由于進(jìn)行坐標(biāo)變換的是電流（代表磁動(dòng)勢）的空間矢量，所以這樣通過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)（VectorControlSystem），

定子電流的勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量是解耦的。

解耦條件：兩個(gè)子系統(tǒng)完全解耦只有在下述三個(gè)假定條件下才能成立：①轉(zhuǎn)子磁鏈的計(jì)算值r等于其實(shí)際值r；②轉(zhuǎn)子磁場定向角的計(jì)算值等于其實(shí)際值；③忽略電流控制變頻器的滯后作用。13、轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)直接矢量控制系統(tǒng)

磁鏈開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)間接矢量控制系統(tǒng)14、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡稱DTC(DirectTorqueControl)系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展起來的另一種高動(dòng)態(tài)性能的交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。在它的轉(zhuǎn)速環(huán)里面，利用轉(zhuǎn)矩反饋直接控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，因而得名。

15、DTC系統(tǒng)與VC系統(tǒng)不同的特點(diǎn)是：1）轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制采用雙位式砰-砰控制器，并在PWM逆變器中直接用這兩個(gè)控制信號產(chǎn)生電壓的SVPWM波形，從而避開了將定子電流分解成轉(zhuǎn)矩和磁鏈分量，省去了旋轉(zhuǎn)變換和電流控制，簡化了控制器的結(jié)構(gòu)。2）選擇定子磁鏈作為被控量，而不象VC系統(tǒng)中那樣選擇轉(zhuǎn)子磁鏈，這樣一來，計(jì)算磁鏈的模型可以不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。如果從數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)按定子磁鏈控制的規(guī)律，顯然要比按轉(zhuǎn)子磁鏈定向時(shí)復(fù)雜，但是，由于采用了砰-砰控制，這種復(fù)雜性對控制器并沒有影響。

3）由于采用了直接轉(zhuǎn)矩控制，在加減速或負(fù)載變化的動(dòng)態(tài)過程中，可以獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，但必須注意限制過大的沖擊電流，以免損壞功率開關(guān)器件，因此實(shí)際的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)的快速性也是有限的。

從總體控制結(jié)構(gòu)上看，直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)系統(tǒng)和矢量控制(VC)系統(tǒng)是一致的，都能獲得較高的靜、動(dòng)態(tài)性能。

擴(kuò)展閱讀：電力拖動(dòng)自動(dòng)控制知識點(diǎn) n

UIR

根據(jù)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速方程Ken轉(zhuǎn)速（r/min）；U電樞電壓（V）I電樞電流（A）；R電樞回路總電阻（）；Φ勵(lì)磁磁通（Wb）；Ke由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢常數(shù)。

n三種方法調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U；（2）減弱勵(lì)磁磁通；（3）改變電樞回路電阻R。

第1章閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)1、常用的可控直流電源有以下三種

旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。靜止式可控整流器用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。

直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波或

進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。

2、由原動(dòng)機(jī)（柴油機(jī)、交流異步或同步電動(dòng)機(jī)）拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)G實(shí)現(xiàn)變流，由G給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)M供電，調(diào)節(jié)G的勵(lì)磁電流if即可改變其輸出電壓U，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。這樣的調(diào)速系統(tǒng)簡稱G-M系統(tǒng)，國際上通稱Ward-Leonard系統(tǒng)。

3、晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱V-M系統(tǒng)，又稱靜止的Ward-Leonard系統(tǒng)），

4、采用簡單的單管控制時(shí)，稱作直流斬波器，后來逐漸發(fā)展成采用各種脈沖寬度調(diào)制開關(guān)的電路，脈寬調(diào)制變換器（PWM-PulseWidthModulation）。PWM系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）主電路線路簡單，需用的功率器件少；

（2）開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小；（3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1:10000左右；

（4）若與快速響應(yīng)的電機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；

（5）功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高；（6）直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。5、晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)

在動(dòng)態(tài)過程中，可把晶閘管觸發(fā)與整流裝置看成是一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)，其滯后效應(yīng)是由晶閘管的失控時(shí)間引起的。

Ks傳遞函數(shù)近似成一階慣性環(huán)節(jié)。

Ws(s)1Tss6、采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）的高頻開關(guān)控制方式形成的脈寬調(diào)制變換器-直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，即直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。7、PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型

U(s)KseTssPWM控制與變換器（簡稱PWM裝置）也可以看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以寫成Ws(s)dUc(s)KsPWM裝置的放大系數(shù)；TsPWM裝置的延遲時(shí)間，Ts≤T0

8、當(dāng)開關(guān)頻率為10kHz時(shí)，T=0.1ms，在一般的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，時(shí)間常數(shù)這么小的滯后環(huán)節(jié)可以近似看成是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，因此,Ks與晶閘管裝置傳遞函數(shù)完全一致Ws(s)Tss19、調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求

（1）調(diào)速在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分擋地（有級）或平滑地（無級）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；

（2）穩(wěn)速以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；（3）加、減速頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則

n要求起，制動(dòng)盡量平穩(wěn)。

Dmax10、調(diào)速范圍：生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母D表示，即nmin靜差率：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落nN，與理想空

n載轉(zhuǎn)速n0之比，稱作靜差率s，即

sNnN=n0-nNn011、調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，必須同時(shí)提才有意義。調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時(shí)所能達(dá)到的數(shù)值為準(zhǔn)。nNsD

nN(1s)

一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。

12、系統(tǒng)特性比較

nop（1）閉環(huán)系統(tǒng)靜性可以比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多。ncl1K

s（2）如果比較同一的開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多。sclop1K

（3）當(dāng)要求的靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。Dcl(1K)Dop（4）要取得上述三項(xiàng)優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價(jià)是，須增設(shè)電壓放大器以及檢測與反饋裝置。

13、反饋控制規(guī)律

（1.）被調(diào)量有靜差：只用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍是有靜差的。【閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)K

RId值越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能越好。然而，Kp=常數(shù)，穩(wěn)態(tài)速差就只能減小，卻不可能消除�！�

ncl（2.）反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動(dòng),服從給定Ce(IK)反饋控制系統(tǒng)所能抑制的只是被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動(dòng)�？箶_性能是反饋控制系統(tǒng)最突出的特征之一。（3）系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測的精度。

反饋控制系統(tǒng)的規(guī)律是：一方面能夠有效地抑制一切被包在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)前向通道上的擾動(dòng)作用；另一方面，則緊緊地跟隨著給定作用，對給定信號的任何變化都是唯命是從的。

14、為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過大的問題，系統(tǒng)中必須有自動(dòng)限制電樞電流的環(huán)節(jié)。如果采用某種方法，當(dāng)電流大到一定程度時(shí)才接入電流負(fù)反饋以限制電流，而電流正常時(shí)僅有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起作用控制轉(zhuǎn)速。這種方法叫做電流截止負(fù)反饋，簡稱截流反饋。

15、帶比例放大器的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以近似看作是一個(gè)三階線性系統(tǒng)。16、閉環(huán)系統(tǒng)伯德圖特征：

（1）中頻段以-20dB/dec的斜率穿越0dB線，而且這一斜率能覆蓋足夠的頻帶寬度，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性好。（2）截止頻率（或稱剪切頻率）Wc越高，則系統(tǒng)的快速性越好。（3）低頻段的斜率陡、增益高，說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度高。（4）高頻段衰減越快，及高頻特性負(fù)分貝值越低，說明系統(tǒng)抗高頻噪聲干擾的能力越強(qiáng)。17、采用比例積分調(diào)節(jié)器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是無靜差調(diào)速系統(tǒng)。

積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。

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)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓由比例和積分兩部分相加而成。

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(diǎn)，又克服了各自的缺點(diǎn)，揚(yáng)長避短，互相補(bǔ)充。比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。18、無靜差調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算很簡單，在理想情況下，穩(wěn)態(tài)時(shí)Un=0，因而Un=Un*，可以按式（1-67）

*Unmax直接計(jì)算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)nmax19、電流正反饋的作用又稱作電流補(bǔ)償控制。

無靜差的條件是：根據(jù)電流反饋系數(shù)的大小，可以決定補(bǔ)償?shù)膹?qiáng)弱分為全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償。由于補(bǔ)償控制是一種參數(shù)配合控制，因此一般采用欠補(bǔ)償。

由被調(diào)量負(fù)反饋構(gòu)成的反饋控制和由擾動(dòng)量正反饋構(gòu)成的補(bǔ)償控制，是性質(zhì)不同的兩種控制規(guī)律。

在實(shí)際調(diào)速系統(tǒng)中，很少單獨(dú)使用電流正反饋補(bǔ)償控制，只是在電壓（或轉(zhuǎn)速）負(fù)反饋系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加上電流正反饋補(bǔ)償，作為減少靜差的補(bǔ)充措施。

只有電流正反饋的調(diào)速系統(tǒng)的臨界穩(wěn)定條件正是其靜特性的全部償條件。過補(bǔ)償系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。

電流正反饋可以用來補(bǔ)償一部分靜差，以提高調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。但是，不能指望電流正反饋來實(shí)現(xiàn)無靜差，因?yàn)檫@時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了穩(wěn)定的邊緣。

第2章轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U*im決定了電流給定電壓的最大值；

電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓Ucm限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm。2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間有下列關(guān)系*Ui*UiIdIdLUnUnnn0

*UCnIRCU/IdLRd0edenUcKsKsKs

比例環(huán)節(jié)的輸出量總是正比于其輸入量，而PI調(diào)節(jié)器則不然，其輸出量在動(dòng)態(tài)過程中決定于輸入量的積分，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸入為零，輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要PI調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止。3、起動(dòng)過程分析

在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況【1】電流上升階段（0~t1）。在這一階段中，ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。【2】恒流升速階段（t1~t2），是起動(dòng)過程中的主要階段。為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，在起動(dòng)過程中ACR是不應(yīng)飽和的，電力電子裝置UPE的最大輸出電壓也須留有余地，這些都是設(shè)計(jì)時(shí)必須注意的。

系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。

【3】第Ⅲ階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（t2以后）在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和ACR都不飽和，ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而ACR則

力圖使Id盡快地跟隨其給定值U*i，或者說，電流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動(dòng)子系統(tǒng)。4、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程有以下三個(gè)特點(diǎn)：（1）飽和非線性控制；（2）轉(zhuǎn)速超調(diào)；（3）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制

5、在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)變化會(huì)比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。

6、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無靜差。（2）對負(fù)載變化起抗擾作用。（3）其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用（1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。（2）對電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用。（3）在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過程。（4）當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。這個(gè)作用對系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來說是十分重要的。7、【1】跟隨性能指標(biāo)：常用的階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)有tr上升時(shí)間；超調(diào)量；ts調(diào)節(jié)時(shí)間�！�2】抗擾性能指標(biāo)標(biāo)志著控制系統(tǒng)抵抗擾動(dòng)的能力。常用的抗擾性能指標(biāo)有Cmax動(dòng)態(tài)降落；tv恢復(fù)時(shí)間。一般來說，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)以抗擾性能為主，而隨動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)則以跟隨性能為主。

8、在階躍輸入下的I型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)是無差的；但在斜坡輸入下則有恒值穩(wěn)態(tài)誤差，且與K值成反比；在加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為。因此，I型系統(tǒng)不能用于具有加速度輸入的隨動(dòng)系統(tǒng)。

9、典型I型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差，典型Ⅱ型系統(tǒng)的超調(diào)量相對較大，抗擾性能卻比較好。這是設(shè)計(jì)時(shí)選擇典型系統(tǒng)的重要依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則：“先內(nèi)環(huán)后外環(huán)”

電流的閉環(huán)控制改造了控制對象，加快了電流的跟隨作用，這是局部閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）控制的一個(gè)重要功能。外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。這樣做，雖然不利于快速性，但每個(gè)控制環(huán)本身都是穩(wěn)定的，對系統(tǒng)的組成和調(diào)試工作非常有利。

10、恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，按照電力拖動(dòng)原理，在不同轉(zhuǎn)速下長期運(yùn)行時(shí)，為了充分利用電機(jī)，都應(yīng)使電樞電流達(dá)到其額定值IN。于是，由于電磁轉(zhuǎn)矩Te=KmId，在調(diào)壓調(diào)速范圍內(nèi)，因?yàn)閯?lì)磁磁通不變，容許的轉(zhuǎn)矩也不變，稱作“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式”。恒功率調(diào)速方式而在弱磁調(diào)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，磁通越弱，容許的轉(zhuǎn)矩不得不減少，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積則不變，即容許功率不變，是為“恒功率調(diào)速方式”。

第3章直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制

1、微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是離散化和數(shù)字化：

離散化：為了把模擬的連續(xù)信號輸入計(jì)算機(jī)，必須首先在具有一定周期的采樣時(shí)刻對它們進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，

形成一連串的脈沖信號，即離散的模擬信號，這就是離散化。

數(shù)字化：采樣后得到的離散信號本質(zhì)上還是模擬信號，還須經(jīng)過數(shù)字量化，即用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）

來逼近離散模擬信號的幅值，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這就是數(shù)字化。

2、故障保護(hù)中斷優(yōu)先級別最高，電流調(diào)節(jié)中斷次之，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷級別最低。

3、由光電式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生與被測轉(zhuǎn)速成正比的脈沖，測速裝置將輸入脈沖轉(zhuǎn)換為以數(shù)字形式表示的轉(zhuǎn)速值。脈沖數(shù)字（P/D）轉(zhuǎn)換方法：

（1）M法脈沖直接計(jì)數(shù)方法；M法測速只適用于高速段。（2）T法脈沖時(shí)間計(jì)數(shù)方法；T法測速適用于低速段。

（3）M/T法脈沖時(shí)間混合計(jì)數(shù)方法。M/T法測速可在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，具有較高的測速精度。

U(s)s14、PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)

Wpi(s)KpiE(s)s數(shù)字PI調(diào)節(jié)器算法，有位置式和增量式兩種算法：

位置式算法即為式(3-15)表述的差分方程，算法特點(diǎn)是：比例部分只與當(dāng)前的偏差有關(guān)，而積分部分

k則是系統(tǒng)過去所有偏差的累積。

u(k)KPe(k)KITsame(i)KPe(k)uI(k)i1KPe(k)KITsame(k)uI(k1)

位置式PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)清晰，P和I兩部分作用分明，參數(shù)調(diào)整簡單明了，但需要存儲的數(shù)據(jù)較多。增量式PI調(diào)節(jié)器算法u(k)u(k)u(k1)KPe(k)e(k1)KITsame(k)不考慮限幅時(shí)，位置式和增量式兩種算法完全等同，考慮限幅則兩者略有差異。增量式PI調(diào)節(jié)器算法只需輸出限幅，而位置式算法必須同時(shí)設(shè)積分限幅和輸出限幅，缺一不可。

5、數(shù)字控制器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)模擬控制器的數(shù)字化，而且可以突破模擬控制器只能完成線性控制規(guī)律的局限，完成各類非線性控制、自適應(yīng)控制乃至智能控制等等，大大拓寬了控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)范疇。

智能控制特點(diǎn)：控制算法不依賴或不完全依賴于對象模型，因而系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性和對環(huán)境的適應(yīng)性。6、按模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，或稱間接設(shè)計(jì)法。7、采用計(jì)算機(jī)控制電力傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)越性在于：（1）可顯著提高系統(tǒng)性能。采用數(shù)字給定、數(shù)字控制和數(shù)字檢測，系統(tǒng)精度大大提高；可根據(jù)控制對象的變化，方便地改變控制器參數(shù)，以提高系統(tǒng)抗干擾能力。（2）可采用各種控制策略�？勺儏�數(shù)PID和PI控制；自適應(yīng)控制；模糊控制；滑�？刂疲粡�(fù)合控制。（3）可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控功能。狀態(tài)檢測；數(shù)據(jù)處理、存儲與顯示；越限報(bào)警；打印報(bào)表等。

第4章可逆調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動(dòng)系統(tǒng)

1、V-M系統(tǒng)的可逆線路有兩種方式：電樞反接可逆線路電樞反接反向過程快，但需要較大容量的晶閘管裝置；勵(lì)磁反接可逆線路勵(lì)磁反接反向過程慢，控制相對復(fù)雜，但所需晶閘管裝置容量小。每一類線路又可用不同的換向方式：接觸器切換線路適用于不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械；

晶閘管開關(guān)切換線路適用于中、小功率的可逆系統(tǒng)；兩組晶閘管反并聯(lián)線路適用于各種可逆系統(tǒng)。2、環(huán)流的定義：采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)，如果兩組裝置的整流電壓同時(shí)出現(xiàn)，便會(huì)產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流

（1）靜態(tài)環(huán)流兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流，其中又有兩類：

直流平均環(huán)流由晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流稱作直流平均環(huán)流。瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零，但因電壓波形不同，瞬時(shí)電壓差仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流，稱作瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。（2）動(dòng)態(tài)環(huán)流僅在可逆V-M系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。

3、由于V-M系統(tǒng)中晶閘管的單向?qū)щ娦�，需要設(shè)置可逆線路來使電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)行或制動(dòng)，主要的可逆線路有電樞反接可逆線路；勵(lì)磁反接可逆線路；兩組晶閘管反并聯(lián)是大功率傳動(dòng)系統(tǒng)的主要供電方式。

在兩組晶閘管反并聯(lián)線路中，會(huì)出現(xiàn)環(huán)流，為此，需要采取措施抑制環(huán)流

設(shè)置環(huán)流電抗器；采取=配合控制方式；采取封鎖觸發(fā)脈沖的方式，使兩組晶閘管不能同時(shí)工作。

根據(jù)控制環(huán)流方式，直流可逆調(diào)速系統(tǒng)分為：有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)；無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。

第5章

1、交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前電力拖動(dòng)控制的主要發(fā)展方向。應(yīng)用領(lǐng)域

一般性能的節(jié)能調(diào)速；高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)；特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速交流電機(jī)主要分為異步電機(jī)（即感應(yīng)電機(jī)）和同步電機(jī)兩大類

2、常見的交流調(diào)速方法有：①降電壓調(diào)速；②轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；③轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；④繞線電機(jī)串級調(diào)速或雙饋電機(jī)調(diào)速；⑤變極對數(shù)調(diào)速；⑥變壓變頻調(diào)速等等。【1】從能量轉(zhuǎn)換的角度上把異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)分成三類。

轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，上述的第①、②、③三種調(diào)速方法都屬于這一類。在三類異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)的效率最低，而且越到低速時(shí)效率越低，它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來換取轉(zhuǎn)速的降低的（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)）。可是這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本最低，所以還有一定的應(yīng)用價(jià)值。

轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)在這類系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過變流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多，上述第④種調(diào)速方法屬于這一類。無論是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身的損耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率，因此這類系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。

轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅損，而且無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率更高，上述的第⑤、⑥兩種調(diào)速方法屬于此類。其中變極對數(shù)調(diào)速是有級的，應(yīng)用場合有限。只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣，可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速；但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本最高。

【2】在同步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速方法中，從頻率控制的方式來看，可分為他控變頻調(diào)速和自控變頻調(diào)速兩類。3、當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比。

直接起動(dòng)；降壓起動(dòng)只適用于中、大容量電動(dòng)機(jī)空載（或輕載）起動(dòng)的場合。星-三角（Y-Δ）起動(dòng)定子串電阻或電抗起動(dòng)；自耦變壓器（又稱起動(dòng)補(bǔ)償器）降壓起動(dòng)。軟起動(dòng)的功能同樣也可以用于制動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)軟停車。4、盡管異步力矩電機(jī)的機(jī)械特性很軟，但由系統(tǒng)放大系數(shù)決定的閉環(huán)系統(tǒng)靜特性卻可以很硬。

第6章籠型異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（VVVF系統(tǒng)）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)

1、異步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一般簡稱為變頻調(diào)速系統(tǒng)。在調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差功率不隨轉(zhuǎn)速而變化，調(diào)速范圍寬。2、三相異步電機(jī)定子每相電動(dòng)勢Eg4.44f1NskNSΦmEg氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值，單位為V；f1定子頻率，單位為Hz；Ns定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；kNs基波繞組系數(shù)；m每極氣隙磁通量，單位為Wb。3.基頻以下調(diào)速

Us恒壓頻比的控制方式

常值f1基頻以上調(diào)速，頻率應(yīng)該從f1N向上升高，但定子電壓Us卻不可能超過額定電壓UsN，最多只能保持Us=UsN，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況。

在基頻以下，磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。

基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的機(jī)械特性：恒壓頻比控制（Us/1）；恒Eg/1控制；恒Er/1控制（1）恒壓頻比（Us/1=Constant）控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對定子壓降實(shí)行補(bǔ)償。

（2）恒Eg/1控制是通常對恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到rm=Constant，從而改善了低速性能。但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。

（3）恒Er/1控制可以得到和直流他勵(lì)電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通rm恒定進(jìn)行控制，即得Er/1=Constant而且，在動(dòng)態(tài)中也盡可能保持rm恒定是矢量控制系統(tǒng)的目標(biāo)，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)起來是比較復(fù)雜的。4、從整體結(jié)構(gòu)上看，電力電子變壓變頻器可分為交-直-交和交-交兩大類。

在交-直-交變壓變頻器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩類，兩種類型的實(shí)際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器

5、SPWM控制方式：如果在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM波也只處于一個(gè)極性的范圍內(nèi)，叫做單極性控制方式。如果在正弦調(diào)制波半個(gè)周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也是在正負(fù)之間變化，叫做雙極性控制方式。

6、如果對準(zhǔn)這一目標(biāo)，把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制”，下面的討論將表明，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”。

在一個(gè)周期內(nèi)，6個(gè)磁鏈空間矢量呈放射狀，矢量的尾部都在O點(diǎn)，其頂端的運(yùn)動(dòng)軌跡也就是6個(gè)電壓空間矢量所圍成的正六邊形。

在實(shí)際系統(tǒng)中，應(yīng)該盡量減少開關(guān)狀態(tài)變化時(shí)引起的開關(guān)損耗，因此不同開關(guān)狀態(tài)的順序必須遵守下述原則：每次切換開關(guān)狀態(tài)時(shí)，只切換一個(gè)功率開關(guān)器件，以滿足最小開關(guān)損耗。

7、SVPWM控制模式有以下特點(diǎn)：1)逆變器的一個(gè)工作周期分成6個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)相當(dāng)于常規(guī)六拍逆變器的一拍。為了使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場逼近圓形，每個(gè)扇區(qū)再分成若干個(gè)小區(qū)間T0，T0越短，旋轉(zhuǎn)磁場越接近圓形，但T0的縮短受到功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的制約。2)在每個(gè)小區(qū)間內(nèi)雖有多次開關(guān)狀態(tài)的切換，但每次切換都只涉及一個(gè)功率開關(guān)器件，因而開關(guān)損耗較小。3)每個(gè)小區(qū)間均以零電壓矢量開始，又以零矢量結(jié)束。4)利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計(jì)算簡便。5)采用SVPWM控制時(shí)，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，這比一般的SPWM逆變器輸出電壓提高了15%。

Jd8、任何電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)都服從于基本運(yùn)動(dòng)方程式

TeTL調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能就是控制轉(zhuǎn)矩的能力。npdt9、在s值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，如果能夠保持氣隙磁通m不變，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率s成

2正比。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。

TeKmΦms"Rr10、轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是：

（1）在s≤sm的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩Te基本上與s成正比，條件是氣隙磁通不變。

（2）在不同的定子電流值時(shí)，按上圖的函數(shù)關(guān)系Us=f(1,Is)控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通m恒定。

11、異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)。按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。

12、異步電機(jī)經(jīng)過坐標(biāo)變換可以等效成直流電機(jī)，那么，模仿直流電機(jī)的控制策略，得到直流電機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，就能夠控制異步電機(jī)了。

由于進(jìn)行坐標(biāo)變換的是電流（代表磁動(dòng)勢）的空間矢量，所以這樣通過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)（VectorControlSystem），

定子電流的勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量是解耦的。

解耦條件：兩個(gè)子系統(tǒng)完全解耦只有在下述三個(gè)假定條件下才能成立：①轉(zhuǎn)子磁鏈的計(jì)算值r等于其實(shí)際值r；②轉(zhuǎn)子磁場定向角的計(jì)算值等于其實(shí)際值；③忽略電流控制變頻器的滯后作用。13、轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)直接矢量控制系統(tǒng)

磁鏈開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)間接矢量控制系統(tǒng)

14、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡稱DTC(DirectTorqueControl)系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展起來的另一種高動(dòng)態(tài)性能的交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。在它的轉(zhuǎn)速環(huán)里面，利用轉(zhuǎn)矩反饋直接控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，因而得名。

15、DTC系統(tǒng)與VC系統(tǒng)不同的特點(diǎn)是：1）轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制采用雙位式砰-砰控制器，并在PWM逆變器中直接用這兩個(gè)控制信號產(chǎn)生電壓的SVPWM波形，從而避開了將定子電流分解成轉(zhuǎn)矩和磁鏈分量，省去了旋轉(zhuǎn)變換和電流控制，簡化了控制器的結(jié)構(gòu)。2）選擇定子磁鏈作為被控量，而不象VC系統(tǒng)中那樣選擇轉(zhuǎn)子磁鏈，這樣一來，計(jì)算磁鏈的模型可以不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。如果從數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)按定子磁鏈控制的規(guī)律，顯然要比按轉(zhuǎn)子磁鏈定向時(shí)復(fù)雜，但是，由于采用了砰-砰控制，這種復(fù)雜性對控制器并沒有影響。

3）由于采用了直接轉(zhuǎn)矩控制，在加減速或負(fù)載變化的動(dòng)態(tài)過程中，可以獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，但必須注意限制過大的沖擊電流，以免損壞功率開關(guān)器件，因此實(shí)際的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)的快速性也是有限的。

從總體控制結(jié)構(gòu)上看，直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)系統(tǒng)和矢量控制(VC)系統(tǒng)是一致的，都能獲得較高的靜、動(dòng)態(tài)性能。第7章繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)

1、所謂“雙饋”，就是指把繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的定子繞組與交流電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組與其他含電動(dòng)勢的電路相連接，使它們可以進(jìn)行電功率的相互傳遞。

對于雙饋系統(tǒng)來說，CU應(yīng)該由雙向變頻器構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)功率的雙向傳遞。

2、在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)引入一個(gè)可控的附加電動(dòng)勢，就可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。3、電氣串級調(diào)速系統(tǒng)（或稱Scherbius系統(tǒng)）。串級調(diào)速系統(tǒng)能夠靠調(diào)節(jié)逆變角實(shí)現(xiàn)平滑無級調(diào)速

系統(tǒng)能把異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率回饋給交流電網(wǎng)，從而使扣除裝置損耗后的轉(zhuǎn)差功率得到有效利用，大大提高了調(diào)速系統(tǒng)的效率。

在串級調(diào)速時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速是不同的。串級調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性比其固有特性要軟得多。

在直流調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)勢系數(shù)Ce是常數(shù)，但在串級調(diào)速系統(tǒng)中，CE是負(fù)載電流的函數(shù)，它是使轉(zhuǎn)速特性成為非線性的重要因素，故兩個(gè)符號的下角不同，以示區(qū)別。

異步電動(dòng)機(jī)串級調(diào)速時(shí)所能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩比正常接線時(shí)減少了17.3%當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下工作時(shí)，還是處于第一工作區(qū)。

4、串級調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式通常有間接起動(dòng)和直接起動(dòng)兩種。

總的原則是在起動(dòng)時(shí)必須使逆變器先電機(jī)而接上電網(wǎng)，停車時(shí)則比電機(jī)后脫離電網(wǎng)，以防止逆變器交流側(cè)斷電，使晶閘管無法關(guān)斷，造成逆變器的短路事故。

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