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1、机电运动控制系统课程复习,贺益康 教授,浙江大学 电气工程学院,机电运动控制系统 复习,课程性质：电气工程及其自动化专业必修课 学时数：32学时 学分：2学分教材：电机控制（第2版）许大中 贺益康 编 著 浙江大学出版社 2002年7月出版,学习内容直流电机调速与控制、可控整流器-直流电动机调速系统 直流脉宽调制(PWM)调速 异步电机调速与控制 变S调速 调压调速 串级调速 变频调速 变频调速理论 静止变频器 变频调速系统,机电运动控制系统 复习,机电运动控制系统 复习,涉及电机学(调速理论)电力电子技术(变流技术)控制理论微电子技术微机数字控制技术 课程综合性强，内容多，涉及门广。应对相关
2、先导基础知识有必要的复习和掌握。考试以上课内容为主,机电运动控制系统 复习,一、直流电机控制 l.晶闸管可控整流器供电直流电动机机械特性 掌握：(l)机械特性曲线形状与负载 Id大小有关，分电流连续 区与电流断续区，特性硬 度不同。(2)电流连续区有换流重迭现象，采用直流平均值等效电路分 析；电流断续区无换流重迭现象，采用交流瞬时值等效电路分 析。,机电运动控制系统 复习,了解：(3)电流断续区特性太软而无法应用，应缩小电流断续区，其措施是采用平波电抗器，其电感量应按使最小负载电流下电流连续。2.双闭环直流调速系统 掌握：(1)双闭环系统结构(图1一7),机电运动控制系统 复习,(2)PI调节
3、器的特点及作用 稳态无差积分记忆功能 动态响应快限幅输出功能(3)两闭环连接上特点:ST输出作为LT输入，故ST输出限幅值决定了系统最大允许(安全)电流,机电运动控制系统 复习,(4)负载起动过程分析(图1一8)深入了解：各阶段(区间)调节器状态、双闭环工作状态3.可逆调速系统掌握：(1)实现四象限可逆运行必须采用双桥反并联的理由-提供两个方向电枢电流，产生两个方向电磁转矩，构成可逆系统,机电运动控制系统 复习,核心,机电运动控制系统 复习,双桥反并联 提供两个方向电枢电流，产生两个方向电磁转矩，构成可逆系统主电路,机电运动控制系统 复习,(2)环流问题：平均环流、瞬时环流产生的机理(三相半波
4、整 流电路为例)了解：(3)有环流系统、无环流系统工作原则4.直流脉宽调制(PWM)调速掌握：(1)主电路结构：H型桥，各器件作用(2)双极性调制：工作各阶段中 器件触发信号规律 导通器件及导通原因 反电势E，自感电势eL，电流ia方向 电机运行状态及原因：电动，制动(能耗、反接、再生),机电运动控制系统 复习,二、异步电机控制课程重点 1.调速原理 分类依据 有：变同步速调速(变频)，变滑差调速(交流调压、串级调速)2.调压调速 掌握：(1)调速机理(2)三相调压线路何种最优(图2-1)(3)对电机类型要求高转子 电阻电机(高滑差电机，绕 线式转子电机)须从：调速范围；转子发热；适合于风机、
5、水泵类负载调速节能 三方面说清,机电运动控制系统 复习,3.串级调速掌握：(1)串级调速的基本思想(虚拟电阻一电势的概念)(2)晶闸管、亚同步、恒转矩串调结构(图2一12),机电运动控制系统 复习,(3)各部分作用，亚同步速原因(SPM流向与两个变流桥关系)；变流装置容量大小(调速范围与容量关系)；调速控制方法(最 高、最低转速)。了解：4.双馈电机 调速基本思想 5.变频调速(重点中重点)(1)变频调速理论 基本控制方式 a.UlflC 控制基本原理：b.基本控制模式(如图)基频下：恒UlflC 恒磁通恒转矩 基频下：UlUlN弱磁 恒功率,机电运动控制系统 复习,基波运行特性电压源供电下异
6、步电机工作特性重点掌握：a.UlflC，ElflC 机械特性形状、特点 b.全频电压补偿思想 c.低频起动性能改善的机理转子内功率因数攺善,机电运动控制系统 复习,低频时起动转矩 比额定频率起动转矩 大。原因：起动转矩 转子内功率因数角 起动时s=1，转子频率，完全决定于定子（电源）频率,机电运动控制系统 复习,谐波效应 重点掌握：a.谐波等值电路，Sk=l 事实 b.对转子参数的影响，变频调速 与调压调速转子发热本质的不同 c.效率变化趋势与逆变器类型关系 d.谐波转矩类型、特性、起因、大小 e.不同类型逆变器对电机定子电抗要求(2)静止变频器 交一交变频不要求交-直-交方波变频器 交-直-
7、交变换拓朴结构(图2一43)何谓电压源型(VSI)、电流源型(CSI)逆变器 VSI、CSI特性比较(表2一2)CSI的四象限运行能力分析(图2一48),机电运动控制系统 复习,CSI的四象限运行能力分析(图2一48),机电运动控制系统 复习,脉宽调制(PWM)变频器(重点)问题的提出 不控整流一优化输入特性，提高cos 高频开关一优化输出特性，谐波高频化 调制方式 a.用开关方式生成一组三相正弦变频电压给电机，而不关心电机内电流正弦脉宽调制 b.用开关方式提供一组三相正弦变频电流给电机，不关心电机内的磁场分布电流滞环控制 c.确保电机内部形成圆形旋转磁场来综合控制三相电压磁链追踪控制应掌握：
8、各自追求的目标，实现的方法，生成波形的特点,机电运动控制系统 复习,重点掌握：正弦脉宽调制(SPWM)a.自然采样法思想：正弦调制波、等腰三角载波 相交，交点决定 开关时刻(脉宽)b.变频、调压机理 c.可区分为 单极性，双极性 d.载波与调制波的协调控制方式：异步调制 同步调制 分段同步调制 的原则、特点(对谐波影响),机电运动控制系统 复习,了解并一定程度掌握：磁链跟踪控制(SVPWM)a.电压空间矢量概念，与磁链矢量关系 用电压空间矢量控制磁链轨迹思想 b.电压空间矢量与逆变器开关状态关系：ul(SaSbSc)SaSbSc c.六阶梯波电压型逆变器(VSI)六边形 磁链轨迹的形成 d.V
9、SI六边形磁链轨迹的圆化 三段逼近式 零矢量分割 增加扇区数 N,机电运动控制系统 复习,机电运动控制系统 复习,SVPWM逆变器的VVVF（变压变频）控制 设基频为基频以下：采用零矢量控制基频：不用零矢量，有效矢量作用时间额定基频以上：不用零矢量，减少有效矢量作用时间磁链圆变小（弱磁控制），转速变快,磁链圆大小恒定恒磁通控制,机电运动控制系统 复习,(3)变频调速系统掌握：频率开环系统：电压源型逆变器 异步电机变频调速系统 a.频率、电压两控制 通道 b.两通道协调控制 环节一函数发生器,机电运动控制系统 复习,频率闭环系统：转差频率控制变频调速系统 a.控制思想：控制s smax，可动态控制转矩 b.关键：保持小滑差 转差调节器 保持C 函数发生器,机电运动控制系统 复习,c.特点：频率设定值自动随负载变，构成频率闭环，保证静态无差，以最大转矩实现加、减速，四象限运行,快速动态响应,机电运动控制系统 复习,课程结束,
