电力拖动自动控制系统陈伯时一

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1、电力拖动自动控制系统概述1自动控制技术、电力电子技术与电气传动系统的相互关系。电气传动自动控制系统的应用现状和前景要点:2♦电力传动又称电力拖动，是以电动机作为原动机驱动生产机械的系统的总称。♦电力传动系统是将电能转变为机械能的装置，用以实现生产机械的起动、停止、速度调节以及各种生产工艺过程的要求。1．什么是电力传动32.构成♦电力拖动控制技术是以电动机为对象，以电力电子技术功率变换器为弱电控制强电的媒质，以自动控制理论为分析和设计基础，以电子线路或计算机为控制手段，掌握运动控制系统的控制规律及设计方法。以控制规律为主线，根据实际学时，按

2、照循序渐进的原则组织教学内容。42.构成♦电机拖动开环控制的调速方法已在《电机与拖动基础》课中讲授，本课以讲授闭环控制系统为主。主要包括：①直流调速控制技术②交流调速控制技术③计算机控制技术563.特点电力传动系统由电动机，控制装置以及被拖动的生产机械所组成。其主要特点是：▲功率范围极大，单个设备的功率可以几毫瓦到几百兆瓦；▲调速范围极宽，转速从每分钟几转到每分钟几十万转，在无变速机构的情况下调速范围可达1：10000；▲适用范围极广，可适用于任何工作环境与各种各样的负载。如轧钢机、起重机、泵、风机、精密机床等,还有空调、冰箱、洗衣机等。

3、74.交直流调速系统的分类♦速度控制系统：即调速控制系统。例如电动机的转速调节，磁带的速度调节等等。调速控制系统又可分为:①直流调速②交流调速两种，又常称为直流传动系统和交流传动系统。各种控制系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统式最基本的电力拖动控制系统8♦位置控制系统：即位置随动(伺服)系统。例如：液面位置的控制，雷达方位角的控制，火炮角位置的控制，机械加工小的轨迹控制等等。♦张力控制系统：例如在加工各种带材和线材的过程中，必须保持一定的卷进卷出张力，才能使带材卷得紧而齐，线材拉得粗细均匀而不断。一套典型的张力控制系统主要由张

4、力控制器，驱动器（电机），张力检测器，制动器和离合器构成。91——电机5——放卷辊2——磁粉离合器6——磁粉制动器3——收卷辊7——霍尔传感器4——物料8——ZK-2型自动张力控制仪转速传感器检出收卷辊和放卷辊直径的连续变化，将卷料直径变化信号反馈给控制器，使 其输出一个与之相适应的控制电流，自动控制磁粉制动器或磁粉离合器的激磁电流，随之递增或者递减，从而改变卷料筒的制 动力矩，达到卷料恒张力的控制。1011♦多电机同步控制系统：即整个系统中有多个传动点，每个传动点由一个电动机拖动单元拖动，组成了多单元同步控制系统。系统中各单元应能同时按

5、规定的速度比稳定运行，并有良好的一致、单调性。系统对启、制动要求一般不高，启动时，一般缓慢均匀协调升速，制动时要求停车迅速协调。125.电气传动的发展◆直流电气传动功率部分的发展▲最早出现的直流电气传动是交流电动机拖动直流发电机机组作为功率部分。▲20世纪50年代,推出了水银整流器给直流电动机供电,是静止变流装置。玻壳易碎,运输不方便,造价高,维护麻烦。▲第一代电力电子器件—晶闸管，第二代—电流控制型自关断器件(如GTO和BJT，低频(数千赫兹)直流脉宽调制变换器)；第三代—电场控制型自关断器件(如功率P-MOSFET和IGBT，高频(数

6、十甚至数百千赫兹)直流脉宽调制变换器)。13▲开环控制→单环控制→多环控制;▲分立元件电路控制→小规模集成电路控制→大规模集成电路控制▲模拟电路控制→数模电路混合控制→数字电路控制;▲硬件控制→软件控制。◆直流电气传动控制部分的发展14▲硬件设备标准化、模块化。采用微处理机扩大存储器容量的基础上,将硬件设备(包括微处理器、存储器、I/O、各种接口、电源等)标准化、模块化,以增强通用性和提高柔性。▲软件标准化、模块化,并采用可编程方式大力开发软件▲现代控制理论及新型控制技术的开发应用。现代控制理论与微处理机技术相结合,实现了自适应调节、观测

7、器等。▲开发新型数字式调节器。◆直流电气传动控制部分的发展15◆交流电气传动的发展▼静止式变压变频装置的发展▲最早的VVVF装置是旋转变频机组,现在已全部让位于电力电子器件组成的静止式VVVF装置。▲采用第一代电力电子器件———晶闸管构成可控整流器调压→六拍逆变器调频和不可控整流→斩波器调压→六拍逆变器调频两类间接式VVVF装置及直接式VVVF装置。电路复杂、功率因数低和谐波成份高的缺点,调速性能较差。▲采用第二代和第三代电力电子器件———全控型器件(GTO、BJT、P—MOSFET和IGBT)主要构成不控整流→SPWM逆变器调压调频的间

8、接式VVVF装置。开关元件的开关时间短,允许开关频率就高,其输出中的谐波成份就越低,因此构成的调速系统调速性能就越优。16▼交流电气传动控制模式的发展转速开环的恒压频比控制→转速闭环转差频率控