电力拖动自动控制系统课件陈伯时

自动控制系统陈涛 河南工程学院 电气信息工程系

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课程介绍

一 学科性质 是一门与生产紧密相关的专业课程，是电 气传动及其自动化学科(研究方向)的基础 性课程。也叫电力拖动自动控制系统、运动 控制系统。 二 课程任务 为电力拖动机械设备选择配套的电气传动 系统及其自动控制装置。

三 教材的选用 机械工业出版社，陈伯时，电力拖动 与自动控制系统(第三版)。 特点： 全面、深入； 交直流并重；

以控制规律为主线，由简入繁。

四 学习重点 理论技能

直流调速系统(第1、2章) 交流调速系统(第5、6、7章) 实验技能 双闭环直流调速系统的调试与机械特性的测试*应用自动控制理论解决电力拖动系统的分析和设计问题， 以控制规律为主线，由简入繁，讨论拖动系统的动、静态性能。

五 自动控制系统的发展概况发展历史 直流传动和交流传动在19世纪中期先后诞

生； 20世纪前、中期形成公认的格局：80%的不

变速系统都采用交流传动，20%调速系统一 般采用直流调速；

20世纪70年代的能源危机促使世界各国开始

重点研究交流调速系统，交流调速技术也得 到了充分的发展； 随着三大技术的发展，交流调速系统在性价

比上也逐渐优于直流调速系统，目前，新的 格局已经形成：交流调速系统上升到主导地 位，并将逐步取代直流调速系统。

直流调速系统和交流调速系统的比较 交流调速系统较直流调速系统的主要优点在 于交流电机较直流电机的优点： 直流电机的弱点：存在机械式换向器和电刷

制造工艺复杂，费时费料，成本增加； 换向器的换向能力限制了电机的容量和速度； 电刷火化和环火限制了直流电机的安装环境； 转子散热条件差，电机效率低； 换向器和电刷的磨损使电机可靠性低，维修量大。

交流电动机在低成本、高速、大容量、恶劣

环境可使用、维修量小等方面明显优于直流 电动机； 随着功率器件的发展，交流调速系统的成本

也会大幅度降低(功率单元价格的下降); 实际上，直流电动机较交流电动机仅存在调

速性能好，控制简单的优点。

交流调速系统的劣势 交流电机的数学模型造成了转矩控制的困难; 交流电机是一个MIMO、非线性、强耦合且时变的控制对象 转矩公式：Td=CTφmIrcosθr 定转子磁场的强耦合造成的 调速装置中器件的发展阶段限制了交流调速

的发展，器件的发展会对交流调速技术带来 质的飞跃； 交流调速系统精度和成本的限制。

很难在短期内达到直流调速系统的精度 高成

本、高价格往往使新用户望而却步 但高投入意味着高回报，尤其在节能领域体现的更为明显。

交流调速系统的主要应用方向 以节能为目的的改恒速为调速 以少维护、安全为目的取代直流调速系统 直流调速难以实现的领域

大电流(电机本体的限制) 高转速(电机本体的限制) 恶劣环境(电机本体的限制) 要求长期运转(电机本体的限制)

六 电力拖动系统的构成和分类 组成

电力拖动系统一般由电源、控制装置、电动 机、传动机械和生产机械五部分组成。 (开环结构)电源控制量 控制装置

电动机

传动机械

生产机械

分类

按拖动电机的类型：直流拖动系统、交流拖 动系统 按系统结构 开环电力拖动系统 闭环电力拖动系统

电y1

源

控 制 量

功率 开关控制 装置

保护装置

y2

电动机x1

传递 机构

工作 机械

测 量 装 置x2

显示、报警、记录装置开环电力拖动系统

上一级给定 或本级给定 控 制 及 y 调 节 装 置

电

源

功率 开关控制 装置

保护装置

电动机x1

传递 机构

工作 机械

x3 x4去下一级装置

测 量 装 置x2

显示、报警、记录装置闭环电力拖动系统

中央级控制装置 (计算机)

功能级自动装置A

……… 测量值

功能级自动装置B

A1

A2

…

A3

B1

B2

…

B3

综合自动化电力拖动系统