电力拖动自动控制系统-运动控制系统期末复习重点第5-7章
9页1、第五章 重点、难点内容解析1. 数字测速基本原件(重点)测量转速常用光电编码器,光电编码器和电机转子同轴安装,结合图5-2理解光电编码器输出脉冲信号中包含电机转速信息。2. 三种测速方法的基本原理、分辨率、测速精度和适用转速范围(重点) 结合原理示意图分析三种测速方法。 M/T法综合了M法和T法,T法通过计高频时钟脉冲个数得到编码器脉冲周期来得到转速,编码器脉冲边沿与高频脉冲边沿无法保证对齐,因高速时编码器脉冲周期很小,这样多数或者少数一个高频时钟脉冲对转速测量影响变大,越到高速,测量误差越大;为了减小这种影响,可以测量多个旋转编码器脉冲间的高频脉冲个数,这就是M/T法;M/T法测速计算公式中有两个脉冲个数,在计算分辨率和误差率时按照极端情况讨论,高速(检测时间近似为采样周期)和极低速(只有一个编码器脉冲)3. 数字PI调节器(重点,难点) 对时域PI调节器离散化可得到离散PI调节器表达式;模拟PI调节器是通过运算放大电路实现的,离散PI调节器是通过程序实现的,因此要考虑到计算实现问题和对系统性能的影响。可以先做仿真演示使学生有直观认识,再讨论离散化具体方法。 位置式PI调节器计算时需
2、要当前误差和上一拍的积分值。需要同时对积分和输出进行限幅。工程上可以采用改进的位置PI调节器,如图5-7,关键是反馈增益要足够大,使得输出刚出现饱和,就减小积分输入,减小积分累计来减小退饱和超调量。 增量式PI调节器计算时需要上一拍的输出、当前误差和上一拍误差,仅对输出限幅,实际上就包含对积分部分限幅。 注意理解两种不同离散方式采用不同的限幅措施以及对系统超调的影响,可以结合仿真演示。4.数字控制的PWM可逆直流调速系统(重点)使学生有整体系统实现的概念,引导学生讨论系统构成。与直流调速系统相比,以异步电动机作为执行机构,更加难于理解。但实际上基于异步电动机的调速系统的基本结构和直流调速系统是一致的。由于转矩是通电导体在磁场中受力产生的,为了控制转矩,必须兼顾电流和磁场,为了能使电机输出尽量大的转矩,提高带载能力,磁通要工作在接近饱和状态。因此整个第六章、第七章交流调速部分都是围绕这一问题展开的,如何在维持磁通恒定的情况实现一般性能的转速调节和高性能的转速调节。第六章 基于稳态模型的异步电动机调速系统1. 以异步电动机调压调速为例说明异步电动机调速控制中维持磁通恒定的必要性由机械特性易
3、理解调速原理,但如何解释调压时机械特性变软,临界转矩随电压成平方下降:需结合磁通分析,调压时磁通随电压成反比下降,调压时定子电流也会近似反比下降。导致电机转矩随着电压下降快速下降。2. 异步电动机变压变频调速的基本原理(重点,难点) 异步电动机从额定转速向下调速时,如果单电机频率,显然电机磁通会增加,需要更大的激磁电流。 磁通表示单位面积通过的磁力线的多少,为了使电机在整个转速胃内出力最大,总是希望用足铁芯,即使电机调速时磁通一直接近饱和状态,磁通超过饱和状态时会使激磁电流过大,导致损耗过大,磁通增加又很少,为了使电机在整个调速范围内都能输出足够的电磁转矩,最好保持电机气隙磁通恒定,一直接近饱和状态。 如何保持气隙磁通恒定?可以从磁通与反电动势关系入手,即式6-11,而电机反电动势不能直接测量,忽略定子绕组和漏抗压降,可以得到式6-12,从而引出恒压频比控制。并据此分析异步电动机采用恒压频比(书中也称变压变频调速)控制时电压、频率、磁通的变化规律。3. 异步电动机采用恒压频比(变压变频)控制时的机械特性(重点,难点) 表征异步电动机机械特性的几个关键参数包括:同步转速、临界转矩(表征最
4、大带载能力)、起动转矩(表征起动带载能力)、线性段斜率(表征机械特性硬度)。分析变压变频调速时机械特性曲线变化也关注以上方面。 异步电动机变频调速改变的是同步转速,电机实际转速=同步转速-转速降落,转速降落即为sn1,由式6-30可以看出,基频以下,异步电动机的转速降落正比于电磁转矩,可以理解如下:(1) 同一负载下采用变频方式调速时,转速降落是相同的,改变同步转速可以调节电机转速。(2) 同一负载下采用变频方式调速时,转速降落是相同的,说明变频调速时异步电动机机械特性线性部分是平行的,表明机械特性硬度不变。(3) 异步电动机在某一电源频率下工作时,稳态转速取决于负载,且在负载变化时,电机具有自平衡能力。因电机稳态运行,忽略摩擦转矩时输出电磁转矩要与负载转矩平衡。因此负载增大,电机通过降低转速,增加转速降落可以更大的电磁转矩输出,最终与负载平衡。(可以解释为何可以构成开环恒压频闭控制) 恒压频调速时,异步电机临界转矩在减小。这是由于磁通减弱造成的。按照式6-27由频率确定定子电压即可保持气隙磁通恒定是有条件的,即可以忽略定子绕组和漏抗压降影响,随着电机转速下降,定子感应电动势的减小,定
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