运控电机

4.7两电平PWM逆变器主回路，采用双极性调制时，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示上桥臂关断，共有几种开关状态，写出其开关函数。根据开关状态写出其电压空间矢量表达式，画出空间电压矢量图。 解：两电平PWM逆变器主回路：

Ud2~Ud2ABO'C

采用双极性调制时，忽略死区时间影响，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示下桥臂开通，逆变器输出端电压：

?Ud??2ux????Ud??2Sx?1 Sx?0ux?'Ud2(2Sx?1)，

以直流电源中点O为参考点

us?(uA?uBe

j??uCeuA ?Udj2?)

SA 0 SB 0 SC 0 uB uC us 0 u0 2 ?Ud2Ud?Ud2Udu1 1 0 0 Ud2Ud2U?2 ?2U 232323Ud ?3u2 1 1 0 Ud2Ud2Ud2 ?d2U Udej u3 0 1 0 ?d2U ?d2 Udej2?3 u4 0 1 1 ?d2 Ud2 23Udej? u5 0 0 1 ?Ud2 ?Ud2U Ud2Ud2Ud2 2323Udej4?3 u6 1 0 1 Ud2Ud2 ?d2 Udej5?3 u7 空间电压矢量图：

1 1 1 Ud2 0 u3u2u4u0,u

4.7两电平PWM逆变器主回路，采用双极性调制时，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示上桥臂关断，共有几种开关状态，写出其开关函数。根据开关状态写出其电压空间矢量表达式，画出空间电压矢量图。 解：两电平PWM逆变器主回路：

Ud2~Ud2ABO'C

采用双极性调制时，忽略死区时间影响，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示下桥臂开通，逆变器输出端电压：

?Ud??2ux????Ud??2Sx?1 Sx?0ux?'Ud2(2Sx?1)，

以直流电源中点O为参考点

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SA 0 SB 0 SC 0 uB uC us 0 u0 2 ?Ud2Ud?Ud2Udu1 1 0 0 Ud2Ud2U?2 ?2U 232323Ud ?3u2 1 1 0 Ud2Ud2Ud2 ?d2U Udej u3 0 1 0 ?d2U ?d2 Udej2?3 u4 0 1 1 ?d2 Ud2 23Udej? u5 0 0 1 ?Ud2 ?Ud2U Ud2Ud2Ud2 2323Udej4?3 u6 1 0 1 Ud2Ud2 ?d2 Udej5?3 u7 空间电压矢量图：

1 1 1 Ud2 0 u3u2u4u0,u

运控答案

1、有一V－M调速系统，电动机参数为Pnom=2.5kw、Unom＝220V、Inom＝15A、nnom=1500r／min、Ra=2Ω，整流装置内阻Rrec=1Ω，触发整流环节的放大系数Ks=30，要求调速范围D=20，转差率s=10%。试求：

（1）计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。

（2）调整该系统，使 时转速n=1000r/min，此时转速反馈系数应为多少？

（3）若改用电压负反馈，放大器的放大系数为8.79，最大给定电压为30V，在静差率为s=30％时最多能够得到多大的调速范围？

2、转速、电流双闭环直流调速系统中，两个调节器均采用PI调节器。转速给定信号最大值Unm=15V时，n=nN=1500r/min；电流给定信号最大值Uim=10V时，允许最大电流Idm=35A，电枢回路总电阻R=3Ω，晶闸管装置放大倍数KS=35，现系统在额定电流Idl=25A运行。某时刻电机突然失磁，若系统能重新稳定，则稳定后n=？Ui=？Id=？Uc=？

*

*

*

3、有一个V—M调速系统，电机参数为：Pn=10KW，Un=220V，In=55A，nn=1000r/min，电枢电阻。若采用开环控制系统，只考虑电枢电阻引起的转速降。

习题三

3.1双闭环调速系统的ASR和ACR均为PI调节器，设系统最大给定电压

**Unm=15V，转速调节器限幅值为Uim=15V， nN1500r/min，IN=20A，电流过载倍

数为2，电枢回路总电阻R=2Ω，Ks=20，Ce=0.127V·min/r，求：（1）当系统稳

*定运行在Un=5V，IdL=10A时，系统的n、Un、Ui*、Ui和Uc各为多少？（2）

当电动机负载过大而堵转时，Ui*和Uc各为多少？

解： （1）??Unm15V??0.01Vmin/r nN1500r/minn?Un??5V?500r/min

0.01Vmin/r*Uim15V????0.375V/A

Idm40AUi*??Id?0.375?10?3.75V Ui??Id?0.375?10?3.75V

Uc?Cen?IdR0.127?500?10?2??4.175V Ks20Cen?IdR0.127?0?40?2??4V Ks20（2）堵转时，Ui*??Idm?15V， Uc?3.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR，ACR均采用PI调节器。已知参数：电动机：PN=3.7kW，UN =220V，IN =20A，nN =1000 r/min ,电

**?

1、画出变压变频调速的控制特性?特点?

在基频以下,磁通恒定时转矩也恒定,属于恒转矩调速；而在基频以上,转速升高时转矩降低,基本上属于恒功率调速。

2、DTC调速范围受限原因

1）由于采用砰-砰控制,实际转矩必然在上下限内脉动,而不是完全恒定的； 2）由于磁链计算采用了带积分环节的电压模型,积分初

始值,累积误差和定子电阻的变化都会影响磁链计算的准确度。 3、转子磁链模型有几种?说明优缺点?

电流模型和电压模型；电流模型需要实测的电流和转速信号,不论高低转速都适合,但都受电动机参数变化的影响；电压模型受电动机参数的影响比较小,而且算法简单,便于应用,但由于电压模型包含纯积分项,积分的初始值和累积误差都影响计算结果,在低速时,定子电阻压降变化的影响也较大。 4、矢量控制的关键技术

坐标变换,转换模型,采用转子磁链定向进行解耦

5、直接转矩控制系统为什么比矢量控制系统动态响应快？

1）DTC.转矩和磁链的控制采用双位式砰砰控制器，并在PWM逆变器中直接用这两个控制信号产生电压的SVPWM波形，从而避开了将定子电流分解成转矩和磁链分量，省去了旋转变换和电流控制，简化了控制器的结构；2）.选择定子磁链作为被控量，而不像VC系统中那样采用转子磁链，计算

一、 填空题

1、直流电动机有三种调速方案：（1）调节电枢供电电压 U；（2）减弱励磁磁通 ?；（3）改变电枢回路电阻 R。

2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做 电流截止 负反馈。 3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成 正 比。 4、他励直流电动机的调速方法中，调压调速是从基速（额定转速）往 下 调，在不同转速下容许的输出 恒定，所以又称为 恒转矩 调速。调磁调速是从基

速往 上 调，励磁电流变小，也称为弱磁调速，在不同转速时容许输出 功率 基本相同，称为 恒功率 调速。

5、直流调速系统的静态性能指标主要包括 静差率 和 调速范围 。

6、在比例积分调节调节过程中，比例部分的作用是 迅速响应控制 ，积分部分的作用是 消除稳态误差 。

7、采用 积分 速度调节器的闭环调速系统是无静差的。

8、直流调速系统中常用的可控直流电源主要有旋转变流机组、静止式可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。

9、所谓稳态是指电动机的平均电磁转矩与 负

一、 填空题

1、直流电动机有三种调速方案：（1）调节电枢供电电压 U；（2）减弱励磁磁通 ?；（3）改变电枢回路电阻 R。

2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做 电流截止 负反馈。 3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成 正 比。 4、他励直流电动机的调速方法中，调压调速是从基速（额定转速）往 下 调，在不同转速下容许的输出 恒定，所以又称为 恒转矩 调速。调磁调速是从基

速往 上 调，励磁电流变小，也称为弱磁调速，在不同转速时容许输出 功率 基本相同，称为 恒功率 调速。

5、直流调速系统的静态性能指标主要包括 静差率 和 调速范围 。

6、在比例积分调节调节过程中，比例部分的作用是 迅速响应控制 ，积分部分的作用是 消除稳态误差 。

7、采用 积分 速度调节器的闭环调速系统是无静差的。

8、直流调速系统中常用的可控直流电源主要有旋转变流机组、静止式可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。

9、所谓稳态是指电动机的平均电磁转矩与 负

运动控制复习

一、填空

1、运动控制系统是由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。

nmax，静差率的公式是：nmins??nNn0；调速范围与静态速降和静差

2、调速范围的公式是：D?D?率直接的关系是：

nNs?nN(1?s)。（用公式表示）

3、直流调速系统用的可控直流电源有：晶闸管整流器-电动机系统、直流PWM变换器-电动机系统、旋转变流机组。

4、双闭环调速系统中，转速调节器对 负载 起抗干扰作用；电流调节器对 电网电压 起抗干扰作用。

5、在直流调速系统中，为了进行定量分析，定义了两个稳定性能指标，分别是调速范围和静差率。

6、双速闭环调速系统的起动过程有如下三个特点：饱和非线性控制、转速超调、准时间最优控制。

7、在控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗干扰指标，而调速系统的动态指标通常以抗干扰为主。

8、系统中有2个时间常数的惯性环节

111、可以近似地处理为 T1S?1T2S?1(T1?T2)s?1（写数字表达式），其时间常数为T1+T2近似条件为??1 10T1T29、环流是指：不流过电动机或其他负载，直接在两组晶闸管间流通的短路电流；环流可以分为静态环流和动态环流，其中静态环流又可以分为直流平均环流、

一、填空题

1. 为使异步电动机调速具有高动态性能，对其动态模型的控制可采用按 转子磁链

定向矢量控制系统，另外还可以采用按定子磁链控制的 直接转矩 控制系统。 2. 带二极管整流器的SPWM变频器是以正弦波为逆变器输出波形，是一系列的 幅度

不变， 宽度 可变矩形波。

3. 三相PWM输出共有8个空间电压矢量，其中6个为 基本电压矢量，它们的幅值

等于 直流母线电压，空间角度互差 60 ，另两个为 零矢量。

4. 常见的调速系统中，在基速以下按 恒转矩 调速方式，在基速以上按 恒功率 调

速方式。

5. 转速、电流双闭环调速系统，突加给定的走动过程分为三人阶段：I、电流上升阶

段，II、恒流升速阶段，III、转速调节阶段。转速调节器ASR在I、II阶段处于 饱和 状态，其限幅值Uim*= Bldm，这时转速环为 开环 状态；转速调节器ASR和电流调节器ACR均能起线性调节作用的是在 转速调节（or III）阶段。 6. 交流调速系统按对转差功率的处理方式分为三类： 转差功率消耗型、回馈型、不

变型。

7. 在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网波动时，电流ACR调节器 起主要作用；

出现负载扰动时，转速AS

第一次作业

2-1试分析有制动电流通路的不可逆PWM变化器-直流电动机系统进行制动时，两个VT是如何工作的？

解：在制动状态时，由于要先减小控制电压，使得Ug1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电降低。但是由于机电惯性，转速和反电动势来不及变化，造成E>Ud的局面，很快电流id反向，VD2截止，在ton?t

正，故VT2导通，反向电流沿回路-id沿回路4经VD1续流，向电源回馈能量。与此同时，VD1两端压降钳住VT21，使它不能导通。在整个制动过程中，VT和VD1轮流导通，而VT1始终是关断的。

2-4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？

解：Ce?(UN?INRa)nN?(220?378?0.023)1430?0.1478Vrpm

?378?(0.02?30.022)0?.14r7m115 ?n?INRCe p8n1?s)]?143?00.2?[11?5(1?0.2)]NS[?( D?n n1?s)]?143?00.