《电力拖动自动控制系统》教学大纲

第一部分     大纲说明

一、课程的性质和任务

    《电力拖动自动控制系统》是工业自动化专业的主要专业课。本课程教材采用陈伯时主编的《电力拖动自动控制系统》（修订版）。通过本课程的学习，使学生了解自动控制系统有关知识，掌握直流拖动自动控制系统的基本概念、基本组成环节和基本控制规律及自动控制系统中调节器的工程设计方法，以及以交流电动机为控制对象的交流拖动系统等，为今后走上工作岗位，从事自动控制工作打下初步基础。

     二、本课程的主要教学内容

本课程的教学内容分为二大部分。第一部分是以直流电动机为控制对象的直流拖动控制系统，主要包括教材中第二章至第五章，介绍直流拖动自动控制系统的基本概念、基本组成环节和基本控制规律及自动控制系统中调节器的工程设计方法。第二部分是以交流电动机为控制对象的交流拖动系统，主要包括教材中第六章至第八章，主要对交流拖动系统中的一些基本理论、基本环节和控制规律进行了分析。

第二部分     多种媒体教材一体化总体设计初步方案

一 .课程教学总学时数、总学分数

    总学时54，学分3

二 .文字教材、辅导材料及其关系

文字教材是主要教学媒体，为教学的主体内容。辅导材料主要供学生学习时参考及复习应考用。

三 .考核

课程根据本大纲要求命题， 采用闭卷方式统一考试，重点考核基本概念，基本知识，基本分析方法 。

第三部分     教学内容及学时分配

第一章   结论

1.电力拖动控制系统的基本类型：

1)直流电机拖动控制系统的基本类型；

2)交流电机拖动控制系统的基本类型。

3)现代电力拖动控制系统的物质基础。

第二章  闭环控制的直流调速系统

1.转速控制的要求和调速指标：

   l）调速范围 D ；

   2）静差率 S

   3）调速范围、静差率和额定速降之间的关系。

   2．闭环调速系统的组成，静特性的含义，转速负反馈闭环调速系统的稳态结构图。

   3．开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较。

   4．闭环系统能够减少稳态速降的实质。

   5．反馈控制规律（转速反馈闭环调速系统的三个基本特性）。

   6．反馈控制闭环直流调速系统的稳态参数计算。

   7．截流反馈的概念，电流截止负反馈环节的特点，以及带电流截止负反馈的闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性。

   8．反馈控制闭环调速系统的动态数学模型的建立、动态结构图、传递函数、以及稳定条件。

   9． PI 调节器的设计。

    10．无静差调速系统的含义，积分控制规律的含义、结构。积分调节器与比例调节器的区别。比例控制、积分控制和比例积分控制规律的区别。

   11．无静差直流调速系统的分析及稳态参数计算。

第三章   多环控制的直流调速系统与调节器的工程设计方法

   1．转速、电流双闭环直流调速系统的组成，主要包括：双闭环直流调速系统的原理框图和稳态结构图。

   2．双闭环直流调速系统 PI 调节器在稳态时的特征：

    l）饱和——输出达到限幅值；

    2）不饱和——输出未达到限幅值。

   3．双闭环直流调速系统的静特性。

   4．双闭环直流调速系统在稳态工作时各变量间的关系、稳态工作点和稳态参数的计算。

   5．双闭环直流调速系统起动过程中电流和转速的三个阶段：

      l）电流上升阶段；

      2）恒流升速阶段；

      3）转速调节阶段；

      4）起动过程的三个特点，波形分析。

     6．双闭环直流调速系统的动态性能：

      1）动态跟随性能；

      2）动态抗扰性能：抗负载扰动和抗电网电压扰动。

     7．转速、电流两个调节器的作用。

     8．调节器的工程设计方法的基本思路，以及典型 I 、 II 型系统的系统结构、参数和动态性能指标的关系。

     9．按工程设计方法设计转速、电流双闭环直流调速系统的调节器：

      l）电流调节器的设计；

       ①电流环的动态结构图；

       ②电流调节器的结构选择；

       ③电流调节器参数的选择。

      2）转速调节器的设计：

       ①转速环的动态结构图；

       ②转速调节器的结构选择；

       ③转速调节器多数的选择。

      3）电流调节器和转速调节器的实现。

     10．双闭环直流调速系统中外环和内环的作用。

     11．带电流变化率内环的三环直流调速系统的主要作用、特点。

第四章   可逆直流调速系统

1. 晶闸管——电动机系统可逆线路的种类。

2. 晶闸管——电动机系统回馈制动。

3. 环流的概念、种类。

   4．直流平均环流， α = β 工作制配合控制的结构、特点、实现和作用。

   5．产生脉动环流的原因，抑制的方法。

   6．有环流可逆调速系统的基本结构，工作状态，以及正向制动过程的三个主要阶段（本组逆变阶段、它组反接制动阶段和它组回馈制动阶段）的特点。

   7．逻辑控制的无环流可逆调速系统的组成、原理框图、工作状态特点，以及无环流逻辑控制器的功能、组成和工作状况。

   8．错位控制的无环流可逆调速系统的结构特点、工作状态，消除环流的原理，以及带电压内环的错位无环流系统结构，内环的作用。

第五章   直流脉宽调速系统

    1．脉宽调制（ PWM ） 变换器的作用、种类。

    2．简单不可逆 PWM 变换器电路的特点、工作原理（二极管的续流作用）。

    3．有制动作用的不可逆 PWM 变换器电路的特点、工作原理（制动情况）、电压和电流波形分析。

    4．双极式 H 型可逆 PWM 变换器的原理图、工作原理、特点。

    5．脉宽调速系统的稳态分析

    6．双闭环直流脉宽调速系统的主要结构组成及各环节的功能。常用的脉宽调制器的种类。

第六章   交流异步电机转差功率消耗型调速系统

    1．交流异步电机变压调速系统：

1)异步电机在不同电压下的机械特性；

2)闭环控制的变压调速系统及其静特性；

2．电磁转差离合器调速系统的特点。

第七章   交流异步电机转差功率回馈型调速系统——绕线转子异步电机串级调速系统

1. 异步电机串级调速原理及其基本类型。

2. 串级调速时异步电机的机械特性。

3. 转速、电流双闭环串级调速系统的组成、动态数学模型等。

4. 串级调速系统的功率流程。

第八章   交流异步电机转差功率不变型调速系统——变压变频调速系统

1. 变压变频调速的基本控制方式。

2. 异步电机电压、频率协调控制时的机械特性。

     3．静止式电力电子变压型变频装置的组成，各元件的作用，导电方式，以及大致的工作原理。

     4．转速开环、恒压频比控制的调速系统，主要包括：系统的控制原理、结构框图的组成、工作原理、以及动态结构图。

     5．转速闭环、转差频率控制的变压变频调速系统，主要包括：

       l）转差频率控制的基本概念；

       2）转差频率控制的规律；

3) 转差频率控制系统的结构组成、特点、工作原理。

     6．异步电机的多变量数学模型和坐标变换。

     7．按转子磁场定向矢量控制的变压变频调速系统，主要包括：

       1）矢量控制系统的构想；

       2）矢量控制调速系统原理性框图、主要特点。