1、中 國 礦 業 大 學授課教案授課人：王穎杰 系（部）：電氣系 系主任：鄧先明 2014年 03月 28日課程名稱電力拖動與運動控制系統總學時數56適用專業電氣工程及自動化課程編號學 分 數年 級課程類型必修課校級公共課（ ）；專業基礎課（ ）；專業核心課（ ）選修課專業方向課（ ）；專業選修課（ ）；全校任選課（ ）是否多媒體教學 是（ ）； 否（ ）考核方式 考試（ ）；考查（ ）教材名稱電力拖動自動控制系統(第四版)作 者阮毅出版社及出版時間機械工業出版社 2010年01月學 時 分 配教 學 內 容課堂講授課堂討論錄 像實 驗合 計第1章 緒論及直流調速系統引言部分2第2章

2、轉速反饋控制的直流調速系統2.1.1晶閘管電動機系統22.1.2 直流PWM變換器-電動機系統22.2穩態調速性能指標和直流調速系統的機械特性22.3轉速反饋控制的直流調速系統2.3.1轉速反饋控制直流調速系統的數學模型22.3.2比例控制的直流調速系統22.3.3比例積分控制規律和無靜差調速系統22.3.3直流調速系統的穩態誤差分析2.4直流調速系統的數字控制2.4.1微機數字控制的特殊問題22.4.2轉速檢測的數字化2第3章 轉速、電流反饋控制的直流調速系統 3.1 轉速、電流雙閉環調速系統的組成及其靜態特性3.2 雙閉環直流調速系統的動態數學模型和動態性能分析23.3 轉速、電流反饋控制

3、的直流調速系統的設計23.4 按工程設計方法設計雙閉環調速系統的轉速調節器和電流調節器2第4章 可逆控制和弱磁控制的直流調速系統4.1 直流PWM可逆調速系統24.2 V-M可逆直流調速系統4.2.1 V-M可逆直流調速系統的主回路及環流4.2.2 V-M可逆直流調速系統的控制24.2.3 轉速反向的過渡過程分析2第5章 基于穩態模型的異步電動機調速系統5.1 異步電動機穩態數學模型和調速方法25.2 異步電動機的調壓調速25.3 異步電動機的變壓變頻調速25.4 電力電子變壓變頻器5.4.1 交-直交PWM變頻器主回路5.4.2 正弦波脈寬調制(SPWM)技術25.4.4 電流跟蹤PWM控制

4、技術5.4.5 電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術25.5 轉速開環變壓變頻調速系統5.6 轉速閉環轉差頻率控制的變壓變頻調速系統2第6章 基于動態模型的異步電動機調速系統6.1-6.3 異步電動機的多變量數學模型和坐標變換26.4-6.5 異步電動機在正交坐標系上的動態數學模型和狀態方程26.6 基于動態模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統26.7 按定子磁鏈控制的直接轉矩控制系統2實驗1單閉環不可逆直流調速系統實驗2實驗2 雙閉環晶閘管不可逆直流調速系統實驗2實驗3 SPWM電壓源型變頻調速實驗2參考書目：電力拖動控制系統，馬志源著，科學出版社，2004。電機學，胡虜生著，中國電力出版社

5、,2007。自動控制原理，胡壽松主編，科學出版社，第四版。現代控制原理，劉豹著，機械工業出版社，2004。電力電子和電力拖動控制系統的Matlab仿真，洪乃剛著，機械工業出版社。控制系統計算機仿真（第2版），蔣珉,柴干,王宏華等，電子工業出版社。中 國 礦 業 大 學授課教案第1章 緒論及直流調速系統引言部分第1次課/ 學時2學時教學目的及要求1.自我介紹，了解班級情況2. 介紹本課程的背景知識，包括應用及學習方法，介紹參考書3. 了解直流電動機的三種調速方法，引出可控直流電源，介紹其在直流電動機調速中的關鍵作用。教 學 重 點1.電力拖動自動控制系統的應用以及三種調速方法教 學 難 點教 學

6、 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論1、電力拖動在國民經濟中的作用電力拖動又稱電氣傳動，即以電動機作為原動機驅動生產機械。 電力拖動控制系統簡稱電力拖動系統，是將電能轉換為機械能的系統總稱，完成生產機械的起動、停止、正反轉、調速等任務，使被拖動機械按預定方式運行，滿足生產工藝的要求。國際電工委員會將“電力拖動”歸入“運動控制”范疇。 電氣傳動在國民經濟起著重要作用，廣泛用于冶金、輕工、礦山、石化、航空航天等行業，以及日常生活中，用電量占我國總發電量的60%以上，產品以每年15%的速度遞增,市場前景廣闊。2、運動控制系統及其組成 3、運動控制系統的歷史與發展4、運動控制系統的轉矩控制規律

7、5、生產機械的負載轉矩特性6、直流電動機轉速和其他參量之間的穩態關系可表示為： 從上式可以看出，調節電動機的轉速有三種方法：1）調節電樞供電電壓。2.）減弱勵磁磁通。3）改變電樞回路電阻。對于一定范圍內無級平滑調速的系統來說，調節電樞供電電壓的方式最好。本章思考題：比較三種調速方法的優缺點。小結中 國 礦 業 大 學授課教案第2章 轉速反饋控制的直流調速系統2.1.1晶閘管電動機系統第 2次課/ 學時2學時教學目的及要求1.掌握晶閘管電動機系統的機械特性及傳遞函數。2.熟悉晶閘管觸發和整流裝置的放大系數和傳遞函數3.了解V-M系統觸發脈沖的相位控制及抑制電流脈動的措施。教 學 重 點1.重點是

8、晶閘管電動機系統的機械特性及傳遞函數教 學 難 點1.V-M系統觸發脈沖的相位控制及抑制電流脈動的措施。教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論完整的V-M系統機械特性，分為電流連續區和電流斷續區。由圖可見：1）當電流連續時，特性硬；2）當電流斷續時，特性很軟，呈顯著的非線性，理想空載轉速翹得很高。晶閘管觸發和整流裝置的放大系數可以由工作范圍內的特性斜率決定，計算方法是：晶閘管裝置的精確傳遞函數為：傳遞函數可近似成一階慣性環節。本章思考題：為什么在VM系統中電流會出現斷續的情況？小結中 國 礦 業 大 學授課教案第2章 轉速反饋控制的直流調速系統 2.1.2 直流PWM變換器-電動機系

9、統第3次課/ 學時2學時教學目的及要求1.掌握橋式可逆PWM變換器工作原理。2.熟悉直流脈寬調速系統的機械特性和PWM控制與變換器的數學模型。3.了解不可逆PWM變換器、和帶制動電流通路的不可逆PWM變換器的工作原理及特點。教 學 重 點直流脈寬調速系統的機械特性和PWM控制與變換器的數學模型。教 學 難 點橋式可逆PWM變換器工作原理。教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論PWM調制就是把恒定的直流電源電壓調制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出平均電壓的大小。與晶閘管裝置一樣， PWM裝置可以近似看成是一個一階慣性環節：本章思考題：為什么PWM電動機系統比VM

10、系統能夠獲得更好的動態性能。小結中 國 礦 業 大 學授課教案第2章 轉速反饋控制的直流調速系統 2.2穩態調速性能指標和直流調速系統的機械特性第4次課/ 學時2學時教學目的及要求1. 掌握轉速控制的要求和穩態調速性能指標。2.熟悉生產工藝對轉速控制的要求，熟悉穩態性能指標以及之間的關系。3.掌握開環調速系統及其存在的問題。教 學 重 點1.穩態性能指標以及之間的關系。2.掌握開環調速系統及其存在的問題。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論兩個調速指標：調速范圍和靜差率。1）調速范圍 2）靜差率3）直流變壓調速系統中調速范圍、靜差率和額定速降之間的關系：開環系統速降：

11、舉例計算，以量化的指標感性認識開環系統的問題。本章思考題：開環調速系統存在的速降問題如何解決？小結中 國 礦 業 大 學授課教案第2章 轉速反饋控制的直流調速系統2.2轉速反饋控制的直流調速系統2.3.1轉速反饋控制直流調速系統的數學模型第 5次課/ 學時2學時教學目的及要求1. 掌握閉環直流調速系統穩態參數的計算方法。掌握閉環調速系統的組成及其靜特性。2.掌握轉速反饋控制直流調速系統的動態數學模型。教 學 重 點1.閉環調速系統的組成及其靜特性。教 學 難 點2.轉速反饋控制直流調速系統的動態數學模型。教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論轉速負反饋閉環直流調速系統的靜特性方程式：

12、開環系統機械特性和閉環系統靜特性的關系：圖2-21 額定勵磁下直流電動機的動態結構框圖本章思考題：轉速單閉環調速系統有哪些特點？改變給定電壓能否改變電動機的轉速？為什么？小結中 國 礦 業 大 學授課教案第2章 轉速反饋控制的直流調速系統2.3轉速反饋控制的直流調速系統2.3.2比例控制的直流調速系統第6次課/ 學時2學時教學目的及要求1. 掌握開環系統特性和閉環系統特性的關系2.反饋控制規律三個基本特征。3.比例控制閉環直流調速系統的動態穩定性。教 學 重 點教 學 難 點1. 開環系統特性和閉環系統特性的關系。2. 比例控制閉環直流調速系統的動態穩定條件。教 學 內 容 及 安 排視頻內容

13、課 堂 討 論反饋控制閉環直流調速系統的穩定條件:右邊稱作系統的臨界放大系數 Kcr，當 K Kcr 時，系統將不穩定。本章思考題：比例控制的直流調速系統為什么會有靜差？小結中 國 礦 業 大 學授課教案第2章 轉速反饋控制的直流調速系統2.3.3比例積分控制規律和無靜差調速系統第7次課/ 學時2學時教學目的及要求通過本節的學習，使得學生能夠掌握比例積分控制規律。由于積分功能的引入，使得控制系統具有無靜差的特性。教 學 重 點1.比例積分控制規律。教 學 難 點1. 無靜差直流調速系統。教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、積分調節器和積分控制規律 1. 積分調節器積分調節器的傳

14、遞函數為：Uex-20dBUinL/dBL()積分調節器的特性如圖所示：UexmO1/tUexUinOtO-/2() t a) 階躍輸入時的輸出特性b) Bode圖2、轉速的積分控制規律：采用積分調節器，當轉速在穩態時達到與給定轉速一致，系統仍有控制信號，保持系統穩定運行，實現無靜差調速。3、比例與積分控制的比較：比例調節器的輸出只取決于輸入偏差量的現狀；而積分調節器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。二、比例積分控制規律：比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規律的優點，又克服了各自的缺點，揚長避短，互相補充。比例部分能迅速響應控制作用，積分部分則最終消除穩態偏差。 三、無靜差直流調速系統

15、及其穩態參數計算轉速反饋系數：本章思考題：比例積分控制的直流調速系統為什么會無靜差？小結中 國 礦 業 大 學授課教案第2章 轉速反饋控制的直流調速系統2.3.3直流調速系統的穩態誤差分析2.4直流調速系統的數字控制2.4.1微機數字控制的特殊問題第 8次課/ 學時2學時教學目的及要求1. 三種調節器在階躍給定輸入的穩定誤差；2. 擾動引起的穩態誤差3. 數字控制的特點教 學 重 點1. 三種調節器的調速系統在階躍給定輸入的穩定誤差比較分析。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、階躍給定輸入和擾動引起的穩定誤差1) 由擾動引起的穩態誤差取決于誤差點與擾動加入點之間的

16、傳遞函數。2) 比例控制的調速系統，該傳遞函數無積分環節，故存在擾動引起的穩態誤差，稱作有靜差調速系統；3) 積分控制或比例積分控制的調速系統，該傳遞函數具有積分環節，所以由階躍擾動引起的穩態誤差為0，稱作無靜差調速系統。三、微機數字控制系統的主要特點是：離散化和數字化：離散化和數字化的結負面效應：時間上和量值上的不連續性。1.數字量化：量化的原則：在保證不溢出的前提下，精度越高越好。可用存儲系數來顯示量化的精度2.采樣頻率的選擇香農（Shannon）采樣定理。在一般情況下，可以令采樣周期，為控制對象的最小時間常數。3. 微機數字控制系統的輸入與輸出變量可以是模擬量，也可以是數字量。本章思考題

17、：閉環調速系統有哪些基本特征?小結中 國 礦 業 大 學授課教案第2章 轉速反饋控制的直流調速系統 2.4.2轉速檢測的數字化第 9次課/ 學時2學時教學目的及要求掌握三種基本的數字測速方法，各自的特點、性能指標及應用場合。教 學 重 點1.數字測速指標：分辨率、誤差率。2. M法測速，T法測速，M/T法測速。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論3.3.1數字測速指標1分辨率改變一個計數字所對應的轉速變化量來表示分辨率，用符號Q表示。Q越小，說明該測速方法的分辨能力越強。2測速誤差率 轉速實際值和測量值之差與實際值之比定義為測速誤差率， ，測速誤差率反映了測速方法的準

18、確性，越小準確度越高。3.3.2 M法測速測取TC時間內旋轉編碼器輸出的脈沖個數M1，用以計算這段時間內的平均轉速，稱作法測速電機的轉速為 M法測速的分辨率： M法測速誤差率：M法測速適用于高速段。3.3.3 T法測速：記錄編碼器兩個相鄰輸出脈沖間的高頻脈沖個數M2，f0為高頻脈沖頻率。電機轉速 ：T法測速的分辨率： 法測速誤差率： T法測速適用于低速段。3.3.4 M/T法測速把M法和T法結合起來，既檢測TC時間內旋轉編碼器輸出的脈沖個數M1，又檢測同一時間間隔的高頻時鐘脈沖個數M2，用來計算轉速，稱作M/T法測速。電機轉速本章思考題：小結中 國 礦 業 大 學授課教案第3章 轉速、電流反饋

19、控制的直流調速系統3.1轉速、電流雙閉環調速系統的組成及其靜態特性3.2雙閉環直流調速系統的動態數學模型和動態性能分析第10 次課/ 學時2學時教學目的及要求1.掌握雙閉環直流調速系統的靜特性。2.熟悉各變量的穩態工作點和穩態參數計算。3.通過本節學習，使同學掌握雙環系統起動過程及其分析方法（調節器飽和及不飽的影響）、雙環系統抗擾性能及兩個調節器的作用教 學 重 點1. 雙閉環直流調速系統的靜特性。2.轉矩控制的概念，雙閉環系統的分析方法。教 學 難 點1. 雙環系統起動過程及其波形，波形的各關鍵點，雙環系統抗擾性能分析。教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、 轉速、電流雙閉環調

20、速系統組成根據要求，將電流、轉速調節器分別用兩個調節器，由于是調速系統，所以轉速環為外環，轉速環的輸出作為電流環的給定。二、轉速、電流雙閉環調速系統的穩態結構框圖和靜特性靜特性分轉速調節器（ASR）不飽和和飽和兩部分討論。三、 起動過程分析(1)電流上升階段：由于轉速變化慢，轉速調節器很快飽和。（2）轉速上升階段：電機在最大電流下以恒加速度升速。（3）轉速調整階段：當電機轉速上升到 >給定轉速時，ASR退飽和。起動過程特點：飽和非線性控制、轉速必又超調、準時間最優控制達到了優化起動過程的要求。本章思考題：由于機械原因，造成轉軸堵死，試分析雙閉環直流調速系統的工作狀態。小結中 國 礦 業

21、大 學授課教案第3章 轉速、電流反饋控制的直流調速系統3.3 轉速、電流反饋控制的直流調速系統的設計第 11次課/ 學時2學時教學目的及要求通過本節學習，使同學掌握工程設計方法的思路、典型系統的性能指標及非典型系統的典型化一些環節的近似處理，掌握電力傳動系統的工程設計方法。教 學 重 點1.工程設計方法的基本思路，典型系統的性能指標及參數變化對系統性能影響的趨勢。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一 工程設計方法的基本思路1. 確保系統穩定選擇調節器的結構盡量采用典型系統2. 滿足系統性能指標選擇調節器的參數二 控制系統動態性能指標1 跟隨性能指標：超調量、上升時間

22、及調整時間2 抗擾性能指標：動態降落及恢復時間三 典型系統及其相應的性能指標1 典型I型系統結構及其性能指標2 典型II型系統結構及其性能指標四 非典型系統典型化：包括調節器結構選擇和傳遞函數的近似處理本章思考題：典型I型、典型II型性能區別及原因。小結中 國 礦 業 大 學授課教案第3章 轉速、電流反饋控制的直流調速系統3.4 按工程設計方法設計雙閉環調速系統的轉速調節器和電流調節器第12 次課/ 學時2學時教學目的及要求通過本節學習，使同學掌握工程設計方法的思路、典型系統的性能指標及非典型系統的典型化一些環節的近似處理，掌握電力傳動系統的工程設計方法。教 學 重 點1.電流環、轉速環的設計

23、。教 學 難 點1.退飽和超調量的計算。教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論電流調節器設計：1 電流環結構圖的簡化：2 電流調節器結構的選擇3 電流調節器參數的計算轉速調節器的設計：1 電流環的近似（降階近似，需校驗），將電流環近似為一階慣性環節。2 轉速調節器結構選擇 3 電流調節器參數的計算本章思考題：電流調節器和速度調節器為什么要分別按照典型I型、典型II型設計，可否反過來設計。小結中 國 礦 業 大 學授課教案第4章 可逆控制和弱磁控制的直流調速系統4.1 直流PWM可逆調速系統第13 次課/ 學時2學時教學目的及要求1.了解為什么需要可逆調速系統以及了解可逆直流調速系統。

24、2.熟悉橋式PWM組成原理、速度反向的過渡過程和能量回饋。3.單片機控制PWM可逆直流調速系統的組成教 學 重 點橋式PWM變換的原理：速度反向時的工作過程。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、 橋式可逆PWM變換器電路：二、電動機反向軌跡：三、 微機數字控制雙閉環直流PWM調速系統硬件結構本章思考題：分析直流脈寬調速系統的不可逆和可逆電路的區別。小結中 國 礦 業 大 學授課教案第4章 可逆控制和弱磁控制的直流調速系統4.2 V-M可逆直流調速系統4.2.1 V-M可逆直流調速系統的主回路及環流4.2.2 V-M可逆直流調速系統的控制第 14次課/ 學時2學時教

25、學目的及要求1.熟悉有環流控制的可逆晶閘管-電動機系統及其控制。2. =配合控制的有環流可逆V-M系統。教 學 重 點教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、有環流控制的可逆晶閘管-電動機系統1. 兩組晶閘管裝置反并聯線路與可逆V-M系統的四象限運行2. V-M系統反并聯可逆線路的工作狀態3. 可逆V-M系統中的環流問題二、有環流控制的可逆晶閘管-電動機系統1. =配合控制的有環流可逆V-M系統本章思考題：小結中 國 礦 業 大 學授課教案第4章 可逆控制和弱磁控制的直流調速系統4.2 V-M可逆直流調速系統4.2.3轉速反向的過渡過程分析第15次課/ 學時2學時教學

26、目的及要求1. 熟悉無環流控制的可逆晶閘管-電動機系統及其控制。 2. 轉速反向的過渡過程分析教 學 重 點無環流控制的可逆晶閘管-電動機系統及其控制；轉速反向的過渡過程的三個階段。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、無環流控制的可逆晶閘管-電動機系統1. 邏輯控制無環流可逆調速系統的組成和工作原理2. 無環流邏輯控制環節二、轉速反向過渡過程分析1、本組逆變階段2、它組整流階段3、它組逆變階段本章思考題：邏輯無環流從高速制動到低速時需經過幾個象限？相應電動機與晶閘管狀態如何？小結中 國 礦 業 大 學授課教案第5章 基于穩態模型的異步電動機調速系統5.1 異步電動

27、機穩態數學模型和調速方法第16次課/ 學時2學時教學目的及要求1. 熟悉異步電動機穩態數學模型。2.熟悉異步電動機調速系統的三種分類及其優缺點。教 學 重 點異步電動機調速系統的優缺點；異步電動機調速系統的分類及其優缺點。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、異步電動機穩態等效電路二、異步電動機的機械特性三、異步電動機的調速方法：改變電動機參數、電源電壓和電源頻率（或角頻率） 本章思考題：小結中 國 礦 業 大 學授課教案第5章 基于穩態模型的異步電動機調速系統5.2 異步電動機的調壓調速第 17 次課/ 學時2學時教學目的及要求1.了解異步電動機改變電壓時的機械特

28、性。2.了解閉環控制的調壓調速系統。教 學 重 點異步電動機改變電壓時的機械特性。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、 異步電動機改變電壓時的機械特性。二、轉速閉環控制的交流調壓調速系統靜特性。本章思考題：對于恒轉矩負載，為什么調壓調速的調速范圍不大？小結中 國 礦 業 大 學授課教案第5章 基于穩態模型的異步電動機調速系統5.3 異步電動機的變壓變頻調速第18 次課/ 學時2學時教學目的及要求1.了解異步電動機變壓變頻調速的控制特性。2.掌握變壓變頻調速的基本原理和控制方法。3.熟悉基頻以下電壓補償控制。教 學 重 點基頻以下：恒壓頻比，恒控制，恒控制，恒磁，恒

29、轉矩調速；基頻以上：電壓恒定，弱磁恒功率調速。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論6.2.1 基頻以下調速保持不變，當頻率從額定值向下調節時，使常值，采用電動勢頻率比為恒值的控制方式。當電動勢值較高時，忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認為定子相電壓，則得，這是恒壓頻比的控制方式。帶定子壓降補償的恒壓頻比控制特性示于圖中的b線，無補償的控制特性則為a線。6.2.2 基頻以上調速在基頻以上調速時，頻率從向上升高，保持，使磁通與頻率成反比地降低，相當于直流電機弱磁升速的情況。把基頻以下和基頻以上兩種情況的控制特性畫在一起，如圖所示。在基頻以下，屬于“恒轉矩調速”性質，而在基頻

30、以上，轉速升高時磁通降低，基本上屬于“恒功率調速”。本章思考題：變頻調速為何要與電壓協調控制，可否保持電壓恒定？小結中 國 礦 業 大 學授課教案第5章 基于穩態模型的異步電動機調速系統5.4 電力電子變壓變頻器5.4.1 交-直交PWM變頻器主回路5.4.2 正弦波脈寬調制(SPWM)技術第19 次課/ 學時2學時教學目的及要求1.了解電力電子變壓變頻器結構類型。2.掌握脈寬調制（PWM）技術的基本原理及實現方法，掌握SPWM技術。3. 掌握CFPWM技術。教 學 重 點SPWM技術和CFPWM技術的原理。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、正弦波脈寬調制（SP

31、WM）技術以正弦波作為調制波（Modulation wave），以頻率比調制波高得多的等腰三角波作為載波（Carrier wave），由它們的交點確定逆變器開關器件的通斷時刻，從而獲得兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波。按照波形面積相等的原則，每一個矩形波的面積與相應位置的正弦波面積相等，因而這個序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調制方法稱作正弦波脈寬調制（Sinusoidal pulse width modulation，簡稱SPWM），這種序列的矩形波稱作SPWM波。二、電流跟蹤PWM（CFPWM，Current Follow PWM）的控制方法在原來主回路的基礎上，采用電流閉環控制

32、，使實際電流快速跟隨給定值。本章思考題：小結中 國 礦 業 大 學授課教案第5章 基于穩態模型的異步電動機調速系統5.4 電力電子變壓變頻器5.4.4 電流跟蹤PWM控制技術5.4.5 電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術第20 次課/ 學時2學時教學目的及要求1.熟悉電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制技術。教 學 重 點1.電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制技術：空間矢量的定義，電壓與磁鏈空間矢量的關系，六拍階梯波逆變器與正六邊形空間旋轉磁場。教 學 難 點1.電壓空間矢量的線性組合與SVPWM控制教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、電壓空間矢量PWM（SVPWM）控

33、制技術（或稱磁鏈跟蹤控制技術）把逆變器和交流電動機視為一體，按照跟蹤圓形旋轉磁場來控制逆變器的工作，這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制”，磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的，所以又稱“電壓空間矢量PWM（SVPWM，Space Vector PWM）控制”。1. 空間矢量的定義2. 電壓與磁鏈空間矢量的關系3. 六拍階梯波逆變器與正六邊形空間旋轉磁場4. 電壓空間矢量的線性組合與SVPWM控制本章思考題：論述下三種調制策略的基本特征、各自的優缺點。小結中 國 礦 業 大 學授課教案第5章 基于穩態模型的異步電動機調速系統5.5 轉速開環變壓變頻調速系統5.6 轉速閉環轉差頻率控制的變壓變

34、頻調速系統第 21次課/ 學時2學時教學目的及要求1.了解數字控制通用變頻器-異步電動機調速系統原理圖，各主要環節的功能。2.掌握轉差頻率控制的基本概念和控制規律，轉差頻率控制的變壓變頻調速系統的實現，轉差頻率控制的變壓變頻調速系統的優點與不足之處。3.理解轉差頻率控制的基本概念。教 學 重 點1.轉差頻率控制的基本概念，基于異步電動機穩態模型的轉差頻率控制規律，轉差頻率控制的變壓變頻調速系統。教 學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、 轉速開環恒壓頻比控制調速系統通用變頻器-異步電動機調速系統所謂“通用”，包含著兩方面的含義：一是可以和通用的籠型異步電動機配套使用；二

35、是具有多種可供選擇的功能，適用于各種不同性質的負載。現代PWM變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數字電路，其功能主要是接受各種設定信息和指令，再根據它們的要求形成驅動逆變器工作的PWM信號。二、 轉速閉環轉差頻率控制的變壓變頻調速系統轉速開環變頻調速系統可以滿足平滑調速的要求，但靜、動態性能都有限，要提高靜、動態性能，要用轉速反饋閉環控制。1. 轉差頻率控制的基本概念：控制轉差頻率就代表控制轉矩，這就是轉差頻率控制的基本概念。2. 基于異步電動機穩態模型的轉差頻率控制規律：轉差頻率控制的規律是：（1）在的范圍內，轉矩基本上與成正比，條件是氣隙磁通不變。（2）在不同的定子電流值時，按函數關

36、系控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通恒定。3. 轉差頻率控制的變壓變頻調速系統本章思考題：總結轉速閉環轉差頻率控制系統的控制規律。小結中 國 礦 業 大 學授課教案第6章 基于動態模型的異步電動機調速系統6.1-6.3 異步電動機的多變量數學模型和坐標變換第 22次課/ 學時2學時教學目的及要求1.了解三相異步電動機在兩相坐標系上的數學模型。2.掌握異步電動機動態數學模型的多變量非線性性質，坐標變換的基本方法。 3.理解異步電動機動態數學模型的性質。教 學 重 點異步電動機動態數學模型的性質，三相異步電動機的多變量非線性數學模型，坐標變換和變換矩陣，相異步電動機在兩相坐標系上的數學模型。教

37、學 難 點教 學 內 容 及 安 排視頻內容課 堂 討 論一、 異步電動機動態數學模型的性質交流電動機的數學模型和直流電動機模型相比有著本質上的區別，總起來說，異步電動機的動態數學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統。二、三相異步電動機的多變量非線性數學模型異步電動機數學模型的性質：（1） 除負載轉矩輸入外，異步電動機可以看成一個雙輸入雙輸出的系統，輸入量是電壓向量和定子輸入角頻率，輸出量是磁鏈向量和轉子角速度。（2） 電流乘磁通產生轉矩，轉速乘磁通得到感應電動勢。它們都是同時變化的，在數學模型中就含有兩個變量的乘積項，數學模型是非線性的。電動勢和電磁轉矩的非線性關系和直流電動機弱磁控制

38、的情況相似，只是關系更復雜一些。（3） 定子有三個繞組，轉子也可等效為三個繞組，每個繞組產生磁通時都有自己的電磁慣性，再算上運動系統的機電慣性，和轉速與轉角的積分關系，是一個八階系統。三、坐標變換和變換矩陣異步電動機數學模型之所以復雜，關鍵是因為有一個復雜的66電感矩陣，它體現了影響磁鏈和受磁鏈影響的復雜關系。因此，要簡化數學模型，須從簡化磁鏈關系入手。本章思考題：思考異步電動機非線性、強耦合和多變量的性質，并說明具體體現在哪些方面？小結中 國 礦 業 大 學授課教案第6章 基于動態模型的異步電動機調速系統6.4-6.5 異步電動機在正交坐標系上的動態數學模型和狀態方程第 23次課/ 學時2學時教學目的及要求1.了解三相異步電動機在兩相坐標系上的數學模型。2. 了解三相異步電動機在兩相坐標系上的狀態方程。教 學 重 點異步電動機動