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交直流调速系统控制系统结构及作用

时间:2016-11-04 07:32 来源:电工之家 作者:编辑部

交直流调速控制系统由电动机、功率放大及变换装置、控制器及相应的传感器等组成。其结构如图0-1所示。它是以各类电动机为控制对象,以计算机和其他电子装置为控制手段,以电力电子装置为弱电控制强电的纽带,以控制理论为理论依据,以计算机数字仿真和计算机辅助设计为研究和开发工具,因此交直流调速控制已成为电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控制理论、信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科。下面分别简要介绍各部分的作用。

   一、电动机
   交直流系统的控制对象为电动机。电动机从类型上可分为直流电动机和交流电动机(包括交流异步电动机和交流同步电动机),从用途上可分为用于调速系统的驱动电动机和用于伺眼系统的伺服电动机。电动汽车电机是调速控制系统的执行机构,电动机的结构和原理决定了运动控制系统的设计方法和运行性能,新型电动机的发明会带出新的运动控制系统。
   一、功率放大与变换装置
   功率放大与变换装置有电机型、电磁型、电力电子型等,现在多用电力电子型的。电力电子器件经历了由半控型向全控型、由低频开关向高频开关、由分立的器件向具有复合功能的功率模块发展的过程。以电力电子器件为基础的功率放大与变换装置是弱电控制强电的媒
介,在运动控制系统中作为电动汽车电机的可控电源,其输出电源质量直接影响运动控制系统的运行状态和性能。
   三、控制器
   控制器分模拟控制器和数字控制器两类,也有模数混合的控制器,现在已越来越多地采用全数字控制器。计算机控制可以实现不同于一般线性调节的控制规律,达到模拟控制系统难以实现的控制功能和效果。计算机控制技术的应用使对象参数辨识、控制系统的参数自整定和自学习、智能控制、故障诊断等成为可能,大大提高了运动控制系统的智能化和系统的可靠性。各种高性能的大规模或超大规模的集成电路,方便和简化了调速控制系统的硬件电路设计及调试工作,提高了运动控制系统的可靠性。高速、大内存容量、多功能的微处理器或单片微机的问世,使各种复杂的控制算法在运动控制系统中的应用成为可能,并大大提高了控制精度。
   四、信号检测与处理
   运动控制系统中常用的反馈信号是电压、电流、转速和位置,为了真实可靠地得到这些信号,并实现功率电路(强电)和控制器(弱电)之间的电气隔离,需要相应的传感器。电压、电流传感器的输出信号多为连续的模拟量,而转速和位置传感器的输出信号因传感器的类型而异,可以是连续的模拟量,也可以是离散的数字量。
   运动控制系统的本质是反馈控制,即根据给定和输出的偏差实施控制,最终缩小或消除偏差。运动控制系统需通过传感器实时检测系统的运行状态,构成反馈控制,并进行故障分析和故障保护。
   五、控制理论
   控制理论是运动控制系统的理论基础,是指导系统分析和设计的依据。控制系统实际问题的解决常常能推动理论的发展,而新的控制理论的诞生,又为研究和设计各种新型的运动控制系统提供了理论依据。