《电力拖动自动控制系统》教学大纲

《电力拖动自动控制系统》教学大纲

英文名称：Automatic Control System for Electric Drive 课程编码：D15552 课内教学时数：48 学 分：3

适用专业：电气工程及其自动化 开课单位：机械与电子工程系

制定（或修订）时间：2011年9月

一、课程性质与任务

本课程是电气工程及其自动化专业主干课程之一，电力电子与电力传动专业方向课程。通过本课程的学习，应掌握电力拖动自动控制系统的基本知识、掌握交直流电机典型自动控制系统的工作原理及运用。培养学生解决实际问题的能力,为今后从事电气工程及其自动化有关的专业工作打下基础。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点

第一章 闭环控制的直流调速系统

㈠ 基本要求：了解闭环控制的直流调速系统的工作原理 ㈡ 教学重点：反馈控制闭环调速系统的稳态、动态分析和设计 ㈢ 教学难点：无静差调速系统和积分、比例积分控制规律 ㈣ 教学内容

1、直流调速系统用的可控直流电源 2、晶闸管-电动机系统的特殊问题

3、反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计 4、反馈控制闭环调速系统的动态分析和设计 5、无静差调速系统和积分、比例积分控制规律 6、电压反馈电流补偿控制的调速系统

第二章 多环控制的直流调速系统

㈠ 基本要求：让学生熟悉掌握转速、电流双闭环调速系统的静特性、系统各变量的稳态工作点和稳态参数计算

㈡ 教学重点：双闭环系统电路特点、如何实现转速无静差 ㈢ 教学难点：调节器的工程设计方法、三环调速系统

㈣ 教学内容：

1、 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 2、 双闭环调速系统的动态性能 3、 调节器的工程设计方法

4、 按工程设计方法设计双闭环系统 5、 转速超调的抑制——转速微分负反馈 6、 三环调速系统

7、 弱磁控制的直流调速系统

第三章 可逆调速系统

㈠ 基本要求：让学生了解可逆调节系统的不同整流装置

㈡ 教学重点：晶闸管-电动机系统的可逆线路、晶闸管-电动机系统的回馈制动 ㈢ 教学难点：有环流可逆调速系统、无环流可逆调速系统 ㈣ 教学内容：

1、晶闸管-电动机系统的可逆线路 2、晶闸管-电动机系统的回馈制动 3、两组晶闸管可逆线路中的环流 4、有环流可逆调速系统 5、无环流可逆调速系统

第四章 直流脉宽调速系统

㈠ 基本要求：要求学生对调速系统能运用自如

㈡ 教学重点：脉宽调速系统的开环机械特性、脉宽调速系统的控制电路 ㈢ 教学难点：晶体管脉宽调速系统的特殊问题 ㈣ 教学内容

1 脉宽调制变换器

2 脉宽调速系统的开环机械特性 3 脉宽调速系统的控制电路

4晶体管脉宽调速系统的特殊问题

第五章 位置随动系统

㈠ 基本要求：了解位置随动系统的概念 ㈡ 教学重点：位置随动系统概述

㈢ 教学难点：位置随动系统概述 ㈣ 教学内容：

1、位置随动系统概述

2、位置信号的检测

3、自整角机位置随动系统及其设计

第六章 交流调速的基本类型和交流变压调速系统

㈠ 基本要求：使学生在掌握了交直流调速系统的基本组成原理的同时并能掌握结合工程实际，根据生产设备所提出的技术指标组成，选择控制系统结构的思路和方法

㈡ 教学重点：交流调速的基本类型、闭环控制的交流变压调速系统——一种转动差功率消耗型调速系统

㈢ 教学难点：交流调速的基本类型、闭环控制的交流变压调速系统——一种转动差功率消耗型调速系统

㈣ 教学内容：

1、交流调速的基本类型

2、闭环控制的交流变压调速系统——一种转动差功率消耗型调速系统

第七章 异步电动机变压变频调速系统

㈠ 基本要求：要求学生掌握异步电动机变压变频调速系统的各种调速方法

㈡ 教学重点：异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性转速开环、恒压频比控制的变频调速系统、转速闭环、转差频率控制的变频调速系统

㈢ 教学难点： 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统、 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统

㈣ 教学内容：

1 变频调速的基本控制方式 2 静止式变频装置

3 正弦波脉宽调制逆变器

4异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性 5 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统 6 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统 7 异步电动机的多变理数学模型和坐标变换 8矢量控制的变频调速系统

第八章 绕线转子异步电动机串级调速系统——转差功率回馈型的调速系统

㈠ 基本要求：认识了解串级调速系统的原理及其应用

㈡ 教学重点：串级调速系统性能的讨论、异步电动机在串级调速工作时的机械特征

㈢ 教学难点：具有双闭环控制的串级调速系统、超同步串级调速系统 ㈣ 教学内容：

1 串级调速原理及其基本类型 2 串级调速系统性能的讨论

3 异步电动机在串级调速工作时的机械特征

4 具有双闭环控制的串级调速系统 5 超同步串级调速系统

6 串级调速系统的几个特殊问题

第九章 同步电动机的变频调速系统

㈠ 基本要求：了解电动机的不同调速系统 ㈡ 教学重点：同步电动机的变频调速 ㈢ 教学难点：同步电动机的变频调速 ㈣ 教学内容:

1、同步电动机的变频调速

2、他控变频同步电动机调速系统和矢量调速系统

3、自控变频同步电动机（无换向器电动机）调速系统

三、课程学时分配 教学单元 1 2 3 4 5 6 7 8 直流调速系统用的可控直流电源 多环控制的直流调速系统 可逆调速系统 直流脉宽调速系统 位置随动系统 交流调速的基本类型和交流变压调速系统 异步电动机变压变频调速系统 绕线转子异步电动机串级调速系统——转差功率回馈型的调速系统 总 内容 学 时 学时安排 课程 设计 讲授 实验 4 5 5 5 3 6 6 5 上机 其它

9 同步电动机的变频调速系统 总学时 48 3 42

四、本课程的特点及教法、学法建议

电力拖动自动控制系统是一门知识综合性强、内容覆盖宽的课程。在电机基础运行特性方面与电机及拖动基础课程相衔接，在电力电子变换器方面与电力电子技术课程相衔接，在控制系统分析运用到自动控制理论课程的知识，在控制器的构成方面应用到到电路、模拟电子技术、数字电子技术及有关计算机控制等课程的知识，内容包括交直流电机的多种控制系统结构，控制目标有转速调节和位置随动系统。

在教学中突出以课堂讲授为主、以实践教学为辅，教学方法、教学手段灵活多样。教学方法主要有：（1）课堂讨论法；（2）实践教学法；（3）案例教学法；（4）启发、提问式教学法；（5）采用学术报告等多种形式介绍一些新技术新知识及相关的发展史，扩大学生的知识面，提高学生的创新精神。

教学手段主要有：（1）以多媒体技术为代表的现代教育手段并配合有传统的黑板教学手段，以增大课堂信息量、提高教学水平和效果；扩大教学信息量，解决内容与学时的矛盾。运用多媒体教学课件、录像等手段将抽象的内容形象化，提高学生学习的主动性和积，极性，充分调动学生潜在的创造性思维能力；（2）全部教案、课件和部分教学录像上网是课堂教学的重要补充，利于学生自学；（3）配合理论教学，增强实践性教学环节，组织参观加工现场。

五、考核类型、考核方式与成绩评定

㈠ 考核类型：考试 ㈡ 考核方式与成绩评定：

1、考核方式：本课程采用理论考试与实验操作相结合的方式进行考核。其中，理论考核包括期末考试与平时成绩。

2、课程考核的成绩评定：以百分制计分，最终成绩的构成为平时成绩占（30%）、期末考试成绩占（70%）。

3、期末考试命题要求：笔试命题要有一定的题量以及知识点覆盖面，并要体现重点；试题的难度要求及其比例为：识记占30%、理解占30%、掌握与应用占20%，分析与综合占20%。根据本课程的特点，建议命题采用选择、填空、简答、设计分析等题型。

六、建议使用教材及主要教学参考资料

㈠ 教材：《电力拖动自动控制系统》陈伯时主编，机械工业出版社 1996年 ㈡ 主要教学参考资料：

1、《电力拖动自动控制系统》 李正熙、白晶主编，冶金工业出版社 2000年 2、《交直流调速系统》 史国生主编， 化学工业出版社 2002年