学习心得
本次继续教育，以电气专业技术人才的能力建设为核心，以提高专业技术人员的创新能力、专业水平和科学素质为目的，哈尔滨工业大学继续教育学院通过组织自学和面授辅导的方式，强化我们的专业知识，使我了解本专业的科技发展动态，掌握本专业的最新科技理论和技术成果，继续教育专业、公需课程等内容精彩而丰富。使我初步掌握了TRIZ的核心思想和解题模式，通过对无运动控制系统中直流拖动控制系统知识的学习，使我进一步掌握了运动控制系统中的直流拖动控制系统基础理论知识，加深了对直流控制系统的认识和理解，为今后在实际工作中的理论和实践相结合打下了坚实的基础。通过培训，我学习了关于直流拖动控制系统的理论基础知识。了解到直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。所以直流拖动控制系统的学习非常必要。下面就我学习的知识进行简单总结：
一、直流拖动系统三种调速方法及各自工特性
直流调速方法
根据直流电动机转速方程，有三种方法调节直流电动机的转速： （1）调节电枢供电电压 U。（调压调速） （2）减弱励磁磁通 。（调阻调速） （3）改变电枢回路电阻 R。（调磁调速） 三种调速方法的性能与比较：
因此，对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，直流调速系统往往以调压调速为主。
二、直流调速系统用的可控直流电源
调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。这种可控直流电源分为：
（1）旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，获得可调的直流电压。
（2）静止式可控整流器——用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。
1 （3）直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，产生可变的平均电压。
三、直流调速系统的分类、组成、工作原理及特性
直流调速系统可分为两大类，即：开环调速系统和闭环调速系统。 由于开环调速系统在实际应用中存在着局限性，而且在调速性能也不能满足调速精度的要求，故开环调速已不能满足要求，需采用反馈控制的闭环调速系统来解决这些问题。
根据自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。
调速系统的转速降落正是由负载引起的转速偏差，显然，引入转速闭环将使调速系统能够大大减少转速降落。
系统组成
图1-24 带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图
调节原理
在反馈控制的闭环直流调速系统中，与电动机同轴安装一台测速发电机 TG ，从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压Un ，与给定电压 U*n 相比较后，得到转速偏差电压 Un ，经过放大器 A，产生电力电子变换器UPE的控制电压Uc ，用以控制电动机转速 n。
UPE是由电力电子器件组成的变换器，其输入接三组（或单相）交流电源，输出为可控的直流电压，控制电压为Uc 。
目前，组成UPE的电力电子器件有如下几种选择方案：
（1） 对于中、小容量系统，多采用由IGBT或P-MOSFET组成的PWM 变换器。
（2） 对于较大容量的系统，可采用其他电力电子开关器件，如GTO、IGCT等。
2 （3） 对于特大容量的系统，则常用晶闸管触发与整流装置。
反馈控制系统的规律是：一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随着给定作用，对给定信号的任何变化都是唯命是从的。
四、转速、电流双闭环直流调速系统的工程设计问题
（一）转速、电流双闭环直流调速系统
为实现在单闭环系统中能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程及实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程，采用电流负反馈来实现近似的恒流过程达到控制目的。即：起动过程，只有电流负反馈，没有转速负反馈；同时稳态时，只有转速负反馈，没有电流负反馈。
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联接如下图所示。
1.系统的组成
转速、电流双闭环直流调速系统结构
ASR—转速调节器
ACR—电流调节器
TG—测速发电机 TA—电流互感器
UPE—电力电子变换器
图中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
2.系统电路结构
为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用
P I 调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图。
（1） 转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定了电流给定电压的最大 值；
3 （2） 电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。
双闭环直流调速系统的电路原理图
（二）双闭环直流调速系统 1.系统动态结构
在单闭环直流调速系统动态数学模型的基础上，考虑双闭环控制的结构，即可绘出双闭环直流调速系统的动态结构框图，如下图所示。
图2-6双闭环直流调速系统的动态结构框图
五、直流调速系统的数字控制
虽然模拟系统具有物理概念清晰、控制信号流向直观等优点，但其控制规律体现在硬件电路和所用的器件上，因而线路复杂、通用性差，控制效果受到器件的性能、温度等因素的影响。为了适应不断发展的技术要求，随着电子技术的发展，以微处理器为核心的数字控制系统（简称微机数字控制系统）硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响；其控制软件能够进行
4 逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律，而且更改起来灵活方便。
微机数字控制系统的稳定性好，可靠性高，可以提高控制性能，此外，还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟控制系统无法实现的功能。
由于计算机只能处理数字信号，因此，与模拟控制系统相比，微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化。
六、掌握可逆系统的结构、工作原理、控制方式和性能。
（一）单片微机控制的PWM可逆直流调速系统结构
中、小功率的可逆直流调速系统多采用由电力电子功率开关器件组成的桥式可逆PWM变换器。 系统组成
图4-1 PWM可逆直流调速系统原理图
UR—整流器；
UPEM—桥式可逆电力电子变换器，主电路与图1-22相同，须要注意的是，直流变换器必须是可逆的；
GD—驱动电路模块，内部含有光电隔离电路和开关放大电路； UPW—PWM波生成环节，其算法包含在单片微机软件中； TG—为测速发电机，当调速精度要求较高时可采用数字测速码盘；
TA—霍尔电流传感器；
V-M系统的可逆线路
根据电机理论，改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电机的旋转方向。因此，V-M系统的可逆线路有两种方式：
（1）电枢反接可逆线路； （2）励磁反接可逆线路。
5 总之，通过本次2012年度专业技术人员继续教育知识更新培训的学习，体会到直流调速系统的发展是一个从简单到复杂、从开环到闭环、从单环到多环、从单向调速到可逆调速的不断丰富和完善的过程。单闭环不仅是转速闭环一种，根据实际应用要求不同可以采用电压负反馈、电流补偿等替代措施。有环流可逆调速系统和无环流可逆调速系统都在不断完善和发展之中。其次，随着电子技术的发展，微型控制器及计算机在调速技术的得到了广泛的使用，使运动控制技术得到了突破性的发展。
通过本次培训，使我在运动系统控制技术方面的理论知识得到了拓展和提高，在以后的工作和实践中进一步深入学习和研究，并不断在实践中加以利用，为做好本职工作打好、打实理论基础。
