第一篇：電氣自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)14章翻譯

14章 直流電機(jī)速度控制

14.1 調(diào)節(jié)系統(tǒng)

調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一類通常能提供穩(wěn)定輸出功率的系統(tǒng)。

例如，電機(jī)速度調(diào)節(jié)器要能在負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)仍能保持電機(jī)速度為恒定值。即使負(fù)載轉(zhuǎn)矩為零，電機(jī)也必須提供 足夠的轉(zhuǎn)矩來(lái)克服軸承的粘滯摩擦影響。其它類型的調(diào)節(jié)器也提供輸出功率，溫度調(diào)節(jié)器必須保持爐內(nèi)的溫度恒定，也就是說(shuō)，即使?fàn)t內(nèi)的熱量散失也必須保持爐溫不變。一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器必須也保持負(fù)載電流值變化時(shí)輸出電壓恒定。對(duì)于任何一個(gè)提供一個(gè)輸出，例如速度、溫度、電壓等的系統(tǒng)，在穩(wěn)態(tài)下必定存在一個(gè)誤差信號(hào)。14.2 電氣制動(dòng)

在許多速度控制系統(tǒng)中，例如軋鋼機(jī)，礦坑卷?yè)P(yáng)機(jī)等這些負(fù)載要求頻繁地停頓和反向運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。隨著減速要求，速度減小的比率取決于存儲(chǔ)的能量和所使用的制動(dòng)系統(tǒng)。一個(gè)小型速度控制系統(tǒng)（例如所知的伺服積分器）可以采取機(jī)械制動(dòng)，但這對(duì)大型速度控制器并不可行，因?yàn)樯岷茈y并且很昂貴。

可行的各種電氣制動(dòng)方法有：（1）回饋制動(dòng)。（2）渦流制動(dòng)。（3）能耗制動(dòng)。

（4）反向（接）制動(dòng)。

回饋制動(dòng)雖然并不一定是最經(jīng)濟(jì)的方式，但卻是做好的方式。負(fù)載中存儲(chǔ)的能量通過(guò)工作電機(jī)（暫時(shí)以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行）被轉(zhuǎn)化成電能并被返回到電源系統(tǒng)中。這樣電源就充當(dāng)了一個(gè)收容不想要的能量的角色。假如電源系統(tǒng)具有足夠的容量，在短時(shí)回饋過(guò)程中最終引起的端電壓升高會(huì)很少。在直流電機(jī)速度控制沃特-勒奧那多法中，回饋制動(dòng)是固有的，但可控硅傳動(dòng)裝置必須被排布的可以反饋。如果軸轉(zhuǎn)速快于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度，感應(yīng)電機(jī)傳動(dòng)裝置可以反饋。有晶閘管換流器而來(lái)的廉價(jià)變頻電源的出現(xiàn)在變速裝置感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用中引起了巨大的變化。

渦流制動(dòng)可用于任何機(jī)器，只要在軸上安裝一個(gè)銅條或鋁盤并在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)它即可。在大型系統(tǒng)中，散熱問(wèn)題很重要的，因?yàn)槿绻L(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)，軸、軸承和電機(jī)的溫度就會(huì)升高。

在能耗制動(dòng)中，存儲(chǔ)的能量消耗在回路電阻器上。用在小型直流電機(jī)上時(shí)，電樞供電被斷開(kāi)，接入一個(gè)電阻器（通常是一個(gè)繼電器、接觸器或晶閘管）。保持磁場(chǎng)電壓，施加制動(dòng)降到最低速。感應(yīng)電機(jī)要求稍微復(fù)雜一點(diǎn)的排布，定子繞組被從交流電源上斷開(kāi)，接到直流電源上。產(chǎn)生的電能繼而消耗在轉(zhuǎn)子回路中。能耗制動(dòng)應(yīng)用在許多大型交流升降系統(tǒng)中，制動(dòng)的職責(zé)是反向和延長(zhǎng)。

任何電機(jī)都可以通過(guò)突然反接電源以提供反向的旋轉(zhuǎn)方向（反接制動(dòng)）來(lái)停機(jī)。在可控情況下，這種制動(dòng)方法對(duì)所有傳統(tǒng)裝置都是適用的。它主要的缺點(diǎn)就是當(dāng)制動(dòng)等于負(fù)載存儲(chǔ)的能量時(shí)，電能被機(jī)器消耗了。這在大型裝置中就大大增加了運(yùn)行成本。14.3直流電機(jī)速度控制

所有直流電機(jī)速度控制的基本關(guān)系都可以由下式得出：

E∝Φω U=E+IaRa 各項(xiàng)就是它們通常所指的含義。如果IaRa 很小，等式近似為U∝Φω或ω∝U/Φ。這樣，控制電樞電壓和磁通就可以影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。要將轉(zhuǎn)速降為零，或者U=0或者Φ=∞。后者是不可能的，因此只可通過(guò)電樞電壓的變化來(lái)減低轉(zhuǎn)速。要將轉(zhuǎn)速增加到較高值，可以增大或者減小Φ。后者是最可行的方法，就是我們通常所知的弱磁場(chǎng)。在要求速度調(diào)解范圍寬的場(chǎng)合可綜合使用這兩種方法。

14.4使用晶閘管的單向速度控制系統(tǒng)一個(gè)單相晶閘管逆變器系統(tǒng)如圖14.1所示。讀者應(yīng)該先忽略整流器BR2和它的相關(guān)電路（包括交流回路中的電阻器R），因?yàn)檫@部分只有在具有保護(hù)功能時(shí)才需要，將在下一節(jié)介紹。

圖14.1 單向晶閘管逆變器系統(tǒng)

因?yàn)樵撾娐肥且粋€(gè)單向轉(zhuǎn)換器，只能在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向控制電機(jī)軸（系統(tǒng)的輸出）的速度。而且，回饋制動(dòng)不能用于電機(jī)；在這種系統(tǒng)類型中，電機(jī)電樞可以通過(guò)電氣制動(dòng)靜止（例如，當(dāng)晶閘管門極脈沖反向時(shí)，電阻可通過(guò)一個(gè)繼電器或其他裝置連接到電樞上）。

整流器BR1給并聯(lián)勵(lì)磁繞組提供一個(gè)穩(wěn)定電壓，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁通。電樞電流由一個(gè)晶閘管控制，該晶閘管又由加在它們極上的脈沖控制。脈沖正向時(shí)（減小起動(dòng)延時(shí)角）電樞轉(zhuǎn)速增加，門極脈沖反相時(shí)電樞轉(zhuǎn)速減小。

速度參考信號(hào)可從人工操作的電位器（如圖1右側(cè)所示）上獲得，反饋信號(hào)或輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)可從連接在電樞上的電阻器鏈R1R2上獲得。（嚴(yán)格的講，圖1系統(tǒng)中反饋信號(hào)只有當(dāng)電樞電組的壓降

IaRa很小時(shí)，才與軸轉(zhuǎn)速成正比的電樞電壓成正比。用于補(bǔ)償IaRa壓降的方法將在閱讀材料中討論。）因?yàn)殡姌须妷菏菑囊粋€(gè)晶閘管上獲得的，該電壓包括一系列由電容器C濾波的脈沖。速度參考信號(hào)與電樞電壓信號(hào)極性相反，以確保施加的都是負(fù)反饋。

直流電機(jī)裝置的一個(gè)特征就是需要供電的負(fù)載時(shí)電阻、電導(dǎo)的混合，并且在圖14.1中反電動(dòng)勢(shì)二極管D確保當(dāng)晶閘管陽(yáng)極電勢(shì)低于前面敘述的電樞連接方式的上限時(shí)，晶閘管電流應(yīng)換向?yàn)榱恪Ｔ谒就蟿?dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)晶閘管處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，其陽(yáng)極電勢(shì)等于電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)。只有在瞬時(shí)電源電壓大于反向電勢(shì)的間隔時(shí)它才會(huì)導(dǎo)通。圖14.2所示的檢測(cè)表明電機(jī)運(yùn)行時(shí)晶閘管上峰值反向電壓大于峰值正向電壓。如圖所示，在晶閘管上串聯(lián)一個(gè)二級(jí)管，電路的反向關(guān)斷能力就會(huì)增強(qiáng)，所以允許使用低壓晶閘管。

圖14.2晶閘管對(duì)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的影響

圖14.3電樞電壓波形

圖14.2所示的波形是理想的波形，因?yàn)楹雎粤穗姌须姼小Q向器紋波等因素的影響。典型的電樞電壓波形如圖14.3所示。在該波形中，晶閘管在A點(diǎn)觸發(fā)，一直到B點(diǎn)電源電壓低于電樞反電動(dòng)勢(shì)時(shí)導(dǎo)通。電樞電感的作用使晶閘管保持到C點(diǎn)飛輪二極管使電樞電壓反向之前導(dǎo)通。當(dāng)電感能量消失（D點(diǎn)），電樞電流為零，電壓恢復(fù)到它的正常水平，這個(gè)暫態(tài)過(guò)程最后穩(wěn)定在E點(diǎn)。點(diǎn)E、F之前的紋波是由換向器引起的紋波。

BR2的原因和它的關(guān)聯(lián)電路在14.5節(jié)具體介紹。

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Unit 5 控制器整定

控制系統(tǒng)安裝好后，必須不斷調(diào)整控制器設(shè)置直到控制系統(tǒng)性能滿足要求。這個(gè)過(guò)程被稱為控制器整定或者現(xiàn)場(chǎng)控制整定。因?yàn)榭刂破髡ㄍǔＲ迷嚥罘ㄍ瓿桑虼怂仲M(fèi)時(shí)。最終，對(duì)滿足要求的控制器設(shè)置進(jìn)行恰當(dāng)?shù)某跏荚u(píng)估是十分重要的。由相似的控制循環(huán)經(jīng)驗(yàn)中得來(lái)的首個(gè)恰當(dāng)?shù)募僭O(shè)可能會(huì)被利用。或者說(shuō)，如果一種過(guò)程模型或者錄放幅頻響應(yīng)的數(shù)據(jù)可以被應(yīng)用，那么一些專門的設(shè)計(jì)方法就可以被應(yīng)用于計(jì)算控制器設(shè)置中去。然而，現(xiàn)場(chǎng)整定的方法可能仍然被需求于精確合理地整定控制器中，尤其是在可用性過(guò)程信息不完整或者不準(zhǔn)確的條件下。

1.控制循環(huán)普遍原理

對(duì)于控制類型以及控制設(shè)置的選擇的普遍原理可應(yīng)用于普遍遇到的過(guò)程變量中去：流速，液位，氣壓，溫度，以及成分。下面我將要討論的原理對(duì)于過(guò)程模型不可用的情形是十分有用的。然而，這些原理也該被小心使用因?yàn)橐馔獾拇_可能發(fā)生。類似的原理還可被應(yīng)用于為啟動(dòng)一個(gè)新的系統(tǒng)（工廠）而去選擇初始化控制器設(shè)置中去。

流動(dòng)控制

流動(dòng)和液壓控制循環(huán)具有快速響應(yīng)的特征（大約幾秒鐘），必須沒(méi)有時(shí)間延遲。動(dòng)態(tài)過(guò)程的應(yīng)用源于可壓縮性（存在于氣體流中）或者慣性的影響（存在于液體中）。如果氣動(dòng)裝置被應(yīng)用的話，傳感器和信號(hào)傳輸線可能會(huì)引用巨大的動(dòng)力差。存在于流動(dòng)控制系統(tǒng)中的擾動(dòng)會(huì)頻頻發(fā)生但是通常情況下不會(huì)擴(kuò)大。大多數(shù)的擾動(dòng)都是由于流體湍流，閥門改變，泵的震動(dòng)而產(chǎn)生的高頻干擾信號(hào)（周期性或隨機(jī)性的）。PI流動(dòng)控制器通常被用于控制器增益的中間值Kc。一再的高頻干擾信號(hào)的出現(xiàn)排除了微分作用使用的可能。

液位

一種典型的非自我調(diào)控的液位控制過(guò)程已經(jīng)被陳述過(guò)。由于其積分特性，相對(duì)的高增益控制器可以被使用而且不必?fù)?dān)心控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。事實(shí)上，控制器增益的增加通常會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，而低增益可能會(huì)增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定程度。如果可以承受液位中存在的小部分抵消作用，積分控制作用就可以被正常使用，但不是必須要使用。微分作用在液位控制 中不常應(yīng)用，因?yàn)橐何粶y(cè)量通常包括由于進(jìn)入儲(chǔ)罐時(shí)液體濺射和湍流而產(chǎn)生的干擾信號(hào)。

在許多的液位控制問(wèn)題中，液體儲(chǔ)罐當(dāng)做緩沖罐來(lái)使用以減弱其入口流量的變化。如果儲(chǔ)罐出口流速作為操控變量，那么出口流速處，傳統(tǒng)的控制器設(shè)置就應(yīng)該用來(lái)避免大且迅速的流量變化。這種方法被稱為平均控制法。如果液位控制還包括熱量轉(zhuǎn)換的話，比如在整流器或者蒸發(fā)器中，過(guò)程模型和控制器設(shè)計(jì)就會(huì)變得更加復(fù)雜。這種情形下，專用控制方法就會(huì)具有優(yōu)勢(shì)。

氣壓

除了氣體與液體相平衡的狀況，氣壓控制相對(duì)容易。氣壓控制過(guò)程是自動(dòng)調(diào)節(jié)的：當(dāng)壓力過(guò)低時(shí)，管道允許加壓，當(dāng)壓力變高時(shí)，管道減壓。PI控制器通常在僅有少量的積分控制作用下被使用。通常，管道的體積不會(huì)很大，同時(shí)帶來(lái)較小的滯留時(shí)間和時(shí)間常數(shù)。一般并不需要微分作用因?yàn)檫^(guò)程響應(yīng)時(shí)間相比與其他的過(guò)程操作通常很小。

溫度

由于種類繁多的控制過(guò)程和不同包含熱交換的裝置（以及他們不同的時(shí)間標(biāo)度），溫度控制循環(huán)的通用原理是很難說(shuō)明的。比如，溫度控制問(wèn)題與熱交換，蒸餾塔，化學(xué)反應(yīng)器，蒸發(fā)器是完全不同的。由于時(shí)間延遲以及多種熱容的出現(xiàn)，控制增益穩(wěn)定性通常會(huì)有所限制。與PI控制器相比，PID控制器通常用來(lái)提供更加迅速的響應(yīng)。

物料

物料循環(huán)通常具有和溫度循環(huán)近似的特征，但是具有以下幾點(diǎn)不同：

1.在物料循環(huán)中測(cè)量干擾信號(hào)成為一個(gè)更重要的問(wèn)題。

2.由于分析儀產(chǎn)生的時(shí)間延遲成為重要因素。

這兩個(gè)因素將限制微分作用的效果。由于他們的重要性以及控制的困難性，物料循環(huán)和溫度循環(huán)通常成為先進(jìn)控制方法中的首要考慮對(duì)象。

2． 試差整定法

控制器現(xiàn)場(chǎng)整定通常按照由控制器制造廠建議的試差程序進(jìn)行的。對(duì)于PID控制器來(lái)說(shuō)，一個(gè)典型的方法可以被概述如下：

第一步：通過(guò)設(shè)定其最小值以及最大值消除積分微分作用。

第二步：設(shè)定較小增益Kc并使控制器自動(dòng)化。

第三步：在設(shè)定完較小值或者負(fù)載變化后，逐步增大控制器增益Kc直到連續(xù)震蕩產(chǎn)生。詞語(yǔ)“連續(xù)震蕩”是指具有恒定增益的持續(xù)波動(dòng)。

第四步：減小Kc至二分之一。

第五步：逐步減少t1直到連續(xù)震蕩再次發(fā)生。設(shè)定t1等于這個(gè)值得三倍。

第六步：增大td直到連續(xù)震蕩發(fā)生。設(shè)定td等于這個(gè)值得三分之一。

第三步中產(chǎn)生連續(xù)震蕩的值Kc稱作臨界增益，被記為Kcu。在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中，控制器輸出不飽和是十分重要的。如果飽和發(fā)生，那么持續(xù)波動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生，即使Kc>Kcu。

因?yàn)榕R界增益的理論在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析中扮演著關(guān)鍵的角色，我們給予更加正規(guī)的定義：

定義：臨界增益Keu是控制增益Kc中的最大值，而當(dāng)只有比例控制器被應(yīng)用時(shí)此Kc使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。

如果過(guò)程模型被使用，那么Kcu依據(jù)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行理論計(jì)算。上面所描述的試差整定程序具有以下缺點(diǎn)：

1.如果需要大量的試驗(yàn)來(lái)優(yōu)化Kc，t1和td，或者，如果動(dòng)態(tài)過(guò)程過(guò)慢的話，那將十分耗時(shí)。由于生產(chǎn)率缺失或者粗糙的產(chǎn)品質(zhì)量，單元控制環(huán)試驗(yàn)可能變得更加昂貴。

2.由于整個(gè)過(guò)程受限于系統(tǒng)穩(wěn)定性，連續(xù)震蕩可能更加困難。結(jié)果，如果在控制器整定期間外部擾動(dòng)或者過(guò)程變化產(chǎn)生，那么不穩(wěn)定操作或者危險(xiǎn)情況就會(huì)產(chǎn)生。

3.整定程序不能應(yīng)用于開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定過(guò)程中，因?yàn)檫@樣的過(guò)程是典型的具有最大值或者最小值Kc的不穩(wěn)定過(guò)程，但是對(duì)于中間變化范圍的增益值來(lái)說(shuō)卻是穩(wěn)定的。

4.一些簡(jiǎn)單的過(guò)程不具備臨界增益（比如，可以通過(guò)無(wú)延時(shí)一階或者二階傳遞函數(shù)精確模擬的過(guò)程）。

3.連續(xù)震蕩法

基于持續(xù)波動(dòng)的試差整定法可以被認(rèn)為是由Ziegler和Nichols1942年出版的著名的連續(xù)震蕩法的變形。這個(gè)經(jīng)典的方法由于其整定PID控制器的原因而可能成為最為著名的方法。連續(xù)震蕩方法也被稱作循環(huán)整定法或者是臨界增益法。第一步就是像前面部分?jǐn)⑹龅哪菢油ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)得出Kcu。產(chǎn)生持續(xù)波動(dòng)的時(shí)間間隔被稱作臨界時(shí)間Pu。PID控制器設(shè)置將通過(guò)Kcu和Pu利用圖表1中的Z-N整定關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。Z-N整定關(guān)系是由經(jīng)驗(yàn)發(fā)展而來(lái)的用以提供衰減比。這些整定關(guān)系被廣泛的使用于工業(yè)中以及作為比較不同控制方案的有利的基本因素。然而，在后面將要呈現(xiàn)的控制器整定例子說(shuō)明了Z-N整定法可能比通過(guò)其他方法獲得的設(shè)定值要差并且應(yīng)該小心使用。

注意到為比例控制進(jìn)行Z-N整定的設(shè)置提供了重要的安全邊界，因?yàn)檫@個(gè)控制器增益是穩(wěn)定限制值Kcu的一半。當(dāng)積分作用增加時(shí)，由于PI控制，Kc減少到0.45Kcu。然而，由于PID控制，微分作用的增加允許此增益增加至0.6Kcu。

對(duì)于一些控制循環(huán)，與1/4衰減比和由于設(shè)定值改變而產(chǎn)生相應(yīng)大超調(diào)量相關(guān)的波動(dòng)程度并不符合要求。因此，更多的傳統(tǒng)的設(shè)置通常更具優(yōu)勢(shì)，比如表二中的修改過(guò)的Z-N設(shè)置。

盡管被廣泛的應(yīng)用，Z-N連續(xù)震蕩方法同試差法相比具有一些同樣的缺點(diǎn)。然而，連續(xù)震蕩法比起試差法更加省時(shí)因?yàn)樗恍枰徊皆嚥钫覍ぁ２⑶椅覀兿Ｍ麖?qiáng)調(diào)的是表格1和表格2中的控制器設(shè)定應(yīng)該被視為初步估計(jì)。通常仍需要接下來(lái)通過(guò)試差法的精細(xì)整定，尤其是在表格1中“初始設(shè)置”被選擇的條件下。或者，可以使用在本部分末尾將討論的連續(xù)震蕩自動(dòng)整定法。

4.制程反應(yīng)曲線法

在著名的論文中，Z和N提出了一種二次聯(lián)機(jī)整定技術(shù)，即制程反應(yīng)曲線法。這個(gè)方法是基于一個(gè)單一的實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)是通過(guò)控制器的手動(dòng)模式完成的。通過(guò)引起控制器輸出的微小階躍變化，記錄測(cè)量過(guò)程的響應(yīng)B。此階躍響應(yīng)也被稱作制程控制。它通過(guò)兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行描述：S，拐點(diǎn)處切線斜率，&，切線截?cái)鄷r(shí)間軸處所得時(shí)間。

由于在t=0時(shí)刻的階躍變化產(chǎn)生的兩種不同類型的制程反應(yīng)曲線如Fig所示。a圖中響應(yīng)無(wú)邊界，意味著此過(guò)程為非自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程。相反，b圖中的假想過(guò)程是自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程因?yàn)橹瞥谭磻?yīng)曲線達(dá)到全新的穩(wěn)定狀態(tài)。注意斜坡截?cái)嗝枋龆伎蓱?yīng)用于這兩種制程反應(yīng)曲線中。

由制程反應(yīng)曲線而來(lái)的Z-N整定關(guān)系如表格3所示。S*表示標(biāo)準(zhǔn)化斜率，S=S/△p，其中△p是在控制輸出端p被引用的階躍變化的幅度。這些整定關(guān)系由經(jīng)驗(yàn)發(fā)展而來(lái)利用1/4衰減比給予閉環(huán)響應(yīng)。表格3中的整定關(guān)系可被用于自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程和非自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程。

如果制程反應(yīng)曲線具有如b圖中顯示的典型的S形結(jié)構(gòu)，下面的模型式通常都會(huì)滿足：（公式略）

公式中B’是被控變量的測(cè)量量，P’是控制器輸出，兩者都被描述為微分變量。注意到這個(gè)模型包含了傳遞函數(shù)，是末控原件和敏感變送器的結(jié)合，也是過(guò)程傳遞函數(shù)。模型參數(shù)K，t和&可由制程控制曲線得到。

制程控制曲線方法提供了以下一些優(yōu)勢(shì)：

1.只有一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是必須完成的。

2.它無(wú)需試差。

3.控制器設(shè)置計(jì)算簡(jiǎn)單。

然而，PRC方法也有以下缺點(diǎn)：

1.實(shí)驗(yàn)在開(kāi)環(huán)條件下完成。因此，如果在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有巨大的負(fù)載變化產(chǎn)生，沒(méi)有正

確的措施可被采取，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生巨大偏差。

2.可能很難恰巧在拐點(diǎn)處決定其斜率，尤其是在測(cè)量被干擾以及小型記錄表被使用的條件下。

3.此方法更容易產(chǎn)生控制器校準(zhǔn)誤差誤差。相反，Z-N法不容易產(chǎn)生校準(zhǔn)誤差因?yàn)榭?/p>

制器增益在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中已被調(diào)整。

4.表格2和3中的推薦設(shè)置將產(chǎn)生波動(dòng)響應(yīng)盡管他們能提供1/4衰減比。

5.此方法并不適于具有波動(dòng)開(kāi)環(huán)響應(yīng)的過(guò)程因?yàn)镋q.1的過(guò)程模型十分不準(zhǔn)確。

制程反應(yīng)曲線法的閉環(huán)形式已作為第一個(gè)缺點(diǎn)的部分補(bǔ)救方式而被提出。這種方法中，制程反應(yīng)曲線通過(guò)在只有比例控制器的設(shè)定點(diǎn)處產(chǎn)生的階躍變化而產(chǎn)生。Eq.1中的模型參數(shù)將從閉環(huán)響應(yīng)中以一種全新的方式進(jìn)行計(jì)算。閉環(huán)制程反應(yīng)曲線的次要缺點(diǎn)是這種模型參數(shù)計(jì)算比起標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)環(huán)法更加復(fù)雜。

第三篇：遼工大電氣自動(dòng)化《專業(yè)英語(yǔ)》答案

單詞：

current電流 voltage電壓 variable變量 charge 電荷 resistor電阻 capacitor電容inductor 電感 generator發(fā)電機(jī)

independent source獨(dú)立源 dependent source受控源 controlled source受控源 linear resistor線性電阻

voltage-current characteristic伏安特性 short circuit短路 open circuit開(kāi)路 conductance電導(dǎo) network網(wǎng)絡(luò) node節(jié)點(diǎn) mesh網(wǎng)孔

mesh analysis網(wǎng)孔分析 time domain時(shí)域

phasor diagram相量圖 frequency domain頻域 amplitude振幅，幅度 impedance阻抗

electronics電子學(xué)，電子儀器 digital數(shù)字的 analog模擬

transducer傳感器 excitation激勵(lì)，激發(fā) binary二進(jìn)制的 amplifier放大器 resolution分辨率

operational amplifier運(yùn)算放大器 difference amplifier差動(dòng)放大器 semiconductor半導(dǎo)體 winding繞組

transformer變壓器 interface接口 duty ratio功率比 inverter逆變器 step pulse階躍脈沖

induction machine感應(yīng)電機(jī) exciting voltage勵(lì)磁電壓 prime mover原動(dòng)機(jī)

induction generator感應(yīng)（異步）發(fā)電機(jī)synchronous machine同步發(fā)電機(jī) field winding勵(lì)磁繞組

Y-connected windings星形連接繞組 turbine generator渦輪發(fā)電機(jī) lead導(dǎo)線

flux通量，磁力線 transformer變壓器

primary winding一次繞組 secondary winging二次繞組 reluctance磁阻 instruction 指令 document文件

audio signal聲頻信號(hào)，音頻信號(hào) program程序 keyboard鍵盤 software軟件

central processing unit中央處理單元 workstation工作站 server服務(wù)器 client客戶

microcomputer微型計(jì)算機(jī) desktop computer臺(tái)式計(jì)算機(jī) notebook computer筆記本電腦 handheld computer掌上電腦 mouse鼠標(biāo) sound card聲卡 modem調(diào)制解調(diào)器

operating system操作系統(tǒng) serial processing串行處理 parallel processing并行處理 discharge放電

megabytes(MB)兆字節(jié) install安裝 setup安裝

update更新，修改 adapter適配器

computer language計(jì)算機(jī)語(yǔ)言 high-level language高級(jí)語(yǔ)言 compiler編譯程序 interpreter解釋程序

system software系統(tǒng)軟件 application software應(yīng)用軟件 bootstrap program引導(dǎo)程序 date base數(shù)據(jù)庫(kù)

coaxial cable同軸電纜 fiber-optic cable光纜 microwave微波 infrared紅外線的 broadband寬帶 narrowband窄帶

electric power system電力系統(tǒng) fuse保險(xiǎn)絲熔斷器

transmission line輸電線路

interconnection互相連接，互聯(lián)

power system protection電力系統(tǒng)保護(hù) circuit breaker斷路器

electromechanical relay電磁繼電器 protective relay保護(hù)繼電器 thermal relay熱繼電器

rectifier bridge relay整流橋型繼電器 electronic relay電子繼電器

open-loop control system開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) closed-loop control system閉環(huán)控制系統(tǒng)選擇題： 1.1

1.It is conventional(positive charges)2.Electric current is(amperes)3.The energy required(voltage)4.The plus(+)and(voltage polarity)5.According to the(absorbed)1.2

1.An independent voltage(two-terminal element)2.Resistors are(passive)

3.An ideal dependent(active)4.There are(four)

5.For a voltage(current)1.3

1.The circuit element(the resistor)

2.Ohm’s Law states(directly proportional to)3.A resistor whose(a nonlinear resistor)4.(An open circuit)is a circuit 5.An electric heater(12Ω)1.4

1.Kirchhoff’s Laws are(topology of the network)2.Kirchhoff’s Current Law can(two ways)

3.Kirchhoff’s Current Law is(the law of conservation of charge)

4.Kirchhoff’s Voltage Law(the law of conservation of energy)

5.The algebraic sum(zero)1.5

1.Nodal analysis is(KCL, KVL)2.(Nodal analysis)method is 3.For a circuit(N-1)4.The potential at(zero)

5.Mesh analysis applies(KVL, mesh)1.6

1.The voltage across(90°)2.The voltage across(90°)3.If in an(100∠100°)4.The three-phase(four)

5.The three voltages(balanced three-phase voltages)2.1

1.The voltage produced(an analog)2.ON-OFF information(a digital)3.A device that(A/D)

4.The thermocouple pair(voltage)5.A D/A is(analog form)2.2

1.Any algebraic combination(two)

2.According to the(multiplication, addition)3.The commutative rule(the order)4.The associative rule(the validity)5.The relation A+(identity)2.3

1.The process of(analog-to-digital conversion)2.(A temperature transducer)is a device 3.The precision and(incompatible)

4.The precision of(the number of binary bits)5.In Fig.2-4 the(two)2.4

1.At one time,(analog computer)2.After the invention(solid-state)

3.If the operational(a very small voltage difference)4.The wide application(negative feedback networks)5.The useful range(80)3.1

1.The switching losses(the off-state losses)2.The typical power(0.7V)

3.The power transistors,(high reverse)4.The rate of(power losses)3.2

1.The DC-DC converter(direct current, direct current)2.The Buck is(current step-up)3.The PWM control(pulse width)

4.The gain of(the input dc source, the output voltage)3.3

1.High power inverters(three-phase type)2.The output of(sinusoidal voltage)

3.The constant speed(ac voltage sink load)4.Voltage source inverters(inductive loads)5.Output amplitude in(pulse-width)4.1

1.The thumb is(the relative motion of conductor)2.In induction motors(never reaches)4.Form-wound coils(large AC)4.2

1.When a induction(600)2.If the difference(smaller)

3.The electric machine(generating)4.The breakdown torque(maximum)4.3

1.The speed of(the frequency of the current)2.The field winding(a DC)

3.The cylindrical rotor(high-speed steam-turbine-driven generators)

4.The turbine generators(3600-rpm)5.The field current(an exciter)4.4

1.A transformer is(a magnetic field)

2.The primary winding(the power source)3.The core construction(shell form)

4.The transformer that(distribution transformer)5.Copper losses are(resistive)5.1

1.A computer works(a series of stored instructions)2.A keyboard or(an input)

3.The computer network(a local area network)4.A computer that(client)5.A hard disk(a storage)5.2

1.Logical operations are(the ALU)2.The 16-bit(sixteen bits)

3.A microprocessor accesses(more rapidly than)4.Data stored in(permanently disappears)5.The basic information(CMOS)5.3

1.(A network card)is used to 2.(AGP slots)are primarily used 3.The notebook computers(LCDs)4.Image clarity on(dot pitch)

5.(A dot matrix printer)printer uses a5.4

1.(A support module)can be used

2.A computer’s microprocessor(machine language)3.Delphi belongs to(high-level programming language)4.An operating system(system software)

5.(The file management system)allocates and 5.5

1.Twisted-pair cables(four)2.(Fiber-optic cables)do not

3.The transmission capacity(broader)4.(A modem)converts the signals 5.(A router)that connects at 翻譯： 6

The modern society 現(xiàn)代社會(huì)比以前更加依賴于電力供應(yīng)。

Electric power systems 電力系統(tǒng)（或電能系統(tǒng)），已經(jīng)變成工業(yè)社會(huì)必不可少的部分，它提供電能給現(xiàn)代社會(huì)。

The first complete 第一個(gè)完整的電力系統(tǒng)（包括有發(fā)電機(jī)、電纜、保險(xiǎn)絲、電表和負(fù)載）被托馬斯愛(ài)迪生建立，它于1882年的9月在紐約城歷史上的珍珠街站開(kāi)始，這是一個(gè)直流系統(tǒng)，包括有一個(gè)蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī)提供電能給方圓1.5公里內(nèi)的59個(gè)消費(fèi)者。

Voltage levels can 在交流系統(tǒng)中，電壓能夠很容易被傳輸，因而為生產(chǎn)、傳輸和消耗的不同電壓的使用提供了靈活性。

The first three-phase 第一個(gè)三相傳輸線于1893年在北美投入使用，它位于南加利弗里亞州2300V12km的傳輸線。

Eventually 最終在北美60Hz被采用為標(biāo)準(zhǔn)頻率，盡管50Hz在其它國(guó)家已被使用。

To avoid the 為了避免電壓不受限制的數(shù)值增升，工業(yè)上已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了電壓水平。

With the development 隨著交流/直流轉(zhuǎn)換設(shè)備的開(kāi)發(fā)，高壓直流傳輸系統(tǒng)在一些特殊情況已經(jīng)變得更加具有吸引力和更加節(jié)約了。

The basic requirement 電力系統(tǒng)的最基本的需求是提供給消費(fèi)者具有可接受的電壓和頻率的不間斷的能源。7

The steady state 電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)操作，常常被各種電氣設(shè)備上各種各樣的故障打斷。

To maintain the為了維護(hù)電力系統(tǒng)的正確操作，有影響、有效的、可靠地保護(hù)方案是必需的。

Power system components 電力系統(tǒng)元件被設(shè)計(jì)成在正常操作壞境下操作。然而，由于任何原因，所說(shuō)的故障在這是一個(gè)異常，應(yīng)該有一個(gè)能夠檢測(cè)這些異常情況的設(shè)備是必須的，如果是這樣，發(fā)生異常的元件或器件被移除，比如說(shuō)盡可能快的從系統(tǒng)的剩余部分刪除它們。

The protection scheme保護(hù)方案包括有保護(hù)繼電器和開(kāi)關(guān)電路，比如說(shuō)斷路器。充當(dāng)大腦功能的保護(hù)繼電器是一個(gè)非常重要的部件。保護(hù)繼電器是一個(gè)檢測(cè)設(shè)備，它檢測(cè)故障、確定故障的位置，通過(guò)關(guān)閉跳閘線圈，發(fā)送命令給正確的斷路器，從保護(hù)繼電器獲得命令的斷路器，僅斷開(kāi)出錯(cuò)的元件，這就是為什么保護(hù)繼電器為什么是可靠地可維護(hù)的和可操作的快速的。This relay 這種繼電器，它仍被在使用中，擁有幾個(gè)重要的特性，比如說(shuō)比較高的速度，對(duì)給定電力輸入的比較高的扭矩和更加一致的扭矩。

With the discovery of solid 在上世紀(jì)50年代期間，隨著固態(tài)軟件的發(fā)現(xiàn)，具有無(wú)數(shù)優(yōu)點(diǎn)的靜態(tài)繼電器被開(kāi)發(fā)出來(lái)了。

Now the microprocessor 現(xiàn)在基于微處理器和小型計(jì)算機(jī)的繼電方案已經(jīng)被廣泛的使用到世界各地的電力系統(tǒng)中，因?yàn)樗袩o(wú)數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)，比如說(shuō)自檢特性和靈活性。

The overall system 整個(gè)系統(tǒng)保護(hù)被分成為下列部分：發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、反饋線路保護(hù)、傳輸線保護(hù)。

Any protection scheme 任何保護(hù)方案，基本包括2個(gè)部分，它被要求以保障電力系統(tǒng)部件能夠抵制異常情況，比如說(shuō)：繼電器保護(hù)、斷路器保護(hù)。

Since faults on a well designed 由于好的設(shè)計(jì)和健全的系統(tǒng)故障常常是稀少的，繼電器僅僅偶爾被用來(lái)操作，這就是意味著繼電方案通常是理想的，而且只要有故障發(fā)生時(shí)必須操作，換句話說(shuō)，它必須是可靠的。Since the reliability 由于可靠性部分依賴于維護(hù)，因此繼電器必須是容易維護(hù)的。

The maloperation of 繼電器的誤操作可以有兩種方式。

Relaying scheme must 繼電器方案必須是足夠敏感的，以便于區(qū)別是正常系統(tǒng)還是故障系統(tǒng)。8.1

In fossil fuel

在化石燃料電廠，煤、石油、或者天然氣是在燃燒室中燃燒，燃燒的產(chǎn)品加熱水，水被轉(zhuǎn)化成水蒸氣，水蒸氣驅(qū)動(dòng)機(jī)械上與發(fā)電機(jī)相連的渦輪機(jī)。

Coal is taken 煤從倉(cāng)庫(kù)中取出，被送到磨煤機(jī)與預(yù)加熱的空氣混合，混合物被吹進(jìn)燃燒室，在那里它被燃燒，燒熱室包括一個(gè)有管子和被稱為蒸發(fā)器的合成器，通過(guò)蒸發(fā)器水被吸進(jìn)來(lái)，在過(guò)程中水溫上升，直到水蒸發(fā)變成水蒸氣，水蒸氣傳過(guò)來(lái)送到渦輪機(jī)，燃燒的氣體（煙氣），通過(guò)機(jī)械或電氣的除塵器，煙氣在被釋放到煙囪之前，多達(dá)99%的固體顆粒灰塵，被吸塵器移除。

The net efficiency 火力發(fā)電廠的凈效率通常小于40%被轉(zhuǎn)化成電能（例如，煤的化學(xué)能不足40%被轉(zhuǎn)化成電能）。盡管這個(gè)數(shù)據(jù)與工廠的大約30%的平均值相比較還算好一些，超過(guò)60%的化石燃料能量被轉(zhuǎn)化成無(wú)用的熱量。

為了提高效率和節(jié)約初級(jí)能源，熱電能供電系統(tǒng)已被使用很長(zhǎng)時(shí)間了，在那兒為工業(yè)應(yīng)用和空間加熱的電能和水蒸氣（或者是熱水）同時(shí)被產(chǎn)生。在這樣的系統(tǒng)里，整個(gè)能量效率據(jù)說(shuō)被提高60%至65%。

Some problem associated與火力發(fā)電廠相關(guān)的使用問(wèn)題是煤的挖掘和傳輸帶來(lái)的安全隱患和其他社會(huì)代價(jià)，火力發(fā)電廠與其他類型的化石燃料發(fā)電廠共同承擔(dān)環(huán)境問(wèn)題，它們包括有酸雨和溫室效應(yīng)。

8.2

In contrast to 水力發(fā)電廠與熱電廠不同，水力發(fā)電廠的能源是從下落的水中獲得，這樣的電廠輸出能量直接與水的流速參量相關(guān)聯(lián)，用每秒立方米來(lái)測(cè)量水落下通過(guò)的距離被水頭的米數(shù)來(lái)測(cè)量和一些合適的常量。8.3

Controlled nuclear 可控核裂變是核電站的能量的來(lái)源，在裂變過(guò)程中通過(guò)反應(yīng)堆傳輸?shù)嚼鋮s液的熱量被產(chǎn)生，水是最普通的冷卻液，但是氣體、有機(jī)復(fù)合物、液態(tài)金屬和熔化物的鹽也可以作為冷卻劑。

In USA 在美國(guó)，有兩種通用的類型，共同的被稱之為親水反應(yīng)堆（以便于和使用“重水”區(qū)分），它們是沸水反應(yīng)堆和壓水反應(yīng)堆，兩者均使用水作為冷卻劑。9

The successful operation 太空交通工具，太空飛船，太空站和可重構(gòu)的飛行控制系統(tǒng)的成功操作依賴于使用在這些探險(xiǎn)事業(yè)的大量控制系統(tǒng)的正確操作。For a given 對(duì)一個(gè)勵(lì)磁電流的給定值，一個(gè)必須的電壓值被應(yīng)用到電刷上以產(chǎn)生電機(jī)速度的期望值。Systems in which the output quantity 這種輸出量對(duì)輸入量沒(méi)有影響的系統(tǒng)被稱為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

Systems in which the output has 這樣的輸出量對(duì)輸入量有直接影響的系統(tǒng)被稱之為閉環(huán)控制系統(tǒng)。Comparison between the 參考輸入和反饋信號(hào)兩者之間進(jìn)行比較，差值作為激勵(lì)信號(hào)。

The fundamental difference 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)之間的最根本的區(qū)別是反饋行為，這個(gè)反饋可以是連續(xù)的或者是斷續(xù)的。

This rapid growth 反饋控制系統(tǒng)的快速增長(zhǎng)是被計(jì)算機(jī)的同樣快速發(fā)展和廣泛使用加速的。

The control theory 上個(gè)世紀(jì)五十年代末發(fā)展起來(lái)的控制理論可以被分類為經(jīng)典控制理論，它被有效的應(yīng)用到許多控制設(shè)計(jì)問(wèn)題中，特別是單輸入單輸出系統(tǒng)，從那時(shí)開(kāi)始，控制理論已經(jīng)被發(fā)展成為更復(fù)雜的系統(tǒng)和多輸入多輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

Hall and Harris appliedHall和Harris應(yīng)用頻率響應(yīng)分析法到反饋系統(tǒng)的研究中，這種方法加快了控制理論作為一個(gè)整體的發(fā)展。

Laplace transform theory 拉普拉斯變換理論和網(wǎng)絡(luò)理論也加入到根軌跡的計(jì)算中。

Depending upon the 根據(jù)已知因素和控制系統(tǒng)問(wèn)題的簡(jiǎn)單性或復(fù)雜性，設(shè)計(jì)者可以單獨(dú)使用一種方法或幾種方法的組合。

第四篇：電氣自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ) 第二章 英漢對(duì)照

Fundamentals of solid-state power device

第二章 固體功率器件的基本原理

2.1 Introduction（緒論）

本章將集中討論固態(tài)功率器件或功率半導(dǎo)體器件，并且只研究它們?cè)诓捎孟嗫兀妷嚎刂疲┗蝾l率控制（速度控制）的三相交流鼠籠式感應(yīng)電機(jī)的功率電路中的應(yīng)用。

2．2固態(tài)功率器件

五種用于固態(tài)交流電機(jī)控制中的功率元器件是： 二極管；晶閘管（例如：可控硅整流器 SCR）；電子晶體管；門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）；雙向可控硅。

晶閘管 SCR 和雙向可控硅一般用于相位控制（相控）。各種二極管，晶閘管SCR，電子晶體管，門極可關(guān)斷晶閘管的組合用于頻控。這些器件的共性是：利用硅晶體形成的薄片構(gòu)成P-N結(jié)的各種組合。對(duì)二極管，SCR，GTO 一般 P 結(jié)叫正極 N 結(jié)叫負(fù)極；相應(yīng)的電子晶體管叫集電極和發(fā)射極。這些器件的區(qū)別在于導(dǎo)通和關(guān)斷的方法及電流和電壓的容量。讓我們根據(jù)他們的參數(shù)簡(jiǎn)單看一下這些元器件。

2．2．1二極管

圖2.1顯示了一個(gè)二極管，左邊部分顯示的是在硅晶體中的一個(gè) PN 結(jié)，右邊顯示的是 二極管的原理圖符號(hào)。當(dāng)P相對(duì)于 N 是正時(shí)，由于節(jié)上有一個(gè)相當(dāng)?shù)偷膲航担跋螂娏鏖_(kāi)始流動(dòng)。當(dāng)極性相反時(shí)，只有一個(gè)極小的反向漏電流流動(dòng)。這些用圖2.2所示。前向電壓通常大約有1V，不受電流額定值的影響。

二極管正向?qū)娏鞯念~定值取決于其尺寸和設(shè)計(jì)，而這二者是根據(jù)器件散熱的要求來(lái)確定的，以保證器件溫度不超過(guò)最大結(jié)溫（通常為200C）。

反向擊穿電壓是二極管的另一個(gè)重要參數(shù)。它的值更取決于二極管的內(nèi)部設(shè)計(jì)而不是它的物理尺寸。注意：一個(gè)二極管只有當(dāng)加上正向電壓時(shí)才會(huì)正向?qū)ā](méi)有任何固有（內(nèi)在的）的方法控制導(dǎo)通的電流和電壓值。

二極管主要用在交流電路中作整流器，這意味著它們把 AC 整流成 DC，同時(shí)產(chǎn)生的直流電流和電壓值沒(méi)有固有的控制方法。單二極管可用額定值到4800A 和最大反向電壓 1200V，2000A 最大反峰電壓4400V（peak reverse voltage）。

2．2．2晶閘管

圖2.3顯示了晶閘管（一般也叫可控硅）的 PN 結(jié)排列和它的原理圖符號(hào)。注意這組從正到負(fù)結(jié)為PNPN結(jié)構(gòu)，還有一個(gè)門極連到了內(nèi)部的 P 層。

如果沒(méi)有連門極，并且陽(yáng)極加反向電壓，從正極到負(fù)極就沒(méi)有電流通過(guò)。這是因?yàn)閮?nèi)部 P 結(jié)由于未通電而工作在阻斷電路。這種情況對(duì)于正向阻斷狀態(tài)也是正確的。然而，當(dāng)陽(yáng)極是正的并且正信號(hào)作用到門上，則電流將從正極一直流向負(fù)極即使門極沒(méi)有正信號(hào)。

換言之，門極能打開(kāi)晶閘管但不能關(guān)斷它。關(guān)斷晶閘管的唯一方法是通過(guò)外部方式在正極強(qiáng)加上一個(gè)零電流。因此在前向?qū)ㄖ荒芡ㄟ^(guò)強(qiáng)加零電流停止方面，晶閘管與二極管是相似的。然而，晶閘管與二極管在如何啟動(dòng)前向?qū)ǚ矫媸遣煌摹＃?）陽(yáng)極是正（2）門時(shí)刻為正。這個(gè)特性暗指了術(shù)語(yǔ)“可控硅”。

圖2.4闡明了晶閘管的穩(wěn)態(tài)伏安特性。注意反向電壓和反向泄漏電流的形狀與二極管的很相似。反向電壓導(dǎo)通時(shí)比二極管的高，通常有1.4V。阻斷狀態(tài)也有一個(gè)極小的前向泄漏電流。

在二極管中，穩(wěn)態(tài)電流值是由器件的性能和底座（散熱器）散發(fā)的熱量確定的。晶閘管的最大結(jié)溫比二極管要低，大約在125C。這意味著在同樣的額定電流下，加上1。4V 的前向壓降，晶閘管比二極管的前向壓降大的多。單晶閘管可用額定值在最大反向電壓2200V 超 過(guò)2000A，在在最大反向電壓4000V 超過(guò)1400A。

2．2．3電子晶體管（電子管）

圖2.5給出了一個(gè)典型功率電子管的結(jié)排列，原理符號(hào)圖和伏安特性。如果集電極為正，除非在基電極和發(fā)射極間有電流才有電流從集電極到發(fā)射極。與晶閘管比較，晶體管沒(méi)有自鎖功能。只有在基極有電流時(shí)。電流才能從集電極流到發(fā)射極。基極開(kāi)路，集電極到發(fā)射極將阻斷電流。

功率電子管與晶閘管在控制前向?qū)ǖ膯?dòng)時(shí)相似。它與晶閘管不同的地方在于它能控制關(guān)斷和交流電機(jī)頻率控制所必需的換向。

注意伏安特性沒(méi)有顯示反向特性。一般的，一個(gè)反向分流二極管連在發(fā)射極和集電極之間，以保護(hù)電子管受反向電壓傷害。功率電子管的可用額定值是最高反向電壓1000V400A。

2．2．4門極可關(guān)斷晶閘管 GTO

圖2.6顯示了 GTO 的原理符號(hào)。GTO與晶閘管的相似處在于PNPN結(jié)的排列和前向電流的操作。如果陽(yáng)極是正的，導(dǎo)通由通過(guò)作用在門上的正脈沖啟動(dòng)。然而硅片和結(jié)是利用特殊特性設(shè)計(jì)的，所以即使陽(yáng)極保持正值，加到門上的強(qiáng)負(fù)電流作用迫使前向電流阻斷。GTO常用的瞬間額定值是 PRV1200V2400A。

2．2．5雙向可控硅

圖2.7顯示了雙向可控硅的原理符號(hào)圖。一個(gè)雙向可控硅由一個(gè)特殊的晶閘管包（包含前向和反向晶閘管）組成，由一個(gè)門引線來(lái)操作。他們常用在調(diào)光器電路中或者作為繼電器的開(kāi)關(guān)，這樣截止態(tài)下很小的泄漏電流不會(huì)引起其它控制器的誤操作。隨著電流容量的增加以及其可用性，使得可控硅可以用于交流電機(jī)的相位控制中。

2．3功率半導(dǎo)體容量

功率器件在穩(wěn)態(tài)交流電機(jī)馬力范圍大于600V 時(shí)如何用，用在哪里摘要顯示在表2.1中。馬力額定值基于沒(méi)有并聯(lián)的器件。

2．4功率半導(dǎo)體的物理特性

在物理特性方面，三類最常用的功率半導(dǎo)體是：（1）栓接式（2）薄片或冰球式（3）絕緣散熱器式。他們的共同特征是需要與其它器件有物理聯(lián)系，這器件叫散熱器，為了保持結(jié)溫在設(shè)計(jì)值內(nèi)把內(nèi)部熱量散發(fā)出去。散熱器吸收結(jié)的熱量并通過(guò)散熱片，輪片（螺旋槳葉片）或者液體冷卻劑發(fā)散出去。（液體冷卻劑幾乎從不用于600V 級(jí)的固態(tài)交流電動(dòng)機(jī)控制中，不包含在我們的討論中。）這三類功率半導(dǎo)體的不同在于它們?nèi)绾伟惭b，他們?nèi)绾闻c散熱器連接。

2．4．1栓接式

螺紋部分可能是PN結(jié)的一部分，或者是與有源電子部分電子絕緣。在任一種情況下，螺紋部分常常插入散熱器的螺紋孔。

栓接式器件在小馬力額定值下常用來(lái)作為直接功率控制器件，在大馬力額定值下常用來(lái)作為輔助保護(hù)器件。在后一種情況下，它們常直接安裝在較大器件使用的散熱器上，如冰球式設(shè)計(jì)。

2．4．2冰球式器件

典型冰球式功率器件可能是二極管，可控硅或 GTO。尺寸范圍直徑大約從25MM到 100MM。每一個(gè)平面即不是P也不是N結(jié)。該平面可以熱傳遞和導(dǎo)電。冰球式器件典型安裝是聯(lián)接鋁型材的散熱器。特別的箝位電路，聯(lián)接絕緣混合劑和扭矩扳手都必須保證最佳的熱傳遞和電導(dǎo)率。

由于栓接式和冰球式器件的散熱器都能傳遞電流，他們必須與機(jī)械底托電子絕緣。輪片可以加到散熱器上增加熱量排放并且使得可以連續(xù)額定功率工作。

由于散熱器能在同樣電壓水平下作為功率器件，冰球式和栓接式的固態(tài)AC電動(dòng)機(jī)控制必須通過(guò)附件（外殼）供給。附件（外殼）必須有合適的通風(fēng)口或熱交換器使得熱量能散發(fā)。將這套設(shè)計(jì)用于全封閉外殼中是不切實(shí)際的，例如象 NEMA12的密封盒或相似的外圍物。

2．4．3絕緣散熱器件

絕緣散熱器功率器件可以是二極管，可控硅，GTO，三極管或雙向可控硅。每個(gè)包中包含器件的聯(lián)合體，在內(nèi)部以線連接。區(qū)別的特征是術(shù)語(yǔ)“絕緣散熱器”。在每個(gè)包下面有一個(gè)鋁底盤。這個(gè)底板與功率器件之間是導(dǎo)熱并絕緣的。結(jié)的大部分熱量傳給了鋁盤。這個(gè)底 板依次安裝在第二個(gè)更大的散熱底板上。這個(gè)更大的散熱底板在背面有扇面。

絕緣散熱器的設(shè)計(jì)使它自己是個(gè)完全封閉的設(shè)計(jì)。他們也有經(jīng)過(guò)預(yù)包裝的已經(jīng)內(nèi)部加固過(guò)的復(fù)合器件的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是通過(guò)底部安裝的底板散熱的能力有限，所以連續(xù)負(fù)荷狀態(tài)時(shí)間要比安裝開(kāi)放的散熱器冰球式器件的時(shí)間小。盡管如此，絕緣散熱器在一般應(yīng)用和器件容量上都迅速增長(zhǎng)。在較高的左上角的排列是唯一的，同樣它聯(lián)合了有所有封閉設(shè)計(jì)的絕緣散熱器概念的冰球式的優(yōu)點(diǎn)（例如易替換，易互換）它也被恰當(dāng)?shù)姆Q為“開(kāi)放塊狀”模式。

2．5換流

在深入的討論實(shí)際的固態(tài)交流電機(jī)的控制之前，將換流的概念及其種類闡述是必要的。換流的不同類型指所有討論的固態(tài)電動(dòng)機(jī)控制。換流是功率半導(dǎo)體器件中負(fù)載電流被截止或停止流動(dòng)或轉(zhuǎn)換到另一回路的過(guò)程。有以下三種換流方式：（1）自然或線電壓換流（2）負(fù)載換流和（3）強(qiáng)制換流。

2.5.1自然或線電壓換流

圖2.8為用于將交流轉(zhuǎn)換為直流的功率半導(dǎo)體電路，在數(shù)學(xué)上可以證明這種特殊電路可 以將60Hz460V 三相交流電轉(zhuǎn)換為包含360Hz 脈動(dòng)成分的600V 直流電。

因?yàn)?0Hz 正弦交流線電壓在每次正和負(fù)半周結(jié)束時(shí)都會(huì)過(guò)零，因此在線電壓的每個(gè)半 周結(jié)束時(shí)，功率半導(dǎo)體是自動(dòng)（關(guān)斷）換流的，這也就是自然或電網(wǎng)（線電壓）換流。

假設(shè)某一時(shí)刻圖2.8電路產(chǎn)生的直流電壓作用于一個(gè)具有反極性的電壓源之上（見(jiàn)圖 2.9），且該直流電壓稍高于600V，如果該半導(dǎo)體器件為二極管，則會(huì)導(dǎo)致短路的發(fā)生。但是，如果這些器件是晶閘管、三極管或可關(guān)斷晶閘管，由于它們除非觸發(fā)，都處于關(guān)斷狀態(tài)，沒(méi)有電路流過(guò)，所以不會(huì)有像使用二極管時(shí)的短路現(xiàn)象發(fā)生。因?yàn)槠骷⒃诿總€(gè)半周經(jīng)歷一次零電壓，所以如果它們?cè)诿總€(gè)半周的任意時(shí)刻導(dǎo)通后，在每個(gè)周期結(jié)束時(shí)，交流線電壓將使器件換流。這也是由電流從直流端流向交流端的自然或線電壓換流。

圖2.10所示為一種連接于交流鼠籠感應(yīng)電機(jī)交流接線端的半導(dǎo)體功率裝置，如同圖2.8 和圖2.9，圖

2.10中的功率器件在將在每個(gè)交流線電壓正弦波周期經(jīng)歷一次零電壓。因此，這些器件可以是二極管、晶閘管、三極管和可關(guān)斷晶閘管，或是雙向可控硅。二極管可以導(dǎo)致線路和電機(jī)短路，所以二極管是多余的。對(duì)圖2.10，晶閘管和雙向晶閘管對(duì)于相控比較實(shí)用，因?yàn)樗鼈兛梢员魂P(guān)斷。可關(guān)斷晶閘管和三極管由于其固有的關(guān)斷能力不相適應(yīng)，所以它們也不適用于圖2.10。圖2.10是另一種自然或線電壓換流應(yīng)用的例子。

2.5.2負(fù)載換流

負(fù)載換流發(fā)生于如下情形：負(fù)載具有某種特性可以導(dǎo)致交流電壓自動(dòng)為零，繼而將導(dǎo)致器件每半個(gè)周期換流或關(guān)斷一次。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)加上直流場(chǎng)的效果導(dǎo)致電機(jī)輸入端正弦電壓的產(chǎn)生。這種正弦波電壓，如果連接到功率半導(dǎo)體器件，將提供半周一次的換流或關(guān)斷，這就是負(fù)載換流，見(jiàn)圖2.11。

電路見(jiàn)圖2.11，它不能用于交流鼠籠式感應(yīng)電機(jī)，因?yàn)榧?lì)或勵(lì)磁電流來(lái)源于與線電流 功率部件相同的電源。可以為功率半導(dǎo)體控制系統(tǒng)加裝特殊電路，一旦感應(yīng)電機(jī)速度達(dá)到某 一值時(shí)，可以為電機(jī)提供負(fù)載換流。對(duì)于大型電機(jī)這樣更為節(jié)省成本，但對(duì)于373kW/600V 的電機(jī)不太多見(jiàn)。強(qiáng)制換流技術(shù)用于這類電機(jī)。

2.5.3強(qiáng)制換流

圖2.12所示為由功率半導(dǎo)體饋電的交流鼠籠式感應(yīng)電機(jī)，依次由直流源饋電。如上所述，交流鼠籠式感應(yīng)電機(jī)不能產(chǎn)生換流或使正弦波形轉(zhuǎn)變極性，假設(shè)期望通過(guò)依次開(kāi)、閉功率半 導(dǎo)體器件以提供電機(jī)的頻率調(diào)節(jié)，則強(qiáng)制換流必須用于器件的關(guān)閉。

如果是三極管，基極信號(hào)將使其導(dǎo)通，基極信號(hào)的撤除將使其截止，三極管的強(qiáng)制換流 不需要其它功率器件。

對(duì)可關(guān)斷可控硅，正門極脈沖使其導(dǎo)通，而負(fù)門極脈沖使其產(chǎn)生換流或關(guān)斷，與三極管 一樣，其強(qiáng)制換流不需要其它輔助功率器件

對(duì)于前面提到的晶閘管，門電路對(duì)關(guān)斷無(wú)效，必須由與陰極和陽(yáng)極并聯(lián)的輔助功率器件 使陰極和陽(yáng)極之間電流為零。典型的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)電容和一個(gè)晶閘管，如圖2.13所示，當(dāng)主晶閘管導(dǎo)通時(shí)，電容充電，主晶閘管關(guān)斷的同時(shí)，輔助晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，因而電容放電，強(qiáng) 制主晶閘管陽(yáng)極中的電流為零。

2.6 總結(jié)

緊記功率半導(dǎo)體器件在固態(tài)交流電機(jī)控制中使用的三種重要的選項(xiàng)是：（1）功率半導(dǎo)體器件（二極管、晶閘管、三極管和可關(guān)斷晶閘管和雙向可控硅）可以 用于控制交流電壓、交流轉(zhuǎn)換為直流、直流轉(zhuǎn)換為交流、和直流開(kāi)關(guān)。（2）采用哪種類型的器件取決于要實(shí)現(xiàn)的功能和器件輸入和輸出側(cè)功率電流的特性。決定很大程度取決于可以使用的換流類型——電網(wǎng)、負(fù)載、或強(qiáng)迫換流。（3）器件的物理特性（拴接式、冰球式、或絕緣散熱式）和相關(guān)的冷卻要求，在很大 程度上取決于對(duì)成本的均衡考慮和控制器外殼的要求。記住這三種選項(xiàng)的判據(jù)和性能，讓我們期待下一步器件會(huì)有最好的表現(xiàn)，從將它們用于 固態(tài)交流電機(jī)的相控啟動(dòng)器開(kāi)始

第五篇：自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)

1)the parameterization of the0controller0isC=X+MQ/Y-NQ。where N,M are right coprime factors of P,X,Y satisfy NX+MY=1,Q∈RH∞

2)According to the right coprime factorization of P, N=,M=,X=,Y=By the performance of the closed-loop system

N(0)[X(0)+M(0)Q(0)]=1 N(10j)[Y(10j)-N(10j)Q(10j)]=0，So take Q in the form Q(s)=x1+x2·1/s+1+x3·1/(x+

1)2

we can get the solution of Q。x1=,x2=,x3=,Q=Finally,the controller is C=

步驟:S=1-λ/λ代人 P(λ)=λ2/6λ2-5λ+1

X=-q2/r2 ,y=1+q1q2/r2 λ=1/s﹢1

N(S)=1/(s+1)2

M(s)=(s-1)(s-2)/(s+1)2 X(s)=19s-11/s+1Y(s)=s+6/s+1

C=X+MQ/Y-NQ

N(0)[X(0)+M(0)Q(0)]=1 N(10j)[Y(10j)-N(10j)Q(10j)]=0

Q(0)=6，Q(10j)=-94+70j Q(s)=x1+x2·1/s+1+x3·1/(x+

1)2

x1=-79 x2=-723 x3=808 Q(s)=(-79s2-881s+6)/(s+1)2C(s)=[-60s4-598s32

2+2515s-1794s+1]/[s(s+100)(s+9)]

A control system is stable if the number of encirclements of the(-1,0)point by the GH plot is equal to the number of poles of GH with positive real parts.The direction of encirclement must be in a direction opposite to τs.GH is on open loop transfer function.τs is open right half of s-plane.一個(gè)控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的數(shù)量是否包圍的(1,0)點(diǎn)的GH圖的數(shù)量相等的兩極與積極的真實(shí)部分GH。被包圍的方向都必須在一個(gè)τs的相反方向。

“GH”是在開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)上。τs在s-plane的右半平面開(kāi)放。

二．The process of designing a control system generally involves many steps.A typical scenario is as follows:

1.Study the system to be controlled and decide what types of sensors and actuators will be used and where they will be placed.2.Model the resulting system to be controlled.3.Simplify the model if necessary so that it is tractable.4.Analyze the resulting model;determine its properties.5.Decide on performance specifications.6.Decide on the type of controller to be used.7.Design a controller to meet the specs, if possible;if not, modify the specs or generalize the type of controller sought.8.Simulate the resulting controlled system, either on a computer or in a pilot plant.9.Repeat from step 1 if necessary.10.Choose hardware and software and implement the controller.11.Tune the controller on-line if necessary.r．reference or command inputvsensor outputuactuating signal, plant inputdexternal disturbanceyplant output and measured signaln．sensor noise