韩谷静,吴雨川,秦 亮,胡 钋

(1.武汉纺织大学电子信息与工程学院,湖北武汉 430073;2.武汉大学电气工程学院,湖北武汉 430072)

0 引言

“电力拖动自动控制系统”是本科电气工程及其自动化专业的一门主干课程。一般安排在大学三年级下学期。其主要内容围绕通过控制直流或交流电动机的转矩、转速、位移等机械量,达到使电机拖动的工作机械按照要求运行的目的。学生普遍反映该课程难度较大,不容易较好的掌握。鉴于该课程的重要性,有必要对更好的推进其教学进行深入研究。

1 课程难度剖析

“电力拖动自动控制系统”课程究竟“难”在什么地方?以课程中一个典型的单片机控制的双闭环PWM可逆直流调速系统为例,如图1所示。

从原理上讲,该系统通过对直流电动机转速及电枢回路电流的双闭环反馈控制,以“准时间最优”实现电动机的可逆运行。在系统实现上,包括硬件和软件两大部分。硬件主要涉及三相不控整流、PWM双向变换器,功率驱动电路,故障保护电路,单片机及外围电路;软件主要涉及数字控制PID算法,各检测信号的接收、判断及相应操作,上位机可视化编程等。

图1 单片机控制的PWM可逆直流调速系统结构

在学习中,要在理论上理解上述系统,学生必须了解直流电动机的工作原理,知道直流电动机系统中电磁量(如电枢电流、电动势)与机械量(转矩、转速)的相互关系;了解产生可控直流电源的方法;知晓自动控制系统中,根据控制对象实现某一控制量恒定的基本算法以及衡量控制系统性能的基本指标;还要掌握单片机相关原理等。……