电气自动化专业英语14章翻译

第一篇：电气自动化专业英语14章翻译

14章 直流电机速度控制

14.1 调节系统

调节系统是一类通常能提供稳定输出功率的系统。

例如，电机速度调节器要能在负载转矩变化时仍能保持电机速度为恒定值。即使负载转矩为零，电机也必须提供 足够的转矩来克服轴承的粘滞摩擦影响。其它类型的调节器也提供输出功率，温度调节器必须保持炉内的温度恒定，也就是说，即使炉内的热量散失也必须保持炉温不变。一个电压调节器必须也保持负载电流值变化时输出电压恒定。对于任何一个提供一个输出，例如速度、温度、电压等的系统，在稳态下必定存在一个误差信号。14.2 电气制动

在许多速度控制系统中，例如轧钢机，矿坑卷扬机等这些负载要求频繁地停顿和反向运动的系统。随着减速要求，速度减小的比率取决于存储的能量和所使用的制动系统。一个小型速度控制系统（例如所知的伺服积分器）可以采取机械制动，但这对大型速度控制器并不可行，因为散热很难并且很昂贵。

可行的各种电气制动方法有：（1）回馈制动。（2）涡流制动。（3）能耗制动。

（4）反向（接）制动。

回馈制动虽然并不一定是最经济的方式，但却是做好的方式。负载中存储的能量通过工作电机（暂时以发电机模式运行）被转化成电能并被返回到电源系统中。这样电源就充当了一个收容不想要的能量的角色。假如电源系统具有足够的容量，在短时回馈过程中最终引起的端电压升高会很少。在直流电机速度控制沃特-勒奥那多法中，回馈制动是固有的，但可控硅传动装置必须被排布的可以反馈。如果轴转速快于旋转磁场的速度，感应电机传动装置可以反馈。有晶闸管换流器而来的廉价变频电源的出现在变速装置感应电机应用中引起了巨大的变化。

涡流制动可用于任何机器，只要在轴上安装一个铜条或铝盘并在磁场中旋转它即可。在大型系统中，散热问题很重要的，因为如果长时间制动，轴、轴承和电机的温度就会升高。

在能耗制动中，存储的能量消耗在回路电阻器上。用在小型直流电机上时，电枢供电被断开，接入一个电阻器（通常是一个继电器、接触器或晶闸管）。保持磁场电压，施加制动降到最低速。感应电机要求稍微复杂一点的排布，定子绕组被从交流电源上断开，接到直流电源上。产生的电能继而消耗在转子回路中。能耗制动应用在许多大型交流升降系统中，制动的职责是反向和延长。

任何电机都可以通过突然反接电源以提供反向的旋转方向（反接制动）来停机。在可控情况下，这种制动方法对所有传统装置都是适用的。它主要的缺点就是当制动等于负载存储的能量时，电能被机器消耗了。这在大型装置中就大大增加了运行成本。14.3直流电机速度控制

所有直流电机速度控制的基本关系都可以由下式得出：

E∝Φω U=E+IaRa 各项就是它们通常所指的含义。如果IaRa 很小，等式近似为U∝Φω或ω∝U/Φ。这样，控制电枢电压和磁通就可以影响电机的转速。要将转速降为零，或者U=0或者Φ=∞。后者是不可能的，因此只可通过电枢电压的变化来减低转速。要将转速增加到较高值，可以增大或者减小Φ。后者是最可行的方法，就是我们通常所知的弱磁场。在要求速度调解范围宽的场合可综合使用这两种方法。

14.4使用晶闸管的单向速度控制系统一个单相晶闸管逆变器系统如图14.1所示。读者应该先忽略整流器BR2和它的相关电路（包括交流回路中的电阻器R），因为这部分只有在具有保护功能时才需要，将在下一节介绍。

图14.1 单向晶闸管逆变器系统

因为该电路是一个单向转换器，只能在一个旋转方向控制电机轴（系统的输出）的速度。而且，回馈制动不能用于电机；在这种系统类型中，电机电枢可以通过电气制动静止（例如，当晶闸管门极脉冲反向时，电阻可通过一个继电器或其他装置连接到电枢上）。

整流器BR1给并联励磁绕组提供一个稳定电压，产生稳定的磁通。电枢电流由一个晶闸管控制，该晶闸管又由加在它们极上的脉冲控制。脉冲正向时（减小起动延时角）电枢转速增加，门极脉冲反相时电枢转速减小。

速度参考信号可从人工操作的电位器（如图1右侧所示）上获得，反馈信号或输出转速信号可从连接在电枢上的电阻器链R1R2上获得。（严格的讲，图1系统中反馈信号只有当电枢电组的压降

IaRa很小时，才与轴转速成正比的电枢电压成正比。用于补偿IaRa压降的方法将在阅读材料中讨论。）因为电枢电压是从一个晶闸管上获得的，该电压包括一系列由电容器C滤波的脉冲。速度参考信号与电枢电压信号极性相反，以确保施加的都是负反馈。

直流电机装置的一个特征就是需要供电的负载时电阻、电导的混合，并且在图14.1中反电动势二极管D确保当晶闸管阳极电势低于前面叙述的电枢连接方式的上限时，晶闸管电流应换向为零。在所示拖动系统中，当晶闸管处于断开状态时，其阳极电势等于电机反电动势。只有在瞬时电源电压大于反向电势的间隔时它才会导通。图14.2所示的检测表明电机运行时晶闸管上峰值反向电压大于峰值正向电压。如图所示，在晶闸管上串联一个二级管，电路的反向关断能力就会增强，所以允许使用低压晶闸管。

图14.2晶闸管对电机反电动势的影响

图14.3电枢电压波形

图14.2所示的波形是理想的波形，因为忽略了电枢电感、换向器纹波等因素的影响。典型的电枢电压波形如图14.3所示。在该波形中，晶闸管在A点触发，一直到B点电源电压低于电枢反电动势时导通。电枢电感的作用使晶闸管保持到C点飞轮二极管使电枢电压反向之前导通。当电感能量消失（D点），电枢电流为零，电压恢复到它的正常水平，这个暂态过程最后稳定在E点。点E、F之前的纹波是由换向器引起的纹波。

BR2的原因和它的关联电路在14.5节具体介绍。

第二篇：自动化专业英语5unit翻译

Unit 5 控制器整定

控制系统安装好后，必须不断调整控制器设置直到控制系统性能满足要求。这个过程被称为控制器整定或者现场控制整定。因为控制器整定通常要用试差法完成，因此它十分费时。最终，对满足要求的控制器设置进行恰当的初始评估是十分重要的。由相似的控制循环经验中得来的首个恰当的假设可能会被利用。或者说，如果一种过程模型或者录放幅频响应的数据可以被应用，那么一些专门的设计方法就可以被应用于计算控制器设置中去。然而，现场整定的方法可能仍然被需求于精确合理地整定控制器中，尤其是在可用性过程信息不完整或者不准确的条件下。

1.控制循环普遍原理

对于控制类型以及控制设置的选择的普遍原理可应用于普遍遇到的过程变量中去：流速，液位，气压，温度，以及成分。下面我将要讨论的原理对于过程模型不可用的情形是十分有用的。然而，这些原理也该被小心使用因为意外的确可能发生。类似的原理还可被应用于为启动一个新的系统（工厂）而去选择初始化控制器设置中去。

流动控制

流动和液压控制循环具有快速响应的特征（大约几秒钟），必须没有时间延迟。动态过程的应用源于可压缩性（存在于气体流中）或者惯性的影响（存在于液体中）。如果气动装置被应用的话，传感器和信号传输线可能会引用巨大的动力差。存在于流动控制系统中的扰动会频频发生但是通常情况下不会扩大。大多数的扰动都是由于流体湍流，阀门改变，泵的震动而产生的高频干扰信号（周期性或随机性的）。PI流动控制器通常被用于控制器增益的中间值Kc。一再的高频干扰信号的出现排除了微分作用使用的可能。

液位

一种典型的非自我调控的液位控制过程已经被陈述过。由于其积分特性，相对的高增益控制器可以被使用而且不必担心控制系统的不稳定性。事实上，控制器增益的增加通常会使系统的稳定性增加，而低增益可能会增加系统的不稳定程度。如果可以承受液位中存在的小部分抵消作用，积分控制作用就可以被正常使用，但不是必须要使用。微分作用在液位控制 中不常应用，因为液位测量通常包括由于进入储罐时液体溅射和湍流而产生的干扰信号。

在许多的液位控制问题中，液体储罐当做缓冲罐来使用以减弱其入口流量的变化。如果储罐出口流速作为操控变量，那么出口流速处，传统的控制器设置就应该用来避免大且迅速的流量变化。这种方法被称为平均控制法。如果液位控制还包括热量转换的话，比如在整流器或者蒸发器中，过程模型和控制器设计就会变得更加复杂。这种情形下，专用控制方法就会具有优势。

气压

除了气体与液体相平衡的状况，气压控制相对容易。气压控制过程是自动调节的：当压力过低时，管道允许加压，当压力变高时，管道减压。PI控制器通常在仅有少量的积分控制作用下被使用。通常，管道的体积不会很大，同时带来较小的滞留时间和时间常数。一般并不需要微分作用因为过程响应时间相比与其他的过程操作通常很小。

温度

由于种类繁多的控制过程和不同包含热交换的装置（以及他们不同的时间标度），温度控制循环的通用原理是很难说明的。比如，温度控制问题与热交换，蒸馏塔，化学反应器，蒸发器是完全不同的。由于时间延迟以及多种热容的出现，控制增益稳定性通常会有所限制。与PI控制器相比，PID控制器通常用来提供更加迅速的响应。

物料

物料循环通常具有和温度循环近似的特征，但是具有以下几点不同：

1.在物料循环中测量干扰信号成为一个更重要的问题。

2.由于分析仪产生的时间延迟成为重要因素。

这两个因素将限制微分作用的效果。由于他们的重要性以及控制的困难性，物料循环和温度循环通常成为先进控制方法中的首要考虑对象。

2． 试差整定法

控制器现场整定通常按照由控制器制造厂建议的试差程序进行的。对于PID控制器来说，一个典型的方法可以被概述如下：

第一步：通过设定其最小值以及最大值消除积分微分作用。

第二步：设定较小增益Kc并使控制器自动化。

第三步：在设定完较小值或者负载变化后，逐步增大控制器增益Kc直到连续震荡产生。词语“连续震荡”是指具有恒定增益的持续波动。

第四步：减小Kc至二分之一。

第五步：逐步减少t1直到连续震荡再次发生。设定t1等于这个值得三倍。

第六步：增大td直到连续震荡发生。设定td等于这个值得三分之一。

第三步中产生连续震荡的值Kc称作临界增益，被记为Kcu。在进行试验过程中，控制器输出不饱和是十分重要的。如果饱和发生，那么持续波动就会产生，即使Kc>Kcu。

因为临界增益的理论在控制系统设计和分析中扮演着关键的角色，我们给予更加正规的定义：

定义：临界增益Keu是控制增益Kc中的最大值，而当只有比例控制器被应用时此Kc使闭环系统稳定。

如果过程模型被使用，那么Kcu依据稳定标准可以进行理论计算。上面所描述的试差整定程序具有以下缺点：

1.如果需要大量的试验来优化Kc，t1和td，或者，如果动态过程过慢的话，那将十分耗时。由于生产率缺失或者粗糙的产品质量，单元控制环试验可能变得更加昂贵。

2.由于整个过程受限于系统稳定性，连续震荡可能更加困难。结果，如果在控制器整定期间外部扰动或者过程变化产生，那么不稳定操作或者危险情况就会产生。

3.整定程序不能应用于开环不稳定过程中，因为这样的过程是典型的具有最大值或者最小值Kc的不稳定过程，但是对于中间变化范围的增益值来说却是稳定的。

4.一些简单的过程不具备临界增益（比如，可以通过无延时一阶或者二阶传递函数精确模拟的过程）。

3.连续震荡法

基于持续波动的试差整定法可以被认为是由Ziegler和Nichols1942年出版的著名的连续震荡法的变形。这个经典的方法由于其整定PID控制器的原因而可能成为最为著名的方法。连续震荡方法也被称作循环整定法或者是临界增益法。第一步就是像前面部分叙述的那样通过实验得出Kcu。产生持续波动的时间间隔被称作临界时间Pu。PID控制器设置将通过Kcu和Pu利用图表1中的Z-N整定关系进行计算。Z-N整定关系是由经验发展而来的用以提供衰减比。这些整定关系被广泛的使用于工业中以及作为比较不同控制方案的有利的基本因素。然而，在后面将要呈现的控制器整定例子说明了Z-N整定法可能比通过其他方法获得的设定值要差并且应该小心使用。

注意到为比例控制进行Z-N整定的设置提供了重要的安全边界，因为这个控制器增益是稳定限制值Kcu的一半。当积分作用增加时，由于PI控制，Kc减少到0.45Kcu。然而，由于PID控制，微分作用的增加允许此增益增加至0.6Kcu。

对于一些控制循环，与1/4衰减比和由于设定值改变而产生相应大超调量相关的波动程度并不符合要求。因此，更多的传统的设置通常更具优势，比如表二中的修改过的Z-N设置。

尽管被广泛的应用，Z-N连续震荡方法同试差法相比具有一些同样的缺点。然而，连续震荡法比起试差法更加省时因为它只需要一步试差找寻。并且我们希望强调的是表格1和表格2中的控制器设定应该被视为初步估计。通常仍需要接下来通过试差法的精细整定，尤其是在表格1中“初始设置”被选择的条件下。或者，可以使用在本部分末尾将讨论的连续震荡自动整定法。

4.制程反应曲线法

在著名的论文中，Z和N提出了一种二次联机整定技术，即制程反应曲线法。这个方法是基于一个单一的实验，此实验是通过控制器的手动模式完成的。通过引起控制器输出的微小阶跃变化，记录测量过程的响应B。此阶跃响应也被称作制程控制。它通过两个参数进行描述：S，拐点处切线斜率，&，切线截断时间轴处所得时间。

由于在t=0时刻的阶跃变化产生的两种不同类型的制程反应曲线如Fig所示。a图中响应无边界，意味着此过程为非自动调节过程。相反，b图中的假想过程是自动调节过程因为制程反应曲线达到全新的稳定状态。注意斜坡截断描述都可应用于这两种制程反应曲线中。

由制程反应曲线而来的Z-N整定关系如表格3所示。S*表示标准化斜率，S=S/△p，其中△p是在控制输出端p被引用的阶跃变化的幅度。这些整定关系由经验发展而来利用1/4衰减比给予闭环响应。表格3中的整定关系可被用于自动调节过程和非自动调节过程。

如果制程反应曲线具有如b图中显示的典型的S形结构，下面的模型式通常都会满足：（公式略）

公式中B’是被控变量的测量量，P’是控制器输出，两者都被描述为微分变量。注意到这个模型包含了传递函数，是末控原件和敏感变送器的结合，也是过程传递函数。模型参数K，t和&可由制程控制曲线得到。

制程控制曲线方法提供了以下一些优势：

1.只有一项实验是必须完成的。

2.它无需试差。

3.控制器设置计算简单。

然而，PRC方法也有以下缺点：

1.实验在开环条件下完成。因此，如果在实验过程中有巨大的负载变化产生，没有正

确的措施可被采取，实验结果可能会产生巨大偏差。

2.可能很难恰巧在拐点处决定其斜率，尤其是在测量被干扰以及小型记录表被使用的条件下。

3.此方法更容易产生控制器校准误差误差。相反，Z-N法不容易产生校准误差因为控

制器增益在实验过程中已被调整。

4.表格2和3中的推荐设置将产生波动响应尽管他们能提供1/4衰减比。

5.此方法并不适于具有波动开环响应的过程因为Eq.1的过程模型十分不准确。

制程反应曲线法的闭环形式已作为第一个缺点的部分补救方式而被提出。这种方法中，制程反应曲线通过在只有比例控制器的设定点处产生的阶跃变化而产生。Eq.1中的模型参数将从闭环响应中以一种全新的方式进行计算。闭环制程反应曲线的次要缺点是这种模型参数计算比起标准开环法更加复杂。

第三篇：辽工大电气自动化《专业英语》答案

单词：

current电流 voltage电压 variable变量 charge 电荷 resistor电阻 capacitor电容inductor 电感 generator发电机

independent source独立源 dependent source受控源 controlled source受控源 linear resistor线性电阻

voltage-current characteristic伏安特性 short circuit短路 open circuit开路 conductance电导 network网络 node节点 mesh网孔

mesh analysis网孔分析 time domain时域

phasor diagram相量图 frequency domain频域 amplitude振幅，幅度 impedance阻抗

electronics电子学，电子仪器 digital数字的 analog模拟

transducer传感器 excitation激励，激发 binary二进制的 amplifier放大器 resolution分辨率

operational amplifier运算放大器 difference amplifier差动放大器 semiconductor半导体 winding绕组

transformer变压器 interface接口 duty ratio功率比 inverter逆变器 step pulse阶跃脉冲

induction machine感应电机 exciting voltage励磁电压 prime mover原动机

induction generator感应（异步）发电机synchronous machine同步发电机 field winding励磁绕组

Y-connected windings星形连接绕组 turbine generator涡轮发电机 lead导线

flux通量，磁力线 transformer变压器

primary winding一次绕组 secondary winging二次绕组 reluctance磁阻 instruction 指令 document文件

audio signal声频信号，音频信号 program程序 keyboard键盘 software软件

central processing unit中央处理单元 workstation工作站 server服务器 client客户

microcomputer微型计算机 desktop computer台式计算机 notebook computer笔记本电脑 handheld computer掌上电脑 mouse鼠标 sound card声卡 modem调制解调器

operating system操作系统 serial processing串行处理 parallel processing并行处理 discharge放电

megabytes(MB)兆字节 install安装 setup安装

update更新，修改 adapter适配器

computer language计算机语言 high-level language高级语言 compiler编译程序 interpreter解释程序

system software系统软件 application software应用软件 bootstrap program引导程序 date base数据库

coaxial cable同轴电缆 fiber-optic cable光缆 microwave微波 infrared红外线的 broadband宽带 narrowband窄带

electric power system电力系统 fuse保险丝熔断器

transmission line输电线路

interconnection互相连接，互联

power system protection电力系统保护 circuit breaker断路器

electromechanical relay电磁继电器 protective relay保护继电器 thermal relay热继电器

rectifier bridge relay整流桥型继电器 electronic relay电子继电器

open-loop control system开环控制系统 closed-loop control system闭环控制系统选择题： 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 翻译： 6

The modern society 现代社会比以前更加依赖于电力供应。

Electric power systems 电力系统（或电能系统），已经变成工业社会必不可少的部分，它提供电能给现代社会。

The first complete 第一个完整的电力系统（包括有发电机、电缆、保险丝、电表和负载）被托马斯爱迪生建立，它于1882年的9月在纽约城历史上的珍珠街站开始，这是一个直流系统，包括有一个蒸汽机驱动的直流电动机提供电能给方圆1.5公里内的59个消费者。

Voltage levels can 在交流系统中，电压能够很容易被传输，因而为生产、传输和消耗的不同电压的使用提供了灵活性。

The first three-phase 第一个三相传输线于1893年在北美投入使用，它位于南加利弗里亚州2300V12km的传输线。

Eventually 最终在北美60Hz被采用为标准频率，尽管50Hz在其它国家已被使用。

To avoid the 为了避免电压不受限制的数值增升，工业上已经标准化了电压水平。

With the development 随着交流/直流转换设备的开发，高压直流传输系统在一些特殊情况已经变得更加具有吸引力和更加节约了。

The basic requirement 电力系统的最基本的需求是提供给消费者具有可接受的电压和频率的不间断的能源。7

The steady state 电力系统的稳态操作，常常被各种电气设备上各种各样的故障打断。

To maintain the为了维护电力系统的正确操作，有影响、有效的、可靠地保护方案是必需的。

Power system components 电力系统元件被设计成在正常操作坏境下操作。然而，由于任何原因，所说的故障在这是一个异常，应该有一个能够检测这些异常情况的设备是必须的，如果是这样，发生异常的元件或器件被移除，比如说尽可能快的从系统的剩余部分删除它们。

The protection scheme保护方案包括有保护继电器和开关电路，比如说断路器。充当大脑功能的保护继电器是一个非常重要的部件。保护继电器是一个检测设备，它检测故障、确定故障的位置，通过关闭跳闸线圈，发送命令给正确的断路器，从保护继电器获得命令的断路器，仅断开出错的元件，这就是为什么保护继电器为什么是可靠地可维护的和可操作的快速的。This relay 这种继电器，它仍被在使用中，拥有几个重要的特性，比如说比较高的速度，对给定电力输入的比较高的扭矩和更加一致的扭矩。

With the discovery of solid 在上世纪50年代期间，随着固态软件的发现，具有无数优点的静态继电器被开发出来了。

Now the microprocessor 现在基于微处理器和小型计算机的继电方案已经被广泛的使用到世界各地的电力系统中，因为它有无数个优点，比如说自检特性和灵活性。

The overall system 整个系统保护被分成为下列部分：发电机保护、变压器保护、母线保护、反馈线路保护、传输线保护。

Any protection scheme 任何保护方案，基本包括2个部分，它被要求以保障电力系统部件能够抵制异常情况，比如说：继电器保护、断路器保护。

Since faults on a well designed 由于好的设计和健全的系统故障常常是稀少的，继电器仅仅偶尔被用来操作，这就是意味着继电方案通常是理想的，而且只要有故障发生时必须操作，换句话说，它必须是可靠的。Since the reliability 由于可靠性部分依赖于维护，因此继电器必须是容易维护的。

The maloperation of 继电器的误操作可以有两种方式。

Relaying scheme must 继电器方案必须是足够敏感的，以便于区别是正常系统还是故障系统。8.1

In fossil fuel

在化石燃料电厂，煤、石油、或者天然气是在燃烧室中燃烧，燃烧的产品加热水，水被转化成水蒸气，水蒸气驱动机械上与发电机相连的涡轮机。

Coal is taken 煤从仓库中取出，被送到磨煤机与预加热的空气混合，混合物被吹进燃烧室，在那里它被燃烧，烧热室包括一个有管子和被称为蒸发器的合成器，通过蒸发器水被吸进来，在过程中水温上升，直到水蒸发变成水蒸气，水蒸气传过来送到涡轮机，燃烧的气体（烟气），通过机械或电气的除尘器，烟气在被释放到烟囱之前，多达99%的固体颗粒灰尘，被吸尘器移除。

The net efficiency 火力发电厂的净效率通常小于40%被转化成电能（例如，煤的化学能不足40%被转化成电能）。尽管这个数据与工厂的大约30%的平均值相比较还算好一些，超过60%的化石燃料能量被转化成无用的热量。

为了提高效率和节约初级能源，热电能供电系统已被使用很长时间了，在那儿为工业应用和空间加热的电能和水蒸气（或者是热水）同时被产生。在这样的系统里，整个能量效率据说被提高60%至65%。

Some problem associated与火力发电厂相关的使用问题是煤的挖掘和传输带来的安全隐患和其他社会代价，火力发电厂与其他类型的化石燃料发电厂共同承担环境问题，它们包括有酸雨和温室效应。

8.2

In contrast to 水力发电厂与热电厂不同，水力发电厂的能源是从下落的水中获得，这样的电厂输出能量直接与水的流速参量相关联，用每秒立方米来测量水落下通过的距离被水头的米数来测量和一些合适的常量。8.3

Controlled nuclear 可控核裂变是核电站的能量的来源，在裂变过程中通过反应堆传输到冷却液的热量被产生，水是最普通的冷却液，但是气体、有机复合物、液态金属和熔化物的盐也可以作为冷却剂。

In USA 在美国，有两种通用的类型，共同的被称之为亲水反应堆（以便于和使用“重水”区分），它们是沸水反应堆和压水反应堆，两者均使用水作为冷却剂。9

The successful operation 太空交通工具，太空飞船，太空站和可重构的飞行控制系统的成功操作依赖于使用在这些探险事业的大量控制系统的正确操作。For a given 对一个励磁电流的给定值，一个必须的电压值被应用到电刷上以产生电机速度的期望值。Systems in which the output quantity 这种输出量对输入量没有影响的系统被称为开环控制系统。

Systems in which the output has 这样的输出量对输入量有直接影响的系统被称之为闭环控制系统。Comparison between the 参考输入和反馈信号两者之间进行比较，差值作为激励信号。

The fundamental difference 开环控制系统和闭环控制系统之间的最根本的区别是反馈行为，这个反馈可以是连续的或者是断续的。

This rapid growth 反馈控制系统的快速增长是被计算机的同样快速发展和广泛使用加速的。

The control theory 上个世纪五十年代末发展起来的控制理论可以被分类为经典控制理论，它被有效的应用到许多控制设计问题中，特别是单输入单输出系统，从那时开始，控制理论已经被发展成为更复杂的系统和多输入多输出系统的设计。

Hall and Harris appliedHall和Harris应用频率响应分析法到反馈系统的研究中，这种方法加快了控制理论作为一个整体的发展。

Laplace transform theory 拉普拉斯变换理论和网络理论也加入到根轨迹的计算中。

Depending upon the 根据已知因素和控制系统问题的简单性或复杂性，设计者可以单独使用一种方法或几种方法的组合。

第四篇：电气自动化专业英语 第二章 英汉对照

Fundamentals of solid-state power device

第二章 固体功率器件的基本原理

2.1 Introduction（绪论）

本章将集中讨论固态功率器件或功率半导体器件，并且只研究它们在采用相控（电压控制）或频率控制（速度控制）的三相交流鼠笼式感应电机的功率电路中的应用。

2．2固态功率器件

五种用于固态交流电机控制中的功率元器件是： 二极管；晶闸管（例如：可控硅整流器 SCR）；电子晶体管；门极可关断晶闸管（GTO）；双向可控硅。

晶闸管 SCR 和双向可控硅一般用于相位控制（相控）。各种二极管，晶闸管SCR，电子晶体管，门极可关断晶闸管的组合用于频控。这些器件的共性是：利用硅晶体形成的薄片构成P-N结的各种组合。对二极管，SCR，GTO 一般 P 结叫正极 N 结叫负极；相应的电子晶体管叫集电极和发射极。这些器件的区别在于导通和关断的方法及电流和电压的容量。让我们根据他们的参数简单看一下这些元器件。

2．2．1二极管

图2.1显示了一个二极管，左边部分显示的是在硅晶体中的一个 PN 结，右边显示的是 二极管的原理图符号。当P相对于 N 是正时，由于节上有一个相当低的压降，前向电流开始流动。当极性相反时，只有一个极小的反向漏电流流动。这些用图2.2所示。前向电压通常大约有1V，不受电流额定值的影响。

二极管正向导通电流的额定值取决于其尺寸和设计，而这二者是根据器件散热的要求来确定的，以保证器件温度不超过最大结温（通常为200C）。

反向击穿电压是二极管的另一个重要参数。它的值更取决于二极管的内部设计而不是它的物理尺寸。注意：一个二极管只有当加上正向电压时才会正向导通。没有任何固有（内在的）的方法控制导通的电流和电压值。

二极管主要用在交流电路中作整流器，这意味着它们把 AC 整流成 DC，同时产生的直流电流和电压值没有固有的控制方法。单二极管可用额定值到4800A 和最大反向电压 1200V，2000A 最大反峰电压4400V（peak reverse voltage）。

2．2．2晶闸管

图2.3显示了晶闸管（一般也叫可控硅）的 PN 结排列和它的原理图符号。注意这组从正到负结为PNPN结构，还有一个门极连到了内部的 P 层。

如果没有连门极，并且阳极加反向电压，从正极到负极就没有电流通过。这是因为内部 P 结由于未通电而工作在阻断电路。这种情况对于正向阻断状态也是正确的。然而，当阳极是正的并且正信号作用到门上，则电流将从正极一直流向负极即使门极没有正信号。

换言之，门极能打开晶闸管但不能关断它。关断晶闸管的唯一方法是通过外部方式在正极强加上一个零电流。因此在前向导通只能通过强加零电流停止方面，晶闸管与二极管是相似的。然而，晶闸管与二极管在如何启动前向导通方面是不同的。（1）阳极是正（2）门时刻为正。这个特性暗指了术语“可控硅”。

图2.4阐明了晶闸管的稳态伏安特性。注意反向电压和反向泄漏电流的形状与二极管的很相似。反向电压导通时比二极管的高，通常有1.4V。阻断状态也有一个极小的前向泄漏电流。

在二极管中，稳态电流值是由器件的性能和底座（散热器）散发的热量确定的。晶闸管的最大结温比二极管要低，大约在125C。这意味着在同样的额定电流下，加上1。4V 的前向压降，晶闸管比二极管的前向压降大的多。单晶闸管可用额定值在最大反向电压2200V 超 过2000A，在在最大反向电压4000V 超过1400A。

2．2．3电子晶体管（电子管）

图2.5给出了一个典型功率电子管的结排列，原理符号图和伏安特性。如果集电极为正，除非在基电极和发射极间有电流才有电流从集电极到发射极。与晶闸管比较，晶体管没有自锁功能。只有在基极有电流时。电流才能从集电极流到发射极。基极开路，集电极到发射极将阻断电流。

功率电子管与晶闸管在控制前向导通的启动时相似。它与晶闸管不同的地方在于它能控制关断和交流电机频率控制所必需的换向。

注意伏安特性没有显示反向特性。一般的，一个反向分流二极管连在发射极和集电极之间，以保护电子管受反向电压伤害。功率电子管的可用额定值是最高反向电压1000V400A。

2．2．4门极可关断晶闸管 GTO

图2.6显示了 GTO 的原理符号。GTO与晶闸管的相似处在于PNPN结的排列和前向电流的操作。如果阳极是正的，导通由通过作用在门上的正脉冲启动。然而硅片和结是利用特殊特性设计的，所以即使阳极保持正值，加到门上的强负电流作用迫使前向电流阻断。GTO常用的瞬间额定值是 PRV1200V2400A。

2．2．5双向可控硅

图2.7显示了双向可控硅的原理符号图。一个双向可控硅由一个特殊的晶闸管包（包含前向和反向晶闸管）组成，由一个门引线来操作。他们常用在调光器电路中或者作为继电器的开关，这样截止态下很小的泄漏电流不会引起其它控制器的误操作。随着电流容量的增加以及其可用性，使得可控硅可以用于交流电机的相位控制中。

2．3功率半导体容量

功率器件在稳态交流电机马力范围大于600V 时如何用，用在哪里摘要显示在表2.1中。马力额定值基于没有并联的器件。

2．4功率半导体的物理特性

在物理特性方面，三类最常用的功率半导体是：（1）栓接式（2）薄片或冰球式（3）绝缘散热器式。他们的共同特征是需要与其它器件有物理联系，这器件叫散热器，为了保持结温在设计值内把内部热量散发出去。散热器吸收结的热量并通过散热片，轮片（螺旋桨叶片）或者液体冷却剂发散出去。（液体冷却剂几乎从不用于600V 级的固态交流电动机控制中，不包含在我们的讨论中。）这三类功率半导体的不同在于它们如何安装，他们如何与散热器连接。

2．4．1栓接式

螺纹部分可能是PN结的一部分，或者是与有源电子部分电子绝缘。在任一种情况下，螺纹部分常常插入散热器的螺纹孔。

栓接式器件在小马力额定值下常用来作为直接功率控制器件，在大马力额定值下常用来作为辅助保护器件。在后一种情况下，它们常直接安装在较大器件使用的散热器上，如冰球式设计。

2．4．2冰球式器件

典型冰球式功率器件可能是二极管，可控硅或 GTO。尺寸范围直径大约从25MM到 100MM。每一个平面即不是P也不是N结。该平面可以热传递和导电。冰球式器件典型安装是联接铝型材的散热器。特别的箝位电路，联接绝缘混合剂和扭矩扳手都必须保证最佳的热传递和电导率。

由于栓接式和冰球式器件的散热器都能传递电流，他们必须与机械底托电子绝缘。轮片可以加到散热器上增加热量排放并且使得可以连续额定功率工作。

由于散热器能在同样电压水平下作为功率器件，冰球式和栓接式的固态AC电动机控制必须通过附件（外壳）供给。附件（外壳）必须有合适的通风口或热交换器使得热量能散发。将这套设计用于全封闭外壳中是不切实际的，例如象 NEMA12的密封盒或相似的外围物。

2．4．3绝缘散热器件

绝缘散热器功率器件可以是二极管，可控硅，GTO，三极管或双向可控硅。每个包中包含器件的联合体，在内部以线连接。区别的特征是术语“绝缘散热器”。在每个包下面有一个铝底盘。这个底板与功率器件之间是导热并绝缘的。结的大部分热量传给了铝盘。这个底 板依次安装在第二个更大的散热底板上。这个更大的散热底板在背面有扇面。

绝缘散热器的设计使它自己是个完全封闭的设计。他们也有经过预包装的已经内部加固过的复合器件的优点。其缺点是通过底部安装的底板散热的能力有限，所以连续负荷状态时间要比安装开放的散热器冰球式器件的时间小。尽管如此，绝缘散热器在一般应用和器件容量上都迅速增长。在较高的左上角的排列是唯一的，同样它联合了有所有封闭设计的绝缘散热器概念的冰球式的优点（例如易替换，易互换）它也被恰当的称为“开放块状”模式。

2．5换流

在深入的讨论实际的固态交流电机的控制之前，将换流的概念及其种类阐述是必要的。换流的不同类型指所有讨论的固态电动机控制。换流是功率半导体器件中负载电流被截止或停止流动或转换到另一回路的过程。有以下三种换流方式：（1）自然或线电压换流（2）负载换流和（3）强制换流。

2.5.1自然或线电压换流

图2.8为用于将交流转换为直流的功率半导体电路，在数学上可以证明这种特殊电路可 以将60Hz460V 三相交流电转换为包含360Hz 脉动成分的600V 直流电。

因为60Hz 正弦交流线电压在每次正和负半周结束时都会过零，因此在线电压的每个半 周结束时，功率半导体是自动（关断）换流的，这也就是自然或电网（线电压）换流。

假设某一时刻图2.8电路产生的直流电压作用于一个具有反极性的电压源之上（见图 2.9），且该直流电压稍高于600V，如果该半导体器件为二极管，则会导致短路的发生。但是，如果这些器件是晶闸管、三极管或可关断晶闸管，由于它们除非触发，都处于关断状态，没有电路流过，所以不会有像使用二极管时的短路现象发生。因为器件将在每个半周经历一次零电压，所以如果它们在每个半周的任意时刻导通后，在每个周期结束时，交流线电压将使器件换流。这也是由电流从直流端流向交流端的自然或线电压换流。

图2.10所示为一种连接于交流鼠笼感应电机交流接线端的半导体功率装置，如同图2.8 和图2.9，图

2.10中的功率器件在将在每个交流线电压正弦波周期经历一次零电压。因此，这些器件可以是二极管、晶闸管、三极管和可关断晶闸管，或是双向可控硅。二极管可以导致线路和电机短路，所以二极管是多余的。对图2.10，晶闸管和双向晶闸管对于相控比较实用，因为它们可以被关断。可关断晶闸管和三极管由于其固有的关断能力不相适应，所以它们也不适用于图2.10。图2.10是另一种自然或线电压换流应用的例子。

2.5.2负载换流

负载换流发生于如下情形：负载具有某种特性可以导致交流电压自动为零，继而将导致器件每半个周期换流或关断一次。电机的旋转加上直流场的效果导致电机输入端正弦电压的产生。这种正弦波电压，如果连接到功率半导体器件，将提供半周一次的换流或关断，这就是负载换流，见图2.11。

电路见图2.11，它不能用于交流鼠笼式感应电机，因为激励或励磁电流来源于与线电流 功率部件相同的电源。可以为功率半导体控制系统加装特殊电路，一旦感应电机速度达到某 一值时，可以为电机提供负载换流。对于大型电机这样更为节省成本，但对于373kW/600V 的电机不太多见。强制换流技术用于这类电机。

2.5.3强制换流

图2.12所示为由功率半导体馈电的交流鼠笼式感应电机，依次由直流源馈电。如上所述，交流鼠笼式感应电机不能产生换流或使正弦波形转变极性，假设期望通过依次开、闭功率半 导体器件以提供电机的频率调节，则强制换流必须用于器件的关闭。

如果是三极管，基极信号将使其导通，基极信号的撤除将使其截止，三极管的强制换流 不需要其它功率器件。

对可关断可控硅，正门极脉冲使其导通，而负门极脉冲使其产生换流或关断，与三极管 一样，其强制换流不需要其它辅助功率器件

对于前面提到的晶闸管，门电路对关断无效，必须由与阴极和阳极并联的辅助功率器件 使阴极和阳极之间电流为零。典型的结构包括一个电容和一个晶闸管，如图2.13所示，当主晶闸管导通时，电容充电，主晶闸管关断的同时，辅助晶闸管同时导通，因而电容放电，强 制主晶闸管阳极中的电流为零。

2.6 总结

紧记功率半导体器件在固态交流电机控制中使用的三种重要的选项是：（1）功率半导体器件（二极管、晶闸管、三极管和可关断晶闸管和双向可控硅）可以 用于控制交流电压、交流转换为直流、直流转换为交流、和直流开关。（2）采用哪种类型的器件取决于要实现的功能和器件输入和输出侧功率电流的特性。决定很大程度取决于可以使用的换流类型——电网、负载、或强迫换流。（3）器件的物理特性（拴接式、冰球式、或绝缘散热式）和相关的冷却要求，在很大 程度上取决于对成本的均衡考虑和控制器外壳的要求。记住这三种选项的判据和性能，让我们期待下一步器件会有最好的表现，从将它们用于 固态交流电机的相控启动器开始

第五篇：自动化专业英语

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=

步骤: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.一个控制系统是稳定的数量是否包围的(1,0)点的GH图的数量相等的两极与积极的真实部分GH。被包围的方向都必须在一个τs的相反方向。

“GH”是在开环传递函数上。τs在s-plane的右半平面开放。

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