(完整版)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)思考題和課后習(xí)題答案

1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)- 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)( 阮毅 陳伯時(shí))課后答案包括思考題和課后習(xí)題第2章 2-1 直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點(diǎn)？答：調(diào)壓調(diào)速，弱磁調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速。特點(diǎn)略。2-2簡(jiǎn)述直流PWM變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。答： 直流 PWM 變換器基本結(jié)構(gòu)如圖， 包括 IGBT 和續(xù)流二極管。 三相交流電經(jīng)過(guò)整流濾波后送 往直流PWM變換器，通過(guò)改變直流PWM變換器中IGBT的控制脈沖占空比，來(lái)調(diào)節(jié)直流 PWM 變換 器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。2-3直流PWM變換器輸出電壓的特征是什么？答：脈動(dòng)直流電壓。2=4為什么直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)比V-M系統(tǒng)能夠獲得

2、更好的動(dòng)態(tài)性能？答：直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流PWM變換器的時(shí) 間常數(shù) Ts 等于其 IGBT 控制脈沖周期 (1/fc ) ， 而晶閘管整流裝置的時(shí)間常數(shù)Ts 通常取其最大失控時(shí)間的一半( 1/ ( 2mf) 。因fc 通常為 kHz 級(jí)，而 f 通常為工頻( 50 或60Hz)為一周內(nèi))，m整流電壓的脈波數(shù)，通常也不會(huì)超過(guò)20,故直流PWM變換器時(shí)間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時(shí) 間常數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動(dòng)態(tài)性能更好。 2=5 在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中， 當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止不動(dòng)時(shí)， 電樞兩端是否還有電壓？電路中是否 還有電 流？為什么？ 答： 電樞兩端還有電壓，

3、因?yàn)樵谥绷髅}寬調(diào)速系統(tǒng)中， 電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓僅取決于直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因?yàn)殡姌须妷汉碗姌须娮璧拇嬖凇?-6直流PWM變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會(huì)產(chǎn)生什么后果？ 答：為電動(dòng)機(jī)提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會(huì)使電動(dòng)機(jī)在電樞電壓瞬時(shí)值為零時(shí)產(chǎn)生過(guò)電 壓。2-7直流PWM變換器的開關(guān)頻率是否越高越好？為什么？ 答：不是。因?yàn)槿糸_關(guān)頻率非常高，當(dāng)給直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，有可能導(dǎo)致電樞電流還未上升 至負(fù)載電流時(shí)， 就已經(jīng)開始下降了， 從而導(dǎo)致平均電流總小于負(fù)載電流， 電機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。 2-8 泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何抑制？答： 泵升電壓是當(dāng)電動(dòng)

4、機(jī)工作于回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)， 由于二極管整流器的單向?qū)щ娦裕?使得電動(dòng)機(jī)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^(guò)整流裝置反饋回交流電網(wǎng)， 而只能向?yàn)V波電容充電， 造成 電 容兩端電壓升高。 泵升電壓過(guò)大將導(dǎo)致電力電子開關(guān)器件被擊穿。 應(yīng)合理選擇濾波電容 的容量，或采用泵升電 壓限制電路。 2-9 在晶閘管整流器 - 電動(dòng)機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中， 為什么轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而降低？ 答： 負(fù)載增 加意味著負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大，電機(jī)減速，并且在減速過(guò)程中，反電動(dòng)勢(shì)減小，于是電 樞電流增 大，從而使電磁轉(zhuǎn)矩增加，達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，電機(jī)不再減速，保持穩(wěn)定。故負(fù)載增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)較增加之前降低。 2-10 靜差率和調(diào)速范圍有何關(guān)系

5、？靜差率和機(jī)械特性硬度是一回事嗎？舉個(gè)例子。答：D=(nN/4n)(s/ (1-s )。靜差率是用來(lái)衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的，)而機(jī)械特性硬度是用來(lái)衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的降落的。2-11 調(diào)速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關(guān)系？為什么必須同時(shí)提才有意義？答：D=(nN/4n)( s/ (1-s)。因?yàn)槿糁豢紤]減小最小靜差率，則在一定靜態(tài)速降下，允許 ) 的調(diào)速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調(diào)速范圍，則在一定靜態(tài)速降下， 允許的最 小轉(zhuǎn)差率又大得不能滿足要求。因此必須同時(shí)提才有意義。2-12 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？改變給定電壓能否改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？為什么

6、？如 果給 定電壓不變，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)是否能夠改變轉(zhuǎn)速？為什么？如果測(cè)速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁發(fā)生了變 化，系統(tǒng)有無(wú)克服這種干擾的能力？ （已驗(yàn)證） 答： 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié) （由轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置和電壓放大器構(gòu)成） ， 可獲得比 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性， 從而保證在一定靜差率下， 能夠提高調(diào)速范圍。 改變給定電壓能改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖兘o定電壓則改變實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋電壓與給定電壓的偏差，從而改變電力電子變換器的輸出電壓，即改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，改變了轉(zhuǎn)速。 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)而不改變給定電壓能改變轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖冝D(zhuǎn)速反饋系數(shù)則改變實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋電壓，而給定電壓不變，則電壓偏差改變，從而電力

7、電子變換器輸出電壓改變， 即電動(dòng)機(jī)電樞電壓改變， 轉(zhuǎn)速改變。 若測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化， 則反饋電壓發(fā)生變化， 當(dāng)給定電壓一定時(shí)， 則電壓偏差發(fā)生變化，從而轉(zhuǎn)速改變。故系統(tǒng)無(wú)克服測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化干擾的能力。2-13 為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無(wú)靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸 入偏差電壓 U=0時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少？它決定于哪些因素？答： 因?yàn)榉e分調(diào)節(jié)器能在電壓偏差為零時(shí)仍有穩(wěn)定的控制電壓輸出， 從而克服了比例調(diào)節(jié)器必須要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一比例控制的調(diào)速系統(tǒng)存在靜差的根本原因。 當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為零時(shí)， 調(diào)節(jié)器輸出電壓應(yīng)為一個(gè)恒定的積分終值

8、。 它取決于 輸入偏差量在積分時(shí)間內(nèi)的積累，以及積分調(diào)節(jié)器的限幅值。2-14 在無(wú)靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測(cè)速發(fā)電機(jī)精 度的 影響？為什么？答：仍然受影響。因?yàn)闊o(wú)靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)誤差為零，因此若給點(diǎn)電 源發(fā)生偏移，或者測(cè)速發(fā)電機(jī)精度受到影響而使反饋電壓發(fā)生改變，系統(tǒng)仍會(huì)認(rèn)為是給定或轉(zhuǎn) 速發(fā)生改變，從而改變轉(zhuǎn)速，以達(dá)到電壓偏差為零。2-15 在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)下列參數(shù)發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用？為 什么？（已驗(yàn)證） （1 ）放大器的放大系數(shù)Kp 。（2）供電電網(wǎng)電壓Ud 。（ 3）電樞電阻Ra。（4）電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流If

9、。（5）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)答： （ 1 ）有。假設(shè)Kp 減小，則控制電壓減小，則電力電子變換器輸出減小，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降；而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，則反饋電壓減小，則偏差電壓增大，則控制電壓增大，則轉(zhuǎn)速上升。 （ 2 ）有。不解釋。 （ 3）有。不解釋。（ 4）有。不解釋。（ 5）沒(méi)有。不解釋。2-16 在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)晶閘管整 流裝置的輸出電壓Ud 較之負(fù)載變化前是增加、減少還是不變？ 在無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)中， 突加負(fù)載后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速n 和整流裝置的輸出電壓Ud 是增加、 減 少還是不變？ （已驗(yàn)證） 答： （ 1） Ud 減小。因負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速上升，反

10、饋電壓增加，給定電壓一定，偏差電壓減小， 控制電壓減小，故輸出電壓減小。 （ 2 ） n 不變， Ud 增加。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓，故不變；略。一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的2-1 簡(jiǎn)述直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。 答：直流調(diào)速系統(tǒng)常以（調(diào)壓調(diào)速）為主，必要時(shí)輔以（弱磁調(diào)速） ，以（擴(kuò)大調(diào)速范圍） ， 實(shí)現(xiàn)（額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速） 。2-2直流調(diào)壓調(diào)速主要方案有（G-M調(diào)速系統(tǒng)，V-M調(diào)速系統(tǒng)，直流PWM調(diào)速系統(tǒng)）2-3 V-M 調(diào)速系統(tǒng)的電流脈動(dòng)和斷續(xù)是如何形成的？如何抑制電流脈動(dòng)？11-12 答： 整流器輸出電壓大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)， 電感儲(chǔ)能， 電流上升，整流器輸出電壓小于反電動(dòng)勢(shì) 時(shí)，

11、電感放能，電流下降。整流器輸出電壓為脈動(dòng)電壓，時(shí)而大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)而小于，從而導(dǎo) 致了電流脈動(dòng)。 當(dāng)電感較小或電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)，電流上升階段電感儲(chǔ)能不夠大，從而導(dǎo)致當(dāng)電流下降時(shí)， 電感已放能完畢、電流已衰減至零，而下一個(gè)相卻尚未觸發(fā)，于是形成電流斷續(xù)。2-4 看 P14 圖簡(jiǎn)述 V-M 調(diào)速系統(tǒng)的最大失控時(shí)間。14答：t1時(shí)刻某一對(duì)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)延遲角為a1,在t2>t1 時(shí)刻，控制電壓發(fā)生變 化，但此時(shí)晶閘管已導(dǎo)通，故控制電壓的變化對(duì)它已不起作用，只有等到下一個(gè)自然換向點(diǎn)t3時(shí)刻到來(lái)時(shí)，控制電壓才能將正在承受正電壓的另一對(duì)晶閘管在觸發(fā)延遲角a2后導(dǎo)通。 t3-t2 即為失控時(shí)間，最大

12、失控時(shí)間即為考慮t2=t1 時(shí)的失控時(shí)間。2-5 簡(jiǎn)述 V-M 調(diào)速系統(tǒng)存在的問(wèn)題。16 答： 整流器晶閘管的單向?qū)щ娦詫?dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的不可逆行性。 整流器晶閘管對(duì)過(guò)電壓過(guò)電流的敏感性導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行不可靠性。 整流器晶閘管基于對(duì)其門極的移相觸發(fā)控制的可控性導(dǎo)致的低功率因數(shù)性。2-6簡(jiǎn)述不可逆PWM變換器（無(wú)制動(dòng)電流通路與有制動(dòng)電流通路）各個(gè)工作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和 電流通路。 17-18 2-7 調(diào)速時(shí)一般以電動(dòng)機(jī)的（額定轉(zhuǎn)速）作為最高轉(zhuǎn)速。2-8 （調(diào)速范圍）和（靜差率）合稱調(diào)速系統(tǒng)的（穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)） 。 2-8 一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指（在最低轉(zhuǎn)速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍）

13、。2-9 簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)。 答：在閉環(huán)系統(tǒng)中，每增加（或減少）一點(diǎn)負(fù)載，就相應(yīng)地提高（或降低）一點(diǎn)電樞電壓， 使電動(dòng)機(jī)在新的機(jī)械特性下工作。因此閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)上就是無(wú)數(shù)開環(huán)機(jī)械特性上各取一個(gè)相應(yīng)的工作點(diǎn)連接而成 的。2-10 簡(jiǎn)述比例反饋控制的規(guī)律。 答： 比例控制的反饋控制系統(tǒng)是（被調(diào)量有靜差） 的控制系統(tǒng)； 反饋控制系統(tǒng)的作用是（抵抗前向通道的擾動(dòng)，服從給定） ； 反饋系統(tǒng)的精度依賴于（給定和反饋檢測(cè)的精度） 。2-11 簡(jiǎn)述積分控制規(guī)律答：積分控制可以使系統(tǒng)在無(wú)靜差的情況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速。 2-12 比例調(diào)節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器有何不同？答：比例

14、調(diào)節(jié)器的輸出只取決于（輸入偏差的現(xiàn)狀） ，而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了（輸 入 偏差量的全部歷史）2-13 簡(jiǎn)述比例積分控制規(guī)律。 答：比例部分能（迅速響應(yīng)控制作用） ，積分部分則（最終消除穩(wěn)態(tài)偏差） 。2-14 微機(jī)控制的調(diào)速系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？ 答： （信號(hào)離散化，信息數(shù)字化） 。 2-15 旋轉(zhuǎn)編碼器分為哪幾種？各有什么特點(diǎn)？ 答：絕對(duì)式編碼器：常用語(yǔ)檢測(cè)轉(zhuǎn)角信號(hào)，若需要轉(zhuǎn)速信號(hào)，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)角微分。 增量式編碼器：可直接檢測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)。2-16 數(shù)字測(cè)速方法有哪些精度指標(biāo)？ 答： （分辨率，測(cè)速誤差率） 。2-17 采用旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測(cè)速方法有（M， T， M/T）。高低全2-18 為什么積分需限

15、幅？ 答： 若沒(méi)有積分限幅， 積分項(xiàng)可能很大， 將產(chǎn)生較大的退飽和超 調(diào)。2-19 簡(jiǎn)述帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性的特點(diǎn)。答： 電流負(fù)反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻KpKsR， 導(dǎo)致當(dāng) Id=Idcr 時(shí)， 機(jī)械 特性急劇下垂； 比 較 電 壓 Ucom 與 給 定 電 壓 Un* 作 用 一 致 ， 相 當(dāng) 于 把 理想空載轉(zhuǎn)速提高到 n0'=（KpKs（Un*+Ucom）/（Ce（1+K）。二、公式和特性1 .整 流電壓平均值：Ud0=（m/兀）Umsin（m/兀）cos a （ Um/m_單相全波/ 三 相半波/ 三相全 波_，2匿/，2匿/，6匿/2

16、/3/6 ）2 .V-M 調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性方程： n=（Ud0-IdR）/Ce3 . 晶閘管整流器最大失控時(shí)間： Tsmax=1/mf4 . 調(diào)速范圍定義式： D=nmax/nmin5 .靜差率定義式：s=A n/n6. 閉環(huán)靜特性與開環(huán)靜特性： ncl=(Ud0cl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K) nop=(Ud0op-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce 7.調(diào)速范圍，靜差率和額定速降之間的關(guān)系式(開環(huán)和閉環(huán))：D_=(nN/n_)(s/(1-s)(ncl= nop/(1+K) ) 8.轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的K定義式及表達(dá)式：K=KpKs” /

17、Ce9.臨界開環(huán)放大倍數(shù)Kcr=(Tm(Tl+Ts)+TsA2)/(TlTs)K(Tl=L/R |Tm=(GDA2)R)/(375CeCm) ) 10.各種數(shù)字測(cè)速方法其分辨率和測(cè)速誤差率表達(dá)式： nM=(60M1)/(ZTc) | QM=60/(ZTc) |6 M=1/M1 | nT=(60f0)/(ZM2) | QT=(ZnA2)/(60f0-Zn)| 8 T=1/(M2-1) | nMT=(60f0M1)/(ZM2)=nT?M1 | QMT=60/(ZTc)=QM| 8 MT= 低速一 8 T | 高速一SM| 11.連續(xù)式 PI 算式：？u(t尸Kpe(t)+(1/t ) f (0_t

18、)e(t)dt12.位置式 PI 算式：u(k尸Kpe(k)+(Tsam/° )匯(i=0_k)e(i) 13. 增量式 PI 算式：u(k)=u(k)-u(k-1)=Kp(e(k)-e(k-1)+(Tsam/t )e(k)1.V-M 調(diào)速-系統(tǒng)原理圖：2.(無(wú)制動(dòng)和有制動(dòng))直流 PWM變換器-電動(dòng)機(jī)-電路原理圖： 3. 轉(zhuǎn)高負(fù)反饋直流調(diào)高系統(tǒng)- 系統(tǒng)原理圖： 4. 轉(zhuǎn)高負(fù)反饋直流調(diào)高系統(tǒng)- 靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖： 5.轉(zhuǎn)高負(fù)反饋直流調(diào)高系統(tǒng)- 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖： 6. 帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)高系統(tǒng)- 靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)各工作狀態(tài)下的電壓和電流波

19、形： 2. 帶電流截止負(fù)反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)高系統(tǒng)- 靜特性：第3章 三、思考題 3-1 在恒流起動(dòng)過(guò)程中，電樞電流能否達(dá)到最大值 Idm ？為什么？答：不能。因?yàn)楹懔魃哌^(guò)程中，電流閉環(huán)調(diào)節(jié)的擾動(dòng)是電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，是一個(gè)線性漸 增的斜坡擾動(dòng)量，而電流閉環(huán)采用的 PI 調(diào)節(jié)器對(duì)斜坡擾動(dòng)無(wú)法消除靜差，故Id 略低于 Idm 。 3-2 由于機(jī)械原因，造成轉(zhuǎn)軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調(diào)高系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 (未驗(yàn)證) 答：電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)高恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當(dāng)大，從而使ASR 迅高達(dá)到飽 和，又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)高由于轉(zhuǎn)軸堵死無(wú)法提升，故ACR 無(wú)法退飽和，因此系統(tǒng)處于ASR 飽和狀態(tài)。 3-3

20、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增加轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)”，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓Un和實(shí)際轉(zhuǎn)速n是增加、減小還是不變？(已驗(yàn)證) 答：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)”增加， 則轉(zhuǎn)高反饋電壓Un 增加，給定電壓Un* ，則轉(zhuǎn)高偏差電壓減小， 則 ASR 給定電壓Ui* 減小， 則控制電壓Uc 減小， 則轉(zhuǎn)高 n 減?。晦D(zhuǎn)高 n 減小，則轉(zhuǎn)高反饋電壓 Un 減小，直到轉(zhuǎn)高偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)高反饋電壓Un 不變，且實(shí)際轉(zhuǎn)高 n 減小。3-4 雙閉環(huán)直流調(diào)高系統(tǒng)調(diào)試時(shí)， 遇到下列情況會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ (未通過(guò)驗(yàn)證， 求姐) ( 1) 電流反饋極性接反。 ( 2 )轉(zhuǎn)高極性接反。 答： ( 1 )由于電流環(huán)的

21、正反饋?zhàn)饔?，電樞電流將持續(xù)上升，轉(zhuǎn)高上升飛快，電動(dòng)機(jī)飛車。 (2)由于轉(zhuǎn)速環(huán)的正反饋?zhàn)饔茫珹CR無(wú)法退飽和，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù)恒流上升。3-5 某雙閉環(huán)調(diào)高系統(tǒng)， ASR、 均采用 PI 調(diào)節(jié)器， ACR 調(diào)試中怎樣才能做到 Uim*=6V 時(shí)， Idm=20A; 如欲使 Un*=10V 時(shí)，n=1000rpm,應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？ 答：(1)調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)3=0.3;(2)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)“=0.01。3-6 在轉(zhuǎn)高、 電流雙閉環(huán)直流調(diào)高系統(tǒng)中， 若要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)高， 應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？改變 轉(zhuǎn)高 調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)Kn 行不行？( = =| )改變電力電子變換器的放大倍數(shù) Ks 行不行？改變轉(zhuǎn) 速反

22、饋系數(shù)a行不行？若要改變電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的什么參數(shù)？ 答： 通?？梢哉{(diào)節(jié)給定電壓。 改變 Kn 和 Ks 都不行， 因?yàn)檗D(zhuǎn)高電流雙閉環(huán)直流調(diào)高系統(tǒng)對(duì) 前 向通道內(nèi)的階躍擾動(dòng)均有能力克服。也可以改變 a ,但目的通常是為了獲得更理想的機(jī)械特性。若要改變堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)3。3-7 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)， 兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是 多 少？為什么？答：輸入偏差電壓皆是零。因?yàn)橄到y(tǒng)無(wú)靜差。則ASR輸出電壓Ui*=Ui= 3 Id= 3 IdL ; ACR輸出電壓 Uc=Ud0/Ks= M P62。3-8 在雙閉環(huán)系統(tǒng)中， 若速度調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)

23、器， 或電流調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器， 對(duì)系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答： 速度調(diào)節(jié)器對(duì)階躍擾動(dòng)的靜差由 0 變?yōu)?1/ （ 1+Kn），或電流調(diào)節(jié)器對(duì)階躍擾動(dòng)的靜差由 0 變?yōu)?1/ （ 1+Kc），而對(duì)斜坡擾動(dòng)的靜差變得更大。3-9 從下述五個(gè)方面來(lái)比較轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉 環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)： （ 1 ）調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。 （ 2）動(dòng)態(tài)限流性能。（ 3 ）起動(dòng)的快速性。 （ 4） 抗負(fù)載擾動(dòng)的性能。 （ 5 ） 抗電源電壓波動(dòng)的性能。 答： 3-10 根據(jù) ASR 和ACR 的作用，回答（均為PIR ） （已驗(yàn)證） ：（ 1）雙閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行中，如果電流

24、反饋信號(hào)線斷開， 系統(tǒng)仍能正常工作嗎？ （ 2） 雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，若電動(dòng)機(jī)突然失磁，最終電動(dòng)機(jī)會(huì)飛車嗎？ 答： （ 1 ）穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速不變，電流減小。 （ 2）不會(huì) 飛車，而是停轉(zhuǎn)。一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的3-1 為了實(shí)現(xiàn)（電流的實(shí)時(shí)控制和快速跟隨） ，希望電流調(diào)節(jié)器（不要）進(jìn)入飽和狀態(tài)，因此， 對(duì)于靜特性來(lái)說(shuō)，只有（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和與不飽和兩種情況） 。3-2 當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和且穩(wěn)態(tài)時(shí)，它們的輸入偏差電壓分別為（ 0）。3-3 當(dāng) ASR 輸出 （達(dá)到限幅值 Uim* ） ， 轉(zhuǎn)速外環(huán)呈 （開環(huán)狀態(tài)） ， 轉(zhuǎn)速變化對(duì)轉(zhuǎn)速環(huán) （不會(huì)）產(chǎn) 生影響，雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)（電流

25、無(wú)靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)） 。穩(wěn)態(tài)時(shí)， Id （=） Idm。3-4 電流限幅值 Idm 取決于（電動(dòng)機(jī)的容許過(guò)載能力和系統(tǒng)要求的最大加速度） 。3-5 簡(jiǎn)述采用兩個(gè)PI 調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)外閉環(huán)的效果。 答： 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm 時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差， 此時(shí)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到 Idm 時(shí)， 對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為飽和輸出 Uim* ， 此時(shí)電流調(diào) 節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差，起到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)作用。3-6 簡(jiǎn)述 ASR 的退飽和條件。 答：當(dāng) ASR 處于飽和狀態(tài)時(shí)，若實(shí)際轉(zhuǎn)速大于給定轉(zhuǎn)速，則反饋電壓大于給定電壓，使偏差 電壓小于零

26、，則 ASR 反向積分， 從而退飽和，返回線性調(diào)節(jié)狀態(tài)。 3-7 簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速電流負(fù)反饋控制電流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程。 63 3-8 簡(jiǎn)述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)。 （飽和非線性控制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制）3-9 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的抗擾性能主要包括（抗負(fù)載擾動(dòng)；抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)） 。3-10 簡(jiǎn)述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用。 答： 作為主導(dǎo)調(diào)節(jié)器， 在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中， 使轉(zhuǎn)速快速跟隨給定電壓變化， 穩(wěn)態(tài)時(shí)減小轉(zhuǎn)速誤差， 采用 PIR 可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。 對(duì)負(fù)載變化其抗擾作用。 其輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)允許最大電流。3-11 簡(jiǎn)述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中電流調(diào)節(jié)器的作用。 答： 作為內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)

27、器， 在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過(guò)程中， 使電流緊緊跟隨給定電流變化。 對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用。 在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中，保證獲得電動(dòng)機(jī)最大允許電流， 從而加快動(dòng)態(tài)過(guò)程。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載或堵轉(zhuǎn)時(shí)， 限制電樞電流最大值， 起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。 一旦故障消失， 系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。二、公式和特性1 .P62 穩(wěn)態(tài)時(shí)：Un*=Un= a n= a n0 Ui*=Ui= 3 Id= 3 1dL Uc=Ud0/Ks=（Cen+IdR）/Ks=（Ce（Un*/a ）+IdR）/Ks2 .轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：=Un*m/nm3 .電流反饋系數(shù)：3 =Ui*m/Idm 1.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng) -系統(tǒng)原理圖：2.轉(zhuǎn)速電流

28、反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)- 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖： 3. 轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.時(shí)間最優(yōu)的理想過(guò)渡過(guò)程： 2. 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性：第4章一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的4-1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)中當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，電樞電壓瞬時(shí)值（）零，是（正負(fù)脈寬相等的交 變脈沖電壓） ， 故（電流也是交變的） ， 稱為 （高頻微振電流） ， 其平均值為 （）不能產(chǎn)生（平均轉(zhuǎn)矩） 。4-2 高頻微振電流對(duì)電機(jī)有何影響？ 答：消除電機(jī)正反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起動(dòng)力潤(rùn)滑作用。同時(shí)也增大了電機(jī)的損耗。二、公式和特性1 .雙極式控制可逆 PWM變換器輸出電壓平均值：Ud=（2ton/T-1）Us 1.調(diào)速

29、系統(tǒng)四象限運(yùn)行-示意圖：2.橋式可逆PWM變換器電路-原理圖：3.橋式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)主電路-原理 圖：第5章5-1 對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大？電機(jī)機(jī)械特性越軟調(diào)速范圍越大嗎？答： 帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時(shí)， 普通籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速時(shí)的穩(wěn)定工作范圍為 0<s<sm ， sm本 來(lái)就不大，因此調(diào)速范圍也不大。降壓調(diào)速時(shí)，機(jī)械特性變軟，但sm 不變，故調(diào)速范圍不變。5-2 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)， 為何要電壓協(xié)調(diào)控制？在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)， 保持電壓恒定是否可 行？為何在基頻以下時(shí)，采用恒壓頻比控制，而在基頻以上保持電壓恒定？答： 因?yàn)槎ㄗ与妷侯l率變化時(shí)， 將導(dǎo)致氣隙磁通

30、變化，影響電動(dòng)機(jī)工作。 在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，若保持電壓恒定，則在基頻以上時(shí)，氣隙磁通將減少，電動(dòng)機(jī)將出力不足；而在基頻以下時(shí)，氣隙磁通將增加，由于磁路飽和，勵(lì)磁電流將過(guò)大，電動(dòng)機(jī)將遭到破壞。 因此保持電壓恒定不可行。 在基頻以下時(shí)，若保持電壓不變，則氣隙磁通增加，由于磁路飽和，將使勵(lì)磁電流過(guò)大，破壞電動(dòng)機(jī)，故應(yīng)保持氣隙磁通不變，即保持壓頻比不變，即采用恒壓頻比控制；而在基頻以上 時(shí)，受繞組絕緣耐壓和磁路飽和的限制，電壓不能隨之升高，故保持電壓恒定。5-3 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)， 基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式？為什 么？所謂恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，是否指輸出功率或轉(zhuǎn)矩恒定？若

31、不是，那么恒功率和恒轉(zhuǎn) 矩調(diào)速究竟是指什么？答：在基頻以下調(diào)速，采用恒壓頻比控制，則磁通保持恒定，又額定電流不變，故允許輸出轉(zhuǎn)矩恒定，因此屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。在基頻以下調(diào)速，采用恒電壓控制，則在基頻以上隨轉(zhuǎn)速的升高，磁通將減少，又額定電流不變，故允許輸出轉(zhuǎn)矩減小，因此允許輸出功率基本保持不變，屬于恒功率調(diào)速方式。恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式并不是指輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩恒定， 而是額定電流下允許輸出的功 率或允許輸出的轉(zhuǎn)矩恒定。5-4基頻以下調(diào)速可以是恒壓頻比控制，恒定子磁通（f）m&恒氣隙磁通jm和恒轉(zhuǎn)子磁通。mr的控制方式，從機(jī)械特性和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面分析與比較四種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：恒壓

32、頻比控制最容易實(shí)現(xiàn)， 其機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能滿足一般調(diào)速要求，低速時(shí)需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補(bǔ)償定子阻抗壓降。恒定子磁通。ms恒氣隙磁通 jm和恒轉(zhuǎn)子磁通jmr的控制方式均需要定子電壓補(bǔ)償，控制 要復(fù)雜一些。恒定子磁通。ms和恒氣隙磁通 。m的控制方式雖然改善了低速性能，但機(jī)械特性還是非線性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。恒轉(zhuǎn)子磁通jmr控制方式可以獲得和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，性能最佳。5-5常用的交流PWM有三種控制方式，分別為SPWM CFPWMF口 SVPWM論述它們的基本特征及各 自的優(yōu)缺點(diǎn)。 答：略。5-6分析CFPWM控制中，環(huán)寬h對(duì)電流波動(dòng)與開關(guān)頻率的

33、影響。答：略。5-7 三相異步電動(dòng)機(jī)Y 聯(lián)結(jié)， 能否將中性點(diǎn)與直流側(cè)參考點(diǎn)短接？為什么？ 答： 不宜。 因?yàn)楫?dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行時(shí)其中性點(diǎn)可能會(huì)有不平衡電流流過(guò)。5-8 當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)由正弦對(duì)稱電壓供電， 并達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)， 可以定義電壓相量U 、 電流相量 I 等，用于分析三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作狀態(tài)， 5.4.5 節(jié)定義的空間矢量us 、 is 與相量有何區(qū)別？在正弦穩(wěn)態(tài)時(shí)，兩者有何聯(lián)系？答： 空間矢量位置固定 （如空間矢量uAO 固定在 A 相繞組軸線上） ， 但大小隨時(shí)間變化；而相量大小是不變的 （如有效值相量其大小即為穩(wěn)態(tài)時(shí)的有效值） ， 但位置隨相角變化。 穩(wěn) 態(tài)時(shí)，空間矢量

34、相當(dāng)于一種相角固定的瞬時(shí)值相量。5=9采用SVPWM控制，用有效工作電壓矢量合成期望的輸出電壓，由于期望輸出電壓矢量是連續(xù) 可調(diào)的，因此，定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E可以是圓，這種說(shuō)法是否正確？為什么？ 答： 不正確。盡管期望輸出電壓矢量是連續(xù)的，然而其作用時(shí)間是斷續(xù)的，因此定子磁鏈?zhǔn)?量 只能是斷續(xù)的。5-10總結(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，若 Us=f （co 1, Is）設(shè)置不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生什么影 響？一般說(shuō)來(lái)，正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的內(nèi)環(huán)，系 統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？ 答：一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的5-1 簡(jiǎn)述矢量控制的基本思想。答： 將逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為

35、一體， 以在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為目標(biāo)來(lái)控制變頻器工 作。5-2 異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中， 基頻以下調(diào)速采用 （恒壓頻比） 控制， 稱為 （恒轉(zhuǎn)矩）調(diào) 速；基頻以上采用（保持電壓不變）控制，稱為（近似的恒功率調(diào)速） 。為什么？略5-3 六拍式逆變器控制的異步電動(dòng)機(jī)正六邊形定子磁鏈的大小與 （直流側(cè)電壓Ud ） 成正比，而 與（電源角頻率）成反比。在基頻以下調(diào)速時(shí)，應(yīng)（保持正六邊形定子磁鏈的最大值恒定）。若 直流側(cè)電壓Ud恒定，則3 1越小時(shí)， t越大，勢(shì)必'導(dǎo)致（| Ws （k） | ）增大。因此，要保持 正六邊形定子磁鏈不變，必須使 Ud/ co 1為常數(shù)，這意味著在變頻的同

36、時(shí)必須調(diào)節(jié)直流電壓Ud ， 造成了控制的復(fù)雜性。有效的方法是（插入零矢量） 。 5-4 簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想。答：保持（氣隙磁通。m不變）的前提下，通過(guò)控制（轉(zhuǎn)差頻率cos）來(lái)控制（轉(zhuǎn)矩） 。5-5轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)通過(guò)（最大轉(zhuǎn)差頻率）間接 限制（了最大的允許電流） 。 5-6 與直流調(diào)速系統(tǒng)相似， 轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程分為（轉(zhuǎn)矩上升） （恒轉(zhuǎn)矩、升速）與（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）三個(gè)階段：在恒轉(zhuǎn)矩升速階段，（ASR不參與調(diào)節(jié)，相當(dāng)于（轉(zhuǎn)速開環(huán)），在正反饋內(nèi)環(huán)作用下，保持（加速度恒定）；轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR（退出飽和） ，進(jìn)入（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段） ，最后達(dá)到穩(wěn)態(tài)。5-7 簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速閉

37、環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程。 答：轉(zhuǎn)矩上升階段： 恒轉(zhuǎn)矩升速階段： 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)： 二、 公式和特性1. 公式略 1. 異步電動(dòng)機(jī)等效電路圖： 2. 交-直-交電壓源型PWM變頻器主電路：（各個(gè)元件作用需知）3.轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：1.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性：2.異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串阻調(diào)速機(jī)械特性：3.異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速機(jī)械特性：4.異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速控制特性：第6章一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的6-1異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)（高階、非線性、強(qiáng)耦合）的（多變量）系統(tǒng)。6-2異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型由（

38、磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程、運(yùn)動(dòng)方程）組成。6-3異步電動(dòng)機(jī)每個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)牵ㄗ愿写沛湥┖停ɑジ写沛湥┲汀?-4繞組間的互感分為哪幾類？答：定子三相彼此之間和轉(zhuǎn)子三相彼此之間的互感，因其位置固定，故為常值。 定子任一相與轉(zhuǎn)子任一相之間的互感，因其相對(duì)位置變化， 故為（角位移）的函數(shù)。6-5為什么說(shuō)異步電動(dòng)機(jī)的三相原始數(shù)學(xué)模型不是物理對(duì)象最簡(jiǎn)潔的描述？答：由異步電動(dòng)機(jī)三相數(shù)學(xué)模型的約束條件（。）可知，對(duì)于無(wú)中性線 Y/Y聯(lián)結(jié)繞組的電 動(dòng)機(jī)，三 相變量中只有兩相是獨(dú)立的。 6-6不同坐標(biāo)系中電動(dòng)機(jī)模型等效的原則是：（在不同坐標(biāo)下繞組所產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)相等）6-7三相繞組可以用（互相獨(dú)立的兩相正

39、交對(duì)稱繞組）等效代替，等效的原則是（）。6-8坐標(biāo)變換有（3/2變換及其反變換）和（2r/2s變換及其反變換）。6-9異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)坐標(biāo)變換簡(jiǎn)化其數(shù)學(xué)模型時(shí)，若以靜止正交坐標(biāo)為變換方向，定轉(zhuǎn)子繞組的變換方式有何不同？ 答：異步電動(dòng)機(jī)定子繞組是靜止的， 因此只要進(jìn)行（3/2變換） 即可，而轉(zhuǎn)子繞組是旋轉(zhuǎn)的，因此必須通過(guò)（3/2變換）及（2r/2s變換），才能變換到（靜止兩相正交坐標(biāo)系）。6-10 （3/2變換）將（按2兀/3分布的三相繞組）等效為（互相垂直的兩相繞組），消除了（定 子三相繞組間）以及（轉(zhuǎn)子三相繞組間）的相互耦合，減小了狀態(tài)變量的維數(shù)，簡(jiǎn) 化了定轉(zhuǎn)子的自感矩陣。6-11 （2r/2

40、s變換）將（相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定轉(zhuǎn)子繞組）等效為（相對(duì)靜止的等效繞組），消除了（定轉(zhuǎn)子繞組間夾角對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響）。6-12 （2r/2s變換）將非線性耦合矛盾從磁鏈方程轉(zhuǎn)移到電壓方程，沒(méi)有改變對(duì)象的（非線 性耦合程度。）6-13 （2s/2r變換）是用（旋轉(zhuǎn)繞組）代替（原來(lái)靜止的定子繞組），并使等效的轉(zhuǎn)子繞組與等 效的定子繞組（重合），且保持（嚴(yán)格同步），等效后定轉(zhuǎn)子繞組間（不存在）相對(duì)運(yùn)動(dòng)。6-14 （靜止正交坐標(biāo)系動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型）一 > （旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型）轉(zhuǎn)速為（）。6-15旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系的優(yōu)點(diǎn)在于 （增加了一個(gè)輸入量1,提高了系統(tǒng)控制的自由度） 。二、 公式和特性1.異步電動(dòng)

41、機(jī)三相動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：磁鏈方程 +電壓方程+ 轉(zhuǎn)矩方程+運(yùn)動(dòng)方程+約 束條件：習(xí)題解答（供參考）習(xí)題二2.2 系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 1000100 r/min ,要求靜差率s=2%,那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是多少?解:1000 0.02 (10 0.98) 2.04rpm系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04rpm 。2.3 某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特性為n°max 1500r/min ,最低轉(zhuǎn)速特性為n0min 150r/min ,帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落nN 15r/min ,且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降不變，試問(wèn)系統(tǒng)能夠達(dá)到的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)允許的靜差率是多少？ 解：1)調(diào)速范圍 D

42、nmax/nmin (均指額定負(fù)載情況下)nmax n°maxnN 1500 15 1485nmin n°min nN 150 15 135D nmax nmin 1485 135 112) 靜差率 snN/n。15/150 10%2.4 直流電動(dòng)機(jī)為 PN=74kW,UN=220V , In=378A , nN=1430r/min , Ra=0.023Q。相控整流 器內(nèi)阻Rrec=0.022Q。采用降壓調(diào)速。 當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械要求 s=20%時(shí)，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。如果s=30%時(shí)，則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少？ ？解：Ce (Un In Ra), nN (220 378 0.023

43、).1430 0.1478V. rpmn INR. Ce 378 (0.023 0.022) , 0.1478 115rpmD nNS/ n(1 s) 1430 0.2 115 (1 0.2) 3.1D nNS/ n(1 s) 1430 0.3 115 (1 0.3) 5.332.5 某龍門刨床工作臺(tái)采用V-M調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動(dòng)機(jī)PN60kW,UN 220V, I n 305A,nN 1000r/min ,主電路總電阻 R=0.18 Q ,Ce=0.2V?min/r,求：(1)當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落nN為多少？(2)開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率SN多少？(3)若

44、要滿足D=20,sw 5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落nN又為多少？解：(1) nN IN R Ce 305 0.18 0.2 274.5r/min(2) SN nN . n0 274.5. (1000 274.5) 21.5%(3) n nNS D(1 s) 1000 0.05 20 0.95 2.63r/min. 、 一一* 一一一 2.6 有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所不，已知給定電壓Uu 8.8V、比例調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kp 2、晶閘管裝置放大系數(shù) Ks 15、反饋系數(shù)丫 =0.7。求：(1)輸出電壓Ud ;(2)若把反饋線斷開，Ud為何值？開環(huán)時(shí)的輸出電壓是閉環(huán)是的多少倍？ (3

45、)若把反饋系數(shù)減至丫 =0.35 ,當(dāng)保持同樣的輸出電壓時(shí)，給定電壓Uu應(yīng)為多少？解：(1)UdKpKsU；八1 KpKs ) 2 15 8.8/(1 2 15 0.7) 12V(2) Ud 8.8 2 15 264V ,開環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的 22倍*FI(3) Uu Ud(1 KpKs ), KpKs 12 (1 2 15 0.35). (2 15) 4.6V2.7 某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r/min150r/min ,要求系統(tǒng)的靜差率 s 5% ,那么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100r/min ,則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有多大？解： 1) D nNs/

46、nN 1 s10 1500 2%/ nN 98%nN1500 2%/98% 10 3.06r / min2) Kn0P / ncl 1 100/3.06 1 31.72.8 某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的速降為8 r/min,如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到 30,它的速降為多少？在同樣靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴(kuò)大多少 倍？解：n 1 Kncl1 15 8 128opci如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為：ncl n0P/1 K 128/ 1 304.13rpm在同樣靜差率要求下，D可以擴(kuò)大 ncl1/ ncl2 1.937倍2.9 有一 V-M 調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù)

47、PN=2.2kW, U n=220V, In=12.5A, n n=1500 r/min ,電樞 電阻Ra=1.5Q,電樞回路電抗器電阻 RL=0.8 Q,整流裝置內(nèi)阻 Rrec=1.0 觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放 大倍數(shù)Ks=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍 D=20,靜差率S<=10%。(1)計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降"op和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降A(chǔ)ncl。(2)采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。(3)調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)Un*=15V時(shí)，Id=IN, n=nN ,則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)”應(yīng)該是多少？(4)計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。解：(1)n Un In R /Ce

48、Ce220 12.5 1.5 /1500 201.25/1500 0.134Vmin/rn Un In R /Cenop In R /Ce 12.5 3.3/0.134 307.836r / minnN is/ D 1 s 1500 10% /(20*90% ) 8.33r / min所以，ncl8.33r/mincl(2)/-J(3) (4) n K DKsUn 1dR/Ce1 K KUn/ 1 K I d R/ Ce 1 K p s neneKno。/ ncl1 307.836/8.33 1 35.955opci150035.955 15/1 35.95512.5 3.3/ 0.134 1

49、 35.9550.0096V min/ rK *Ce 35.955* 0.134可以求得,Kp e 14.34Ks *35* 0.0096也可以用粗略算法:Un Un n,*Un1515000.01Kp KCe/Ks , Kp35.955 0.134/ 35 0.0113.762.10在題2.9的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求堵車t電流Idbl 2In,臨界截止電流I dcr 1.2I N ,應(yīng)該選用多大的比較電壓和電流反饋采樣電阻？要求電流反饋采樣電阻不超過(guò)主電路總電阻的 1/3，如果做不到，需要增加電流反饋放大器，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計(jì)算電流反饋放大系數(shù)。這時(shí)電流反饋

50、采樣電阻和比較電壓各為多少？解：(1) Idbl 2In 25A, I dcr 1.2In 15AI dcr U com / Rs15 U com / RsI dblU n U com2515 Ucom /RsRs1.5Ucom 15 1.5 22.5V(2)(R /3)1.0 1.5 0.8 /3 1.1 ,Rs (R /3)不符合要求，取Rs 1.1 ,需加電流反饋放大器由于需要的檢測(cè)電阻值大，說(shuō)明要求的電流信號(hào)值也大。要同時(shí)滿足檢測(cè)電阻小和電流信號(hào)大的要求，則必須采用放大器，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大。為此，取 Rs 1.1,則 Ucom Idcr Rs 15 1.1 16.5V（3） 當(dāng) Id

51、 Idcr 時(shí)，有* _n KpKsUn/Ce 1 KKpKsKiRsIdUcom /Ce 1 KRId/Ce1*KpKsUn當(dāng)n=0時(shí)，KiUcom /Ce1 KKDKsKiRs 1d/ Ce1 Kp s se*I dbl K p Ks U nKiUcom / RKpKsKi RsKiUcom /KiRs2515 16.5Ki/1.1 KiKi15/ 22.513.51.362.11在題2.9的系統(tǒng)中，若主電路電感L=50mH ,系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛輪慣量 GD2=1.6Nm 2,整流裝置采用三相零式電路， 試判斷按題 2-9 要求設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行？如 要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，允許的

52、最大開環(huán)放大系數(shù)是多少？解： L 50mH ， GD21.6Nm2 ， R 3.3 ， Ce 0.134V /rpmTlL / R 0.05 / 3.3 0.015 s2Tm GD2R / 375CeCm1.6 3.3/ 375 0.134 0.134 30 / 3.145.28 / 64.33 0.082sTs 0.00333sKTm Tl TsTs2 /TlTs0.082 0.015 0.00333 0.003332 (/ 0.0151* 0.00333)0.0015 0.003332 / 0.00004983 30.52可見(jiàn)與前面的 K>35.955 相矛盾，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。要使系統(tǒng)

53、能夠穩(wěn)定運(yùn)行， K 最大為 30.52 。2.12 有一個(gè)晶閘 - 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)， 已知： 電動(dòng)機(jī)：PN2.8kW， UN 220V ， IN 15.6A ，nN 1500r/min , Ra =1.5 ，整流裝置內(nèi)阻 Rec=1Q,電樞回路電抗器電阻 Rl =0.8 Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K s 35 。(1)系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速范圍D 30時(shí)的靜差率s值。(2) 當(dāng) D 30 ， s 10% 時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。(3) 如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D 30， s 10% ，在Un* 10V 時(shí) Id IN ，n n N ，計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)和放大器放大系數(shù)K p

54、 。解：Ce 220 15.6 1.5 / 1500 0.1311V min/ r(1)nop IN R /Ce 15.6 3.3/0.1311 392.68r /minnmin 1500/30 50s nop / n0 min 392.68 / 392.68 5088.7%(2)0.1 n/ n 50 n5/0.9 5.56r / min(3)* _ _n K p K sU n /Ce 1 K R I d / Ce 1 KK K p Ks /Ce* _ _1500 K KsU n / Ce 1 K R 15.6 / Ce 1 K psn eeKnop/ ncl 1297.48/5.561 52.52.13 旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024，倍頻系數(shù)4，高頻時(shí)鐘脈沖頻率f01MHz ，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)均采用16位計(jì)數(shù)器，M法測(cè)速時(shí)間為0.01s,求轉(zhuǎn)速n 1500r/min和n 150r/min時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差