20151電力拖動自動控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題

1、電力拖動自動控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題一、簡答題：1、為什么直流電動機(jī)在電力拖動領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用？答：直流電動機(jī)具有良好的起、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。2、在電機(jī)拖動自動控制系統(tǒng)課程體系內(nèi)，為什么非常重視直流拖動控制系統(tǒng)部分？答：直流拖動控制系統(tǒng)在理論和實踐上都比較成熟，而且從反饋閉環(huán)控制的角度來講，又是交流拖動系統(tǒng)的基礎(chǔ)。3、直流電動機(jī)調(diào)速的基本方法有幾種？答：調(diào)節(jié)勵磁電壓、調(diào)節(jié)勵磁磁通、改變電樞回路電阻4、直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源有哪些種類？答：旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組、靜止可控整流器、直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器5、在直流調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)，晶

2、閘管有何缺陷？答：（1）晶閘管的單向?qū)щ娦圆辉试S電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難。（2）晶閘管對過電壓過電流和過高的du/dt和di/dt都十分敏感，任意指標(biāo)超過允許值都可能使原件快速損壞。（3）系統(tǒng)在深度調(diào)速狀態(tài)時，晶閘管的導(dǎo)通角很小，使得系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，產(chǎn)生較大諧波，引起電網(wǎng)電壓畸變，使附近用電設(shè)備損壞。（4）晶閘管依靠反向偏置電壓關(guān)斷，強迫關(guān)斷電路中電容易失效，從而無法通過充放電提供反壓，造成電路失控使晶閘管無法關(guān)斷。6、牽引傳動系統(tǒng)的基本控制方式有幾種類型？答：(沒找到)7、V-M直流調(diào)速系統(tǒng)中，晶閘管整流橋的觸發(fā)角在何范圍時系統(tǒng)電功率處于何種狀態(tài)？答：觸發(fā)角為0-90時，晶閘管

3、整流橋處于整流狀態(tài)，系統(tǒng)輸出電功率。觸發(fā)角為90-180時，晶閘管整流橋處于逆變狀態(tài)，系統(tǒng)吸收電功率。8、V-M直流調(diào)速系統(tǒng)中，可能會出現(xiàn)電流斷續(xù)現(xiàn)象，有何種危害，又有哪些抑制措施？答：危害：電流斷續(xù)使得系統(tǒng)空載轉(zhuǎn)速很高，機(jī)械特性變軟；使電動機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩斷續(xù)，對生產(chǎn)機(jī)械不利。 抑制措施：增加整流電路相數(shù)、設(shè)置平波電抗器、采用反并聯(lián)可逆線路，形成環(huán)流，使電流連續(xù)。9、調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)包括哪些？答：調(diào)速范圍、靜差率10、反饋控制系統(tǒng)的有何作用？答：同開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的機(jī)械特性硬度提供，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)；靜差率更??；調(diào)速范圍更大。11、為何需要可逆調(diào)速系統(tǒng)？答：單組晶閘管裝置供電的調(diào)速

4、系統(tǒng)中，電動機(jī)都只是朝著一個方向旋轉(zhuǎn)的，因此只能獲得單象限運行，然而許多的生產(chǎn)機(jī)械卻要求電動機(jī)正反轉(zhuǎn)和快速制動，需要四象限運行的特性，此時必須采用可逆調(diào)速系統(tǒng)。12、直流電動機(jī)電樞反接可逆線路的形式有哪多種？并說明每種方式的適用場所。答：接觸器切換的可逆線路，適用于不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。晶閘管開關(guān)切換的可逆線路，適用于中小容量的可逆拖動系統(tǒng)。兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆線路，適用于頻繁正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。13、在直流電機(jī)可逆調(diào)速系統(tǒng)中，若采用兩組晶閘管裝置反并聯(lián)方式供電，試分析工作原理。答：V-M系統(tǒng)工作狀態(tài)正向運行正向制動反向運行反向制動電樞端電壓極性+-電樞電流極性+-+電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向+-電動機(jī)

5、運行狀態(tài)電動回饋電能電動回饋發(fā)電晶閘管工作組別和狀態(tài)正組、整流反組、逆變反組、整流正組、逆變機(jī)械特性所在象限一二三四14、單組晶閘管裝置供電的V-M系統(tǒng)在拖動起重機(jī)類型負(fù)載提升和下放重物時，如何工作？ 答：單組晶閘管裝置帶位勢性負(fù)載，當(dāng)控制角0E,輸出整流電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩提升重物，此時晶閘管裝置工作在整流狀態(tài)。當(dāng)控制角90180時，平均輸出電壓為負(fù)值，且理想空載值|-Ud0|-E|,-E為重物帶動電機(jī)產(chǎn)生的反向感生電動勢，從而產(chǎn)生電流和轉(zhuǎn)矩，方向與提升重物時相同，從而平衡重力矩，此時晶閘管裝置工作在逆變狀態(tài)，將重物的勢能轉(zhuǎn)化為電能，回饋到電網(wǎng)中。15、兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)中，是否有環(huán)流

6、？并說明環(huán)流對系統(tǒng)有何危害？有何益處？答：反并聯(lián)可逆線路的兩組晶閘管之間通常存在環(huán)流。危害：顯著加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗無用功率，環(huán)流過大時還會損壞晶閘管裝置。益處：可將環(huán)流用作流過晶閘管的基本負(fù)載電流，使電機(jī)空載或輕載時仍然輸出電流連續(xù)，避免斷續(xù)帶來的非線性現(xiàn)象和對系統(tǒng)靜、動態(tài)性能的影響。少量的環(huán)流還能保證電流無間斷反向，加快反向的過渡過程。16、在兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)中，兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時出現(xiàn)的環(huán)流，此類環(huán)流稱為何種環(huán)流類型？有何消除方法。答：一定控制角下穩(wěn)定工作時出現(xiàn)的環(huán)流為靜態(tài)環(huán)流。靜態(tài)環(huán)流分為：直流平均環(huán)流和瞬時脈動環(huán)流。消除方法：直流平均環(huán)流：保

7、證滿足的條件，一般利用=工作配合制。瞬時脈動環(huán)流：在環(huán)流回路中串入環(huán)流電抗器。17、在V-M系統(tǒng)反并聯(lián)可逆調(diào)速系統(tǒng)，兩組橋的工作狀態(tài)？答：電機(jī)正向運行：正組整流；電機(jī)正向制動：反組逆變；電機(jī)反向運行：反組整流；電機(jī)反向制動：正組逆變。18、按照實現(xiàn)無環(huán)流控制原理的不同，無環(huán)流可逆系統(tǒng)可以分為哪兩大類？答：邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)和錯位控制的無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。19、無環(huán)流邏輯控制器的輸入與輸出關(guān)系是什么？答： 輸入信號：電流給定極性和轉(zhuǎn)矩極性信號；輸出信號：封鎖正反組脈沖信號。通過電平檢測、邏輯判斷、延時電路、和聯(lián)鎖保護(hù)裝置組成的控制器將輸入的模擬信號變?yōu)檩敵龅臄?shù)字信號。21、在頻繁起動的直

8、流調(diào)速系統(tǒng)中，如何設(shè)計起動過程？答：（沒找到）22、晶閘管-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)固有的技術(shù)缺陷是什么？答：（1） 存在電流的諧波分量，在深度調(diào)速時轉(zhuǎn)矩脈動大，限制調(diào)速范圍。（2） 深度調(diào)速時功率因數(shù)低。（3） 系統(tǒng)中的平波電抗器限制了系統(tǒng)的快速性。23、簡述PWM調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)越性。答：（1） 線路簡單，功率原件少。（2） 開關(guān)頻率高，電流連續(xù)性好，諧波少，功率因數(shù)高。（3） 低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，調(diào)速范圍寬。（4） 系統(tǒng)頻帶寬，快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強。（5） 系統(tǒng)損耗發(fā)熱小，裝置效率高。24、PWM變換器的基本作用是什么？答：PWM變換器就是采用脈沖寬度調(diào)制的一種直流斬波器，在中小型功率系

9、統(tǒng)中取代常規(guī)晶閘管控制電路以達(dá)到快速的調(diào)速控制，并起到顯著節(jié)能的效果。25、簡述脈寬調(diào)制變換器PWM變換器的分類？答：PWM變換器分為不可逆PWM變換器和可逆PWM變換器。不可逆PWM變換器分為不可制動式和可制動式?？赡鍼WM變換器分為雙極式、單極式和受限單極式。26、論述簡單型不可逆PWM變換器工作原理。畫圖說明。 答：晶體管VT由脈寬可調(diào)的脈沖電壓Ug驅(qū)動。一個開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)0tton時，Ug為正，VT飽和導(dǎo)通，電源電壓加到電動機(jī)電樞兩端。當(dāng)tontT時，Ug為負(fù)，VT截止，電樞失去電源，經(jīng)二極管VD續(xù)流。通過調(diào)節(jié)Ug的占空比即可調(diào)速。27、論述有制動功能的不可逆PWM變換器工作原理。畫圖

10、說明。答：啟動運行時，VT1和VT2的驅(qū)動電壓大小相等方向相反。一個開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)0tton時，Ug1為正，VT1飽和導(dǎo)通，Ug2為負(fù)，VT2截止。此時，電源電壓加到電樞兩端，電流id沿圖中回路1流通。當(dāng)tontT時，Ug1和Ug2都變換極性，VT1截止，但VT2不導(dǎo)通，id沿回路2續(xù)流，給VT2施加反壓徹底關(guān)斷。即VT1和VD2交替導(dǎo)通而VT2始終不通。制動運行時，VT2、VD1輪流導(dǎo)通，而VT1始終不通。28、橋式可逆PWM變換器的控制方式如何分類？答：通過改變驅(qū)動脈沖信號的形式控制不同的晶體管導(dǎo)通進(jìn)行分類?？煞譃殡p極式、單極式、受限單極式。29、雙極式H型可逆PWM變換器的輸出平均電壓的

11、表達(dá)式為何？并說明占空比的調(diào)節(jié)范圍與運行工況的關(guān)系？答： 其中 占空比的范圍為-11。當(dāng)01時，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)-10時，電動機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)=0時，電動機(jī)為帶有高頻微震的停轉(zhuǎn)。30、簡述雙極式型PWM變換器的優(yōu)缺點？答：（1）電流連續(xù)（2）電動機(jī)可在四象限中運行（3）微震電流能消除靜摩擦死區(qū)（4）晶體管脈沖較寬導(dǎo)通可靠（5）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍大31、論述電能回饋與泵升電壓的限制措施。畫圖說明。答：電能回饋：晶閘管整流橋工作在整流狀態(tài)時向負(fù)載輸出電能；工作在逆變狀態(tài)時，負(fù)載將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能向電網(wǎng)回饋。泵升電壓的限制措施：采用由分流電阻Rb和開關(guān)管VTb組成的泵升電壓限制電路。當(dāng)濾波電容C的端電壓

12、超過規(guī)定的泵升電壓允許數(shù)值時，VTb導(dǎo)通，接入分流電路，把回饋電能的一部分消耗在分流電阻中。二、回答題1、調(diào)速范圍和靜差率的定義是什么？ 2、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么？ 答：當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時，它們的輸入偏差電壓和輸出電壓都是零，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出限幅電壓 Uim 決定了電流給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器 ACR的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm.4、試述轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的三個基本特征。 答：（1）具有比例放大器的反饋控制系統(tǒng)其被調(diào)量總是有靜差的。 （2）抵抗擾動與服從給定。 （3）系統(tǒng)的精度依賴于

13、給定電源和反饋檢測的精度。5、在無靜差轉(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速發(fā)電機(jī)精度的影響？并說明理由。答：系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測的精度。因此轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度還受給定電源和測速發(fā)電機(jī)精度的影響。6、晶閘管-電動機(jī)系統(tǒng)需要快速回饋制動時，為什么必須采用可逆線路？ 答：當(dāng)電動機(jī)需要回饋制動時，由于反電動勢的極性未變，要回饋電能必須產(chǎn)生反向電流，而反向電流是不可能通過 VF 流通的，這時，可以通過控制電路切換到反組晶閘管裝置 VR，并使它工作在逆變狀態(tài)，產(chǎn)生逆變電壓，電機(jī)輸出電能實現(xiàn)回饋制動。7、解釋正組逆變和反組逆變，并說明這兩種狀態(tài)各出現(xiàn)在何種場合？ 答：正組逆變電樞

14、端電壓為負(fù)，電流為正，電動機(jī)逆向運轉(zhuǎn)，回饋電能，工作在第四象限。反組逆變電樞端電壓為正，電流為負(fù)，電動機(jī)正向運轉(zhuǎn)，回饋發(fā)電，工作在第二象限。8、有靜差系統(tǒng)與無差系統(tǒng)的區(qū)別。答：根本區(qū)別在于結(jié)構(gòu)上(控制器中)有無積分控制作用，PI控制器可消除階躍輸入和階躍擾動作用下的靜差，稱為無靜差系統(tǒng)，P控制器只能降低靜差，卻不能消除靜差，故稱有靜差系統(tǒng)。9、什么叫環(huán)流? 并說明有環(huán)流可逆系統(tǒng)的適用場合。答：只限于兩組晶閘管之間流通的短路電流稱為環(huán)流。適用于中小容量系統(tǒng), 有較高快速性能要求的系統(tǒng)。10、試述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的三個階段和三個特點，以及動態(tài)性能。 答：(1)三個階段：第 1 階段為電流

15、上升階段，第 2 階段為恒流升速階段，第 3 階段為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。 (2)三個特點：飽和非線性控制，準(zhǔn)時間最優(yōu)控制，轉(zhuǎn)速超調(diào)。 (3)動態(tài)性能：動態(tài)跟隨性能；動態(tài)抗擾性能。三、填空題1、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中，兩個調(diào)節(jié)器采用 串級 聯(lián)接，其中轉(zhuǎn)速反饋極性為 負(fù)反饋 、電流反饋極性為 負(fù)反饋 。2、直流斬波器的幾種常用的控制方法：T不變，變 脈沖寬度調(diào)制（PWM） ；不變，變 T 脈沖頻率調(diào)制（PFM） ；和T都可調(diào) 改變占空比的混合型調(diào)制 。3、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，采用PI調(diào)節(jié)器，穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)速n取決于 給定電壓 、ASR的輸出量取決于 負(fù)載電流 。4. 各種電力拖動自動控制系統(tǒng)都是

16、通過控制 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 來工作的。5. V-M系統(tǒng)中，采用三相整流電路，為抑制電流脈動，可采用的主要措施是 設(shè)置平波電抗器 。6、在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為了限制全壓啟動和堵轉(zhuǎn)電流過大，通常采用 電流截止負(fù)反饋 。7、在配合控制的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)中，存在的是 直流平均環(huán)流 ，可用 串接環(huán)流電抗器 抑制。8、采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)啟動時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器經(jīng)歷 不飽和、 飽和、退飽和 三種狀態(tài)。四、選擇題1. 帶有比例調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，如果轉(zhuǎn)速的反饋值與給定值相等，則調(diào)節(jié)器的輸出為（ A ）A、零； B、大于零的定值C、小于零的定值； D、保持原先的值不變2. 無靜差調(diào)速系統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)

17、器中P部份的作用是（ D ）A、消除穩(wěn)態(tài)誤差； B、不能消除穩(wěn)態(tài)誤差也不能加快動態(tài)響應(yīng)C、既消除穩(wěn)態(tài)誤差又加快動態(tài)響應(yīng)；D、加快動態(tài)響應(yīng)3轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的兩個調(diào)速器通常采用的控制方式是 ( B )APID BPI CP DPD4靜差率和機(jī)械特性的硬度有關(guān)，當(dāng)理想空載轉(zhuǎn)速一定時，特性越硬，則靜差率( A ) A越小 B越大 C不變 D不確定5下列異步電動機(jī)調(diào)速方法屬于轉(zhuǎn)差功率消耗型的調(diào)速系統(tǒng)是 ( D )A降電壓調(diào)速 B串級調(diào)速 C變極調(diào)速 D變壓變頻調(diào)速6雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，在恒流升速階段時，兩個調(diào)節(jié)器的狀態(tài)是( A ) A. ASR飽和、ACR不飽和 B. ACR飽和、ASR不飽和

18、C. ASR和ACR都飽和 D. ACR和ASR都不飽和7、無靜差單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)時，轉(zhuǎn)速的給定值與反饋值相同，此時調(diào)節(jié)器的輸出（ D ）。 A、為0 B、正向逐漸增大 C、負(fù)向逐漸增大 D、保持恒定終值不變8、下列交流異步電動機(jī)的調(diào)速方法中，應(yīng)用最廣的是（ C ）。 A、降電壓調(diào)速 B、變極對數(shù)調(diào)速 C、變壓變頻調(diào)速 D、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速9、控制系統(tǒng)能夠正常運行的首要條件是（ B ）。 A、抗擾性 B、穩(wěn)定性 C、快速性 D、準(zhǔn)確性10、在電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)無法抑制（ B ）的擾動。 A、電網(wǎng)電壓 B、電機(jī)勵磁電壓變化 C、給定電源變化 D、運算放大器參數(shù)變化11、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)定運行時，控制電壓 的大小取決于（ C ）。A、 B、n C、n和 D、和五、判斷題1、反饋控制系統(tǒng)所能抑制的只是被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動。 （ ）2、改變電流相序可以改變?nèi)嘈D(zhuǎn)磁通勢的轉(zhuǎn)向。 （ ）3、當(dāng)閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)大于系統(tǒng)的臨