(完整word版)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)思考題答案

1、第 2 章三、思考題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)能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)性能？答：直流PWM 變換器和晶閘管整

2、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， 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

3、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(kāi)關(guān)頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因?yàn)槿糸_(kāi)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(kāi)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)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?/p>

4、性，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(kāi)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(kāi)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？靜差率和機(jī)械特性硬度是一回事嗎？舉個(gè)例子。答： D=（ nN/ n） （

5、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/ n） （ 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？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

6、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(kāi)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)

7、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。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

8、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。（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)

9、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

10、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)？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)，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

11、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。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 1，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 2 后導(dǎo)通。 t3-t2 即為失控時(shí)間，最大失控時(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。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

12、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(mén)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。 17-182-7 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） 。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)

13、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(kāi)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

14、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)

15、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 n0=(KpKs(Un*+Ucom)/(Ce(1+K)。二、公式和特性1. 整 流 電 壓 平 均 值 ： Ud0=(m/)Umsin(m/ )cos （ Um/m_ 單 相 全波 / 三 相 半 波 / 三 相 全 波 _2U2/2U2/6U2/2/3/6 ）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/n

16、min5.靜差率定義式： s=n/n6. 閉 環(huán) 靜 特 性 與 開(kāi) 環(huán) 靜 特 性 ： ncl=(Ud0cl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K) nop=(Ud0op-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce7.調(diào)速范圍，靜差率和額定速降之間的關(guān)系式（開(kāi)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/Ce9. 臨 界 開(kāi) 環(huán) 放 大 倍 數(shù) Kcr=(Tm(Tl+Ts)+Ts2)/(TlTs)<K（ Tl=L/R | Tm=(GD2)R)/(375Ce

17、Cm)）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：QM=60/(ZTc) | M=1/M1|nT=(60f0)/(ZM2)|nM=(60M1)/(ZTc) |QT=(Zn2)/(60f0-Zn)|T=1/(M2-1) | nMT=(60f0M1)/(ZM2)=nT?M1 | QMT=60/(ZTc)=QM | MT=低速 > T | 高速 > M |11.連續(xù)式PI 算式： ?u(t)=Kpe(t)+(1/) (0_t)e(t)dt12.位置式PI 算式： u(k)=Kpe(k)+(Tsam/) (i=0_k)e(i)13.增量式PI 算式： u(k)=u(k)-u(k-1

18、)=Kp(e(k)-e(k-1)+(Tsam/ )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)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：5.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(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)速系統(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)下的電壓和電流波形：2.帶電流截止負(fù)反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(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龠^(guò)程中，電流閉環(huán)調(diào)節(jié)的擾

19、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)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。（未驗(yàn)證）答：電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當(dāng)大，從而使ASR迅速達(dá)到飽和，又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由于轉(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 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)速反饋電壓 Un 增加，給定電壓 U

20、n* ，則轉(zhuǎn)速偏差電壓減小， 則 ASR 給定電壓 Ui* 減小，則控制電壓 Uc 減小，則轉(zhuǎn)速 n 減??；轉(zhuǎn)速 n 減小，則轉(zhuǎn)速反饋電壓 Un 減小，直到轉(zhuǎn)速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速反饋電壓 Un 不變，且實(shí)際轉(zhuǎn)速 n 減小。3-4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(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)速極性接反。答： （ 1）由于電流環(huán)的正反饋?zhàn)饔?，電樞電流將持續(xù)上升，轉(zhuǎn)速上升飛快，電動(dòng)機(jī)飛車。 （2）由于轉(zhuǎn)速環(huán)的正反饋?zhàn)饔茫?ACR 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)速系統(tǒng)， ASR、 均采用 PI 調(diào)節(jié)器， ACR 調(diào)試

21、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) =0.3； （2）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) =0.01。3-6 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，若要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？改變轉(zhuǎn)速 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) 速反饋系數(shù) 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)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(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，但目的通常

22、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)。3-7 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= Id= IdL；ACR 輸出電壓 Uc=Ud0/Ks=見(jiàn) 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)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)

23、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， 如果電流反饋信號(hào)線斷開(kāi)， 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）

24、 ，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(kāi)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

25、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，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。633-8 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

26、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)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=n= n0Ui*=Ui=Id=

27、IdLUc=Ud0/Ks=(Cen+IdR)/Ks=(Ce(Un*/ )+IdR)/Ks2.轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)： =Un*m/nm3.電流反饋系數(shù)： =Ui*m/Idm1.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）

28、。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 章三、思考題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

29、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

30、； 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)

31、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 ms、恒氣隙磁通 m 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 m 和恒轉(zhuǎn)子磁通 mr 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

32、 mr 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、 CFPWM 和 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(kāi)關(guān)頻率的影響。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)，節(jié)定義的空間矢量us、 is 與相量

33、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（ 1，Is）設(shè)置不當(dāng)

34、，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

35、定）。若 直流側(cè)電壓Ud 恒定，則 1 越小時(shí)， t 越大，勢(shì)必導(dǎo)致（ | s（k）| ）增大。因此，要保持正六邊形定子磁鏈不變，必須使 Ud/ 1 為常數(shù)，這意味著在變頻的同時(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 s）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(kāi)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