運動控制系統(tǒng)第四版思考題答案

1、電力拖動自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng)(阮毅陳伯時)課后答案包括思考題和課后習題第2章2-1直流電動機有哪幾種調速方法？各有哪些特點？答：調壓調速，弱磁調速，轉子回路串電阻調速，變頻調速。特點略。2-2簡述直流PWM變換器電路的基本結構。答：直流PWM變換器基本結構如圖，包括IGBT和續(xù)流二極管。三相交流電經過整流濾波后送往直流PWM變換器，通過改變直流PWM變換器中IGBT的控制脈沖占空比，來調節(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：脈動直流電壓。2=4為什么直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)比V-M系統(tǒng)能夠獲得更好的動態(tài)性能？答：直流PWM變

2、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間常數(shù)Ts通常取其最大失控時間的一半(1/(2mf)。因fc通常為kHz級，而f通常為工頻(50或60Hz)為一周內)，m整流電壓的脈波數(shù)，通常也不會超過20,故直流PWM變換器時間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時間常數(shù)更小，從而響應更快，動態(tài)性能更好。2=5在直流脈寬調速系統(tǒng)中，當電動機停止不動時，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，因為在直流脈寬調速系統(tǒng)中，電動機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

3、，因為電樞電壓和電樞電阻的存在。2-6直流PWM變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會產生什么后果？答：為電動機提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會使電動機在電樞電壓瞬時值為零時產生過電壓。2-7直流PWM變換器的開關頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因為若開關頻率非常高，當給直流電動機供電時，有可能導致電樞電流還未上升至負載電流時，就已經開始下降了，從而導致平均電流總小于負載電流，電機無法運轉。2-8泵升電壓是怎樣產生的？對系統(tǒng)有何影響？如何抑制？答：泵升電壓是當電動機工作于回饋制動狀態(tài)時，由于二極管整流器的單向導電性，使得電動機由動能轉變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回交流電網，而

4、只能向濾波電容充電，造成電容兩端電壓升高。泵升電壓過大將導致電力電子開關器件被擊穿。應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-電動機開環(huán)調速系統(tǒng)中，為什么轉速隨負載增加而降低？答：負載增加意味著負載轉矩變大，電機減速，并且在減速過程中，反電動勢減小，于是電樞電流增大，從而使電磁轉矩增加，達到與負載轉矩平衡，電機不再減速，保持穩(wěn)定。故負載增加，穩(wěn)態(tài)時，電機轉速會較增加之前降低。2-10靜差率和調速范圍有何關系？靜差率和機械特性硬度是一回事嗎？舉個例子。答：D=(nN/4n)(s/(1-s)。靜差率是用來衡量調速系統(tǒng)在負載變化下轉速的穩(wěn)定度的，)而機械特性硬度是用來衡

5、量調速系統(tǒng)在負載變化下轉速的降落的。2-11調速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關系？為什么必須同時提才有意義？答：D=(nN/4n)(s/(1-s)。因為若只考慮減小最小靜差率，則在一定靜態(tài)速降下，允許)的調速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調速范圍，則在一定靜態(tài)速降下，允許的最小轉差率又大得不能滿足要求。因此必須同時提才有意義。2-12轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)有哪些特點？改變給定電壓能否改變電動機的轉速？為什么？如果給定電壓不變，調節(jié)轉速反饋系數(shù)是否能夠改變轉速？為什么？如果測速發(fā)電機的勵磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無克服這種干擾的能力？（已驗證）答：轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)增加了轉速反饋環(huán)節(jié)（由轉速

6、檢測裝置和電壓放大器構成），可獲得比開環(huán)調速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而保證在一定靜差率下，能夠提高調速范圍。改變給定電壓能改變電動機轉速。因為改變給定電壓則改變實際轉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，即改變電動機的電樞電壓，改變了轉速。調節(jié)轉速反饋系數(shù)而不改變給定電壓能改變轉速。因為改變轉速反饋系數(shù)則改變實際轉速反饋電壓，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，即電動機電樞電壓改變，轉速改變。若測速發(fā)電機勵磁發(fā)生變化，則反饋電壓發(fā)生變化，當給定電壓一定時，則電壓偏差發(fā)生變化，從而轉速改變。故系統(tǒng)無克服測速發(fā)電機勵磁發(fā)生變化干擾的能力。2-13

7、為什么用積分控制的調速系統(tǒng)是無靜差的？在轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，當積分調節(jié)器的輸入偏差電壓U=0時，調節(jié)器的輸出電壓是多少？它決定于哪些因素？答：因為積分調節(jié)器能在電壓偏差為零時仍有穩(wěn)定的控制電壓輸出，從而克服了比例調節(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速系統(tǒng)存在靜差的根本原因。當積分調節(jié)器的輸入偏差電壓為零時，調節(jié)器輸出電壓應為一個恒定的積分終值。它取決于輸入偏差量在積分時間內的積累，以及積分調節(jié)器的限幅值。2-14在無靜差轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，轉速的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測速發(fā)電機精度的影響？為什么？答：仍然受影響。因為無靜差轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)只是實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)誤差為零，因

8、此若給點電源發(fā)生偏移，或者測速發(fā)電機精度受到影響而使反饋電壓發(fā)生改變，系統(tǒng)仍會認為是給定或轉速發(fā)生改變，從而改變轉速，以達到電壓偏差為零。2-15在轉速負反饋單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)中，當下列參數(shù)發(fā)生變化時系統(tǒng)是否有調節(jié)作用？為什么？（已驗證）（1）放大器的放大系數(shù)Kpo（2）供電電網電壓Udo（3）電樞電阻Ra。（4）電動機勵磁電流If。（5）轉速反饋系數(shù)a。答：（1）有。假設Kp減小，則控制電壓減小，則電力電子變換器輸出減小，則電動機轉速下降；而電動機轉速下降，則反饋電壓減小，則偏差電壓增大，則控制電壓增大，則轉速上升。（2）有。不解釋。（3）有。不解釋。（4）有。不解釋。（5）沒有。不解釋。

9、2-16在轉速負反饋單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)中，突減負載后又進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，此時晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較之負載變化前是增加、減少還是不變？在無靜差調速系統(tǒng)中，突加負載后進入穩(wěn)態(tài)時轉速n和整流裝置的輸出電壓Ud是增加、減少還是不變？（已驗證）答：（1）Ud減小。因負載減小，轉速上升，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。轉速負反饋調速系統(tǒng)轉速僅取決于給定電壓，故不變；略。一、可以作為填空題或簡答題的2-1簡述直流電動機的調速方法。答：直流調速系統(tǒng)常以（調壓調速）為主，必要時輔以（弱磁調速），以（擴大調速范圍），實現(xiàn)（額定轉速以上調速）

10、。2-2直流調壓調速主要方案有（G-M調速系統(tǒng)，V-M調速系統(tǒng)，直流PWM調速系統(tǒng)）2-3V-M調速系統(tǒng)的電流脈動和斷續(xù)是如何形成的？如何抑制電流脈動？11-12答：整流器輸出電壓大于反電動勢時，電感儲能，電流上升，整流器輸出電壓小于反電動勢時，電感放能，電流下降。整流器輸出電壓為脈動電壓，時而大于反電動勢時而小于，從而導致了電流脈動。當電感較小或電動機輕載時，電流上升階段電感儲能不夠大，從而導致當電流下降時，電感已放能完畢、電流已衰減至零，而下一個相卻尚未觸發(fā)，于是形成電流斷續(xù)。2-4看P14圖簡述V-M調速系統(tǒng)的最大失控時間。14答：t1時刻某一對晶閘管被觸發(fā)導通，觸發(fā)延遲角為a1,在t2

11、>t1時刻，控制電壓發(fā)生變化，但此時晶閘管已導通，故控制電壓的變化對它已不起作用，只有等到下一個自然換向點t3時刻到來時，控制電壓才能將正在承受正電壓的另一對晶閘管在觸發(fā)延遲角a2后導通。t3-t2即為失控時間，最大失控時間即為考慮t2=t1時的失控時間。2-5簡述V-M調速系統(tǒng)存在的問題。16答：整流器晶閘管的單向導電性導致的電動機的不可逆行性。整流器晶閘管對過電壓過電流的敏感性導致的電動機的運行不可靠性。整流器晶閘管基于對其門極的移相觸發(fā)控制的可控性導致的低功率因數(shù)性。2-6簡述不可逆PWM變換器（無制動電流通路與有制動電流通路）各個工作狀態(tài)下的導通器件和電流通路。17-182-7調

12、速時一般以電動機的（額定轉速）作為最高轉速。2-8（調速范圍）和（靜差率）合稱調速系統(tǒng)的（穩(wěn)態(tài)性能指標）。2-8一個調速系統(tǒng)的調速范圍，是指（在最低轉速時還能滿足所需靜差率的轉速可調范圍）。2-9簡述轉速反饋控制的直流調速系統(tǒng)的靜特性本質。答：在閉環(huán)系統(tǒng)中，每增加（或減少）一點負載，就相應地提高（或降低）一點電樞電壓，使電動機在新的機械特性下工作。因此閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性本質上就是無數(shù)開環(huán)機械特性上各取一個相應的工作點連接而成的。2-10簡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，服從給定）；反饋系統(tǒng)的精度依賴于（給定和

13、反饋檢測的精度）。2-11簡述積分控制規(guī)律答：積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運行，實現(xiàn)無靜差調速。2-12比例調節(jié)器和積分調節(jié)器有何不同？答：比例調節(jié)器的輸出只取決于（輸入偏差的現(xiàn)狀），而積分調節(jié)器的輸出則包含了（輸入偏差量的全部歷史）2-13簡述比例積分控制規(guī)律。答：比例部分能（迅速響應控制作用），積分部分則（最終消除穩(wěn)態(tài)偏差）。2-14微機控制的調速系統(tǒng)有什么特點？答：（信號離散化，信息數(shù)字化）。2-15旋轉編碼器分為哪幾種？各有什么特點？答：絕對式編碼器：常用語檢測轉角信號，若需要轉速信號，應對轉角微分。增量式編碼器：可直接檢測轉速信號。2-16數(shù)字測速方法有哪些精度指標？答

14、：（分辨率，測速誤差率）。2-17采用旋轉編碼器的數(shù)字測速方法有（M,T,M/T）。高低全2-18為什么積分需限幅？答：若沒有積分限幅，積分項可能很大，將產生較大的退飽和超調。2-19簡述帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)轉速反饋調速系統(tǒng)機械特性的特點。答：電流負反饋的作用相當于在主電路中串入一個大電阻KpKsR,導致當Id=Idcr時，機械特性急劇下垂；比較電壓Ucom與給定電壓Un*作用一致，相當于把理想空載轉速提高到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）cosa（Um/m_單相全波/三相半波/三相全波

15、_，2匿/，2匿/，6匿/2/3/6）2 .V-M調速系統(tǒng)機械特性方程：n=（Ud0-IdR）/Ce3 .晶閘管整流器最大失控時間：Tsmax=1/mf4 .調速范圍定義式：D=nmax/nmin5 .靜差率定義式：s=An/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)/Ce7.調速范圍，靜差率和額定速降之間的關系式(開環(huán)和閉環(huán))：D_=(nN/n_)(s/(1-s)(ncl=nop/(1+K)8.轉速反饋控制直流調速系統(tǒng)的K定義式及表達式：K=KpKs”/Ce

16、9.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)字測速方法其分辨率和測速誤差率表達式：nM=(60M1)/(ZTc)|QM=60/(ZTc)|6M=1/M1|nT=(60f0)/(ZM2)|QT=(ZnA2)/(60f0-Zn)|8T=1/(M2-1)|nMT=(60f0M1)/(ZM2)=nT?M1|QMT=60/(ZTc)=QM|8MT=低速一8T|高速一SM|11.連續(xù)式PI算式：？u(t)=Kpe(t)+(1/t)f(0_t)e(t)dt12.位置式PI算式：u(k)=Kpe(k)+(Ts

17、am/t)E(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調速-系統(tǒng)原理圖：2.(無制動和有制動)直流PWM變換器-電動機-電路原理圖：3.轉速負反饋直流調速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉速負反饋直流調速系統(tǒng)-靜態(tài)結構圖：5.轉速負反饋直流調速系統(tǒng)-動態(tài)結構圖：6.帶電流截止負反饋的閉環(huán)直流調速系統(tǒng)-靜態(tài)結構圖：1.有制動電流通路的不可逆PWM變換器-直流電動機系統(tǒng)各工作狀態(tài)下的電壓和電流波形：2.帶電流截止負反饋比例控制閉環(huán)直流調速系統(tǒng)-靜特性：第3章三、思考題3-1在恒流起動過程中，電樞電流能否達到最

18、大值Idm?為什么？答：不能。因為恒流升速過程中，電流閉環(huán)調節(jié)的擾動是電動機的反電動勢，是一個線性漸增的斜坡擾動量，而電流閉環(huán)采用的PI調節(jié)器對斜坡擾動無法消除靜差，故Id略低于Idm。3-2由于機械原因，造成轉軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。(未驗證)答：電動機堵轉則轉速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當大，從而使ASR迅速達到飽和，又電動機轉速由于轉軸堵死無法提升，故ACR無法退飽和，因此系統(tǒng)處于ASR飽和狀態(tài)。3-3雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增加轉速負反饋系數(shù)”，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉速反饋電壓Un和實際轉速n是增加、減小還是不變？(已驗證)答：轉速反饋系數(shù)”增加，則轉

19、速反饋電壓Un增加，給定電壓Un*,則轉速偏差電壓減小，則ASR給定電壓Ui*減小，則控制電壓Uc減小，則轉速n減??；轉速n減小，則轉速反饋電壓Un減小，直到轉速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時轉速反饋電壓Un不變，且實際轉速n減小。3-4雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)調試時，遇到下列情況會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？(未通過驗證，求姐)(1)電流反饋極性接反。(2)轉速極性接反。答：(1)由于電流環(huán)的正反饋作用，電樞電流將持續(xù)上升，轉速上升飛快，電動機飛車。(2)由于轉速環(huán)的正反饋作用，ACR無法退飽和，電動機轉速持續(xù)恒流上升。3-5某雙閉環(huán)調速系統(tǒng)，ASR、均采用PI調節(jié)器，ACR調試中怎樣才能做到Uim*=6V時，Idm=

20、20A;如欲使Un*=10V時，n=1000rpm,應調什么參數(shù)？答：(1)調節(jié)電流反饋系數(shù)3=0.3；(2)調節(jié)轉速反饋系數(shù)a=0.01。3-6在轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中，若要改變電動機的轉速，應調節(jié)什么參數(shù)？改變轉速調節(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？改變轉速反饋系數(shù)a行不行？若要改變電動機的堵轉電流，應調節(jié)系統(tǒng)中的什么參數(shù)？答：通?？梢哉{節(jié)給定電壓。改變Kn和Ks都不行，因為轉速電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)對前向通道內的階躍擾動均有能力克服。也可以改變a,但目的通常是為了獲得更理想的機械特性。若要改變堵轉電流，應調節(jié)電流反饋系數(shù)3。3-7轉速電流雙

21、閉環(huán)直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調節(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。因為系統(tǒng)無靜差。則ASR輸出電壓Ui*=Ui=3Id=3IdL;ACR輸出電壓Uc=Ud0/Ks=MP62。3-8在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，若速度調節(jié)器改為比例調節(jié)器，或電流調節(jié)器改為比例調節(jié)器，對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答：速度調節(jié)器對階躍擾動的靜差由0變?yōu)?/（1+Kn）,或電流調節(jié)器對階躍擾動的靜差由0變?yōu)?/（1+Kc）,而對斜坡擾動的靜差變得更大。3-9從下述五個方面來比較轉速電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)和帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)的轉速單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)：（1）調速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。（2）動態(tài)限流性能。

22、（3）起動的快速性。（4）抗負載擾動的性能。（5）抗電源電壓波動的性能。答：3-10根據ASR和ACR的作用，回答（均為PIR）（已驗證）：（1）雙閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運行中，如果電流反饋信號線斷開，系統(tǒng)仍能正常工作嗎？（2）雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負載下穩(wěn)定運行時，若電動機突然失磁，最終電動機會飛車嗎？答：（1）穩(wěn)態(tài)時轉速不變，電流減小。（2）不會飛車，而是停轉。一、可以作為填空題或簡答題的3-1為了實現(xiàn)（電流的實時控制和快速跟隨），希望電流調節(jié)器（不要）進入飽和狀態(tài)，因此，對于靜特性來說，只有（轉速調節(jié)器的飽和與不飽和兩種情況）。3-2當兩個調節(jié)器都不飽和且穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓分別為（0）。3-3

23、當ASR輸出（達到限幅值Uim*）,轉速外環(huán)呈（開環(huán)狀態(tài)），轉速變化對轉速環(huán)（不會）產生影響，雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個（電流無靜差的單電流閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)）。穩(wěn)態(tài)時，Id（二）Idm。3-4電流限幅值Idm取決于（電動機的容許過載能力和系統(tǒng)要求的最大加速度）。3-5簡述采用兩個PI調節(jié)器分別形成內外閉環(huán)的效果。答：雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于Idm時表現(xiàn)為轉速無靜差，此時轉速負反饋起主要調節(jié)作用。當負載電流達到Idm時，對應于轉速調節(jié)器為飽和輸出Uim*,此時電流調節(jié)器起主要調節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，起到過電流的自動保護作用。3-6簡述ASR的退飽和條件。答：當ASR處于飽和狀態(tài)時，若

24、實際轉速大于給定轉速，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，返回線性調節(jié)狀態(tài)。3-7簡述轉速電流負反饋控制電流調速系統(tǒng)起動過程。633-8簡述雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)起動過程的特點。（飽和非線性控制；轉速超調；準時間最優(yōu)控制）3-9雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的抗擾性能主要包括（抗負載擾動；抗電網電壓擾動）。3-10簡述雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中轉速調節(jié)器的作用。答：作為主導調節(jié)器，在轉速動態(tài)過程中，使轉速快速跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時減小轉速誤差，采用PIR可實現(xiàn)無靜差。對負載變化其抗擾作用。其輸出限幅值決定電動機允許最大電流。3-11簡述雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中電流調節(jié)器的作用。答：

25、作為內環(huán)調節(jié)器，在轉速調節(jié)過程中，使電流緊緊跟隨給定電流變化。對電網電壓波動起及時抗擾作用。在轉速動態(tài)過程中，保證獲得電動機最大允許電流，從而加快動態(tài)過程。當電動機過載或堵轉時，限制電樞電流最大值，起快速的自動保護作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復正常。二、公式和特性1 .P62穩(wěn)態(tài)時：Un*=Un=an=an0Ui*=Ui=3Id=31dLUc=Ud0/Ks=（Cen+IdR）/Ks=（Ce（Un*/a）+IdR）/Ks2 .轉速反饋系數(shù)：=Un*m/nm3 .電流反饋系數(shù)：3=Ui*m/Idm1.轉速電流反饋控制直流調速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：2.轉速電流反饋控制直流調速系統(tǒng)-穩(wěn)態(tài)結構圖：3.

26、轉速電流反饋控制直流調速系統(tǒng)-動態(tài)結構圖：1.時間最優(yōu)的理想過渡過程：2.雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)靜特性：第4章一、可以作為填空題或簡答題的4-1直流PWM可逆調速系統(tǒng)中當電動機停止時，電樞電壓瞬時值（）零，是（正負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（）：不能產生（平均轉矩）。4-2高頻微振電流對電機有何影響？答：消除電機正反向時的靜摩擦死區(qū)，起動力潤滑作用。同時也增大了電機的損耗。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）Us1.調速系統(tǒng)四象限運行-示意圖：2.橋式可逆PWM變換器電路-原理圖：3.橋式可逆

27、PWM調速系統(tǒng)主電路-原理圖：第5章5-1對于恒轉矩負載，為什么調壓調速的調速范圍不大？電機機械特性越軟調速范圍越大嗎？答：帶恒轉矩負載工作時，普通籠型異步電動機降壓調速時的穩(wěn)定工作范圍為0<s<sm,sm本來就不大，因此調速范圍也不大。降壓調速時，機械特性變軟，但sm不變，故調速范圍不變。5-2異步電動機變頻調速時，為何要電壓協(xié)調控制？在整個調速范圍內，保持電壓恒定是否可行？為何在基頻以下時，采用恒壓頻比控制，而在基頻以上保持電壓恒定？答：因為定子電壓頻率變化時，將導致氣隙磁通變化，影響電動機工作。在整個調速范圍內，若保持電壓恒定，則在基頻以上時，氣隙磁通將減少，電動機將出力不足

28、；而在基頻以下時，氣隙磁通將增加，由于磁路飽和，勵磁電流將過大，電動機將遭到破壞。因此保持電壓恒定不可行。在基頻以下時，若保持電壓不變，則氣隙磁通增加，由于磁路飽和，將使勵磁電流過大，破壞電動機，故應保持氣隙磁通不變，即保持壓頻比不變，即采用恒壓頻比控制；而在基頻以上時，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異步電動機變頻調速時，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉矩調速方式？為什么？所謂恒功率或恒轉矩調速方式，是否指輸出功率或轉矩恒定？若不是，那么恒功率和恒轉矩調速究竟是指什么？答：在基頻以下調速，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

29、輸出轉矩恒定，因此屬于恒轉矩調速方式。在基頻以下調速，采用恒電壓控制，則在基頻以上隨轉速的升高，磁通將減少，又額定電流不變，故允許輸出轉矩減小，因此允許輸出功率基本保持不變，屬于恒功率調速方式。恒功率或恒轉矩調速方式并不是指輸出功率或輸出轉矩恒定，而是額定電流下允許輸出的功率或允許輸出的轉矩恒定。5-4基頻以下調速可以是恒壓頻比控制，恒定子磁通。m&恒氣隙磁通（f）m和恒轉子磁通。mr的控制方式，從機械特性和系統(tǒng)實現(xiàn)兩個方面分析與比較四種控制方法的優(yōu)缺點。答：恒壓頻比控制最容易實現(xiàn)，其機械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能滿足一般調速要求，低速時需適當提高定子電壓，以近似補償定子阻抗

30、壓降。恒定子磁通。ms恒氣隙磁通jm和恒轉子磁通jmr的控制方式均需要定子電壓補償，控制要復雜一些。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，但機械特性還是非線性的，仍受到臨界轉矩的限制。恒轉子磁通jmr控制方式可以獲得和直流他勵電動機一樣的線性機械特性，性能最佳。5-5常用的交流PWM有三種控制方式，分別為SPWMCFPW防口SVPWM論述它們的基本特征及各自的優(yōu)缺點。答：略。5-6分析CFPWM控制中，環(huán)寬h對電流波動與開關頻率的影響。答：略。5-7三相異步電動機Y聯(lián)結，能否將中性點與直流側參考點短接？為什么？答：不宜。因為當電動機發(fā)生故障或不正常運行時其中性點可能會有

31、不平衡電流流過。5-8當三相異步電動機由正弦對稱電壓供電，并達到穩(wěn)態(tài)時，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機的穩(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)另1J?在正弦穩(wěn)態(tài)時，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)時的有效值），但位置隨相角變化。穩(wěn)態(tài)時，空間矢量相當于一種相角固定的瞬時值相量。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)可調的，因此，定子磁鏈矢量軌跡可以是圓，這種說法是否正確？為什么？答：不正確

32、。盡管期望輸出電壓矢量是連續(xù)的，然而其作用時間是斷續(xù)的，因此定子磁鏈矢量只能是斷續(xù)的。5-10總結轉速閉環(huán)轉差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，若Us=f（co1,Is）設置不當，會產生什么影響？一般說來，正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉速閉環(huán)轉差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的內環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？答：一、可以作為填空題或簡答題的5-1簡述矢量控制的基本思想。答：將逆變器和交流電動機視為一體，以在電機內產生圓形旋轉磁場為目標來控制變頻器工作。5-2異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)中，基頻以下調速采用（恒壓頻比）控制，稱為（恒轉矩）調速；基頻以上采用（保持電壓不變）控制，稱為（近似的恒功率調速）。為什么？略5-3六拍

33、式逆變器控制的異步電動機正六邊形定子磁鏈的大小與（直流側電壓Ud）成正比,而與（電源角頻率）成反比。在基頻以下調速時，應（保持正六邊形定子磁鏈的最大值恒定）。若直流側電壓Ud恒定，則31越小時，t越大，勢必'導致（|Ws（k）|）增大。因此，要保持正六邊形定子磁鏈不變，必須使Ud/co1為常數(shù)，這意味著在變頻的同時必須調節(jié)直流電壓Ud,造成了控制的復雜性。有效的方法是（插入零矢量）。5-4簡述轉差頻率控制的基本思想。答：保持（氣隙磁通。m不變）的前提下，通過控制（轉差頻率cos）來控制（轉矩）。5-5轉差頻率控制變壓變頻調速系統(tǒng)通過（最大轉差頻率）間接限制（了最大的允許電流）。5-6與直流調速系統(tǒng)相似，轉差頻率控制變壓變頻調速系統(tǒng)起動過程分為（轉矩上升）（恒轉矩、升速）與（轉速調節(jié)）三個階段：在恒轉矩升速階段，（ASR不參與調節(jié)，相當于（轉速開環(huán)），在正反饋內環(huán)作用下，保持（加速度恒定）；轉速超調后，ASR（退出飽和），進入（轉速調節(jié)階段），最后達到穩(wěn)態(tài)。5-7簡述轉速閉環(huán)轉差頻率控制的變壓變頻調速系統(tǒng)起動過程。答：轉矩上升階段：恒轉矩升速階段：轉速調節(jié)：二、公式和特性1.公式略1.異步電動機等效電路圖：2.交-直-交電壓源型