電力拖動自動控制系統(tǒng)

1、電力拖動自動控制系統(tǒng) - 運動控制系統(tǒng)（ 阮毅 陳伯時）課后思考題答案第21 直流電動機有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點？ 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。特點略。2簡述直流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(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變換

2、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(nèi) ）， 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(diào)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(diào)速系統(tǒng)中， 電動機電樞兩端電壓僅取 決于

3、直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流，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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(zhuǎn)。2-8 泵升電壓是怎樣產(chǎn)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?qū)щ?

4、性，使得電 動機由動能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回交流電網(wǎng)，而只 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(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負載增加而降低？ 答：負載增加意味著負載轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩增加，達到與負載轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速會較增加之前降低。2-10 靜差率和調(diào)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/

5、 n)(s/ (1-s )。靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的， ) 而機械特性硬度是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下轉(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系？為什么必須同時提才有 意義？答：D=(nN/ n) (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(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 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？改變給定電壓能否改變電動機的轉(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

6、夠改變轉(zhuǎn)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(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機轉(zhuǎn)速。因為改變給定電壓則改 變實際轉(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， 即改變電動機的電樞電壓，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。因為改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)則改變實際轉(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，即電動機電

7、樞電壓 改變，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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 為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當 積分調(diào)節(jié)器的輸 入偏差電壓 U=0時，調(diào)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(diào)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(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。 當積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為零時，調(diào)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

8、分時間內(nèi)的積累，以及積分 調(diào)節(jié)器的限幅值。2-14 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)電機精度的 影響？為什么？答：仍然受影響。因為無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)只是實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)誤差為零， 因此若給點電 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(zhuǎn) 速發(fā)生改變，從而改變轉(zhuǎn)速，以達到電壓偏差為 零。2-15 在轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當下列參數(shù)發(fā)生變化時系統(tǒng)是否 有調(diào)節(jié)作用？為 什么？(已驗證) (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)電動機勵磁電流 If 。 (5

9、)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速下 降；而電動機轉(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）沒有。不解釋。 2-16 在轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)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(diào)速系統(tǒng)中，突加負載后進入 穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速 n 和整流裝置的輸出電壓 Ud 是增加、減 少還是不變？（已驗證） 答： （1）Ud 減小。因負載減小，轉(zhuǎn)速上升，

10、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)速負反饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓， 故不變； 略。 2-17 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有 哪些基本特征？它能減少或消除轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差的實質(zhì)是什么？ 一、可以作為填空題或簡答題的2-1 簡述直流電動機的調(diào)速方法。 答：直流調(diào)速系統(tǒng)常以（調(diào)壓調(diào)速）為主， 必要時輔以（弱磁調(diào)速） ，以（擴大調(diào)速范圍） ， 實現(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)的電流脈動和斷續(xù)是如何形成的？如何抑制電流脈動？11-12

11、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(diào)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a 1,在t2t1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，

12、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a 2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(diào)速系統(tǒng)存在的問題。 16 答：整 流器晶閘管的單向?qū)щ娦詫е碌碾妱訖C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。17-18 2-7 調(diào)速時一般以電動機的（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)

13、速系統(tǒng)的（穩(wěn)態(tài)性能指標） 。 2-8 一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào) 速范圍，是指（在最低轉(zhuǎn)速時還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍） 。 2-9 簡 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(zhì)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(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，服從給定） ； 反饋系統(tǒng)的精度依賴于（給定和反饋檢測的 精度） 。2-11 簡

14、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(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(diào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)角信 號，若需要轉(zhuǎn)速信號，應對轉(zhuǎn)角微分。 增量式編碼器：可直接檢測轉(zhuǎn)速信號。 2-16 數(shù)字測

15、速方法有哪些精度指標？ 答： (分辨率，測速誤差率) 。 2-17 采用 旋轉(zhuǎn)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(chǎn)生較大的退飽和超調(diào)。2-19 簡述帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)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(zhuǎn) 速 提 高 到 nO=(KpKs(Un*+Ucom)/(Ce(1+K)。二、公式和特性整流

16、電壓平均值：UdO=(m/ n )Umsin(m/ n )cos a ( Um/m_ 單相全 波/ 三相半波/ 三相全波_ V2U2/V2U2/V6U2/2/3/6 )V-M 調(diào)速系統(tǒng)機械特性方程：n=(UdO-IdR)/Ce晶閘管整流器最大失控時間： Tsmax=1/mf調(diào)速范圍定義式： D=nmax/nmin靜差率定義式：s=A n/n閉環(huán)靜特性與開環(huán)靜特性： ncl=(UdOcl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K) nop=(UdOop-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce調(diào)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/An_)(

17、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 式 ： K=KpKs a /Ce 9. 臨 界 開 環(huán) 放 大 倍 數(shù) Kcr=(Tm(Tl+Ts)+TsA2)/(TlTs) S T | 高速一 S M | 11.連續(xù)式 PI 算式：?u(t)=Kpe(t)+(1/t ) /(0_t)e(t)dt 12. 位置式 PI 算式：u(k)=Kpe(k)+(Tsam/ t )刀(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)

18、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(zhuǎn)速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng) -系統(tǒng)原理圖： 4. 轉(zhuǎn)速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng) - 靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖： 5. 轉(zhuǎn)速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng) -動態(tài)結(jié)構(gòu)圖： 6. 帶電流截止負反饋 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(diào)速系統(tǒng) -靜特性：第3三、思考題1 在恒流起動過程中，電樞電流能否達到最大值 Idm ？為什么？ 答：不能。因為恒流升速過程中，電流閉環(huán)調(diào)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，

19、而電流閉環(huán)采用的 PI 調(diào)節(jié)器對斜坡擾動無法 消除靜差，故 Id 略低于 Idm 。2 由于機械原因，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 驗證) 答：電動機堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速由于轉(zhuǎn)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(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓 Un*不變，增加轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù) a,系 統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋 電壓 Un 和實際轉(zhuǎn)速 n 是增加、減小還是不變？(已驗證) 答：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) a增加，則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un增加，給定電壓Un*,則轉(zhuǎn)速 偏差電壓減小

20、， 則 ASR 給定電壓 Ui* 減小，則控制電壓 Uc 減小，則轉(zhuǎn)速 n 減 ?。晦D(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) 時轉(zhuǎn)速反饋電壓 Un 不變，且實際轉(zhuǎn)速 n 減小。3-4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時， 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(zhuǎn)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(zhuǎn)速上升飛快，電 動機飛車。(2)由于轉(zhuǎn)速環(huán)的正反饋作用，ACR無法退飽和，電動機轉(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)試中怎樣才能做到 Uim

21、*=6V 時，ldm=20A; 如欲使 Un*=10V 時，n=1000rpm,應調(diào)什么參數(shù)？ 答：(1)調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù) B =0.3 ; (2)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) a =0.01。3-6 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中， 若要改變電動機的轉(zhuǎn)速， 應調(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) a 行不行？若要改變電動機的 堵轉(zhuǎn)電流，應調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的什么參數(shù)？ 答：通常可以調(diào)節(jié)給定電壓。 改變 Kn 和 Ks 都不行， 因為轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流 調(diào)速系統(tǒng)對前 向通道內(nèi)的階躍擾動均有能力克服。 也可以改變

22、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(zhuǎn)電流，應調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)B。3-7 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(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：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= B ld=B 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)器， 或電流調(diào)節(jié)器改為比例調(diào) 節(jié)器，對系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答：速度調(diào)節(jié)器對階躍擾動的靜差由 0 變?yōu)?1/(1+Kn) ，或電流調(diào)節(jié)器對階 躍擾動的靜差由 0 變?yōu)?1/(1+Kc) ，而對斜坡擾動的靜差變得

23、更大。 3-9 從 下述五個方面來比較轉(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)動態(tài)限流性能。( 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(jù) 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(zhuǎn)速不變，電流減小。 （2）不會飛車，而是停轉(zhuǎn)。一、可以作為填空題或簡答題的3-1 為了實

24、現(xiàn)（電流的實時控制和快速跟隨） ，希望電流調(diào)節(jié)器（不要）進入 飽和狀態(tài)，因此， 對于靜特性來說，只有（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和與不飽和兩種情 況） 。3-2 當兩個調(diào)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 當 ASR 輸出（達到限幅值 Uim* ） ，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈（開環(huán)狀態(tài)） ，轉(zhuǎn)速變化 對轉(zhuǎn)速環(huán)（不會）產(chǎn) 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(diào)節(jié)系統(tǒng)） 。穩(wěn)態(tài)時， Id （ =） 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(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

25、特性在負載電流小于 Idm 時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差， 此時轉(zhuǎn)速負反 饋起 主要調(diào)節(jié)作用。當負載電流達到 Idm 時，對應于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為飽和輸出 Uim* ， 此時電流調(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，若實際轉(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 簡述轉(zhuǎn)速電流負反饋控制電流調(diào)速系統(tǒng) 起動過程。 63 3-8 簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的特點。 （飽和非線性控 制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；準時間最優(yōu)控制）3-9 雙閉

26、環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的抗擾性能主要包括 （抗負載擾動；抗電網(wǎng)電壓擾動） 。 3-10 簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用。 答：作為主導調(diào)節(jié)器， 在 轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，使轉(zhuǎn)速快速跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時減小轉(zhuǎn)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(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)過程中，使電流緊緊跟隨給定電流變化。 對電網(wǎng)電壓波動起及時抗擾 作用。 在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)時， 限制電樞電流最大值， 起快速的自動保護

27、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P62 穩(wěn)態(tài)時：Un*=Un= a n= a nO Ui*=Ui= B Id= B IdLUc=UdO/Ks=（Cen+ldR）/Ks=（Ce（Un* a ）+ldR）/Ks轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：a =Un*m/nm電流反饋系數(shù)： B =Ui*m/ldm 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)-動態(tài)結(jié)構(gòu)圖： 1. 時間最優(yōu)的理想過渡過程： 2. 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特 性：一、可以作為填空題或簡答題的1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)中當電動機停止時

28、，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(chǎn)生（平 均轉(zhuǎn)矩） 。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）Us 1.調(diào)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PWM 調(diào)速系統(tǒng)主電路 -原理圖：第51 對于恒轉(zhuǎn)矩負載， 為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大？電機機械特性越軟調(diào)速 范圍越大嗎？答：帶恒轉(zhuǎn)矩負載工作時，普通籠型

29、異步電動機降壓調(diào)速時的穩(wěn)定工作范圍為 0ssm， sm 本 來就不大，因此調(diào)速范圍也不大。降壓調(diào)速時，機械特性變軟， 但 sm 不變，故調(diào)速范圍不變。2 異步電動機變頻調(diào)速時， 為何要電壓協(xié)調(diào)控制？在整個調(diào)速范圍內(nèi)， 保持電 壓恒定是否可 行？為何在基頻以下時，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(diào)速范圍內(nèi)，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；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

30、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5-3 異步電動機變頻調(diào)速時， 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

31、，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 ms恒氣隙磁通 m和 恒轉(zhuǎn)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(diào) 速要求，低速時需適當提高定子電壓， 以近似補償定子阻抗壓降。 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

32、 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(zhuǎn)矩的限制。 恒轉(zhuǎn) 子磁通 mr 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SPWMCFPWM和 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空制中，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(jié)，能否將中性點與直流側(cè)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不平衡電流 流過。5-8 當三相異步電

33、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)，545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，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空制，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，定子磁鏈矢量軌跡可以是圓，這種說法是 否正確？為什么？ 答：不

34、正確。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(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 ）設置不當，會產(chǎn)生什么影 響？一般說來，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(nèi)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)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(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

35、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機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，應（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， t越 大，勢必導致（| W s （k） | ）增大。因此，要保持 正六邊形定子磁鏈不變，必 須使 Ud/31 為常數(shù)，這意味著在變頻的同時必須調(diào)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(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，通過控制（轉(zhuǎn)差頻率3 s）來控 制（轉(zhuǎn)矩） 。 5-5 轉(zhuǎn)差

36、頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)通過（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)起動過程分為（轉(zhuǎn) 矩上升）（恒轉(zhuǎn)矩 、 升速）與（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)） 三個階段：在恒轉(zhuǎn)矩升速階段， （ ASR） 不參與調(diào)節(jié)，相當于（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），進入（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階 段），最后達到穩(wěn)態(tài)。5-7 簡述轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動過程。 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 機等效電路圖：2.交-直-交電壓源型PWM變頻器主電路： （各個元件作用需 知）