電力拖動考試復(fù)習(xí)資料

U-IRn=1、根據(jù)直流電機轉(zhuǎn)速方程K中式中n—轉(zhuǎn)速（r/min）u—電樞電壓（V）；I—電樞電流（A）；R—電樞回路總電阻（Q）；—勵磁磁通（Wb）；Ke—由電機結(jié)構(gòu)決定的電動勢常數(shù)。由上式可以看出，有三種方法調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速：（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U；（2）減弱勵磁磁通中；（3）改變電樞回路電阻R。2、常用的可控直流電源有以下三種■旋轉(zhuǎn)變流機組一用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調(diào)的直流電壓。■靜止式可控整流器一用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓?！鲋绷鲾夭ㄆ骰蛎}寬調(diào)制變換器一用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波或進行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。3、轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標(biāo)（1）調(diào)速一一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分擋地（有級）或平滑地（無級）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；（2）穩(wěn)速——以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；（3）加、減速——頻繁起、制動的設(shè)備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機械則要求起，制動盡量平穩(wěn)調(diào)速指標(biāo)：調(diào)速范圍、靜差率稱為調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)■調(diào)速范圍：示，即生產(chǎn)機械要求電動機提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母D表示，即n—n十Dmaxn其中nmin和nmax一般都指電機額定負載時的轉(zhuǎn)速，對于少數(shù)負載很輕的機械，例如精密磨床，也可用實際負載時的轉(zhuǎn)速■靜差率：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負載由理想空載增加到額定值時所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落AnN，與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，稱作靜差率s，即An.—S=N或用百分?jǐn)?shù)表示式AnAnN（5bn0-nNn0n顯然，靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化時轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的。它和機械特性的硬度有關(guān)，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度越高。因此，調(diào)速范圍和靜差率這兩項指標(biāo)并不是彼此孤立的，必須同時提才有意義。調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時所能達到的數(shù)值為準(zhǔn)。N-—N?"mm+^ND=^max即~"nnminnmin設(shè)：電機額定轉(zhuǎn)速nN為最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速降落為AnN，則按照上面分析的結(jié)果，該系統(tǒng)的靜差率應(yīng)該是最低速時的靜差率，即An于是，最低轉(zhuǎn)速為'即―*An*（1一s）Ann^=—n—An=n

而調(diào)速范圍為將上面的式代入nmin，得D-AnN-—N?"mm+^ND=^max即~"nnminnmin4、開環(huán)系統(tǒng)機械特性和閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的關(guān)系RIdC(1+K)（RIdC(1+K)在同樣的負載擾動下，兩者的轉(zhuǎn)速降落分別為和An=云擊An=它們的關(guān)系是人An0PCe”An=—°^c/1+K（2）如果比較同一的開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多。閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)的靜差率分別忍=A,_An和當(dāng)n0op=n0cl時，c/n、=n°rS°c/0opS=—oP—（3）當(dāng)要求的靜差率一定時，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。如果電動機的最高轉(zhuǎn)速都是nmax；而對最低速靜差率的要求相同，那么：開環(huán)時，D=nND=nNs

閉0環(huán)時An得(1-s)opD=—nNS—clAn（1一s）（4）要取得上述三項優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器上述三項優(yōu)點若要有效，都取決于一點，即K要足夠大結(jié)論2：閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價是，須增設(shè)電壓放大器以及檢測與反饋裝置。D=(1+K)Dclop因此必須設(shè)置放大器。5、反饋控制規(guī)律（1）只用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量是有靜差的因為閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為A=RI只有K=8,才能使偵0/=0，而這是不可能的。因此，這樣的調(diào)速系統(tǒng)叫做有靜差調(diào)速系統(tǒng)。實際上，這種系統(tǒng)正是依靠被調(diào)量的偏差進行控制的（2）反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動，服從給定抗干擾性能是反饋控制系統(tǒng)最突出的特征之一（3）系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測精度6、電流檢測與反饋（1）電樞回路串檢測電阻；（2）電樞回路接直流互感器；（3）交流電路接交流互感器；（4）采用霍爾傳感器。7、動態(tài)校正的方法■串聯(lián)校正；■并聯(lián)校正；■反饋校正在電力拖動自動控制系統(tǒng)中，最常用的是串聯(lián)校正和反饋校正。串聯(lián)校正比較簡單，也容易實現(xiàn)。8、PID調(diào)節(jié)器的功能■由PD調(diào)節(jié)器構(gòu)成的超前校正，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，并獲得足夠的快速性，但穩(wěn)態(tài)精度可能受到影響；■由PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成的滯后校正，可以保證穩(wěn)態(tài)精度，卻是以對快速性的限制來換取系統(tǒng)穩(wěn)定的；■用PID調(diào)節(jié)器實現(xiàn)的滯后一超前校正則兼有二者的優(yōu)點，可以全面提高系統(tǒng)的控制性能，但具體實現(xiàn)與調(diào)試要復(fù)雜一些。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以動態(tài)穩(wěn)定和穩(wěn)態(tài)精度為主，對快速性的要求可以差一些，所以主要采用PI調(diào)節(jié)器；在隨動系統(tǒng)中，快速性是主要要求，須用PD或PID調(diào)節(jié)器。9、采用比例積分調(diào)節(jié)器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)則是無靜差調(diào)速系統(tǒng)。10、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)（1）為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負反饋和電流負反饋。二者之間實行嵌套（或稱串級）聯(lián)接電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)，兩個調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的。（2）在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)過了不飽和、飽和、退飽和三種情況，三種情況下都采用PI調(diào)節(jié)器雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點（1）飽和非線性控制；（2）轉(zhuǎn)速超調(diào)；（3）準(zhǔn)時間最優(yōu)控制。因此，在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動引起的轉(zhuǎn)速動態(tài)變化會比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。11、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。（2）對負載變化起抗擾作用。（3）其輸出限幅值決定電機允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用（1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。（2）對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用。（3）在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。

12、調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法：經(jīng)驗法和工程設(shè)計方法13、控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)自動控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)包括：跟隨性能指標(biāo)，抗擾性能指標(biāo)跟隨性能指標(biāo)：在給定信號或參考輸入信號的作用下，系統(tǒng)輸出量的變化情況可用跟隨性能指標(biāo)來描述。常用的階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)有tr—上升時間q—超調(diào)量，峰值時間一一tpts—調(diào)節(jié)時間抗擾性能指標(biāo)常用的抗擾性能指標(biāo)有ACmax—動態(tài)降落tv—恢復(fù)時間一般來說，調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)以抗擾性能為主，而隨動系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)則以跟隨性能為主。截止頻率Wc越小，穩(wěn)定性越高典型I型系統(tǒng)：■在階躍輸入下的I型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時是無差的；■但在斜坡輸入下則有恒值穩(wěn)態(tài)誤差，且與K值成反比；■在加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為8。因此，I型系統(tǒng)不能用于具有加速度輸入的隨動系統(tǒng)。典型I型系統(tǒng)和典型II型系統(tǒng)除了在穩(wěn)態(tài)誤差上的區(qū)別以外，在動態(tài)性能中，■典型I型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差，■典型II型系統(tǒng)的超調(diào)量相對較大，抗擾性能卻比較好。這是設(shè)計時選擇典型系統(tǒng)的重要依據(jù)。電流的閉環(huán)控制改造了控制對象，加快了電流的跟隨作用，這是局部閉環(huán)(內(nèi)環(huán))控制的一個重要功能?！鲛D(zhuǎn)速環(huán)與電流環(huán)的關(guān)系外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工程設(shè)計方法設(shè)計多環(huán)控制系統(tǒng)的特點。這樣做，雖然不利于快速性，但每個控制環(huán)本身都是穩(wěn)定的，對系統(tǒng)的組成和調(diào)試工作非常有利。14、微機數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點是離散化和數(shù)字化15、采用旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測速方法有三種14、微機數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點是離散化和數(shù)字化M法測速T法測速(3)M/T法測速M法測速在高速段分辨率強；T法測速在低速段分辨率強；■因此，可以將兩種測速方法相結(jié)合，取長補短等待系統(tǒng)

16、數(shù)字濾波的三種方法：算術(shù)平均值濾波、中值濾波、中值平均濾波17、改進的數(shù)字PI算法-積分分離算法-分段PI算法-積分量化誤差的消除?18、可逆V-M系統(tǒng)中的環(huán)流問題（1）靜態(tài)環(huán)流一兩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，其中又有兩類：■直流平均環(huán)流一一由晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流稱作直流平均環(huán)流。■瞬時脈動環(huán)流一兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零，但因電壓波形不同，瞬時電壓差仍會產(chǎn)生脈動的環(huán)流，稱作瞬時脈動環(huán)流。2）動態(tài)環(huán)流一在可逆V-M系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流故障保護中斷服務(wù)子程序框圖19、整個制動過程可以分為兩個主要階段，其中還有一些子階段。主要階段分為本組逆變階段；它組制動階段。20、交流拖動控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要有三個方面：■一般性能的節(jié)能調(diào)速■高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)■特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速可以把異步電機的調(diào)速系統(tǒng)分成三類。轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)3nU2R/spsr'D,ARs+了Is7（2）今—s.23nU2R/spsr'D,ARs+了Is7—s.2(,)+W2Y,+L/（3）由圖5-4可見，帶恒轉(zhuǎn)矩負載工作時，普通籠型異步電機變電壓時的穩(wěn)定工作點為如B、C，轉(zhuǎn)差率s的變化范圍不超過0~sm，調(diào)速范圍有限。如果帶風(fēng)機類負載運行，則工作點為D、E、兄調(diào)速范圍可以大一些。為了能在恒轉(zhuǎn)矩負載下擴大調(diào)速范圍，并使電機能在較低轉(zhuǎn)速下運行而不致過熱，就要求電機轉(zhuǎn)子有較高的電阻值，這樣的電機在變電壓時的機械特性繪于圖5-5。顯然，帶恒轉(zhuǎn)矩負載時的變壓調(diào)速范圍增大了，堵轉(zhuǎn)工作也不致燒壞電機，、、這種電機又稱作交流力矩電機。（4）采用普通異步電機的變電壓調(diào)速時，調(diào)速范圍很窄，采用高轉(zhuǎn)子電阻的力矩電機可以增大調(diào)速范圍，但機械特性又變軟，因而當(dāng)負載變化時靜差率很大（見圖5-5），開環(huán)控制很難解決這個矛盾。21、傳統(tǒng)的降壓起動方法有：?星-三角（Y-A）起動?定子串電阻或電抗起動?自耦變壓器（又稱起動補償器）降壓起動22、變壓變頻調(diào)速的基本控制方式：可以改變電壓和頻率基頻以下調(diào)速E常值％一f即采用恒值電動勢頻率比的控制方式恒壓頻比的控制方式："二常值廠在基頻以下，磁通恒定向轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，

轉(zhuǎn)速升高時轉(zhuǎn)矩降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”23、基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)控制時的機械特性恒壓頻比控制（Us徊1）恒Eg/?1控制恒Er/?1控制24、從整體結(jié)構(gòu)上看，電力電子變壓變頻器可分為交-直-交和交-交兩大類。這類交-交變頻器的其他缺點是：輸入功率因數(shù)較低，諧波電流含量大，頻譜復(fù)雜，因此須配置諧波濾波和無功補償設(shè)備。其最高輸出頻率不超過電網(wǎng)頻率的1/3~1/2,一般主要用于軋機主傳動、球磨機、水泥回轉(zhuǎn)窯等大容量、低轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)，供電給低速電機直接傳動時，可以省去龐大的齒輪減速箱。25、正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）技術(shù)【調(diào)制方式：同步、異步和分段控制】以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波（Carrierwave），并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波（ModulationwaveSPWM控制方式有單極性控制雙極性控制方式26、控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念27、所謂“雙饋”，就是指把繞線轉(zhuǎn)子異步電機的定子繞組與交流電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組與其他含電動勢的電路相連接，使它們可以進行電功率的相互傳遞。異步電機雙饋調(diào)速的五種工況：■電機在次同步轉(zhuǎn)速下作電動運行■電機在反轉(zhuǎn)時作倒拉制動運行電機在超同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動運行電機在超同步轉(zhuǎn)速下作電動運行電機在次同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動運行

28、同步電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度就是與旋轉(zhuǎn)磁場同步的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差Ws恒等于0,沒有轉(zhuǎn)差功率，其變壓變頻調(diào)速自然屬于轉(zhuǎn)差功率不變的調(diào)速系統(tǒng)，沒有其他類型。計算題1一4M-調(diào)逸系一統(tǒng)■朝』得的最高轉(zhuǎn)姓特性為=ZOO"'mill-量低轉(zhuǎn)速特性為也皿=1網(wǎng)廣曲1，帶額定筑栽時的速度降落山加=15舟min,且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降M牛不變，試何系統(tǒng)能墻達到的調(diào)速范闈有第_V系統(tǒng)允許的靜差章是多少？解系統(tǒng)能墟達到的響速范圍為D=￥l=頃°=][、150-15系統(tǒng)元許的靜差率j-D?；肩如編-一蟲送一%+DA%.1500+11x151-5某閉環(huán)調(diào)速氯統(tǒng)的調(diào)速范國是1500-150r.'[Ui]K要求系統(tǒng)的靜差率i-<2%,那么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果J「環(huán)裁統(tǒng)的靜缶速降是lOOindu,則閉蝦系統(tǒng)的JF環(huán)戒大倍故應(yīng)有多大7所以.ns150x0.02==3.06"『nunJ1-002Art因為Ah,-一竺所以d1+K所以JK=^1=—-1=31.73.061—10有-V—M調(diào)速系統(tǒng)。電動機參數(shù)為：Pn=2W,C；v=220Jz,IN=12.5A,=1500r/nun,電樞電阻R=L2Q,整流裝置內(nèi)阻^=1.5Q.觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)配=35。耍求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D=20,靜差率s<10%o計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降、喝和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降&婦。采用轉(zhuǎn)速負反憤組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)U；=\5V時，匕=右.，n=n”則轉(zhuǎn)速負反憤系數(shù)。應(yīng)該是多少？計算放大器所需的放大倍數(shù)。解:(1)先計算電動機的電動勢系數(shù)廠貝一/危。220-12.5x1.2?,c=———==0.1367/-min.r1500則開環(huán)系數(shù)額定速降為IXR12.5x(l.IXR12.5x(l.2+1.5).二一==246.9Enun△n°p(，e額定負載時的穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為的S1500x0.1,-.=———<=8.33/7nunC1ZXl-s)20x(1-0.1)0.1367An(2)系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如下所示轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)的原理圖（3）當(dāng)U；=\5V時.mn=nN,則轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)a應(yīng)該是151500=151500=0.01（4）閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)為246,98.33-1246,98.33-1=28.64運算放大器所需的放大倍數(shù)28.64十志。.。心皿728.64十志。.。心皿7二11.192-7在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個調(diào)節(jié)器ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。仕知參

數(shù)：電動機：均=3.7用',。\=220匕孔=20/1.%=10007?/1】111】，電樞回路總電阻R=1.5。，設(shè)=U；m=Uom=8r,電樞回路最大電流IJm=40.4,電力電子變換器的放大系數(shù)AT5=40.試求：（1）電流反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。：（2）當(dāng)電動機在最高速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的U”、U；.乙」心值。解：（1〉穩(wěn)態(tài)時因為心=導(dǎo)所以/?=』=旦=0.2//力I伽40。二國l二二o.oosr,min/rgI。。。(2)電動機在最高速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時u=DUdQ-(?/+7J2?-40xU-60/U；=-Ut=/31d=SVU}=8K壺絲1砂&40211有一個系統(tǒng).其控制對象的傳遞函數(shù)為財$)=^7=」°廣要求設(shè)計一個rs4-1O.OIj+110無靜差系統(tǒng)，在階既輸入卜系統(tǒng)楚調(diào)r按線性系統(tǒng)考慮工試對該系統(tǒng)進行動態(tài)校注:，決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其蓼數(shù)■:102-12有-個閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為%”)二嗎二——"——’要求曲M萬十D5(0-025+1)校正為典型II型系統(tǒng)，在階躍輸入卜系統(tǒng)超調(diào)量。艮$0%(投線性系統(tǒng).考慮h試決定調(diào)節(jié)器綃構(gòu).并選擇其參數(shù)-3-1直流電機額定轉(zhuǎn)速勺,=375"血11,電樞電流鼬定值為］杪=節(jié)。優(yōu).允許過毓倍數(shù)>1=15.計算機內(nèi)部定點數(shù)占?個字的位置一H6位h試:確定敬字控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反觥存儲系數(shù)和電流反憒存儲系數(shù).諾當(dāng)考慮余筮。正定點數(shù)K度為］個字，:此位〕，但最高位頸用作符號位.只有15位M費示總值，放最大存惜值D皿電樞電流最