電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)思考題和課后習(xí)題答案

電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)■運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)［阮毅伯時(shí)）課后答

案包括思量題和課后習(xí)題

第2章

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變換器電路的根本構(gòu)造。

答：直流PWM變換器根本構(gòu)造如圖，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變換器和晶閘管整流裝置均可看做是一階慣性環(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或者60Hz）為一周），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)停頓不動(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?/p>

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(huì)產(chǎn)生

什么后果.

答：為電動(dòng)機(jī)提供續(xù)流通道。假設(shè)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)榧僭O(shè)開(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)場(chǎng)下降了，從而導(dǎo)致平均電流總小于

負(fù)載電流，機(jī)電無(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>

性，使得電動(dòng)機(jī)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^(guò)整流裝置反響回交流電網(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，或者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，機(jī)電減速，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，到達(dá)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，機(jī)電不

再減速，保持穩(wěn)定。故負(fù)載增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)，機(jī)電轉(zhuǎn)速會(huì)較增加之前降低。

2-10靜差率和調(diào)速圍有何關(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/An)(s/11-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

Z.

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)提才故意

義.

答：D=（nN/An）卬（1-s）。因?yàn)榧僭O(shè)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)速圍就小得不能滿足要求；而假設(shè)只考慮增大調(diào)速圍，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

才故意義。

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)速反響系數(shù)是否能夠改變轉(zhuǎn)速.為什么.如果測(cè)速發(fā)

機(jī)電的勵(lì)磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無(wú)抑制這種干擾的能力.（已驗(yàn)證）答：轉(zhuǎn)速單

閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)速反響環(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)

速反響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)速反響系數(shù)而不改變給定電壓能改變

轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖冝D(zhuǎn)速反響系數(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。假設(shè)測(cè)速發(fā)機(jī)電勵(lì)磁發(fā)生變化，則反響電壓發(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)抑制測(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

Z.

分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓△u=o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，從而抑制了

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)機(jī)電精度的影響.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，

因此假設(shè)給點(diǎn)電源發(fā)生偏移，或者測(cè)速發(fā)機(jī)電精度受到影響而使反響電壓發(fā)生

改變，系統(tǒng)仍會(huì)認(rèn)為是給定或者轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，從而改變轉(zhuǎn)速，以到達(dá)電壓偏

差為零。

2-15在轉(zhuǎn)速負(fù)反響單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)以下參數(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

Udo⑶電樞電阻Ra。⑷電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流If。⑸轉(zhuǎn)速反響系數(shù)a。

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)轉(zhuǎn)速下降；而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，則反響電壓減小，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)反響單閉環(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

Z.

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，反響電壓增加，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)反響調(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

些根本特征.它能減少或者消除轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差的實(shí)質(zhì)是什么.

一、可以作為填空題或者簡(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)）。

2-3V-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).

11-12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)電感較小或者電動(dòng)機(jī)輕載時(shí),

電流上升階段電感儲(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。

14答：tl時(shí)刻*一對(duì)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)延遲角為al,在t2>tl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，惟獨(dú)

等到下一個(gè)自然換向點(diǎn)t3時(shí)刻到來(lái)時(shí)，控制電壓才干將正在承受正電壓的另一

對(duì)晶閘管在觸發(fā)延遲角破后導(dǎo)通。t3-t2即為失控時(shí)間，最大失控時(shí)間即為

Z.

考慮t2=tl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。16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1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)普通以電動(dòng)機(jī)的（額定轉(zhuǎn)速）作為最高轉(zhuǎn)速。2-8（調(diào)速圍）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)圍）。2-9簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速反響控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

的靜特性本質(zhì)。答：在閉環(huán)系統(tǒng)中，每增加（或者減少）一點(diǎn)負(fù)載，就相應(yīng)地

提高（或者降低）一點(diǎn)電樞電壓，使電動(dòng)機(jī)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)述比例反響控制的規(guī)律。答：比例控制的反響控制系統(tǒng)是（被調(diào)量

有靜差）的控制系統(tǒng)；反響控制系統(tǒng)的作用是（反抗前向通道的擾動(dòng)，服從給定）

;反響系統(tǒng)的精度依賴于（給定和反響檢測(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：比例局部

能（迅速響應(yīng)控制作用），積分局部則（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)，假

Z.

設(shè)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)o上下全2-18為什么積分需限幅.答：假

設(shè)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)反響環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反響調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性的特點(diǎn)。

答：電流負(fù)反響的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)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U與給定電壓Un*作用一致，

相當(dāng)于把理想空載轉(zhuǎn)速提高到nO'=(KpKs(Un*+U))/(Ce(l+K))。

二、公式和特性

1.整流電壓平均值：UdO=(m/7i)Umsin(m/7t)cosa(Um/m_單相全波/三相

半波/三相全波_Y2U2/Y2U2/d6U2/2/3/6)

2.V-M調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性方程：n=(UdO-IdR)/Ce

3.晶閘管整流器最大失控時(shí)間：Tsma*=l/mf

4.調(diào)速圍定義式：D=nma*/nmin

5.靜差率定義式：s=An/n

6.閉環(huán)靜特性與開(kāi)環(huán)靜特性：ncl=(UdOcl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K))

nop=(UdOop-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce7.調(diào)速圍，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/Anj(s/(l-s))

(△ncl=△nop/(l+K))8.轉(zhuǎn)速反響控制直流調(diào)速系統(tǒng)的K定義式及表達(dá)式：

K=KpKsa/Ce9.臨界開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Kcr=(Tm(Tl+Ts)+TsA2)/(TlTs)<K(T1=L/R|

Tm=((GDA2)R)/(375CeCm))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)

Z.

式：nM=(60Ml)/(ZTc)|QM=60/(ZTc)|5M=1/M1|nT=(60f0)/(ZM2)|

QT=(ZnA2)/(60f0-Zn)|5T=1/(M2-1)|nMT=(60f0M1)/(ZM2)=nT"M1|

QMT=60/(ZTc)=QM|SMT=｛低速一＞3T|高速一＞3M|11.連續(xù)式PI算式：

"u(t)=Kpe(t)+(l/T)kO_t)e(t)dt12.位置式PI算式：u(k)=Kpe(k)+(Tsam/T)2(i=O_k)e(i)13增量式

PI算式：△u(k)=u(k＞u(k-l)=Kp(e(k)~e(k-l)ETsam/T)e(k)LV-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)反響直流調(diào)

速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速負(fù)反響直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)構(gòu)造圖：5.轉(zhuǎn)速負(fù)反響直流

調(diào)速系統(tǒng)-動(dòng)態(tài)構(gòu)造圖：6.帶電流截止負(fù)反響的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)構(gòu)造圖：

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)反響比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜特性：

第3章

三、思量題

3-1在恒流起動(dòng)過(guò)程中，電樞電流能否到達(dá)最大值1dm.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1dm。

±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

迅速到達(dá)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)。

Z.

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)反響系數(shù)a,系統(tǒng)穩(wěn)

定后轉(zhuǎn)速反響電壓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

反響系數(shù)a增加，則轉(zhuǎn)速反響電壓Un增加，給定電壓Un*,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?。晦D(zhuǎn)速n減

小，則轉(zhuǎn)速反響電壓Un減小，直到轉(zhuǎn)速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速反響電

壓Un不變，且實(shí)際轉(zhuǎn)速n減小。

34雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，遇到以下情況會(huì)浮現(xiàn)什么現(xiàn)象.（未通過(guò)驗(yàn)證，

求姐）（1）電流反響極性接反。（2）轉(zhuǎn)速極性接反。

答：（1）由于電流環(huán)的正反響作用，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)的正反響作用，ACR無(wú)法退飽和，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速持

續(xù)恒流上升。

3-5*雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、均采用PI調(diào)節(jié)器，ACR調(diào)試中怎樣才干做到

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)電流反響系數(shù)歸）.3；（2）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反響系數(shù)上0.01。

3-6在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，假設(shè)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)速反響系數(shù)a行不行.假設(shè)耍改變電動(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)前向通道的階躍擾動(dòng)均有能力抑制。也可以改變a,但目的通常是

為了獲得更理想的機(jī)械特性。假設(shè)要改變堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)電流反響系數(shù)氏

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

Z.

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邛Id=f3

IdL；ACR輸出電壓a=1｝（10/心=見(jiàn)P62o

3-8在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，假設(shè)速度調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，或者電流調(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)?/C+Kn）,或者電流調(diào)節(jié)器對(duì)

階躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/（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)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)反響環(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，答復(fù)（均為PIR）（已驗(yàn)證）：⑴雙閉環(huán)

系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行中，如果電流反響信號(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)，假設(shè)電動(dòng)機(jī)驀地失磁，最終電動(dòng)時(shí)機(jī)飛車嗎

答:11）穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速不變，電流減小。12）不會(huì)飛車，而是停轉(zhuǎn)。

一、可以作為填空題或者簡(jiǎn)答題的

3-1為了實(shí)現(xiàn)（電流的實(shí)時(shí)控制和快速尾隨），希翼電流調(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)，惟獨(dú)（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和與不飽和兩種情況）

O

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）o

3-3當(dāng)ASR輸出（到達(dá)限幅值Uim*），轉(zhuǎn)速外環(huán)呈（開(kāi)環(huán)狀態(tài)），轉(zhuǎn)速變

Z.

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（=）Idnio

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1dm時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，此時(shí)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要

調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負(fù)載電流到達(dá)1dm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)，假設(shè)實(shí)際轉(zhuǎn)速大

于給定轉(zhuǎn)速，則反響電壓大于給定電壓，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)反響控制電流調(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）

土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)速快速尾隨給定電壓變化，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：作為環(huán)調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)

速調(diào)節(jié)過(guò)程中，使電流緊緊尾隨給定電流變化。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)

Z.

電動(dòng)機(jī)過(guò)載或者堵轉(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)即將自動(dòng)恢復(fù)正常。

二、公式和特性

1.P62穩(wěn)態(tài)時(shí)：Un*=Un=an=anOUi*=Ui=pId=pIdL

Uc=UdO/Ks=（Cen+IdR）/Ks=（Ce（Un*/a）+IdR）/Ks

2.轉(zhuǎn)速反響系數(shù)：a=Un*m/nm

3.電流反響系數(shù)：懺Ui*m/Idml.轉(zhuǎn)速電流反響控制直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：2.轉(zhuǎn)

速電流反響控制直流調(diào)速系統(tǒng)-穩(wěn)態(tài)構(gòu)造圖：3.轉(zhuǎn)速電流反響控制直流調(diào)速系統(tǒng)-

動(dòng)態(tài)構(gòu)造圖：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、可以作為填空題或者簡(jiǎn)答題的

44直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)中當(dāng)電動(dòng)機(jī)停頓時(shí)，電樞電壓瞬時(shí)值0零，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）。

4-2高頻微振電流對(duì)機(jī)電有何影響.答：消除機(jī)電正反向時(shí)的靜磨擦死區(qū)，起動(dòng)

力潤(rùn)滑作用。同時(shí)也增大了機(jī)電的損耗。

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=（2toiVT-l）Us1.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

5-1對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速圍不大.機(jī)電機(jī)械特性越軟調(diào)速圍越

Z.

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)定工作圍為

0<s<sm,sm本來(lái)就不大，因此調(diào)速圍也不大。降壓調(diào)速時(shí)，機(jī)械特性變軟，

但sm不變，故調(diào)速圍不變。

02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)速圍，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)速圍，假設(shè)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)，假設(shè)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；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.所謂恒功率或者恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，是否指輸出功率或者轉(zhuǎn)矩恒定.

假設(shè)不是，則恒功率和恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速終究是指什么.

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，因此允許輸出功率根本保持不變，屬于恒功率調(diào)速方式。恒功率

或者恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式并非指輸出功率或者輸出轉(zhuǎn)矩恒定，而是額定電流下允許

輸出的功率或者允許輸出的轉(zhuǎn)矩恒定。

Z.

5-4基頻以下調(diào)速可以是恒壓頻比控制，恒定子磁通（pms、恒氣隙磁通（pm和恒

轉(zhuǎn)子磁通（pmr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)械特性根本上是平行下移，硬度也較好，能

滿足普通調(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（pms、恒氣隙磁通（pm和恒轉(zhuǎn)子磁通cpmr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（pms和恒氣隙磁通＜pm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（pmr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，性能最正確。

5-5常用的交流PWM有三種控制方式，分別為SPWM、CFPWM和

SVPWM,論述它們的根本特征及各自的優(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)生故障或者不正常運(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，并到達(dá)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)，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(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

Z.

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)噶恐荒苁菙嗬m(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，假設(shè)Us=f（si,Is）設(shè)置不當(dāng),

會(huì)產(chǎn)生什么影響.普通說(shuō)來(lái)，正反響系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制

系統(tǒng)具有正反響的環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么.答：

一、可以作為填空題或者簡(jiǎn)答題的

5-1簡(jiǎn)述矢量控制的根本思想。

答：將逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，以在機(jī)電產(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定）。假設(shè)直流側(cè)電壓Ud恒定，則31越小時(shí)，△t越

大，勢(shì)必導(dǎo)致（|中s（k）|）增大。因此，要保持正六邊形定子磁鏈不變，必須使

UMI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,造成為了控制的

復(fù)雜性。有效的方法是（插入零矢量）。54簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)差頻率控制的根本思想。

答：保持（氣隙磁通＜pm不變）的前提下，通過(guò)控制（轉(zhuǎn)差頻率cos）來(lái)

z.

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1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

參預(yù)調(diào)節(jié)，相當(dāng)于（轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)），在正反響環(huán)作用下，保持（力磷度恒定）；轉(zhuǎn)速超

調(diào)后，ASR［退出飽和），進(jìn)入（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段），最后到達(dá)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L公式略1.異步電動(dòng)機(jī)等效電

路圖：2.交-直-交電壓源型PWM變頻器主電路：（各個(gè)元件作用需知）3.轉(zhuǎn)速開(kāi)

環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系

統(tǒng)原理圖：1.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性：2.異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串阻調(diào)速機(jī)械特性:

3.異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速機(jī)械特性：4.異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速控制特性：

第6章

一、可以作為填空題或者簡(jiǎn)答題的

6-1異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)1高階、非線性、強(qiáng)耦合）的（多變量）

系統(tǒng)。

&2異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型由（磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程、運(yùn)動(dòng)方程）組

成。

6-3異步電動(dòng)機(jī)每一個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)牵ㄗ愿写沛湥┖停ɑジ写沛湥┲汀?/p>

6-4繞組間的互感分為哪幾類.答：定子三相彼此之間和轉(zhuǎn)子三相彼此之間的互

感，因其位置固定，故為常值。定子任一相與轉(zhuǎn)子任一相之間的互感，因其相

Z.

對(duì)位置變化，故為（角位移）的函數(shù)。

6-5為什么說(shuō)異步電動(dòng)機(jī)的三相原始數(shù)學(xué)模型不是物理對(duì)象最簡(jiǎn)潔的描述.答：

由異步電動(dòng)機(jī)三相數(shù)學(xué)模型的約束條件（ooo）可知，對(duì)于無(wú)中性線Y/Y聯(lián)

結(jié)繞組的電動(dòng)機(jī)，三相變量中惟獨(dú)兩相是獨(dú)立的。6~6不同坐標(biāo)系中電動(dòng)機(jī)模型

等效的原則是：（在不同坐標(biāo)下繞組所產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)相等）

6-7三相繞組可以用（互相獨(dú)立的兩相正交對(duì)稱繞組）等效代替，等效的原則是

（）0

&8坐標(biāo)變換有（3/2變換及其反變換）和（2r/2s變換及其反變換）。

6-9異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)坐標(biāo)變換簡(jiǎn)化其數(shù)學(xué)模型時(shí)，假設(shè)以靜止正交坐標(biāo)為變換

方向，定轉(zhuǎn)子繞組的變換方式有何不同.答：異步電動(dòng)機(jī)定子繞組是靜止的，因

此只要發(fā)展（3/2變換）即可，而轉(zhuǎn)子繞組是旋轉(zhuǎn)的，因此必須通過(guò)（3/2變換）

及（2r/2s變換）,才干變換到（靜止兩相正交坐標(biāo)系）。

&10（32變換）將（按加3分布的三相繞組）等效為（互相垂直的兩相繞組），消除

了（定子三相繞組間）以及（轉(zhuǎn)子三相繞組間）的相互耦合，減小了狀態(tài)變量

的維數(shù)，簡(jiǎn)化了定轉(zhuǎn)子的自感矩陣。

611（說(shuō)變換）將（相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定轉(zhuǎn)子繞組）等效為（相對(duì)靜止的等效繞組），消

除了（定轉(zhuǎn)子繞組間夾角對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響）。

6-12（2r/2s變換）將非線性耦合矛盾從磁鏈方程轉(zhuǎn)移到電壓方程，沒(méi)有改變對(duì)

象的（非線性耦合程度。）

6-13（2s/2r變換）是用（旋轉(zhuǎn)繞組）代替（原來(lái)靜止的定子繞組）,并使等效的

轉(zhuǎn)子繞組與等效的定子繞組（重合），且保持（嚴(yán)格同步），等效后定轉(zhuǎn)子繞

組間（不存在）相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

Z.

6-14〔靜止正交坐標(biāo)系動(dòng)械學(xué)模型］—>口磨專正交坐標(biāo)系動(dòng)械學(xué)模型〕轉(zhuǎn)

回0。

6-15旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系的優(yōu)點(diǎn)在于〔增加了一個(gè)輸入量co1,提高了系雌制的自

由度〕。二、公式和特性1.異步電動(dòng)機(jī)三相動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：磁鏈方程+電壓方

程+輸昉程+運(yùn)動(dòng)方程+約束條件：

習(xí)題解答〔供參考〕

習(xí)題二

2.2系統(tǒng)的調(diào)速圍是1000-100r/min,要求靜差率s=2%,則系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是多少.

解：An=VD(-1_S)=1000xO.O2,(10xO-98)=2.04rpm

系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04rpm。

2.3*一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特性為nomax=15OOt/min,最低轉(zhuǎn)速特性為

nOmjn=150r/min,帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落人品=15r/min,且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降

不變，試問(wèn)系統(tǒng)能夠到達(dá)的調(diào)速圍有多大.系統(tǒng)允許的靜差率是多少.

解：1〕調(diào)速圍D=n/n(均指額定負(fù)載情況下)

11IdXIIIIII

2)靜差率s=AnN/hQ=15/150=10%

2.4直充幾為P=74kW,UN=220V,I=378A,n=1430r/min,Ra=0.023Q。相糜流器

NNN

阻Rrec=0.022Q采用降壓調(diào)速。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械要求s=20%時(shí)，求系統(tǒng)的調(diào)速圍。如果s=30%

時(shí)，則系統(tǒng)的調(diào)速圍又為多少“

解：Ce=(U-IR)/n=(220-378x0.023)1430=0.1478V/rpm

2.5*龍門(mén)刨床工作臺(tái)采用V-M調(diào)速系統(tǒng)。直流電動(dòng)機(jī)

PN=60kW,UN=220V,卜=305A,即=10OOr/min,主電路總電阻R=0.18Q,Ce=0,2V?

min/r,求:

Cl)當(dāng)電留連續(xù)時(shí)，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落人%為多少.

(2)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率SN多少.

(3)假設(shè)要滿足D=20,sv5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落Ar)N又為多少”

Z.

解：(l)An=IxR[e=305x01892=274.5r7min

(2)SN=AnN。=274.5,000+274.5)=21.5%

(3)An=nSJD(1_s)]=1000x0.05^(20x0.95]=2.63r/min

2.6有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)構(gòu)造圖如下列圖，給定電壓U*『8.8V、比例調(diào)節(jié)器放大

系數(shù)K=2、晶閘管裝置放大系數(shù)K<=15、反響系數(shù)尸0.7。求：(1)輸出電壓U“；(2)

假設(shè)把反響線斷開(kāi)，U“為何值.開(kāi)環(huán)時(shí)的輸出電壓是閉環(huán)是的多少倍.(3)假設(shè)把反響系數(shù)

d

減至產(chǎn)0.35,當(dāng)保持同樣的輸出電壓時(shí)，給定電壓U\應(yīng)為多少.

解：(I)U=KKU*X1+KK)=2x15x8.8fl+2x15x0.7)=12V

dpsu/pvs

(2)U=8.8x2x15=264V，開(kāi)環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的22倍

d

(3)U*=U(1+KK)WK=12x(1+2x15x0.35)(2x15)=4.6V

uapYs/ps'

2.7*閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速圍是1500r/min~150r/min,要求系統(tǒng)的靜差率S45%,則系統(tǒng)允許

的靜態(tài)速降是多少.如果開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100r/min,則閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有

多大.

解：1)D=ns/An(1_s)

NN

2)K=n/An=100/3.06-1=31.7

opcl

2.8*閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的速降為8r/min,如果將開(kāi)環(huán)

放大倍數(shù)提高到30,它的速降為多少.在同樣靜差率要求下，調(diào)速圍可以擴(kuò)大多少倍.

解：An=(1+K)An=(1+15)x8=128

opcl

如果將開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為：

在同樣靜差率要求下，D可以擴(kuò)大An/An=1.937倍

cl1cl2

2.9有一V-M調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù)P=42kW,R=220y,I=1%.5A,n=1500r/min,電樞

電阻R=L5C,電樞回路電抗器電阻RL=0.8C,整流萎置阻R=1.0R觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大

arec

倍數(shù)K=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速圍D=20,靜差率S<=10%。

(1)在算開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降A(chǔ)n和調(diào)速要求所允許的用環(huán)靜態(tài)速降A(chǔ)n。

(2)采用轉(zhuǎn)速負(fù)反響組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫(huà)出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)構(gòu)造圖。

(3)調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)U：=15VW，NI=《，n=n,則轉(zhuǎn)速負(fù)反響系數(shù)a應(yīng)該是多少.

(4)計(jì)算放大器所需的放大倍敏。

解：⑴

所以，RI=8.33r/min

cl

z.

（2）

“=kKU*_IR）/（C（1+K））=1KU*/a（1+K）]

[|R/（C（1+K）]

：3][41

psndnde

俎Kv=K*C35.955*0.1341_43_4

可以求得,PK35*0.0096=

也可以用粗略算法:

U*15

U*必U=an,a=—*-=-------=0.01

nnn1500

K=KC/Ka，K=35.955人0.134/(35人0.01)=13.76

PesP

2.10在題2.9的轉(zhuǎn)速負(fù)反響系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉(zhuǎn)電流1仙共2、，臨界截止

dblN

電流I>1.21,應(yīng)該選用多大的比較電壓和電流反響采樣電阻.要求電流反響采樣電阻不

dcrN

超過(guò)主電路總電阻的1/3,如果做不到，需要增加電流反響放大器，試畫(huà)出系統(tǒng)的原理圖和

靜態(tài)構(gòu)造圖，并計(jì)算電流反響放大系數(shù)。這時(shí)電流反響采樣電阻和比較電壓各為多少.

解：(1)I共21=25A,I>1.21=15A

dblNdcrN

I必(U*+U)/R亭25=(15+U)/R亭R=1.5Q

dblncomscomss

U=15A1.5=22.5V

com

(R/3)=(1.0+1.5+0.8)/3=1.1Q,R>(R/3)

⑵XsX

不符合要求，取R=1.1Q,需加電流反饋放大器

S

由于需要的檢測(cè)電阻值大，說(shuō)明要求的電流信號(hào)值也大。要同時(shí)滿足檢測(cè)電阻小和電流

信號(hào)大的要求，則必須采用放大器，對(duì)電流信號(hào)發(fā)展放大。為此，

取R=1.1Q,則U=I人R=15人1.1=16.5V

Scomdcrs

3

?

X(R_）/C（1+K）]_[RI/C（1+K）]

,U

-gIs

come\d\、1e

-+KKKR^\/（C（1+K））」

psisde

2.11在題2.9的系統(tǒng)中，假設(shè)主電路電感L=50mH,系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)局部的飛輪慣量GDz=1.6Nm2,

整流裝置采用三相零式電路，試判斷按題2-9要求設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速負(fù)反響系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行.如要

保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，允許的最大開(kāi)環(huán)放大系數(shù)是多少.

解：L=50mH,GD2=i.6Nm2,R=3.3QC=0.134V/rpm

xre

Z.

K<『T(T+T)+Tzl/TT=[0.082根(0.015+0.00333)+0.0033321/(0.0151*0.00333)

Lm1ss」1sL」j

=[0.0015+0.003332'/0.00004983=30.52

見(jiàn)與前面的K>35.955相矛盾，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，K最大為30.52。

2.12有一個(gè)晶閘-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，：電動(dòng)機(jī)：P=2.8kW,U=220V,|=156A，N

NN

n=1500r/min,R=1.5C,整流裝置阻R=1C,電樞回路電抗器電阻R1=0.8Q,觸發(fā)整

NarecL

流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K=35。

s

⑴系統(tǒng)開(kāi)環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速圍D=30時(shí)的靜差率s值。

⑵當(dāng)D=30,s=10%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。

(3)如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反響有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=30,s=10%,在1>=10V時(shí)I=I,n=n,

ndNN

計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反響系數(shù)a和放大器放大系數(shù)K。

P

解：

(1)

(2)

(3)

2.13旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024,倍頻系數(shù)4,高頻時(shí)鐘脈沖頻率f=1MHz,旋轉(zhuǎn)編碼器輸出

的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)均采用16位計(jì)數(shù)器，M法測(cè)速時(shí)間為0.01s,求轉(zhuǎn)速

n=1500r/min和n=150r/min時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差率最大值。

解：

(1)M法：分辨率Q=60=60=

T465r/minZT1024根4根0.01

C

口60M、

最大誤差率：n=1■才)

一C

....nZT1500根4根1024根0.01

n=14c5n0n0r/mm時(shí)，M=a=-=1024

16060

皿「aMnZT150根4根1024根0.01

n=150r/mm時(shí)，M=c=.=102,4

16060

1500r/min時(shí)，b%=4100%=1根100%=0.098%