電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)

一、計(jì)算（每題參考分值5分）

1、有一V-M系統(tǒng)，已知:Pnom=2.8kW,Unom=220VzInom=15.6A,nnom=1500r/min,

Ra=1.5Q,Rrec=lQ,KS=37,1）系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算D=30時(shí)的s值；2）當(dāng)D=30.

s=10%時(shí)計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降3如為轉(zhuǎn)速反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=30,s=10%,

在U*n=10V時(shí)使電動(dòng)機(jī)在額定點(diǎn)工作，計(jì)算放大器放大系數(shù)Kp和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)&

-d_lj

c220-156x1,5At

Ct==-----------------=O.l3l70mn/r

正確答案：解：1）1500

156（15+1）/

A_gi_--------------------=297.74min

C01312）

js1500x01y,.p5、297.7

"￡>（】一$）30（1-01）3）為5.56

10

人4anftnrTirf』uKC.5254x0.131_o

a==0.0067。nun/rA=--------=------------------=278

界MJ1500>KjCt37x0.0067

2、有一PWM變換器供可直流調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù)=2.2kW,=220V,=12,5A,=1500

r/min,電樞電阻二1.5。，PWM變換器的放大倍數(shù)=22,電源內(nèi)阻二0.1。0要求系統(tǒng)滿

足調(diào)速范圍D=20，靜差率。（18分）Q）計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的

閉環(huán)靜態(tài)速降。（2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。

（3）調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)f/?=15V時(shí)，0=%/=叫，則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)）應(yīng)該是

多少？（4）計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。

2

jJJ/

正確答案：

的小廣小一人凡220-12.5x1.5201.25八1用/?,

解：(1)Ca=-----=----------------=------=0.134Vmin/r

'nN15001500

二(RJRW=也25=吸3加in/

op，0.134'

1500x0.05=3.95rin

必.m

D(l-s)20x(1-0.05)

所以，A/7=3.95?*.minP

f；(2)

(3)由以上知

翳TH

因?yàn)?/p>

MM也一KU：皿

J(I+K)c/1+r)mi+Qqn+'C把已知各項(xiàng)代入上式，得

=a=Q0097也可以用粗略算法：/“U■■扇n1500(4)放大器

K旦K_的_368”1/_224

的放大倍數(shù)'?'小22*0.01

3、有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為:PN=5.5kw,UN=220VJN=28A,

nN=1460r/min,電樞回路電阻Ra=0.8Q,允許電流過(guò)載倍數(shù)入=1.6,電磁時(shí)間常數(shù)

TI=0.048s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.185s,主電路采用三相橋式整流電路，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的

放大倍數(shù)Ks=35,整流電裝置內(nèi)阻Rrec=1.3Q,平均失控時(shí)間常數(shù)Ts=0.0017s,ASR和

ACR均采用PI調(diào)節(jié)器，最大輸入、輸出電壓均為8V，電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)Toi=0.002s,

轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)Ton=0.015s,電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)中KT=0.25設(shè)計(jì)好，

電流環(huán)的靜動(dòng)態(tài)指標(biāo)均已滿足要求。現(xiàn)要求轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，且電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速

時(shí)的超調(diào)量(1)計(jì)算電流反饋系數(shù)B,轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a;(2)畫出待設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)

圖；(3)擬將轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)成典型II型系統(tǒng)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，并校核近似條件；

F-4X（；+7J=4X0.0298=0.119.

k

轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益：〃

K、=上乂=—/—-=175.94療）

2%22*42*0.02982,

CUN-IN&220-28X0.8?.,

C=——=----------=0N.1I35PT.Zmin/r,

e?v1460'

05x0,135x0.185x0.179

'&-------------=------------------------=KQ14/

…〃2如&48x0.00548x2.1x0.0298,

巾/、8.147x（0.119y+1）

?二%—=-------------------------人”

ASR0」19s'

4、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)：30Kw,220V,160A,1000r7min,Ra=0.1Q,整流

裝置內(nèi)阻Rrec=0.3Q,變流裝置的放大倍數(shù)Ks=40,要求調(diào)速指標(biāo)：D=40,S<10%,額

定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓Unm*=10Ve（12分）（1）計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允

許的穩(wěn)態(tài)諫降；（2）計(jì)算所需放大器的放大倍數(shù)Kp;

3

zJ

L±JJJ

⑴0=互<&=22。-】6。*。］304%小~

1000

上工區(qū)+8=嗎g=3137?/碗.

C.0.204

5=

D(l-s)40(1-0.1)

⑵?會(huì)三

1°=0.01匕min.

1000

長(zhǎng)=電絲一1=111.84,

5,

正確答案：

5、某龍門刨床工作臺(tái)采用晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)：

60kW/220V/305A/1000r/min,Ra=0.1Q,整流裝置內(nèi)阻Rrec=0.08Q,變流裝置的放大倍

數(shù)KS=40,要求調(diào)速指標(biāo)：D=40,S<10%,額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓Unm*=10Vo(1)

試畫出系統(tǒng)原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖.(2)計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所充許的閉環(huán)穩(wěn)

態(tài)速降。(3)調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)Un*=15V時(shí)，Id=IN,n=nN,則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)

a應(yīng)該是多少？(4)計(jì)算所需放大器的放大倍數(shù)Kp;

Z

_±J卡

正確答案：解：（1）系統(tǒng)原

靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖（2）

a=(4?INQ/以=(220-305x01)/1000=0.1895叫rpm

△%?〃R/a?305x(0/?0.08)/0.1895?289：7rpm

Mi-/(D(l-i))-1000x10%/(40?90%)-27.8r/min⑶⑷

”比4/<-〃珅叼1+幻片k中a”幻W?)】

K=3”/5)-1=289.7/27.8-1=9.42

1000=[9.42x15/a(l+9.42|]-[305x0.18/(0.1895(l+9.42))]

「K-C.942*0.1895

A???二?■■?333

na=0.0132Tmin/r可以求得，'Kja如-0332也可以用粗略算法：

“15

U；處么=劭)=；=麗=°°】5K,=g42x01895/(40x00132)=338

(s)-------------------

6、設(shè)控制對(duì)象傳遞函數(shù)為：'舉+57?+“其中Kl=2,T1=0.43S,T2=0.07S,

要求利用PI調(diào)節(jié)器將其分別將其校正成典型I和□型系統(tǒng)，確定調(diào)節(jié)器的參數(shù)

郎（s）=K-s+1

正確答案：典I系統(tǒng)：PI調(diào)節(jié)器傳函為'”同號(hào)令r=A=04%則

%))幺竺呼_______?_______=2J

(043s+1)(。07s+De(0Q07s+l)取KT=O,5,0iJK=0.5/0.07

11

--------w--------

fKa=1.54典口系統(tǒng)：近似處理：4s+10.43sp［調(diào)節(jié)器傳函為

心⑸令?。?叫則

0(&+D22%

W(s)=上-----------

窗043s(007$+!)雷乂0.43s(007s+1)取八二5,貝！J:

r=hT=5*0,07=0.35

K_h+1_62445“氣旦】3

*羽『-2*25*0”

7、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的ASR和ACR均為PI調(diào)節(jié)器，設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓“*=15V，“"

=15OOr/min，小=20A,電流過(guò)載倍數(shù)為2,電樞回路總電阻R=2Q,￡=20

=0.127Vmin/r，求：（1）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在a=5V,5=10A時(shí)，系統(tǒng)的壽、乙乙、“、

4和4名為多少？（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大而堵轉(zhuǎn)時(shí)，a和u.各為多少？

4『

解：⑴.

a=Unm/^N=15V71500rpm=0.01V7rpm........................,

U*SV

3U；=5匕轉(zhuǎn)速n='=———=500rpm

aQ.OlV/rpm................

U；15V

6=產(chǎn)m==0375P/4

Idm404...............................................................

U；=6〃=0.375*10=3.757=U,................................................1

,,%。E+〃LRCenN+ldLR0.127?500+10?2一.

4175

芯一-7^-----------K5------------------2b-----------

即n=500rpm,%=5”

[/；=1=3.75V.................................................................................〃

Uc=4.175v..........................................................................................

（2）堵轉(zhuǎn)時(shí)，U：=3dm=15V,，

.5。_（。+1?。?/40*2..

K.K.K,20

正確答案：5*5

8、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制系統(tǒng)采用比例調(diào)節(jié)器作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)已知數(shù)據(jù)如下：電動(dòng)機(jī)：

PN^\0kWUy=220^IN=55A=1500r/minRa=0.5Q

///9O

PWM變換器內(nèi)阻，PWM變換器的放大倍數(shù)。最大給定電壓，當(dāng)主電路電流達(dá)到最大

值時(shí)，整定電流反饋電壓。設(shè)計(jì)指標(biāo)：要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍，青爭(zhēng)差率。（1）試畫出

系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖；（2）計(jì)算Ce,額定負(fù)載時(shí)，開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降A(chǔ)nop,滿足靜差率

要求時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降A(chǔ)nd及閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)K;（3）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，

調(diào)節(jié)器放大系數(shù)；（4）該系統(tǒng)啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)是否會(huì)過(guò)流，并分析原因。

zl

lldfl

正確答案：答：（1）系統(tǒng)的原理圖如下圖所示：

圖

/1500=0.128v/rpn%

(2)q=(t7v-Zv^)/?v=(220-55x0.5)

28=257.8125/7111ill

A72O?=Z^/Ce=55x(0.5+0.1)70.14

ns_1500x0.1

N6.667“min.

(1-5)Z)25(1-0.1)

257.8125____

-k-——--1=-------------11=37.67,

Md6.667

j8

(3)=訴=。85vhpn^

1300

k_KQ_37.67x0.128g96

-Pksa107.6x0.005

f.??調(diào)節(jié)器系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)大于或等8.96/

（4）系統(tǒng)啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)會(huì)過(guò)流。因此時(shí)轉(zhuǎn)速為0,轉(zhuǎn)速偏差很大，比例調(diào)節(jié)器調(diào)

節(jié)器輸出控制電壓很大，電源愉出很大的電壓加在系統(tǒng)回路電阻上，該電阻一般很小，從而

導(dǎo)致啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)過(guò)流。，

Ki

-----------------------------

9、設(shè)控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為:(75+1)(76+1X76+1)式中，K1=2

Tl=0.43s,T2=0.06sxT3=0.01s，用PI調(diào)節(jié)器分別將其校正成典型I型和典型口型系統(tǒng)，

計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)。

47

正確答案：典型I型：

...........PI調(diào)節(jié)器："亞句")=式《包工

......取口=71=0.43s“

......小慣性近似處理丁=T1+T3=0.07sP

KPIKI_K

開句(s)?H3(s)

則〃w(7k+l)-@+l)

取KT=0.5P90.5

TS

050.43_

KPI=1.54

T0.07-

理型II型“

If>/(j)=KPI”'+]

.......PI調(diào)節(jié)器：一

TS

小慣性近似處理7=小+73=097$F

.......小慣性近似處理Tis+lEw

.......貝必

KPIKI(TS+1)_￡(五+1)

JJPI(S)?

TTI?(ZS+1)"?(ZS+1)

hT=5?0.070.35~

K_"I_624.5

2h2T22創(chuàng)250.072

%=旦=24.5創(chuàng)).350.43=

Ki2

即第(s)=----------=----------------

10、有一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，血制對(duì)象的傳遞函數(shù)為‘乂方7)乂0°2s+l),要求校正

為典型口型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量％W3O%(h=8)(按線性系統(tǒng)考慮)。試決定

調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。

3

山/

版《$)?"W

正確答案：解：應(yīng)選擇PI調(diào)節(jié)器，”校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞的數(shù)

W($)=

"j對(duì)照典型口型系統(tǒng)，玄盛和“o%=27.2%選h=8滿

足設(shè)計(jì)要求。這樣下=仃=8*002=0】6.有K5'

KN=Kt/Kl=175.78-0.16/10=2.61

二、單選(每題參考分值2.5分)

11.在定性的分析閉環(huán)系統(tǒng)性能時(shí)，截止頻率3c越低，則系統(tǒng)的穩(wěn)定精度

[A.越笈]

「B.越低

rC.不變

「D.不確定

錯(cuò)誤：[D]

12、在異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，需要控制__________磁鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)。

A.轉(zhuǎn)子

「B.定子

rC.氣隙

錯(cuò)誤：[B]

13、無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器中P部份的作用是（）

「A.消除穩(wěn)態(tài)誤差；

「B.不能消除穩(wěn)態(tài)誤差也不能加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)

rC.既消除穩(wěn)態(tài)誤差又加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)

CD.加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)

錯(cuò)誤：[D]

14、比例微分的英文縮寫是

「A.PI

「B.PD

rC.VR

D.PID

錯(cuò)誤：[B]

15、帶有比例調(diào)節(jié)器的單用環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，如果轉(zhuǎn)速的反饋值與給定值相等，則遍節(jié)器

的輸出為（）

「A.零

B.大于零的定值

C.小于零的定值

「D.保持原先的值不變

錯(cuò)誤：[A]

16、SPWM技術(shù)中，調(diào)制波是頻率和期望波相同的

「A.正弦波

「B.方波

rC.等腰三角波

「D.鋸齒波

錯(cuò)誤：【A】

17、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的兩個(gè)調(diào)速器通常采用的控制方式是

A.PID

「B.PI

rC.P

「D.PD

錯(cuò)誤：⑻

18、下列不屬于異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型特點(diǎn)的是

「A.高階

「B.低階

「C.非線性

「D.強(qiáng)耦合

錯(cuò)誤：【B】

19、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，若速度反饋信號(hào)為0,當(dāng)突加階躍給定電壓后,電動(dòng)機(jī)在空載

啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的電流Id基本上按規(guī)律變化？

rA.線性增長(zhǎng)

「B.線性減少

rC.保持Idm值

「D.保持為0

錯(cuò)誤：

20、要使異步電機(jī)在整個(gè)調(diào)速過(guò)程中的機(jī)械特性硬度最高，必須保證___________為恒值。

「A.Eg/u)l

B.Er/u)l

C.Es/wl

「D.Us/wl

錯(cuò)誤：[B]

21、常用的數(shù)字濾波方法不包括

「A.算術(shù)平均值濾波

「B.中值濾波

CC.中值平均濾波

「D.中值平均濾波

錯(cuò)誤：[D]

22、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)V-M系統(tǒng)空載起動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本上按______規(guī)律變化？

CA.線性增長(zhǎng)

「B.線性減少

CC.轉(zhuǎn)速超調(diào)

CD.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

錯(cuò)誤：[A]

23、按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向和矢量控制變頻調(diào)速成系統(tǒng)中，在（）條件下，有電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與定子

電流轉(zhuǎn)矩分量成正比的關(guān)系。

rA.氣隙磁通恒定；

「B.轉(zhuǎn)子電流恒定；

CC.轉(zhuǎn)子磁鏈恒定；

rD.定子電流恒定

錯(cuò)誤：【O

24、在轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，必須保持恒定，來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)控

制轉(zhuǎn)差頻率來(lái)控制轉(zhuǎn)矩的目的。

rA.定子磁通①ms

「B.氣隙磁通

rC.轉(zhuǎn)子磁通①mr

錯(cuò)誤：[B]

25、在異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，在進(jìn)行三相靜止坐標(biāo)到dq坐標(biāo)的變換時(shí)，需要用到（）：

A.轉(zhuǎn)子磁鏈角,，

CB.定子磁鏈角''

rc.轉(zhuǎn)子角位移e

錯(cuò)誤：[A]

26、在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，采用直接轉(zhuǎn)矩控制時(shí)，是按（）進(jìn)行控制的？

「A.轉(zhuǎn)子磁鏈

「B.定子磁鏈

「C.氣隙磁通

錯(cuò)誤：⑻

27、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，若速度反饋信號(hào)為0,當(dāng)突加階躍給定電壓后，電動(dòng)機(jī)在空載啟

動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的電流Id基本上按______規(guī)律變化？

「A.線性增長(zhǎng)

「B.線性減少

rC.基本保持Idm值

「D.保持為0

錯(cuò)誤：【O

28、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)，如果系統(tǒng)發(fā)生①給定電壓由于穩(wěn)壓電源性能不好而不穩(wěn)

定；②運(yùn)算放大器產(chǎn)生零飄；③測(cè)速發(fā)電機(jī)電壓與轉(zhuǎn)速呈非線性關(guān)系；④電網(wǎng)電壓波動(dòng)；問(wèn)

系統(tǒng)能夠不具有無(wú)靜差性能的是__________

A.①③

「B.①②③

rC.①③④

「D.②④

錯(cuò)誤：[A]

29、在svpwm模式中利用相鄰的兩個(gè)有效工作矢量，可以合成任意的期望輸出電壓矢量，

使磁鏈軌跡（）？

「A.正六邊形

「B.圓形

CC.接近于圓形

錯(cuò)誤：[C]

30、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)，如果系統(tǒng)發(fā)生①給定電壓由于穩(wěn)壓電源性能不好而不穩(wěn)

定②運(yùn)算放大器產(chǎn)生零飄③測(cè)速發(fā)電機(jī)電壓與轉(zhuǎn)速呈非線性關(guān)系；④反饋電容有漏電流；

問(wèn)系統(tǒng)能夠保證具有無(wú)靜差性能的是_________。

rA.①②

「B.①

「C.①③④

「D.②

錯(cuò)誤：[D]

31、在磁鏈控制上，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)控制（）

A.轉(zhuǎn)子磁鏈

「B.定子磁鏈

rC.定子、轉(zhuǎn)子總磁鏈

錯(cuò)誤：[B]

32、在微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的中斷服務(wù)子程序中中斷級(jí)別最高的是

「A.故障保護(hù)

B.PWM生成

rC.電流調(diào)節(jié)

rD.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

錯(cuò)誤：[A]

33、無(wú)環(huán)流邏輯控制器中設(shè)置封鎖延時(shí)的目的是防止___________

「A.形成環(huán)流通路

「B.逆變失敗

rC.同時(shí)為TD動(dòng)態(tài)環(huán)流

錯(cuò)誤：⑻

34、在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)中，在一定負(fù)載下隱定運(yùn)行時(shí)突增負(fù)載后又進(jìn)入新的

穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，晶閘管裝置的輸出電壓的變化Ud;轉(zhuǎn)速n

「A.增大減