電力拖動自動控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)參考

1.功率放大與變換裝置有：電機型，電磁型，電力電子型等;

2.電力電子型功率放大與變換裝置發(fā)展：半控型全控型;低頻一

------高頻開關(guān)；分立的器件--------具有復(fù)合功能的功率模塊

3.忽視阻尼轉(zhuǎn)矩和扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩，運動限制系統(tǒng)的簡化運動方程式

4.轉(zhuǎn)矩限制是運動限制的根本問題。限制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，唯一的途徑就是

限制電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)速變更率按人們期望的規(guī)律變更

5,生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性：恒轉(zhuǎn)矩負載；恒功率負載；風(fēng)機、泵類負載

6.負載轉(zhuǎn)矩的大小恒定，稱作恒蚓施

a）位能性恒轉(zhuǎn)矩負載：由重力產(chǎn)生，具固定大小和方向

b）抗拒性恒轉(zhuǎn)矩負載：大小不變，方向始終與轉(zhuǎn)速反向

7.直流電動機的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矗上竺

電動機調(diào)速方法：

1）變更電樞供電電壓U

2）減弱勵磁磁通＜1）

3）變更電樞回路電阻R

在肯定范圍內(nèi)無機平滑調(diào)速的系統(tǒng)，以調(diào)整電樞供電電壓的方式為最好。

變更電阻只能有級調(diào)速；

減弱磁通為無級調(diào)速，平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是協(xié)作調(diào)壓。

8.可控直流電源兩大類：

a相控整流器對應(yīng)晶閘管整流器-電動機系統(tǒng)（）

b直流脈寬變換器對應(yīng)直流變換器-電動機系統(tǒng)（）

9.在系統(tǒng)中，工作原理：調(diào)整限制電壓一一移動觸發(fā)裝置輸出脈沖的相

位一一變更可控整流器輸出瞬時電壓的波形，以與輸出平均電壓的數(shù)值

10.晶閘管整流管的特點：用觸發(fā)脈沖的觸發(fā)延遲角a限制整流電壓的平

均值u

11.有源逆變狀態(tài)下，限制觸發(fā)脈沖延遲角a為人時，發(fā)生逆變顛覆!

12.抑制電流脈動的措施：a.增加整流電路相數(shù)，或采納多重化技術(shù)；b.

設(shè)置電感量足夠大的平波電抗器

電流脈動的影響：增加電動機的發(fā)熱;產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機械不利

13.晶閘管整流器-電動機系統(tǒng)的機械特性：a小于0.5n處于整流，a大于

0.5Ji處于逆變;

電流嵯氣機械特性硬；電流斷續(xù)區(qū)，機械特性軟；志向空載轉(zhuǎn)速

翹得很高；

分界線

14.晶閘管觸發(fā)和整流裝置看成是一個純滯后環(huán)節(jié)，滯后作用是由晶閘管

整流裝置的失控時間引起的。失控時間是個隨機值。最大失控時間是兩個

相鄰自然換相點之間的時間，它與溝通電源頻率和晶閘管整流器的類型有

關(guān)。

15..晶閘管整流器運行中存在的問題:

（1）晶閘管是單向?qū)щ姷摹?/p>

（2）晶閘管對過電壓、過電流和過高的與都非常敏感。

（3）晶閘管的導(dǎo)通先變小時會使得系統(tǒng)的功率因數(shù)也隨之削減，稱之為

“電力公害”。

16.

簡潔的不行逆變換器-直流電動機系統(tǒng)電路原理圖

左邊脈沖甩壓;右邊直流電由整流得到，為續(xù)流二

極管

不宜經(jīng)受猛烈速度變更，則要求起、制動盡量平穩(wěn)

“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)。

(1)生產(chǎn)機械要求電動機供應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍,

r>=""

“mln

用字母〃表示，即

注：和是電動機在額定負載時的最高和最低轉(zhuǎn)速；

b.對于少數(shù)負載很輕的機械，也可用實際負載時的最高和最低轉(zhuǎn)速

(2)當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負較由志向空載增加到額定值所對應(yīng)

s=--

的轉(zhuǎn)速著陸/與志向空載轉(zhuǎn)速〃，之比，總’為靜差率S,即

靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變更下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的，與機械特性

的硬度有關(guān)，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性就越高！

硬度是機械特性的斜率！

機械硬度相同時，為越低，S越高，穩(wěn)定性越低。

調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時的值為準。

20.調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系

〃Omin"加一$的'一§

D__^max-D=2=—2—

募一瓶風(fēng)口7)A,zv(l-1)

對于同一個調(diào)速系統(tǒng)，/值是定值。

若系統(tǒng)對靜差率要求越嚴，即是s越小，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍〃也越

小。

一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時還能滿意所需靜差率的轉(zhuǎn)速可

調(diào)范圍

題(1)某直流調(diào)速系統(tǒng)電動機額定轉(zhuǎn)速為1430,額定速降A(chǔ)115,當(dāng)要

求靜差率sW30%時，允很多大的調(diào)速范圍？假如要求靜差率sW20%,則

調(diào)速范圍是多少？假如希望調(diào)速范圍達到10,所能滿意的靜差率是多少？

解：在要求s030%時，允許的調(diào)速范圍為

八ns1430x0.3.

D-----N-----=------------=)ja

—s)115x(1-0.3)

若要求sW20%,則允許的調(diào)速范圍只有

1430X02

D==3.1

115x(1-0.2)

若調(diào)速范圍達到10,則靜差率只能是

10x115仆…一…

----------=0.446=44.6%

nN+DA/iv1430+10x115

21.開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機械特性為

fl——

可以實現(xiàn)線性平滑調(diào)整，故。速也可以實現(xiàn)直流電動機的平滑調(diào)速，能實

現(xiàn)直流電動機的平滑調(diào)速！轉(zhuǎn)速著盤'畝靠引起的

它制約了開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)速范圍D和轉(zhuǎn)差率S

題(2)某龍門刨床工作臺拖動采納直流電動機，其額定數(shù)據(jù)如下：60,

220V,305A,1000,采納系統(tǒng)，主電路總電阻0.18Q,電動機電動勢系數(shù)

0.2o假如耍求調(diào)速范圍20,靜差率sW5%,采納開環(huán)調(diào)速能否滿意？若

要滿意這個要求，系統(tǒng)的額定速降△最多能有多少？

解：當(dāng)電流連續(xù)時，系統(tǒng)的額定速降為

IR305x0.18.

△〃巾=—dN—=----------=275r/min

'C（0.2

開環(huán)系統(tǒng)在額定轉(zhuǎn)速時的靜差率為

△%275

=0.216=21.6%

nN+1000+275

工…、￡)=205<5%

如要求

1000x0.05

3<=2.63/7min

。（1一，）-20x(1-0.05)

無法滿意要求!

22.采納反饋的緣由：調(diào)速范圍和靜差率是一對相互制約的性能指標(biāo)，假而外

一

八A〃nNMzCf

如既要提高靜差率又要降低轉(zhuǎn)速，唯一的方法就是降低；開環(huán)額定

速降太大，而且

由電動機參數(shù)確定無法變更

轉(zhuǎn)速閉環(huán)限制可削減轉(zhuǎn)速著陸，降低靜差率，擴大調(diào)速范圍！

采納反饋的作用：將系統(tǒng)的被調(diào)整量作為反饋量引入系統(tǒng)，與給定量進

行比較，用比較后的偏差值對系統(tǒng)進行限制，可以有效地抑制甚至消退擾

動造成的影響，而維持被調(diào)整量很少變更或不變

23.在負反饋基礎(chǔ)上的“檢測誤差，用以訂正誤差”這一原理組成的系統(tǒng)，

其輸出量反饋的傳遞途徑構(gòu)成一個閉合的環(huán)路，因此被稱作閉環(huán)限制系統(tǒng)

24.閉環(huán)限制系統(tǒng)與開環(huán)限制系統(tǒng)的主要區(qū)分在于轉(zhuǎn)速N經(jīng)過測量元件

反饋到輸入端參加限制！

25.閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性表示閉環(huán)系統(tǒng)電動機轉(zhuǎn)速與負載電流（或轉(zhuǎn)矩）

間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系是運動方程的穩(wěn)態(tài)解。閉環(huán)靜特性形式上與開環(huán)機械特性

形似，但本質(zhì)上有很大不同

26.動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)解。在動態(tài)過程中，從施加給定輸入值的時刻起先,

到輸出達到穩(wěn)態(tài)值以前，是系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)；系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)后，可用穩(wěn)態(tài)

解來描述系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。

27.比例限制的直流調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)機械特性和比例限制閉環(huán)系統(tǒng)靜

特性的關(guān)系

（1）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機械特

△%=777

（2）閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要比開環(huán)系統(tǒng)〃％

1+K

（3）假如所要求的靜差率肯定，則閉環(huán)系統(tǒng)可以大大32尸（上⑴口。

結(jié)論：比例限制的直流調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)更好的穩(wěn)態(tài)

特性，從而在保證肯定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此，需設(shè)

置電壓放大器和轉(zhuǎn)速檢測裝置。

28.比例限制直流調(diào)速系統(tǒng)能夠削減穩(wěn)態(tài)速降的實質(zhì)在于它的自動調(diào)整

作用，在于它能隨著負載的變更而相應(yīng)地變更電樞電壓，以補償電樞回路

電阻壓降的變更.

題（3）某龍門刨床工作臺拖動采納直流電動機，其額定數(shù)據(jù)如下：60,

220V,305A,1000,采納系統(tǒng)，主電路總電阻0.18Q,電動機電動勢系數(shù)

0.2。

在題（2）中，龍門刨床要求20,sW5%,已知30,〃=0.015,0.2,采

納比例限制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)滿意上翼要崎？陷列放大器的放大系數(shù)應(yīng)當(dāng)有

多少？

解:上例中求得開環(huán)系統(tǒng)額定速降為

為滿意閉環(huán)系統(tǒng)德定謔隆魏,2.63-/min

-2.63

由式(2-48)可得

GillAAK、=--->西投——=46

則日勺KRC.30x0.015/0.2

即只要放大器的放大系數(shù)等于或大于46

29.比較限制的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)三個基本特征(反饋限制的基本規(guī)律):

(1)比例限制的反饋限制系統(tǒng)是被調(diào)量有靜差的限制系統(tǒng)

只要比例放大系數(shù)=常數(shù)，開環(huán)放大系數(shù)丘8,反饋限制就只能減

小穩(wěn)態(tài)誤差，而不能消退它，這樣的限制系統(tǒng)叫做有靜差限制系統(tǒng)，有

偏差才有限制

(2)反饋限制系統(tǒng)的作用是：反抗擾動，聽從給定

反饋限制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它能有效地抑制一切被負反饋環(huán)

所包圍的前向通道上的擾動作用，對于給定作用的變更唯命是從。

(3)系統(tǒng)的精度依靠于給定和反饋檢測的精度

反饋限制系統(tǒng)不能鑒別給定電壓的波動是正常調(diào)整，或者是給定電壓

不應(yīng)有的電源波動，反饋檢測裝置的誤差也是反饋限制系統(tǒng)無法克服的。

30.在比例限制的反饋限制系統(tǒng)中，比例系數(shù)越大，穩(wěn)態(tài)誤差越小，但是

閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能否正常運行，還要看系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性！對于自動限制系

統(tǒng)，穩(wěn)定性是正常工作首要條件，必需保證。

題(4)在例題(2)中,龍門刨床要求20,sW5%,已知30,。=0.015,

0.2,采納比例限制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)滿意上述要求時，比例放大器的放大系

密鼐妙^例題⑶中，系統(tǒng)采納的是三相橋式硝京娜城,

L_0.003

=0.01675

已知電樞回路總電而余二萬百,電感量為3,系統(tǒng)運動部

分的飛輪慣量試判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性!

電磁時間常數(shù):

60嗎：=OO75S

機電時間常數(shù):

375"〃375x().2x-x(),2

n

晶閘管裝置的滯后時間?；驗?.00167s

為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)滿意的穩(wěn)定條件：

K<Tg+TJ+T；_0.075x(0.0167+0.00167)40.00167?

'~7JS—0.0167x0.00167"

閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性和例題2-3中穩(wěn)態(tài)性能要求K>103.5是沖突的

題（5）在上題的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，若改用全控型器件的調(diào)速系統(tǒng),

電癡隙I由繳婚，*,kHz

開關(guān)頻率為8。按同樣的穩(wěn)態(tài)性能指

標(biāo)，，該系統(tǒng)能否穩(wěn)定？假如對靜差率的要

求不變，在保證穩(wěn)定時，系統(tǒng)能夠達到的最大調(diào)速范圍有多少？

GD-R60x0.1

=0.0417s

"375”“TT

375x0.2x—x0.2

30

=0.000125s

8000

K<一”(。+覃+12_0.0417x(0.01+0.000125)+0.000125?_4

0.01x0.000125

>依據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)Q=20s4號啖

AHC/<2.63r/min

A/2=創(chuàng)=305x0.1=[52.5r/min

opnc0.2

k]>152.5

K=-------------1>-----------------14

△%,2.63一校"'

調(diào)速系統(tǒng)能夠在滿意穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)耍求下穩(wěn)定運行

若系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀況，K=339.4

^1L=1525=0.45r/min

A”

1+K1+339.4

7V1000x0.05「

D=------------------=117

el△〃“(一)0.45(1-0.05)

31.比例積分限制的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)：積分限制可以使系統(tǒng)在無靜差

的狀況下維持恒速運行，實現(xiàn)無靜差調(diào)速！

32.積分限制規(guī)律和比例限制規(guī)律的根本區(qū)分：

比例調(diào)整器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀，而積分調(diào)整器的輸出則包

含了輸入偏差量的全部歷史。

積分調(diào)整器到穩(wěn)態(tài)時/=0,只要歷史上有過」,其積分就有肯定數(shù)值，

足以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)運行所須要的

33.從無靜差角度，積分限制優(yōu)于比例限制

從限制快速性上，比例限制優(yōu)于積分限制

產(chǎn)生比例積分調(diào)整器（調(diào)整器）

比例部分能快速響應(yīng)限制作用，

積分部分則最終消退穩(wěn)態(tài)偏差

34.轉(zhuǎn)速調(diào)整器用表示，電流調(diào)整器用表示

35.依據(jù)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的數(shù)目劃分限制系統(tǒng)的類型:

比例限制的調(diào)速系統(tǒng)是0型系統(tǒng)，

積分限制、比例積分限制的調(diào)速系統(tǒng)是I型系統(tǒng)

36.穩(wěn)態(tài)誤差定義為輸入量和反饋量的型的（電任右⑺一4⑺

衡量系統(tǒng)限制的精確度的是系統(tǒng)對給定輸入"的跟隨實力

衡量系統(tǒng)抑制干擾實力的是系統(tǒng)抑制負載電流的抗擾實力

37.階躍給定輸入的穩(wěn)態(tài)誤差：在系統(tǒng)穩(wěn)定的狀況下

0型系統(tǒng)對于階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)有差，被稱作有差調(diào)速系統(tǒng)；

I型系統(tǒng)對于階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)無差，被稱作無差調(diào)速系統(tǒng)

38.擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差取決于誤差點與擾動加入點之間的傳遞函數(shù)。

比例限制的調(diào)速系統(tǒng)，該傳遞函數(shù)無積分環(huán)節(jié)，故存在擾動引起的穩(wěn)態(tài)

誤差，稱作有靜差調(diào)速系統(tǒng)；

積分限制或比例積分限制的調(diào)速系統(tǒng)，該傳遞函數(shù)具有積分環(huán)節(jié)，所以

由階躍擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差為0,稱作無靜差調(diào)速系統(tǒng)

39.轉(zhuǎn)速、電流反饋限制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成

在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)整器，分別引入轉(zhuǎn)速負反饋和電流負反饋以調(diào)整轉(zhuǎn)速

和電流。

把轉(zhuǎn)速調(diào)整器的輸出當(dāng)作電流調(diào)整器的輸入，再用電流調(diào)整器的輸出

去限制電力電子變換器

從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外

環(huán)。形成了轉(zhuǎn)速、電流反饋限制直流調(diào)速系統(tǒng)（簡稱雙閉環(huán)系統(tǒng)

40.雙閉環(huán)中，只有轉(zhuǎn)速調(diào)整器飽和與不飽和兩種狀況：

（1）轉(zhuǎn)速調(diào)整器不飽和,

此時兩個調(diào)整器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓都是零()

(2)轉(zhuǎn)速調(diào)整器飽和

輸出達到限幅值，轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)開環(huán)，雙閉環(huán)變?yōu)殡娏鳠o靜差的單電流閉環(huán)

調(diào)速系統(tǒng)!

4>4輸入反向信號，輸出小于限幅值，退出飽和

41.

n

AB

C

o/dN/dm

段是都不飽和時的靜特性，<,0

段是調(diào)整器飽和時的靜特性，，n<n°

42.轉(zhuǎn)速、電流反饋限制直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)過程分析:

■轉(zhuǎn)速波形先是緩慢升速，然后以恒加速上升，產(chǎn)生超調(diào)后，到達給

定值no

■起動過程分為電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速調(diào)整三個階段,

■轉(zhuǎn)速調(diào)整器在此三個階段中經(jīng)驗了不飽和、飽和以與退飽和三種狀

況。

43.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）飽和非線性限制

（2）轉(zhuǎn)速超調(diào)

（3）準時間最優(yōu)限制

44.動態(tài)抗擾性能分析：

調(diào)速系統(tǒng)，最主要的抗擾性能是指抗負載擾動和抗電網(wǎng)電壓擾動性能

（1）抗負載擾動

負載擾動作用在電流環(huán)之后，只能靠來產(chǎn)生抗負載擾動的作用

（2）抗電網(wǎng)電壓擾動

電壓波動可以通過電流反饋得到比較與時的調(diào)整，使抗擾性能得到改善

45.轉(zhuǎn)速調(diào)整器的作用

（1）轉(zhuǎn)速調(diào)整器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)整器，它使轉(zhuǎn)速很快地跟隨給

定電壓變更，假如采納調(diào)整器，則可實現(xiàn)無靜差。

（2）對負載變更起抗擾作用。

（3）其輸出限幅值確定電動機允許的最大電流

46.電流調(diào)整器的作用

（1）在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)整過程中，使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外

環(huán)調(diào)整器的輸出量）變更。

（2）對電網(wǎng)電壓的波動起與時抗擾的作月。

(3)在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得范機允許的最大電流。

(4)當(dāng)電動機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自

動愛護作用。一旦故障消逝，系統(tǒng)馬上自動復(fù)原正常

47.溝通拖動限制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

＞一般性能調(diào)速和節(jié)能調(diào)速

＞高性能的溝通調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)

＞特大容量、極高轉(zhuǎn)速的溝通調(diào)速

48.按轉(zhuǎn)差功率將異步電動機的調(diào)速系統(tǒng)分成三類：

＞轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)，代表為轉(zhuǎn)子串電阻和定子降壓調(diào)速

＞轉(zhuǎn)差功率