電力拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)平時(shí)作業(yè) 答案

1、第一章1、請(qǐng)畫出運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成的框圖。 答：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、功率放大與變換裝置、控制器及相應(yīng)的傳感器等構(gòu)成，其框圖如下：2、如果請(qǐng)你設(shè)計(jì)一輛電動(dòng)滑板車，請(qǐng)問這個(gè)電動(dòng)滑板車的構(gòu)成？ 答：由剎車開關(guān)、電池電壓取樣、限流保護(hù)、驅(qū)動(dòng)電路、直流有刷電機(jī)、霍爾調(diào)速手柄等=第二章 1、請(qǐng)寫出直流電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速公式，并分析轉(zhuǎn)速與電樞電壓的關(guān)系。答：直流電機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速公式轉(zhuǎn)速n=U-(IR+L*di/dt)/K，I是電樞電流，R是電樞回路的電阻 是勵(lì)磁磁通，k是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)常數(shù) 所以從公式可以看出，要想對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，一般的方法有兩種：一種是對(duì)勵(lì)磁磁通進(jìn)行控制的勵(lì)磁控制法，一種是對(duì)電樞電壓U進(jìn)行

2、控制的電樞電壓控制法。2、什么是調(diào)速范圍和靜差率？調(diào)速范圍、靜態(tài)速降和最小靜差率之間有什么關(guān)系？為什么說“脫離了調(diào)速范圍，要滿足給定的靜差率也就容易多了”？3、某一直流調(diào)速系統(tǒng)，測(cè)得的最高轉(zhuǎn)速特性為=1500 r/min, 最低轉(zhuǎn)速特性為=150 r/min。電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為，帶額定負(fù)載時(shí)的速度速降 = 15r/min，且在轉(zhuǎn)速下額定速降 如不變，試問系統(tǒng)能夠達(dá)到的調(diào)速范圍D是多少？系統(tǒng)允許的靜差率s是多少？解： 4、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有那些特點(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)測(cè)速反饋電壓的分壓比是否能夠改變轉(zhuǎn)速，為什么？如果測(cè)速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)還

3、有克服什么干擾的能力？答：1）轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有以下三個(gè)基本特征只用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被被調(diào)量仍是有靜差的。反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動(dòng)，服從給定。擾動(dòng)性能是反饋控制系統(tǒng)最突出的特 征之一。系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測(cè)的精度。2）改變給定電壓會(huì)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因?yàn)榉答伩刂葡到y(tǒng)完全服從給定作用。3）能夠改變轉(zhuǎn)速，因?yàn)檗D(zhuǎn)速和反饋電壓比有關(guān)。4）沒有干擾的能力，因?yàn)榉答伩刂葡到y(tǒng)只對(duì)反饋環(huán)所包圍的前向通道上的擾動(dòng)起抑制作用，而測(cè)速機(jī)勵(lì)磁不是。=第三章1、在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，若要改變電動(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

4、數(shù)Ks行不行? 改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)行不行?若要改變電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流,應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的哪些參數(shù)?答：改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,應(yīng)調(diào)節(jié)給定電壓；改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)Kn，不行；改變電力電子變換器的放大倍數(shù)Ks，不行；改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)行；若要改變電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流,應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的電流反饋系數(shù)。2、在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)系統(tǒng)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，如果轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，當(dāng)系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)Ui是否為零？答：轉(zhuǎn)速和電流節(jié)器的輸出達(dá)到飽和為止，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓不為零，因?yàn)榉€(wěn)定后電流反饋依然為只能增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到新的平衡。=第四章1、什么叫環(huán)流

5、？環(huán)流有幾種？怎樣抑制直流平均環(huán)流？怎樣抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流？答：采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)，如果兩組裝置的整流電壓同時(shí)出現(xiàn)，便會(huì)產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流。靜態(tài)環(huán)流兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流，其中又有兩類：n直流平均環(huán)流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。n瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流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(shí)電壓差仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流，稱作瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。動(dòng)態(tài)環(huán)流僅在可逆V-M系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流直流平均環(huán)流采用配合控制來抑制：為了防止產(chǎn)生直流平均環(huán)流，應(yīng)該當(dāng)正組處于整流狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)迫讓反

6、組處于逆變狀態(tài)，且控制其幅值與之相等，用逆變電壓把整流電壓頂住，則直流平均環(huán)流為零。為了抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流，可在環(huán)流回路中串入電抗器，叫做環(huán)流電抗器，或稱均衡電抗器2、什么叫=配合控制？實(shí)際應(yīng)用中為什么要使？答：止產(chǎn)生直流平均環(huán)流，應(yīng)該當(dāng)正組處于整流狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)迫讓反組處于逆變狀態(tài)，且控制其幅值與之相等，用逆變電壓把整流電壓頂住，則直流平均環(huán)流為零，=配合控制。為了更可靠地消除直流平均環(huán)流，可采用a 。為了防止晶閘管裝置在逆變狀態(tài)工作中逆變角太小而導(dǎo)致?lián)Q流失敗，出現(xiàn)逆變顛覆現(xiàn)象，必須在控制電路中采用限幅作用，形成最小逆變角bmin保護(hù)。與此同時(shí)，對(duì) a 角也實(shí)施 amin 保護(hù)，以免出現(xiàn) Ud0f

7、 Ud0r 而產(chǎn)生直流平均環(huán)流。=第五章1、請(qǐng)畫出異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路，說明電路中的參數(shù)意義。 答：異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路如下：Rs代表定子銅損耗電阻，Lis代表定子漏磁通電抗，Lm代表主磁通電抗，Lis代表折算后的轉(zhuǎn)子漏磁通電抗，Rr/S代表總機(jī)械損耗的虛擬電阻2、請(qǐng)畫出異步電動(dòng)機(jī)的速度閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速的原理示意圖，并畫出機(jī)械特性。答：如下圖：3、簡(jiǎn)述異步電動(dòng)機(jī)在下面四種不同的電壓-頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的機(jī)械特性，并進(jìn)行比較。（1） 恒壓恒頻正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性； （2） 基頻以下電壓頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械 （3） 基頻以上恒壓變頻控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性； （4） 恒流正

8、弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性； 答：恒壓恒頻正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：當(dāng)s很小時(shí)，轉(zhuǎn)矩近似與S成正比，機(jī)械特性是一段直線，s接近于1時(shí)轉(zhuǎn)矩近似與s成反比，這時(shí)，Te = f（s）是對(duì)稱于原點(diǎn)的一段雙曲線。 基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：恒壓頻比控制的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，當(dāng)轉(zhuǎn)矩增大到最大值以后，轉(zhuǎn)速再降低，特性就折回來了。而且頻率越低時(shí)最大轉(zhuǎn)矩值越小，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對(duì)定子壓降實(shí)行補(bǔ)償。恒Eg /1 控制是通常對(duì)恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到rm = Constant，從而改善了低速性能，

9、但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。恒 Er /1 控制可以得到和直流他勵(lì)電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通 rm 恒定進(jìn)行控制，而且，在動(dòng)態(tài)中也盡可能保持 rm 恒定是矢量控制系統(tǒng)的目標(biāo)， 基頻以上恒壓變頻控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：當(dāng)角頻率提高時(shí)，同步轉(zhuǎn)速隨之提高， 最大轉(zhuǎn)矩減小，機(jī)械特性上移，而形狀基本不變?；l以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。 恒流正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：恒流機(jī)械特性的線性段比較平，而最大轉(zhuǎn)矩 處形狀很尖。恒流機(jī)械特性的最大轉(zhuǎn)矩值與頻率無關(guān)，恒流變頻時(shí)最大轉(zhuǎn)矩不變，但改變定子電流時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩與電流的平方成正比。4、請(qǐng)畫圖說明spwm的原理及特

10、點(diǎn)。答：就是在PWM的基礎(chǔ)上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時(shí)間占空比按正弦規(guī)律排列，這樣輸出波形經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。5、簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律。 答：轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律：=第六章1、坐標(biāo)變換是矢量控制的基礎(chǔ)，請(qǐng)問坐標(biāo)變換的等效原則是什么？試分析交流電機(jī)矢量變換的基本思想和方法。答：坐標(biāo)變換的等效原則是：在不同坐標(biāo)中它們所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)完全一致?；舅枷牒头椒ǎ航鉀Q交流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的有效控制，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)楊的磁通和轉(zhuǎn)矩分別獨(dú)立控制，使交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)具有直流高速系統(tǒng)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。2、試分析并解釋矢量控制系統(tǒng)與直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。答：1)直

11、接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制有脈動(dòng)，而矢量控制的轉(zhuǎn)矩連續(xù)控制，比較平滑。 2)直接轉(zhuǎn)矩控制采用的是靜止坐標(biāo)變換，較簡(jiǎn)單。矢量控制采用的是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，較復(fù)雜。 3)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，而矢量控制受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響。 4)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的調(diào)速范圍沒有矢量控制系統(tǒng)的調(diào)速范圍寬。=第七章 1、串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的效率比轉(zhuǎn)子串電阻的效率要高的原因是什么？答：在轉(zhuǎn)子回路短接或轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí)，Ps全部消耗在轉(zhuǎn)子回路中，而在串級(jí)調(diào)速時(shí)，Ps并未被全部消耗掉，而是扣除了轉(zhuǎn)子銅耗PCur、雜散損耗Ps和附加的串級(jí)調(diào)速裝置損耗Ptan后通過轉(zhuǎn)子整流器與逆變器返回電網(wǎng)，所以串級(jí)調(diào)速比轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速效率高。2、串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性為什么比異步電動(dòng)機(jī)的自然機(jī)械特性要軟，最大轉(zhuǎn)矩要小？答：串級(jí)調(diào)速時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路需要串入調(diào)速電阻，但由于其轉(zhuǎn)子回路中接入了串級(jí)調(diào)速裝置，實(shí)際上相當(dāng)于在電動(dòng)轉(zhuǎn)子回路中接入了一定數(shù)量的等效電阻和電抗，它們的影響在任何轉(zhuǎn)速下都存在。由于轉(zhuǎn)子回路電阻的影響，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性比其固有特性要軟得多，最大轉(zhuǎn)距要小。=第八章1、為什么他控變頻同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有何優(yōu)點(diǎn)，為何其不能克服失步問題？答：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，只需一臺(tái)變頻器供電，成本低廉。由于采用開環(huán)調(diào)速方式，轉(zhuǎn)子振蕩和失步問題