運動控制復習答案版

1、運動控制1、 填空題1.過電壓主要是指操作過電壓和 浪涌 過電壓兩類。2.普通晶閘管的外形主要有塑封形、 螺栓 形和平板形三種。為了便于散熱，額定電流大于200A的晶閘管的外形一般為 平板 形。3.在三相全控橋式整流電路中，電阻性負載，當控制角 60 度時，電流連續(xù)。4.電流型逆變器中間直流環(huán)節(jié)儲能元件是（大） 電感 。5.目前常用的具有自關斷能力的電力電子元件有GTR、GTO、MOSFET(IGBT) 等幾種。6. IGBT 綜合了MOSFET和GTR的輸入阻抗高、工作速度快、通態(tài)電壓低、阻斷電壓高、承受電流大的優(yōu)點。7.三相半波可控整流電路中，帶大電感負載無續(xù)流二極管時，電路的移相范圍是0

2、90度。8.要使三相全控橋式整流電路正常工作，晶閘管的觸發(fā)方法有兩種，一是用單寬脈沖觸發(fā)；二是用 雙窄 脈沖觸發(fā)。9.直流動電機電樞回路串電阻調速的特點是：外接電阻越大，轉速 降落 越大，機械特性越軟。10.正弦波脈寬調制（SPWM）變換器的作用是：把恒定的直流電源電壓調制成頻率一定、 脈沖寬度 可變的脈沖電壓系列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調節(jié)電機轉速。11.直流斬波電路是將 直流 電能轉換成直流電能的電路。12.脈沖寬度調制逆變電路可以實現(xiàn)調壓和調 頻 。13.開環(huán)控制是一種最簡單的控制方式，其特點是：在控制器與被控對象之間只有正向控制作用，而沒有 反饋控制 作用。14.在三相全控

3、橋式變流電路中，控制角與逆變角之間的關系為=1800-。15.調速系統(tǒng)的靜態(tài)性能指標是：調速范圍和 靜差率 。16.反饋控制系統(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（干擾） ，但完全服從給定。17.為了解決轉速負反饋系統(tǒng)存在的 過電流 問題，可以引入帶電流截止環(huán)節(jié)的電流負反饋。18.對各種常用的交流異步電動機調速方法，從能量的角度，根據(jù)轉差功率是否回收利用，可以分為：轉差功率消耗型調速系統(tǒng)、轉差功率 回饋 型調速系統(tǒng)、轉差功率不變型調速系統(tǒng)。19.有許多生產(chǎn)機械要求電動機既能正轉，又能反轉，而且常常還需要快速地起動和制動，這就需要電力拖動系統(tǒng)具有 四 象限

4、運行的特性，也就是說，需要可逆的調速系統(tǒng)。20. 設置雙閉環(huán)控制的一個重要目的就是要獲得接近理想的 啟動過程 。二、選擇題1.下列電力電子器件中屬于不可控型的是（ 快速恢復二極管 ）。2.晶閘管的伏安特性是指（ 門極電壓與門極電流的關系）。3.在現(xiàn)在的制造水平下，容量最大的電力電子器件是（ GTO ）。4.雙極型功率晶體管與VDMOS的復合器件是（ IGBT ）。5.IGBT的三個引出電極分別是（柵極、發(fā)射極、集電極）。6.實現(xiàn)晶閘管過電壓保護的是（ RC電路 ）。7.雙向晶閘管的額定通態(tài)電流是用（ 交流有效值 ）表示。 8.若晶閘管并聯(lián)使用，通常采取如下措施：（電阻均流法、電抗均流法 ）9.

5、晶閘管門極觸發(fā)信號剛從斷態(tài)轉入通態(tài)即移去觸發(fā)信號，能維持通態(tài)所需要的最小陽極電流，稱為（ 掣住電流 ）。 11.造成逆變失敗的原因：（ ）A.觸發(fā)電路工作不可靠。不能適時、準確地給各晶閘管分配觸發(fā)脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時等。B.晶閘管發(fā)生故障。器件失去阻斷能力，或器件不能導通。C.交流電源異常。在逆變工作時，電源發(fā)生缺相或突然消失而造成逆變失敗。D.換相裕量角不足，引起換相失敗。應考慮變壓器漏抗引起的換相重疊角、晶閘管關斷時間等因素的影響。 12.開關器件換相的形式有（ ）A.器件換相 B.電網(wǎng)換相 C.負載換相 D.強迫換相 13.可實現(xiàn)有源逆變的電路為（ 單相全控橋可控整流電路 ）。14

6、.單相半控橋式整流大電感負載電路中，為了避免出現(xiàn)一個晶閘管一直導通，另兩個整流二極管交替換相導通的失控現(xiàn)象發(fā)生，采取的措施是在負載兩端反并聯(lián)一個（ 二極管）。15.三相半波可控整流電路，電阻性負載，晶閘管可能承受的最大正向電壓為（U2），設U2為變壓器二次側相電壓有效值。16.三相半波可控整流電路，電阻性負載，當控制角為（30150o ）度時，整流輸出電壓與電流波形斷續(xù)。 17.三相橋式全控整流電路，在交流電源一個周期里，輸出電壓脈動（ 6 ）次。18.三相全控橋式整流電路在寬脈沖觸發(fā)方式下一個周期內(nèi)所需要的觸發(fā)脈沖共有六個，它們在相位上依次相差（ 60 ）。19.若要增大SPWM逆變器的輸出

7、電壓，可采用的控制方法是（ 增大正弦控制電壓幅值 ）。20.具有“挖土機特性”的調速系統(tǒng)是（ 電流截止負反饋 ）21.自動控制的直流調速要求在一定范圍內(nèi)平滑調速以哪種方法最好（ 調節(jié)電樞供電電壓 ）。22.交流異步電動機調速中不屬于改變轉差率的調速是：（ 變頻調速 ）23. 自動控制的直流調速系統(tǒng)以哪種調速為主？（ 變壓調速 ）24.雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的設計原則是（ “先內(nèi)環(huán)，后外環(huán)” ）25.關于交流異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)不正確的是（ 在進行電機調速時，不需考慮電機中的每極磁通量）。26.逆變電路是（DC/AC變換器）。27.PWM逆變器的特點是（ 逆變電路即變壓又變頻 ）。28.關于交

8、流異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)不正確的是（ 在進行電機調速時，不需考慮電機中的每極磁通量m ）。29.開環(huán)自動控制系統(tǒng)在出現(xiàn)偏差時，系統(tǒng)將（ 不能消除偏差 ）。30.與V-M系統(tǒng)相比，不屬于直流PWM調速優(yōu)點的是：（開關頻率低，電流不容易連續(xù) ）。31.通常在晶閘管觸發(fā)電路中，若改變（ 控制電壓 ）的大小時，輸出脈沖相位產(chǎn)生移動，達到移相控制的目的。32.在有源逆變電路中，逆變角的移相范圍應選（ 3590 ）為最好。33.升壓斬波電路中，已知電源電壓Ud=12V，導通比Kt=1/3，則負載電壓U0=（18V ）。34.降壓斬波電路中，已知電源電壓U=20V，負載電壓U=10V，管子開通時間為2m

9、s，則斬波周期為（ 4ms ）。35.無靜差調速系統(tǒng)中必須有（ 比例-積分 ）調節(jié)器。36.在單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，電流截止負反饋的作用是（保護電機與機械設備不受損壞）。37.在調速系統(tǒng)中當電流截止負反饋參與系統(tǒng)調節(jié)作用時，說明調速系統(tǒng)主電路電流（ 過大 ）。38.雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，電流環(huán)的輸入信號有兩個，即（ 主電路的反饋電流 ）信號和速度環(huán)的輸出信號。39.帶有速度、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)，在啟動時速度調節(jié)器處于（ 飽和 ）狀態(tài)。40.交流異步電動機調速中不屬于改變轉差率調速的是：（電磁轉差離合器調速 ）。三、判斷題 （ ）1. GTR的二次擊穿的持續(xù)時間很短，一般在納秒至微秒范圍，常常立即導致器

10、件的永久損壞。必需避免。（ ）2.在普通晶閘管組成的全控整流電路中，帶電感性負載，沒有續(xù)流二極管時，導通的晶閘管在電源電壓過零時不關斷。（ ）3.雙向晶閘管正反兩個方向都能導通，門極加正負電壓都能觸發(fā)。常采用的觸發(fā)方式為-和+（ ）4.電壓控制器件驅動功率小，驅動電路簡單可靠，工作頻率高。該類器件有P-MOSEET、IGBT等。（ ）5.逆變器輸出頻率較高時，電路中的開關元件應采用電力晶體管。（ ）6.無論是降壓式斬波變換電路，還是升降壓式斬波變換電路，輸入和輸出的極性都相同。（ ）7.閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質在于它的自動調節(jié)作用，在于它能隨著負載的變化而相應地改變電樞電阻。（ ）8.電

11、流截止負反饋是一種只在調速系統(tǒng)主電路過電流下起負反饋作用的環(huán)節(jié)，用來限制主電路過電流。（ ）9.電流源型逆變器（Current Source Inverter- CSI），直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，直流電流波形比較平直，相當于一個恒流源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，或簡稱電流型逆變器。（ ）10.繞線轉子異步電動機串級調速是指，轉子附加電動勢與定子電動勢有相同的頻率，可同相或反相串接，引入可控的交流附加電動勢。（ ）11.雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性在負載電流達到 Iamax 后，電流調節(jié)器飽和，轉速調節(jié)器起主要調節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護。（ ）12.雙閉環(huán)調速系統(tǒng)，負載擾

12、動作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉速調節(jié)器ASR來產(chǎn)生抗負載擾動的作用。（ ）13.采用P放大器控制的有靜差的調速系統(tǒng)，Kp 越大，系統(tǒng)精度越高；但 Kp 過大，將降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，使系統(tǒng)動態(tài)不穩(wěn)定。（ ）14.閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質在于它的自動調節(jié)作用，在于它能隨著負載的變化而相應地改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降。（ ）15.如果既要穩(wěn)態(tài)精度高，又要動態(tài)響應快，只要把比例和積分兩種控制結合起來就行了，這便是比例積分控制。（ ）16.當電流減小到一定程度時才接入電流負反饋以限制電流，而電流正常時僅有轉速負反饋起作用控制轉速。這種方法叫做電流截止負反饋，簡稱截流反饋。（ ）17. 電樞

13、調速的方法比勵磁調速方法，需要的功率小，但是改變轉向時間長。（ ）18.雙向晶閘管與普通晶閘管一樣，額定電流也用通態(tài)電流平均值表示。（ ）19.直流斬波電路只能實現(xiàn)降低輸出直流電壓的作用。（ ）20.變頻調速實際是改變電動機內(nèi)旋轉磁場的速度，達到改變輸出轉速的目的。（ ）21.逆變角太小會造成逆變失敗。（ ）22.正弦波脈沖寬度調制（SPWM）電路的載波比K愈高，輸出電壓的諧波含量就愈低。（ ）23.在變頻調速時，為實現(xiàn)恒轉矩調速，在調頻的同時必須調整電流。（ ）24.閉環(huán)系統(tǒng)必須具備的條件是有反饋環(huán)節(jié)。（ ）25.如果所要求的靜差率一定，則閉環(huán)系統(tǒng)相比開環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調速范圍。（ ）26

14、.交流異步電動機在變頻調速過程中，應盡可能使氣隙磁通大些。（ ）27.串級調速與轉子串電阻調速相比，具有效率高、機械特性硬度不變的優(yōu)點。（ ）28.P調節(jié)器的輸出量總是正比于其輸入量，而PI調節(jié)器則不然，其輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要PI調節(jié)器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止。四、簡答題1.晶閘管導通條件和關斷的條件。答：導通的條件是：在晶閘管的陽極和陰極間加正向電壓，同時在它的門極和陰極間也加正向電壓。 關斷的條件是：使流過晶閘管的陽極電流小于維持電流。2.為使晶閘管變流裝置正常工作，觸發(fā)電路必須滿足什么要求？答： 觸發(fā)電路輸出的脈沖必須具

15、有足夠的功率。 觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的主電路保持同步。 觸發(fā)脈沖能滿足主電路移相范圍的要求。 觸發(fā)脈沖要具有一定的寬度，前沿要陡。3.晶閘管變流器實現(xiàn)有源逆變的條件有哪些？答： 直流側必須外接直流電源E，且E的極性與晶閘管導通的方向一致，E的數(shù)值要大于整流電壓Ud的數(shù)值。 變流器必須工作在900區(qū)間。 為了保證電流連續(xù)，電路中必須串接大電感。4. 在轉速負反饋直流調速系統(tǒng)中，當電網(wǎng)電壓、負載轉矩、電動機勵磁電流、電樞電阻、測速發(fā)電機勵磁各量發(fā)生變化時，都會引起轉速的改變，問系統(tǒng)對上述各量發(fā)生變化引起的轉速改變有無調節(jié)能力？為什么？答：對電網(wǎng)電壓、負載轉矩、電動機勵磁電流、電樞電阻各量發(fā)生變化引

16、起的轉速改變有調節(jié)能力；對測速發(fā)電機勵磁發(fā)生變化引起的轉速改變沒有調節(jié)能力。因為反饋控制系統(tǒng)能夠有效地抑制被包圍在負反饋環(huán)內(nèi)前向通道上的擾動作用。5.實現(xiàn)有源逆變的條件有哪些？答：實現(xiàn)有源逆變的條件可歸納如下： 1) 變流裝置的直流側必須外接有電壓極性與晶閘管導通方向一致的直流電源E，且E的數(shù)值要大于Ud 2) 變流器必須工作在 90（ 90)區(qū)間，使 Ud 0，才能將直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β史邓碗娋W(wǎng) 3)為了保證變流裝置回路中的電流連續(xù)，逆變電路中一定要串接大電抗7.在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，兩個調節(jié)器均采用PI調節(jié)器。當系統(tǒng)帶額定負載運行時，轉速反饋線突然斷線，系統(tǒng)重新進入穩(wěn)態(tài)后，電流調

17、節(jié)器的輸入偏差電壓是否為零？為什么？ 五、計算題1.單相橋式全控整流電路（見圖2），帶阻感性負載，U2=200V， Rd=5，Ld足夠大，當=60o時：求整流輸出平均電壓Ud、平均電流Id，變壓器二次側電流有效值I2；考慮2倍安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流，并選擇晶閘管的型號。解：輸出平均電壓 輸出平均電流晶閘管電流有效值變壓器二次側電流有效值 晶閘管承受的最大電壓 晶閘管的額定電壓 取700V 晶閘管的額定電流取20A 選擇晶閘管的型號為KP20-7 2.圖3所示降壓斬波電路，已知Ud=200V，R=10,開關周期性通斷，通20毫秒，關30毫秒，忽略開關導通壓降，電感L足夠大，求：

18、 占空比； 負載電流IO和功率PO； 若要求負載電流在5A時仍能連續(xù)，則電感L最小應取多大？ 若要求紋波電壓的峰-峰值UO小于1V，則電容C應取多大？參考公式：臨界連續(xù)電流紋波電壓解：占空比 負載電壓 負載電流 負載功率 若IO在5A時處于臨界連續(xù)狀態(tài)，則 若要求紋波電壓的峰-峰值UO小于1V,則 3.單相橋式全控整流電路帶阻感性負載，U2=220V， R=12，L足夠大，移相角最小值=30o時，(1)求整流輸出平均電壓Ud、電流Id ，變壓器二次電流有效值I2 ，(2)考慮2倍安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。 Ud=0.9 U2cosa=0.9220cos30o = 171V Id= Ud/R=171/12= 14.25A I2= Id= 14.25A UTM= U2= 308v UTn=2* UTM = 616V，取700V IT= Id/= 10.1A ITn= 2* IT=20.1A，取20A4.有一V-M調速系統(tǒng)。電動機參數(shù)為：PN =1.5KW，UN =200V，IN =10A，nN =1000r/min，電樞電阻Ra =1.5，整理裝置內(nèi)阻Rrec=0.5，觸發(fā)電流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=20。速度反饋系數(shù)=0.02.要求系統(tǒng)滿足調速范圍D =15，靜差率s10%。 （1）計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降nop和調速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降nc