《電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)》綜合復(fù)習(xí)資料

1、電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)綜合復(fù)習(xí)資料一、填空題，占20分1、 晶閘管一電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，抑制電流脈動(dòng)可采取的措施是：、和。2、位置隨動(dòng)系統(tǒng)一般由五個(gè)部分組成，這五個(gè)部分分別是：位置傳感器、電壓比較放大器、和減速器與負(fù)載。3、可逆V M系統(tǒng)存在環(huán)流的問(wèn)題，環(huán)流可以分為靜態(tài)環(huán)流和動(dòng)態(tài)環(huán)流兩種，靜態(tài)環(huán)流由可分為和兩種。4、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中引入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的作用是 。5、 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程有 、和三個(gè)特點(diǎn)。6、 直流調(diào)速系統(tǒng)常用的可控直流電源有 、和。7、 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器主要對(duì) 產(chǎn)生的擾動(dòng)起到抵抗作用。8、調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求主要集中在三個(gè)方面，具體為 、和。9、直流

2、調(diào)速系統(tǒng)的主要形式是晶閘管一電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)為系統(tǒng)。10、在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，常優(yōu)先考慮串聯(lián)校正方案。用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的串聯(lián)校正裝置可有、禾廿三類(lèi)調(diào)節(jié)器。11、 常用的H型PWM換器按控制方式分為 、和等。12、 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，常優(yōu)先考慮串聯(lián)校正方案。 由調(diào)節(jié)器可構(gòu)成的超前校正，提高穩(wěn)定裕度和改善快速性能；由調(diào)節(jié)器構(gòu)成的滯后校正， 可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度；用 調(diào)節(jié)器構(gòu)成滯后-超前校正，兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)。13、電動(dòng)機(jī)的“可逆運(yùn)行”包括兩種情況：一種是電動(dòng)機(jī)既做正轉(zhuǎn)運(yùn)行又做反轉(zhuǎn)運(yùn)行，稱(chēng)為;另一種是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，工作在電動(dòng)狀態(tài)，停車(chē)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩反向，電機(jī)工作在回饋制動(dòng)狀態(tài)，稱(chēng)為 。二、簡(jiǎn)答題，占

3、50分1、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程可分為哪幾個(gè)階段？其起動(dòng)過(guò)程有什么特點(diǎn)？2、兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆 V-M系統(tǒng)中，什么叫做環(huán)流？靜態(tài)環(huán)流可分為哪幾類(lèi)？分別采用何種 方法來(lái)抑制？3、試分別畫(huà)出采用比例放大器的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。4、調(diào)速系統(tǒng)常用的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)分為那幾類(lèi)？并寫(xiě)出相應(yīng)的性能指標(biāo)。5、 雙閉環(huán)直流調(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)，轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓厶U是否為零？為什么？6、 雙極式控制的橋式可逆PWh變換器的優(yōu)點(diǎn)？7、轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能夠減小穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)是什么？8

4、、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器的作用？9、位置隨動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別？10、試比較開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性和閉環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性的靜特性。11、 某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)， ASR ACR均采用近似PI調(diào)節(jié)器，試問(wèn)調(diào)試中怎么才能做到Um*=6V時(shí)，I dm=20A;如欲使Unm*=10V時(shí)，n=1000r/min，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？如發(fā)現(xiàn)下垂特性不夠陡或工作段特性不夠硬，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？12、 在轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為什么通常將內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)成典型I型系統(tǒng)，而將外環(huán) 設(shè)計(jì)成典型II型系統(tǒng)？13、試比較串聯(lián)校正中常用的三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。14、在他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，何為“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式”和“恒功

5、率調(diào)速方式”？15、直流斬波器有哪幾種控制方式？16、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用？17、試畫(huà)出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。18、試畫(huà)出橋式可逆 PWM變換器的主電路圖。三、計(jì)算題，占30分1、 有一 V M調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)為 Pnom=2.5kw、！Xm= 220V、I nom= 15A、nn°m=1500r /min、R=2Q,整流裝置內(nèi)阻 Rec=1Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ks=30,要求調(diào)速范圍D=20,轉(zhuǎn)差率s=10%試求：(1) 計(jì)算開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。(2) 調(diào)整該系統(tǒng)，使 U n = 2CV時(shí)轉(zhuǎn)速n=1000r/mi

6、n，此時(shí)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？(3) 若改用電壓負(fù)反饋，放大器的放大系數(shù)為8.79，最大給定電壓為30V,在靜差率為s=30%時(shí) 最多能夠得到多大的調(diào)速范圍？2、 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中， 兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用 PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)速給定信號(hào)最大值 Lk*=15V 時(shí)，n =nN=1500r/min ;電流給定信號(hào)最大值 Um=10V時(shí)，允許最大電流I dm=35A,電樞回路總電阻 R=3Q,晶閘管裝置放大倍數(shù) Ks=35，現(xiàn)系統(tǒng)在額定電流 E=25A運(yùn)行。某時(shí)刻電機(jī)突然失磁，若系統(tǒng)能重新穩(wěn)定，則穩(wěn)定后 n=? U =？ I d=？ UC=？3、有一個(gè) V M調(diào)速系統(tǒng)，電機(jī)參數(shù)為：Pn=10KW

7、 U=220V, I n=55A，nn=1000r/min，電樞電阻Ra =0.1。若采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，只考慮電樞電阻引起的轉(zhuǎn)速降。(1) 要使靜差率S=0.1，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍 D。(2) 要使調(diào)速范圍 D=2其允許的靜差率 S為多少？(3) 若要求調(diào)速范圍 D=10,靜差率S=0.05，則允許的轉(zhuǎn)速降為多少？4、被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為W°bj(s)K1j(T1s 1)(T2s 1XT3S 1XT4S 1)式中，K = 2; Ti= 0.4s ; T2= 0.08s ; T3= 0.015s ; T4= 0.005s。要求階躍輸入時(shí)系統(tǒng)的超調(diào)量(T %<5%試分別用PI和PID

8、調(diào)節(jié)器校正成典型I系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)各調(diào)節(jié)器參數(shù)并計(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)間ts。5、 有一個(gè) V M調(diào)速系統(tǒng)，電機(jī)參數(shù)為：R=2.8kW, U=220V, ln=15.6A , nn=1500r/min，電樞電阻 R=1.5 Q,電源內(nèi)阻 R=1Q, K5=37o(1) 開(kāi)環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算 D=30時(shí)s的值。(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)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=30、s=10%,在Un*=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)a o6、已知R= 1.0'J,Ks= 44 ,Ce=0.1925V min/r，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛

9、輪慣量GD = 10N m 2o根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) D =10, sw 0.05計(jì)算，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)應(yīng)有K>53.3。試判別這個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。參考答案：一、填空題1、增加整流電路相數(shù)、采用多重化技術(shù)、設(shè)置平波電抗器。2、電力電子變換器、伺服電機(jī)。3、直流平均環(huán)流、瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。4、抑制轉(zhuǎn)速超調(diào)。5、飽和非線性控制、轉(zhuǎn)速超調(diào)、準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。6、旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組（G-M系統(tǒng)）、靜止可控整流器（V-M系統(tǒng)）、直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。7、電網(wǎng)電壓波動(dòng)。8、調(diào)速、穩(wěn)速、加減速。 9、V M系統(tǒng)。10、比例微分、比例積分、比例積分 微分。11、雙極式、單極式、受限單極式。12、比例微分、比例積分

10、、比例積分微分。13、轉(zhuǎn)速可逆、狀態(tài)可逆。二、簡(jiǎn)答題1、電流上升階段、恒流升速階段、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段飽和非線性控制、轉(zhuǎn)速超調(diào)、準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。2、不流過(guò)負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流稱(chēng)為環(huán)流；直流平均環(huán)流和瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流兩種；直流平均環(huán)流可通過(guò)a =B配合控制抑制；瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流可通過(guò)串接環(huán)流電抗器抑制。3、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖4、跟隨性能指標(biāo)：上升時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間；抗擾性能指標(biāo)：動(dòng)態(tài)降落、恢復(fù)時(shí)間。5、 Ui -0r Ui =Uim - - I nom ；轉(zhuǎn)速反饋斷線，ASR飽和，輸出限幅值UiL ；系統(tǒng)再次穩(wěn)定后，由于帶額定負(fù)載，最終運(yùn)行在Inom上，所以電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓= 0。6、

11、電流一定連續(xù)；可使電動(dòng)機(jī)在四象限中運(yùn)行；電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá)1 : 20000左右；低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通。7、自動(dòng)調(diào)節(jié)作用；隨負(fù)載變化改變電樞電壓以補(bǔ)償回路電阻壓降的變化。8、作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過(guò)程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用。在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過(guò)程。當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)， 限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。9、位置隨動(dòng)系統(tǒng)要求輸出跟隨給

12、定變化，強(qiáng)調(diào)快速跟隨性能；調(diào)速系統(tǒng)保證穩(wěn)定和抵抗擾動(dòng)， 強(qiáng)調(diào)抗擾性。10、 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多。如果比較同一 no的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多。當(dāng)要求的靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)要增加運(yùn)算放大器。11、調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器中的反饋系數(shù)。比例積分環(huán)節(jié)中的放大系數(shù)。12、 電流調(diào)節(jié)器整定成I型系統(tǒng)，主要是考慮I型系統(tǒng)的超調(diào)量小，跟隨性能好，在一定的條件下 其抗擾性能是可以容許的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器整定成II型系統(tǒng)，主要是考慮抗擾性能。13、PD,超前校正，提高穩(wěn)定裕度，快速性好，穩(wěn)態(tài)精度差； PI，滯后校正，保證穩(wěn)態(tài)精度， 限制快速性

13、；PID，滯后-超前校正，集中PI和PD優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)現(xiàn)與調(diào)試復(fù)雜。14、按照電力拖動(dòng)原理，在不同轉(zhuǎn)速下長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，為了充分利用電機(jī)，都應(yīng)使電樞電流達(dá)到其額定值恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式：由于電磁轉(zhuǎn)矩T =KmJ，在調(diào)壓調(diào)速范圍內(nèi)，因?yàn)閯?lì)磁磁通不變，容許的轉(zhuǎn)矩也不變。恒功率調(diào)速方式：在弱磁調(diào)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，磁通越弱，容許的轉(zhuǎn)矩不得不 減少，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積則不變，即容許功率不變。15、PWM PFM和兩點(diǎn)式控制。16、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用 PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。其輸出限幅值決 定電機(jī)允許的最大電流。1

14、7、Un +ASR U iUnP d1Ui ACRRUc UPE * d0 +卜A 11/Ce17、18、二、計(jì)算題1、解：(1)電動(dòng)機(jī)的ce： CeUnom _InomRa 220-150.127V min/r開(kāi)環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)壓降匚n opI nom RCe調(diào)速要求允許的穩(wěn)態(tài)壓降n nom1500Inom(Ra Rrec) =15 (2 1) =354.33r/minCen nom snom0.1271500 21 =8.33r/minD(1s) 20 (10.1)(2)20 V min/r = 0.02V min/ r 1000U n 二20V 時(shí) n=1000r/min，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；：=U

15、n : Unn n(3)KpKsUn電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性方程為n二Ce(1+K)RrecCe(1 K)1nomnom式中:K -KpKs，其中電壓反饋系數(shù)UpUnUnRz nom U nom竺=0.1364220所以:K -8.79 30 0.1364 =35.97采用負(fù)電壓反饋后調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為nomRaa I|(Ce(1 - K) Ce15r/ min =239.42r/min0.1271 35.970.127n nom s1500 0.3n(1 -s)239.42 (1 -0.3)怎2.7，即系統(tǒng)最多能達(dá)到的調(diào)速范圍為2.7。*I d R 35 乂 3解： n=0； U =10

16、V : I d=35A; U c = d°KcV=3U3、解：ce =Un "nRa =220一55 0.1 =0.2145V min rnnnn -InRaCe55 0.1 =25.6r/min0.2145鯉丄4.34：n n(1 -s) 25.6(1-0.1)nnsn.s2 25.6 ：nn (1 - s) s 一 nnD . .nn1000 2 25.6二 0.0494、nnS，n1000 O.°5 =5.26D(1s) 10(10.05)用PI調(diào)節(jié)器校正時(shí)，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為 s +1Wpi(s) = Kpi 1 =Ti =0.4s,并將T2、T3、T4看成

17、小時(shí)間常數(shù)，令T =T2 T3 T4 =0.08 0.015 0.005 = 0.1s則按典型I型系統(tǒng)校正時(shí)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為W(s) = Kpi K1s(Ts 1)同樣，取K pi1T1K_右，則2pi0.4調(diào)節(jié)時(shí)間:ts 芒 6T =6 0.1 =0.6s2K1T12 2 0.1用PID調(diào)節(jié)器校正時(shí)，其傳遞函數(shù)為Wpid (sH ( 1s 1)( 2s 1)取 = T1 = 0.4s，2 = T2 = 0.08s，令 T二 T3 T4 =0.015 0.005 二0.02s則按典型I型系統(tǒng)校正時(shí)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為W(s) isK1Ts 1 s(Ts 1)同樣，取，則 =2K1T=2 2 0

18、.02s = 0.08s 2T調(diào)節(jié)時(shí)間:ts：6T =6 0.02 = 0.12s 。5、解: ce = UnInRa =220一15.6 1.5=0.1316、"opotnn1500I n(Ra Rn)Cennop s n nop(1-s)nnSD n nop30 297.7s =nn + D 仏nnop1500 + 30x297.71500 0.1=5.56r / minD(1_s) 30(1-0.1)型二 0.0067V min/ r1500Kp：©CeKpKCe Ks解：首先應(yīng)確定主電路的電感值,L =0.693-5IdminL= 17mH = 0.017H電磁時(shí)間常數(shù)機(jī)