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1、第2章三、思考題  2-1 直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點(diǎn)？  答：調(diào)壓調(diào)速，弱磁調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速。特點(diǎn)略。  2-2 簡(jiǎn)述直流 PWM 變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。  答：直流 PWM 變換器基本結(jié)構(gòu)如圖，包括 IGBT 和續(xù)流二極管。三相交流電經(jīng)過整流濾波后送 往直流 PWM 變換器，通過改變直流 PWM 變換器中 IGBT 的控制脈沖占空比

2、，來調(diào)節(jié)直流 PWM 變換 器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。 2-3 直流 PWM 變換器輸出電壓的特征是什么？  答：脈動(dòng)直流電壓。  2=4 為什么直流 PWM 變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)比 V-M 系統(tǒng)能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)性能？  答：直流 PWM 變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流 PWM 變換器的時(shí) 間常數(shù) Ts 等于其

3、60;IGBT 控制脈沖周期（1/fc） ，而晶閘管整流裝置的時(shí)間常數(shù) Ts 通常取其最大 失控時(shí)間的一半（1/（2mf）。因 fc 通常為 kHz 級(jí)，而 f 通常為工頻（50 或 60Hz） 為一周內(nèi) ） ，m 整流電壓的脈波數(shù)，通常也不會(huì)超過 20，故直流 PWM 變換器時(shí)間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時(shí) 間常數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動(dòng)態(tài)性能更好。 2-5 在直流脈寬

4、調(diào)速系統(tǒng)中， 當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止不動(dòng)時(shí)， 電樞兩端是否還有電壓？電路中是否還有電 流？為什么？  答：電樞兩端還有電壓，因?yàn)樵谥绷髅}寬調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓僅取決于直流 PWM 變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因?yàn)殡姌须妷汉碗姌须娮璧拇嬖凇?#160; 2-6 直流 PWM 變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會(huì)產(chǎn)生什么后果？  答：為電動(dòng)機(jī)提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會(huì)使電動(dòng)機(jī)在電樞電壓瞬時(shí)值為零時(shí)產(chǎn)生過電 壓。  

5、2-7 直流 PWM 變換器的開關(guān)頻率是否越高越好？為什么？  答：不是。因?yàn)槿糸_關(guān)頻率非常高，當(dāng)給直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，有可能導(dǎo)致電樞電流還未上升 至負(fù)載電流時(shí)，就已經(jīng)開始下降了，從而導(dǎo)致平均電流總小于負(fù)載電流，電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。 2-8 泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何抑制？  答：泵升電壓是當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作于回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于二極管整流器的單向?qū)щ娦?，使得?#160;動(dòng)機(jī)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回交流電網(wǎng)，而只能向?yàn)V波電容充電，造成電 容兩端電壓升高。 

6、泵升電壓過大將導(dǎo)致電力電子開關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電 壓限制電路。  2-9 在晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而降低？  答：負(fù)載增加意味著負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大，電機(jī)減速，并且在減速過程中，反電動(dòng)勢(shì)減小，于是電 樞電流增大，從而使電磁轉(zhuǎn)矩增加，達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，電機(jī)不再減速，保持穩(wěn)定。故負(fù)載 增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)較增加之前降低。  2-10 靜差率和調(diào)速范圍有何關(guān)系？靜差率和機(jī)械特性硬度是一回事嗎？舉個(gè)例子。  答

7、：D=（nN/n） （s/（1-s）。靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的， ） 而機(jī)械特性硬度是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的降落的。 2-11 調(diào)速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關(guān)系？為什么必須同時(shí)提才有意義？  答：D=（nN/n） （s/（1-s）。因?yàn)槿糁豢紤]減小最小靜差率，則在一定靜態(tài)速降下，允許 ） 的調(diào)速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調(diào)速范圍，則在一定靜態(tài)速降下，允許的最 小轉(zhuǎn)差率又大得不能滿足要求。因此必須同時(shí)提才有意義。 2-

8、12 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些特點(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)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)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)有無克服這種干擾的能力？（已驗(yàn)證）  答：轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)（由轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置和電壓放大器構(gòu)成） ，可獲得比 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而保證在一定靜差率下，能夠提高調(diào)速范圍。 改變給定電壓能改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖兘o定電壓則改變實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋電壓與給定電壓的 偏差，從而改變電力電子變換器的輸出電壓，即改變電動(dòng)

9、機(jī)的電樞電壓，改變了轉(zhuǎn)速。 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)而不改變給定電壓能改變轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖冝D(zhuǎn)速反饋系數(shù)則改變實(shí)際轉(zhuǎn)速反 饋電壓，而給定電壓不變，則電壓偏差改變，從而電力電子變換器輸出電壓改變，即電動(dòng)機(jī)電 樞電壓改變，轉(zhuǎn)速改變。 若測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化，則反饋電壓發(fā)生變化，當(dāng)給定電壓一定時(shí)，則電壓偏差發(fā)生變 化，從而轉(zhuǎn)速改變。故系統(tǒng)無克服測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化干擾的能力。  2-13 為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸 入偏差電壓U=0 時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多

10、少？它決定于哪些因素？  答：因?yàn)榉e分調(diào)節(jié)器能在電壓偏差為零時(shí)仍有穩(wěn)定的控制電壓輸出，從而克服了比例調(diào)節(jié)器 必須要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一比例控制的調(diào)速系統(tǒng)存在靜差的根本原因。 當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為零時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出電壓應(yīng)為一個(gè)恒定的積分終值。它取決于 輸入偏差量在積分時(shí)間內(nèi)的積累，以及積分調(diào)節(jié)器的限幅值。  2-14 在無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測(cè)速發(fā)電機(jī)精度的 影響？為什么？  答：仍然受影響。因?yàn)闊o靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)

11、態(tài)誤差為零，因此若給點(diǎn)電 源發(fā)生偏移，或者測(cè)速發(fā)電機(jī)精度受到影響而使反饋電壓發(fā)生改變，系統(tǒng)仍會(huì)認(rèn)為是給定或轉(zhuǎn) 速發(fā)生改變，從而改變轉(zhuǎn)速，以達(dá)到電壓偏差為零。 2-15 在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)下列參數(shù)發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用？為 什么？（已驗(yàn)證） （1）放大器的放大系數(shù) Kp。 （2）供電電網(wǎng)電壓 Ud。 （3）電樞電阻 Ra。 （4）電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流 If。 （5）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 。  答： （1）有

12、。假設(shè) Kp 減小，則控制電壓減小，則電力電子變換器輸出減小，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下 降；而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，則反饋電壓減小，則偏差電壓增大，則控制電壓增大，則轉(zhuǎn)速上升。 （2）有。不解釋。 （3）有。不解釋。 （4）有。不解釋。 （5）沒有。不解釋。 2-16 在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)晶閘管整 流裝置的輸出電壓 Ud 較之負(fù)載變化前是增加、減少還是不變？ 在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速 n 和整

13、流裝置的輸出電壓 Ud 是增加、減 少還是不變？（已驗(yàn)證）  答： （1）Ud 減小。因負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速上升，反饋電壓增加，給定電壓一定，偏差電壓減小， 控制電壓減小，故輸出電壓減小。 （2）n 不變，Ud 增加。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓，故不變；略。  2-17 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些基本特征？它能減少或消除轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差的實(shí)質(zhì)是什么？   3-1 在恒流起動(dòng)過程中，電樞電流能否達(dá)到最大值 Idm？為什么？答：不能達(dá)到

14、最大值，因?yàn)樵诤懔魃匐A段，電流閉環(huán)調(diào)節(jié)的擾動(dòng)是電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，它正是一個(gè)線性漸增的斜坡擾動(dòng)量，所以系統(tǒng)做不到無靜差，而是Id 略低于Idm 。3-2 由于機(jī)械原因，造成轉(zhuǎn)軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。答：轉(zhuǎn)軸堵死，則n=0,比較大,導(dǎo)致 比較大,也比較大,然后輸出電壓 較大，最終可能導(dǎo)致電機(jī)燒壞。3-3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓 Un*不變，增加轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù) ，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓 Un 和實(shí)際轉(zhuǎn)速 n 是增加、減小還是不變？答：反饋系數(shù)增加使得 增大， 減小， 減小， 減小，輸出電壓 減小，轉(zhuǎn)速n減小，然后 會(huì)有所減小，但是由于增大了，總體還是增大的。3-4 雙閉環(huán)

15、直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，遇到下列情況會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？答：（1）轉(zhuǎn)速一直上升，ASR不會(huì)飽和，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)有靜差。（2）轉(zhuǎn)速上升時(shí)，電流不能維持恒值，有靜差。3-5某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、 均采用 PI 調(diào)節(jié)器，ACR 調(diào)試中怎樣才能做到 Uim*=6V時(shí)，Idm=20A；如欲使 Un*=10V 時(shí)，n=1000rpm，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？答：前者應(yīng)調(diào)節(jié)，后者應(yīng)調(diào)節(jié)。3-6 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(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)中的什么參數(shù)？答：轉(zhuǎn)速n

16、是由給定電壓決定的，若要改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)節(jié)給定電壓。改變Kn和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)或者。3-7 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么？答：均為零。因?yàn)殡p閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，PI調(diào)節(jié)器工作在線性調(diào)節(jié)狀態(tài)，作用是使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)為零。各變量之間關(guān)系如下：3-8 在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，若速度調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，或電流調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)有靜差，不能實(shí)現(xiàn)無靜差。穩(wěn)定性能沒有比例積分調(diào)節(jié)器作用時(shí)好。3-9 從下述五個(gè)方面來比較轉(zhuǎn)速電流

17、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉 環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)：（1）調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。（2）動(dòng)態(tài)限流性能。（3）起動(dòng)的快速性。（4）抗負(fù)載擾動(dòng)的性能。 5）抗電源電壓波動(dòng)的性能。答：轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性，動(dòng)態(tài)限流性能，起動(dòng)的快速性，抗負(fù)載擾動(dòng)的性能，抗電源電壓波動(dòng)的性能均優(yōu)于帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。3-10 根據(jù)速度調(diào)節(jié)器ASR、電流調(diào)節(jié)器ACR的作用，回答下面問題（設(shè)ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器）：1雙閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行中，如果電流反饋信號(hào)線斷開，系統(tǒng)仍能正常工作嗎？2雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，若電動(dòng)機(jī)突然失磁，最終電動(dòng)機(jī)會(huì)飛車嗎？答：1系

18、統(tǒng)仍能正常工作，但是如果有擾動(dòng)的話，系統(tǒng)就不能穩(wěn)定工作了。2電動(dòng)機(jī)突然失磁，轉(zhuǎn)子在原有轉(zhuǎn)速下只能產(chǎn)生較小的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，直流電機(jī)轉(zhuǎn)子電流急劇增加，可能飛車。4-1分析直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的不可逆和可逆電路的區(qū)別。答：直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的不可逆電路電流、轉(zhuǎn)速不能夠反向，直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的可逆電路電流、轉(zhuǎn)速能反向。4-2 晶閘管電路的逆變狀態(tài)在可逆系統(tǒng)中的主要用途是什么？答：晶閘管電路處于逆變狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于反轉(zhuǎn)制動(dòng)狀態(tài)，成為受重物拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)，將重物的位能轉(zhuǎn)化成電能，通過晶閘管裝置回饋給電網(wǎng)。4-3 V-M系統(tǒng)需要快速回饋制動(dòng)時(shí)，為什么必須采用可逆線路。答：由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，?duì)于需要電流反向

19、的直流電動(dòng)機(jī)可逆系統(tǒng)，必須使用兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)線路來實(shí)現(xiàn)可逆調(diào)速?？焖倩仞佒苿?dòng)時(shí)，電流反向，所以需要采用可逆線路。4-5晶閘管可逆系統(tǒng)中的環(huán)流產(chǎn)生的原因是什么？有哪些抑制的方法？答：原因：兩組晶閘管整流裝置同時(shí)工作時(shí)，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。抑制的方法：1. 消除直流平均環(huán)流可采用=配合控制，采用能更可靠地消除直流平均環(huán)流。2. 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）。4-6 試從電動(dòng)機(jī)與電網(wǎng)的能量交換，機(jī)電能量轉(zhuǎn)換關(guān)系及電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)電樞電流是否改變方向等方面對(duì)本組逆變和反組回饋制動(dòng)列表作一比較。答：本組逆變

20、：大部分能量通過本組回饋電網(wǎng)。電動(dòng)機(jī)正向電流衰減階段，VF組工作，VF組是工作在整流狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)電樞電流不改變方向。反組回饋制動(dòng)：電動(dòng)機(jī)在恒減速條件下回饋制動(dòng)，把屬于機(jī)械能的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，其中大部分通過VR逆變回饋電網(wǎng)。電動(dòng)機(jī)恒值電流制動(dòng)階段，VR組工作。電動(dòng)機(jī)電樞電流改變方向。4-7 試分析配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)正向制動(dòng)過程中各階段的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及正、反組晶閘管所處的狀態(tài)。答：在制動(dòng)時(shí)，當(dāng)發(fā)出信號(hào)改變控制角后，同時(shí)降低了ud0f和ud0r的幅值，一旦電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)E>|ud0f|=|ud0r|，整流組電流將被截止，逆變組才真正投入逆變工作，使電機(jī)產(chǎn)生回饋制動(dòng)，將電能通過逆變組回饋

21、電網(wǎng)。當(dāng)逆變組工作時(shí)，另一組也是在等待著整流，可稱作處于“待整流狀態(tài)”。即正組晶閘管處于整流狀態(tài)，反組晶閘管處于逆變狀態(tài)。4-8邏輯無環(huán)流系統(tǒng)從高速制動(dòng)到低速時(shí)需經(jīng)過幾個(gè)象限？相應(yīng)電動(dòng)機(jī)與晶閘管狀態(tài)如何？答：邏輯無環(huán)流系統(tǒng)從高速制動(dòng)到低速時(shí)需經(jīng)過一，二兩個(gè)象限。相應(yīng)電動(dòng)機(jī)與晶閘管狀態(tài)：正組逆變狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)減速，VF組晶閘管工作在逆變狀態(tài)，電樞電流正向開始衰減至零；反組制動(dòng)狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)繼續(xù)減速，VR組晶閘管工作在逆變狀態(tài)，電樞電流由零升至反向最大并保持恒定。4-9從系統(tǒng)組成、功用、工作原理、特性等方面比較直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)與晶閘管直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的異同點(diǎn)。答：系統(tǒng)組成：直流PWM可逆調(diào)速

22、系統(tǒng)：六個(gè)二極管組成的整流器，大電容濾波，橋式PWM變換器。晶閘管直流可逆調(diào)速系統(tǒng)：兩組晶閘管整流裝置反向并聯(lián)。功用：直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)：電流一定連續(xù)，可使電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行晶閘管直流可逆調(diào)速系統(tǒng)：能靈活地控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，制動(dòng)和升、降速。工作原理：直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)：六個(gè)二極管構(gòu)成的不可控整流器負(fù)責(zé)把電網(wǎng)提供的交流電整流成直流電，再經(jīng)過PWM變換器調(diào)節(jié)直流電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。晶閘管直流可逆調(diào)速系統(tǒng)：當(dāng)正組晶閘管VF供電，能量從電網(wǎng)通過VF輸入電動(dòng)機(jī)，此時(shí)工作在第I象限的正組整流電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)電機(jī)需要回饋制動(dòng)時(shí)，反組晶閘管裝置VR工作在逆變狀態(tài)，此時(shí)為第II象限運(yùn)行；如果

23、電動(dòng)機(jī)原先在第III象限反轉(zhuǎn)運(yùn)行，那么它是利用反組晶閘管VR實(shí)現(xiàn)整流電動(dòng)運(yùn)行，利用反組晶閘管VF實(shí)現(xiàn)逆變回饋制動(dòng)。特性：直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)1.電流一定連續(xù)2.可使電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行3.電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。4-1試分析提升機(jī)構(gòu)在提升重物和重物下降時(shí)，晶閘管、電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)及角的控制范圍？答:提升重物：<90°，平均整流電壓Ud0>E（E為電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)），輸出整流電流Id，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩作電動(dòng)運(yùn)行，提升重物，這時(shí)電能從交流電網(wǎng)經(jīng)晶閘管裝置傳送給電動(dòng)機(jī)，V-M系統(tǒng)運(yùn)行于第象限。重物下降：>90°，Ud0為負(fù)，晶閘管裝置本身不能輸出電

24、流，電機(jī)不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩提升重物，只有靠重物本身的重量下降，迫使電機(jī)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生反向的電動(dòng)勢(shì)-E。4-2在配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)中，為什么要控制最小逆變角和最小整流角？系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)？答：原因：為了防止出現(xiàn)“逆變顛覆” ，必須形成最小逆變角min保護(hù)。實(shí)現(xiàn)：通常取min= min=30 °4-3何謂待逆變、本組逆變和它組逆變，并說明這三種狀態(tài)各出現(xiàn)在何種場(chǎng)合下。答：待逆變：該組晶閘管裝置在逆變角控制下等待工作，這時(shí)逆變組除環(huán)流外并未流過負(fù)載電流，也沒有能量回饋給電網(wǎng)。 本組逆變階段：電動(dòng)機(jī)正向電流衰減階段，VF組工作； 它組逆變階段：電動(dòng)機(jī)恒值電流制動(dòng)階段，VR組工作4-4 分析配合控制

25、的有環(huán)流可逆系統(tǒng)反向起動(dòng)和制動(dòng)的過程，畫出各參變量的動(dòng)態(tài)波形，并說明在每個(gè)階段中ASR和ACR各起什么作用，VF和VR各處于什么狀態(tài)。答：ASR 控制轉(zhuǎn)速設(shè)置雙向輸出限幅電路以限制最大起制動(dòng)電流，ACR 控制電流設(shè)置雙向輸出限幅電路以限制最小控制角min 與最小逆變角min。反向起動(dòng)時(shí)VF 處于整流狀態(tài)，VR處于待逆變狀態(tài)；制動(dòng)時(shí)VF處于逆變狀態(tài)，VR處于待整流狀態(tài)。4-5邏輯控制無環(huán)流可逆系統(tǒng)消除環(huán)流的出發(fā)點(diǎn)是什么？答:可逆系統(tǒng)中一組晶閘管工作時(shí)（不論是整流工作還是逆變工作），用邏輯關(guān)系控制使另一組處于完全封鎖狀態(tài)，徹底斷開環(huán)流的通路，確保兩組晶閘管不同時(shí)工作。4-6為什么邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的切

26、換過程比配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)的切換過程長(zhǎng)？這是由哪些因素造成的？答:原因：邏輯切換指令發(fā)出后并不能馬上執(zhí)行，還需經(jīng)過兩段延時(shí)時(shí)間，以確保系統(tǒng)的可靠工作。 這就是封鎖延時(shí)和開放延時(shí)。造成的因素：封鎖延時(shí)和開放延時(shí)。4-7 無環(huán)流邏輯控制器中為什么必須設(shè)置封鎖延時(shí)和開放延時(shí)？延時(shí)過大或過小對(duì)系統(tǒng)有何影響？答:原因：由于主電流的實(shí)際波形是脈動(dòng)的，如果脈動(dòng)的主電流瞬時(shí)低于I0就立即發(fā)出零電流數(shù)字信號(hào)，實(shí)際上電流仍在連續(xù)地變化，突然封鎖觸發(fā)脈沖將產(chǎn)生逆變顛覆。 在檢測(cè)到零電流信號(hào)后等待一段時(shí)間，若仍不見主電流再超過I0 ，說明電流確已終止，再封鎖本組脈沖。封鎖延時(shí)tabl 大約需要半個(gè)到一個(gè)脈波的時(shí)

27、間。在封鎖觸發(fā)脈沖后，已導(dǎo)通的晶閘管要過一段時(shí)間后才能關(guān)斷，再過一段時(shí)間才能恢復(fù)阻斷能力。如果在此以前就開放它組脈沖，仍有可能造成兩組晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，產(chǎn)生環(huán)流。 開放延時(shí)時(shí)間 tdt ，一般應(yīng)大于一個(gè)波頭的時(shí)間4-8弱磁與調(diào)壓配合控制系統(tǒng)空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速以上，主電路電流和勵(lì)磁電流的變化規(guī)律是什么？答:當(dāng)提高Un，轉(zhuǎn)速升到額定轉(zhuǎn)速nN以上時(shí)，將根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變（E=EN）的原則，逐步減小勵(lì)磁電流給定U*if，在勵(lì)磁電流閉環(huán)控制作用下，勵(lì)磁電流If<IfN，氣隙磁通小于額定磁通N，電動(dòng)機(jī)工作在弱磁狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)基速以上的調(diào)速。第五章思考題5-1 對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大？

28、電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性越軟，調(diào)速范圍越大嗎？答：對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，普通籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速時(shí)的穩(wěn)定工作范圍為0<S<Sm 所以調(diào)速范圍不大。電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性越軟，調(diào)速范圍不變，因?yàn)镾m不變。5-2 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，為何要電壓協(xié)調(diào)控制？在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，保持電壓恒定是否可行？為何在基頻以下時(shí)，采用恒壓頻比控制，而在基頻以上保存電壓恒定？答：當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在基頻以下運(yùn)行時(shí)，如果磁通太弱，沒有充分利用電動(dòng)機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果磁通，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因繞組過熱而損壞電動(dòng)機(jī)。由此可見，最好是保持每極磁通量為額定值不變。當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須同時(shí)降低Eg

29、使，即在基頻以下應(yīng)采用電動(dòng)勢(shì)頻率比為恒值的控制方式。然而，異步電動(dòng)機(jī)繞組中的電動(dòng)勢(shì)是難以直接檢測(cè)與控制的。當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，可忽略定子電阻和漏感壓降，而認(rèn)為定子相電壓。在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，保持電壓恒定是不可行的。在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率從額定值向上升高，受到電動(dòng)機(jī)絕緣耐壓和磁路飽和的限制，定子電壓不能隨之升高，最多只能保持額定電壓不變，這將導(dǎo)致磁通與頻率成反比地降低，使得異步電動(dòng)機(jī)工作在弱磁狀態(tài)。5-3 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式？為什么？所謂恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，是否指輸出功率或轉(zhuǎn)矩恒定？若不是，那么恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速究竟是指什么？答：在基頻以下，

30、由于磁通恒定，允許輸出轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”方式；在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)磁通減小，允許輸出轉(zhuǎn)矩也隨之降低，輸出功率基本不變，屬于“近似的恒功率調(diào)速”方式。5-4基頻以下調(diào)速可以是恒壓頻比控制、恒定子磁通、恒氣隙磁通和恒轉(zhuǎn)子磁通的控制方式，從機(jī)械特性和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面分析與比較四種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：恒壓頻比控制：恒壓頻比控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，低速時(shí)需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補(bǔ)償定子阻抗壓降。在對(duì)于相同的電磁轉(zhuǎn)矩，角頻率越大，速降落越大，機(jī)械特性越軟，與直流電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速相似。在基頻以下運(yùn)行時(shí)，采用恒壓頻比的控制方法具有控

31、制簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，但負(fù)載變化時(shí)定子壓降不同，將導(dǎo)致磁通改變，因此需采用定子電壓補(bǔ)償控制。根據(jù)定子電流的大小改變定子電壓，以保持磁通恒定。恒定子磁通：雖然改善了低速性能，但機(jī)械特性還是非線性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。頻率變化時(shí)，恒定子磁通控制的臨界轉(zhuǎn)矩恒定不變 。恒定子磁通控制的臨界轉(zhuǎn)差率大于恒壓頻比控制方式。恒定子磁通控制的臨界轉(zhuǎn)矩也大于恒壓頻比控制方式。控制方式均需要定子電壓補(bǔ)償，控制要復(fù)雜一些。恒氣隙磁通：雖然改善了低速性能，但機(jī)械特性還是非線性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。保持氣隙磁通恒定： ，除了補(bǔ)償定子電阻壓降外，還應(yīng)補(bǔ)償定子漏抗壓降。與恒定子磁通控制方式相比較，恒氣隙磁通控制方式的臨界轉(zhuǎn)差

32、率和臨界轉(zhuǎn)矩更大，機(jī)械特性更硬?？刂品绞骄枰ㄗ与妷貉a(bǔ)償，控制要復(fù)雜一些。恒轉(zhuǎn)子磁通：機(jī)械特性完全是一條直線，可以獲得和直流電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，這正是高性能交流變頻調(diào)速所要求的穩(wěn)態(tài)性能。5-5常用的交流PWM有三種控制方式，分別為SPWM、CFPWM和SVPWM，論述它們的基本特征、各自的優(yōu)缺點(diǎn)。答：SPWM：特征：以頻率與期望的輸出電壓波相同的正弦波作為調(diào)制波，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波。由它們的交點(diǎn)確定逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而獲得幅值相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列。優(yōu)缺點(diǎn)：普通的SPWM變頻器輸出電壓帶有一定的諧波分量，為降低諧波分量，減少電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，可

33、以采用直接計(jì)算各脈沖起始與終了相位的方法，以消除指定次數(shù)的諧波。CFPWM：特征：在原來主回路的基礎(chǔ)上，采用電流閉環(huán)控制，使實(shí)際電流快速跟隨給定值。優(yōu)缺點(diǎn)：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，盡可能使實(shí)際電流接近正弦波形，這就能比電壓控制的SPWM獲得更好的性能。精度高、響應(yīng)快，且易于實(shí)現(xiàn)。但功率開關(guān)器件的開關(guān)頻率不定。SVPWM：特征：把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，以圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為目標(biāo)來控制逆變器的工作，磁鏈軌跡的控制是通過交替使用不同的電壓空間矢量實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)缺點(diǎn)：8個(gè)基本輸出矢量，6個(gè)有效工作矢量和2個(gè)零矢量，在一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，每個(gè)有效工作矢量只作用1次的方式，生成正6邊形的旋轉(zhuǎn)磁鏈，諧波分量大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。 用

34、相鄰的2個(gè)有效工作矢量，合成任意的期望輸出電壓矢量，使磁鏈軌跡接近于圓。開關(guān)周期越小，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)越接近于圓，但功率器件的開關(guān)頻率將提高。用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計(jì)算簡(jiǎn)便。與一般的SPWM相比較，SVPWM控制方式的輸出電壓最多可提高15%。5-6分析電流滯環(huán)跟蹤PWM控制中，環(huán)寬h對(duì)電流波動(dòng)于開關(guān)頻率的影響。答：當(dāng)環(huán)寬h選得較大時(shí)，開關(guān)頻率低，但電流波形失真較多，諧波分量高；如果環(huán)寬小，電流跟蹤性能好，但開關(guān)頻率卻增大了。5-7三相異步電動(dòng)機(jī)Y聯(lián)結(jié)，能否將中性點(diǎn)與直流側(cè)參考點(diǎn)短接？為什么？答：能。雖然直流電源中點(diǎn)和交流電動(dòng)機(jī)中點(diǎn)的電位不等，但合成電壓矢量的表達(dá)式相等。因此，三相合成電

35、壓空間矢量與參考點(diǎn)無關(guān)?？梢詫⒅行渣c(diǎn)與直流側(cè)參考點(diǎn)短接。5-8當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)由正弦對(duì)稱電壓供電，并達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，可以定義電壓向量U、電流向量I等，用于分析三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作狀態(tài)，4.2.4節(jié)定義的空間矢量與向量有何區(qū)別？在正弦穩(wěn)態(tài)時(shí)，兩者有何聯(lián)系？答：相量是從時(shí)間域的三角函數(shù)到復(fù)指數(shù)函數(shù)的映射,空間矢量是從空間域的三角函數(shù)到復(fù)指數(shù)函數(shù)的映射。相量的正弦性表現(xiàn)為時(shí)間域的正弦性,空間矢量的正弦性表現(xiàn)為空間域的正弦性。從本質(zhì)看它們都是正弦性,但從形式上看,相量的正弦性還表現(xiàn)為復(fù)數(shù)在旋轉(zhuǎn),而空間矢量的正弦性則僅表示原象在空間按正弦規(guī)律變化。當(dāng)然,也有旋轉(zhuǎn)的空間矢量,但此時(shí)空間矢量的旋轉(zhuǎn)性也是由于

36、電流在時(shí)間上按正弦規(guī)律變化而引起的,并不起因于空間矢量本身的正弦性。5-9采用SVPWM控制，用有效工作電壓矢量合成期望的輸出電壓矢量，由于期望輸出電壓矢量是連續(xù)可調(diào)的，因此，定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E可以是圓，這種說法是否正確？為什么？答：實(shí)際的定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E在期望的磁鏈圓周圍波動(dòng)。N越大，磁鏈軌跡越接近于圓，但開關(guān)頻率隨之增大。由于N是有限的，所以磁鏈軌跡只能接近于圓，而不可能等于圓。5-10總結(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，若設(shè)置不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生什么影響？一般來說，正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的內(nèi)環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？答：控制規(guī)律：1）在 的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩基本上

37、與轉(zhuǎn)差頻率成正比，條件是氣隙磁通不變。2）在不同的定子電流值時(shí)，按定子電壓補(bǔ)償控制的電壓頻率特性關(guān)系控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通恒定。若 設(shè)置不當(dāng)，則不能保持氣隙磁通恒定。一般來說，正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的內(nèi)環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，是因?yàn)檫€設(shè)置了轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)。第六章思考題6-1異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速時(shí)需要進(jìn)行電壓（或電流）和頻率的協(xié)調(diào)控制，有電壓（或電流）和頻率兩種獨(dú)立的輸入變量。在輸出變量中，除轉(zhuǎn)速外，磁通也是一個(gè)輸出變量。異步電動(dòng)機(jī)無法單獨(dú)對(duì)磁通進(jìn)行控制，電流乘磁通產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速乘磁通產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在數(shù)學(xué)模型中含有兩個(gè)變量的乘積項(xiàng)。三相異步電動(dòng)機(jī)三

38、相繞組存在交叉耦合，每個(gè)繞組都有各自的電磁慣性，再考慮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電慣性，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的積分關(guān)系等，動(dòng)態(tài)模型是一個(gè)高階系統(tǒng)。6-2異步電動(dòng)機(jī)三相數(shù)學(xué)模型中存在一定的約束條件。三相變量中只有兩相是獨(dú)立的，因此三相原始數(shù)學(xué)模型并不是物理對(duì)象最簡(jiǎn)潔的描述。完全可以而且也有必要用兩相模型代替。兩相模型相差90°才能切割d軸最大地產(chǎn)生磁通，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。相差180°不行，無法切割d軸產(chǎn)生磁通。6-3三相繞組可以用相互獨(dú)立的兩相正交對(duì)稱繞組等效代替，等效的原則是產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相等。功率相等不是變換的必要條件?？梢圆捎迷褦?shù)相等的交換原則。變換前后的功率不相等。6-4旋轉(zhuǎn)變換的等效原則是磁動(dòng)勢(shì)相

39、等。因?yàn)楫?dāng)磁動(dòng)勢(shì)矢量幅值恒定、勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在靜止繞組中通入正弦對(duì)稱的交流電流，同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系以與磁動(dòng)勢(shì)矢量轉(zhuǎn)速相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，如果站在d軸上看，就是兩個(gè)通入直流而相互垂直的靜止繞組，所以同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流是直流電流。如果坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)速度大于或者小于磁動(dòng)勢(shì)矢量的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，繞組中的電流是交流量。6-5坐標(biāo)變換的優(yōu)點(diǎn)：與三相原始模型相比，3/2變換減少了狀態(tài)變量的維數(shù)，簡(jiǎn)化了定子和轉(zhuǎn)子的自感矩陣。旋轉(zhuǎn)變換改變了定、轉(zhuǎn)子繞組間的耦合關(guān)系，將相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定、轉(zhuǎn)子繞組用相對(duì)靜止的等效繞組來代替，消除了定、轉(zhuǎn)子繞組間夾角對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響。將非線性變參數(shù)的磁鏈方程轉(zhuǎn)化為線性定常的方程，但卻加劇了電壓方程

40、中的非線性耦合程度，將矛盾從磁鏈方程轉(zhuǎn)移到電壓方程中來了，并沒有改變對(duì)象的非線性耦合性質(zhì)。6-6矢量控制系統(tǒng)的基本工作原理：通過坐標(biāo)變換，在按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系中，得到等效的直流電動(dòng)機(jī)模型。仿照直流電動(dòng)機(jī)的控制方法控制電磁轉(zhuǎn)矩與磁鏈，然后將轉(zhuǎn)子磁鏈定向坐標(biāo)系中的控制量反變換得到三相坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)量，以實(shí)施控制通過按轉(zhuǎn)子磁鏈定向，將定子電流分解為勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，轉(zhuǎn)子磁鏈僅由定子電流勵(lì)磁分量產(chǎn)生，電磁轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)子磁鏈和定子電流轉(zhuǎn)矩分量的乘積，實(shí)現(xiàn)了定子電流兩個(gè)分量的解耦。在按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系中的異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型與直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型相當(dāng)。6-7計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型：基本原理：根據(jù)描述磁鏈與電流關(guān)系的磁鏈方程來計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈，所得出的模型叫做電流模型。優(yōu)缺點(diǎn)：需要實(shí)測(cè)的電流和轉(zhuǎn)速信號(hào)，不論轉(zhuǎn)速高低時(shí)都能適用。受電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化的影響。電動(dòng)機(jī)溫升和頻率變化都會(huì)影響轉(zhuǎn)子電阻，磁飽和程度將影響電感。這些影響都將導(dǎo)致磁鏈幅值與位置信號(hào)失真，而反饋信號(hào)的失真必然使磁鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能降低，這是電流模型的不足之處。計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的電壓模型：基本原理：根據(jù)電壓方