電力傳動知識點復(fù)習(xí)

1、1 1復(fù)習(xí)課 2 2第二章第二章l1.脈寬調(diào)制 p11l答:利用電力電子開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，將直流電壓變成連續(xù)可變的電壓，并通過控制脈沖寬度或周期達(dá)到變壓變頻的目的。3 3第二章第二章l2. 直流蓄電池供電的電流可反向的兩象限直流斬波調(diào)速系統(tǒng),已知:電源電壓Us=300V,斬波器占空比為30%,電動機(jī)反電動勢E=100V,在電機(jī)側(cè)看,回路的總電阻R=1。問蓄電池的電流Id是多少?是放電電流還是充電電流? lp13l答:因斬波電路輸出電壓u0的平均值: U0=Us=30%300=90 V EalId=( U0- E)/ R=(90-100)/1=-10Al是充電電流,電動機(jī)工作在第象限的回饋制動狀

2、態(tài), 直流蓄電池吸收能量。4 4第二章第二章l3單極式和雙極式PWM變換器的主要區(qū)別lP1415l答: 雙極式變換器：V1、V4同時通，V2，V3同時關(guān)，為正轉(zhuǎn)；V2，V3同時通，V1、V4同時關(guān)，為反轉(zhuǎn)。l單極式變換器：V1，V2交替開關(guān)，V3，V4哪個開，決定是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，如V3開為反轉(zhuǎn)， V4開為正轉(zhuǎn)。5 5第二章第二章l3. PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率l l答: 電力晶體管的開關(guān)頻率越高，開關(guān)動態(tài)損耗越大；但開關(guān)頻率提高，使電樞電流的脈動越小，也容易使電流連續(xù)，提高了調(diào)速的低速運(yùn)行的平穩(wěn)性，使電動機(jī)附加損耗減?。粡腜WM變換器傳輸效率最高的角度出發(fā)，開關(guān)頻率應(yīng)有一個最佳值；當(dāng) 開關(guān)頻率

3、比調(diào)速系統(tǒng)的最高工作頻率高出10倍左右時，對系統(tǒng)的動態(tài)特性的影響可以忽略不計。6 6第二章第二章l4靜差率s與空載轉(zhuǎn)速n0的關(guān)系 p19l答：靜差率s與空載轉(zhuǎn)速n0成反比，n0下降，s上升。所以檢驗靜差率時應(yīng)以最低速時的靜差率 為準(zhǔn)。7 7第二章第二章l5. 反饋控制有靜差調(diào)速成系統(tǒng)原理圖,各部件的名稱和作用。 lp21l答： 比較器： 給定值與測速發(fā)電機(jī)的負(fù)反饋電壓比較,得到轉(zhuǎn)速偏差電壓Un。l比例放大器A：將轉(zhuǎn)速偏差電壓Un放大，產(chǎn)生電力電子變換器UPE所需的控制電壓Uc。l電力電子變換器UPE：將輸入的三相交流電源轉(zhuǎn)換為可控的直流電壓Ud。lM電機(jī)：驅(qū)動電機(jī)。lTG發(fā)電機(jī)：測速發(fā)電機(jī)檢測

4、驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速。l電位器：將測速發(fā)電機(jī)輸出電壓降壓，以適應(yīng)給定電壓幅值U*n 。8 8第二章第二章l6分析轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本性質(zhì),說明單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能減少穩(wěn)態(tài)速降的原因，改變給定電壓或者調(diào)整轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)能否改變電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速?為什么? lP2325l答：負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質(zhì)在于它的自動調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降的變化。 l 穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速為： l 從上式可可得：改變給定電壓能改變穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速；調(diào)整轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，則K也要改變，因此也能改變穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速。 clcledenspnnKCRIKCUKKn0*)1 ()1 (9 9第

5、二章第二章l7閉環(huán)空載轉(zhuǎn)速n0b比開環(huán)空載轉(zhuǎn)速n0k小多少?如何保證n0b=n0k lp23 l答: n0b是n0k的1/（1+K）。欲使n0b=n0k有兩種辦法：l（1）若給定電源可變，則 。l（2）一般不能改變給定電源，則在控制器中引入KP為好。(1)gbgkUUK81010第二章第二章l9閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾能力和控制精度的原因 l答：閉環(huán)控制系統(tǒng)是建立在負(fù)反饋基礎(chǔ)上，按偏差進(jìn)行控制。當(dāng)系統(tǒng)中由于某種原因使被控量偏離希望值而出規(guī)偏差時，必定產(chǎn)生一個相應(yīng)的控制作用去減小或消除這個偏差，使被控制量與希望值趨于一致，所以閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾動能力和控制精度。 1111第二章第二章l

6、10閉環(huán)控制系統(tǒng)一般由哪幾部分組成?有哪些作用量和被控制量? l答：閉環(huán)控制系統(tǒng)一般由給定元件、比較元件、放大校正元件、執(zhí)行元件、被控對象、檢測反饋元件等組成。系統(tǒng)有給定量(輸入量)、反饋量、控制量、擾動量、被控量(輸出量)。l11調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器常用輸出限幅電路有哪幾種? l答：調(diào)節(jié)器放大器的輸出限幅電路常用輸出限幅電路有：l (1)輸出外限幅電路：二極管箝位的輸出限幅電路。l（2）反饋限幅電路：二極管箝位反饋限幅電路、三極管箝位反饋限幅電路、穩(wěn)壓管箝位反饋限幅電路。1212第二章第二章l12試說明轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)工作原理。 l答：轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速給定、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR、觸發(fā)

7、器GT、晶閘管變流器V、測速發(fā)電機(jī)TG等組成；l當(dāng)電動機(jī)負(fù)載TL增加時，電樞電流Id也增加，電樞回路壓降增加，電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降，則轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufn也相應(yīng)下降,而轉(zhuǎn)速給定電壓Ugn不變，U=Ugn-Ufn增加。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR輸出Uc增加，使控制角減小,晶閘管整流裝置輸出電壓Ud增加，于是電動機(jī)轉(zhuǎn)速便相應(yīng)自動回升,其調(diào)節(jié)過程可簡述為： l上述過程循環(huán)往復(fù)，宣至U=0為止。1313第二章第二章l13反饋控制系統(tǒng)為什么極性不能接錯 l答：控制系統(tǒng)一般都是負(fù)反饋系統(tǒng)。如果錯接成正反饋系統(tǒng)，對調(diào)速系統(tǒng)造成超速“飛車”或振蕩等故障，后果非常嚴(yán)重。l14截流環(huán)節(jié)的主要作用和物理實現(xiàn)的方法 lP2829 l答

8、: 電流截止負(fù)前(反)饋的作用是：(1)限流保護(hù)（過載自動保護(hù)）;(2)加速起動過程。l載流環(huán)節(jié)的物理實現(xiàn)方法有：(1)比較電壓法;(2)穩(wěn)壓管法;(3)封鎖運(yùn)放法。1414第二章第二章l15有靜差系統(tǒng)與無差系統(tǒng)的區(qū)別4042 l答：根本區(qū)別在于結(jié)構(gòu)上(控制器中)有無積分控制作用，PI控制器可消除階躍輸入和階躍擾動作用下的靜差，稱為無靜差系統(tǒng)，P控制器只能降低靜差，卻不能消除靜差，故稱有靜差系統(tǒng)。1515第二章第二章l16比例積分(PI)調(diào)節(jié)器的特點 p42l答:PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓U0由兩部分組成。第一部分KPUi是比例部分,第二部分 是積分部分。當(dāng)t=0突加Ui瞬間，電容C相當(dāng)于短路，反饋

9、回路只有電阻Rf,此時相當(dāng)于P調(diào)節(jié)器，輸出電壓 ，隨著電容C被充電開始積分，輸出電壓U0線性增加，只要輸入Ui繼續(xù)存在，U0一直增加飽和值（或限幅值）為止。1616第二章第二章l17.數(shù)字PWM調(diào)速系統(tǒng)與PWM調(diào)速系統(tǒng)有多大差異?lP9798 l答: 兩者之間沒有本質(zhì)的區(qū)別，主要區(qū)別是全數(shù)字PWM調(diào)速系統(tǒng)的控制電路應(yīng)用微機(jī)控制,而一般PWM調(diào)速的控制電路應(yīng)用集成電路控制，（當(dāng)然其控制性能比微機(jī)控制要差很多）。1717第二章第二章l18. 簡述8031單片機(jī)全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。 p100101l答: 主電路由4個電力晶體管模塊構(gòu)成的H型PWM變換器。l采用霍爾電流傳感器經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后將電

10、流反饋信號Ui送給單片機(jī)，有四個電力晶體管的基極驅(qū)動電路，內(nèi)用光電隔離元件使單片機(jī)與主電路隔離，測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓Un、速度給定信號Un*，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器將模擬量變成數(shù)字量后輸入單片機(jī)，單片機(jī)完成轉(zhuǎn)速、電流的PI調(diào)節(jié)控制算法，產(chǎn)生與V-M系統(tǒng)調(diào)速相似的輸出控制1818第三章第三章l1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在額定情況下運(yùn)行，如調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)使其逐漸減小時，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的輸出量將如何變化？p54 1919第三章第三章l2. ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，Uim*=10V，主電路最大電流Idm=100A，當(dāng)負(fù)載電流由20A增加到30A時,試問:l Ui*應(yīng)如何變化?l Uct

11、 應(yīng)如何變化?l Uct 值由哪些條件決定? P56，習(xí)題2-8l答: Ui*從2V增加到3V。 l Uct略有增加。 l Uct由轉(zhuǎn)速n和負(fù)載電流Idl(穩(wěn)態(tài)時即Id)決定。 2020第三章第三章l3. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動過程分為幾個階段？各有什么特點？ l56-57l答: 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止?fàn)顟B(tài)起動時，由于在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個動態(tài)過程就分成I、II、III三個階段:l電流上升階段, 電流迅速上升,直到，電流調(diào)節(jié)器很快就壓制了的增長，在這一階段中，ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR不飽和l恒流升速階段,ASR飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)

12、相當(dāng)于開環(huán)，電流基本上保持恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。l轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差減小到零，輸出維持在限幅值，電機(jī)仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負(fù)，開始退出飽和狀態(tài)，和很快下降。l雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點：飽和非線性控制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；準(zhǔn)時間最優(yōu)控制。*nUdIdmdII*imiUU dIdI0*nn *imU*iUdI2121第三章第三章l4. 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動與負(fù)載擾動時，哪個調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用? p5859l答：電網(wǎng)電壓波動時，ACR起主要調(diào)節(jié)作用;負(fù)載擾動時，ASR

13、起主要抗擾調(diào)節(jié)作用。2222第三章第三章l5轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器的作用?lp59l答：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用：l(1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的作用。l 1）轉(zhuǎn)速n跟隨轉(zhuǎn)速給定電壓Un變化?穩(wěn)態(tài)無靜差。l 2)突加負(fù)載時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和電流調(diào)節(jié)器ACR均參與調(diào)節(jié)作用，但轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR處于主導(dǎo)作用，對負(fù)載變化起抗擾作用。l 3）其輸出電壓限幅值決定允許最大電流值。l(2)電流調(diào)節(jié)器ACR的作用l 1)起動過程中保證獲得允許最大電流。l 2)在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其電流給定電壓Un變化。l 3）電源電壓波動時及時抗擾作用，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速幾乎不受電源電壓波動的影響。l

14、4)當(dāng)電動機(jī)過載、堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，從而起到安全保護(hù)作用。2323第三章第三章l6直流調(diào)速系統(tǒng)有哪些主要性能指標(biāo)? p19, p62l答：直流調(diào)速系統(tǒng)主要性能指標(biāo)包括靜態(tài)性能指標(biāo)和動態(tài)性能指標(biāo)兩個部分。l 靜態(tài)主要性能指標(biāo)有闊速范圍D、靜差率s、nN。動態(tài)性能指標(biāo)分成給定控制信號和擾動信號作用下兩類性能指標(biāo)。給定控制信號作用下的動態(tài)性能指標(biāo)有上升時間tr，調(diào)節(jié)時間ts (亦稱過濾過程時間)和超調(diào)量。擾動信號作用下的動態(tài)性能指標(biāo)有最大動態(tài)速降Nmax、恢復(fù)時間tv。2424第四章第四章l1什么叫環(huán)流?有環(huán)流可逆系統(tǒng)和無環(huán)流可逆系統(tǒng)相比較,有何優(yōu)缺點?并說明有環(huán)流可逆系統(tǒng)的適用場合。l

15、124，129l答：只限于兩組晶閘管之間流通的短路電流稱為環(huán)流。 l環(huán)流具有二重性,缺點是:環(huán)流會顯著地加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，增加無功損耗，環(huán)流過大會損壞晶閘管，影響系統(tǒng)安全工作。環(huán)流有可供利用之處，在電動機(jī)空載或輕栽時，環(huán)流可以保證晶閘管裝置工作在電流連續(xù)區(qū)，避免了電流斷續(xù)引起的非線性狀況對系統(tǒng)動、靜態(tài)性能的影響。環(huán)流還具有保證可逆系統(tǒng)的電流實現(xiàn)無間斷反向，加快反向時的過渡過程之優(yōu)點。 l適用于中小容量系統(tǒng), 有較高快速性能要求的系統(tǒng)。 2525第四章第四章l2. 畫出兩組晶閘管裝置反并聯(lián)有環(huán)流(=工作制)可逆調(diào)速系統(tǒng)控制圖，分析從電機(jī)正轉(zhuǎn)高速制動到低速過程中，正、反組晶閘管裝置和電動機(jī)

16、各經(jīng)歷了哪幾種工作狀態(tài)? lP126129l答：本組逆變（它組待整流）階段，電流迅速下降；l它組進(jìn)入整流（本組待逆變），電流反向增大；l它組反接制動逆變（本組待整流），電機(jī)減速回饋制動，把動能轉(zhuǎn)換成電能，其中大部分通過它組逆變回饋電網(wǎng)。 MVRVFRrecRrec-1ARGTRGTFUcRaMMVRVFRrecRrec-1ARGTRGTFUcRaMM2626第四章第四章l3可逆直流調(diào)速系統(tǒng)對邏輯裝置的基本要求 p131l答：(1)在任何情況下，絕對不允許同時開放正反兩組晶閘管變流器的觸發(fā)脈沖，必須是一組晶閘管變流器觸發(fā)脈沖開放工作時，另一組晶閘管變流器觸發(fā)脈沖封鎖而關(guān)斷。l(2)邏輯裝置根據(jù)轉(zhuǎn)

17、矩極性信號(Ui)和零電流信號進(jìn)行邏輯判斷。當(dāng)轉(zhuǎn)矩極性信號(Ui)改變極性時，必須等到有零電流信號后，才允許進(jìn)行邏輯切換。l (3)為了系統(tǒng)工作可靠，在檢測出“零電流信號”后再經(jīng)過“關(guān)斷等待時間t1” (t1=23ms)延時后才能封鎖原工作組晶閘管的觸發(fā)脈沖,再經(jīng)過“觸發(fā)等待時間t2”延時后，才能開放另一待工作組晶閘管的觸發(fā)脈沖。274. 論述邏輯無環(huán)流可逆晶閘管直流電動機(jī)調(diào)論述邏輯無環(huán)流可逆晶閘管直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的由正向電動到反向電動的過程，如何速系統(tǒng)的由正向電動到反向電動的過程，如何實現(xiàn)電樞電流的反向？實現(xiàn)電樞電流的反向？ l答： 從正向電動到反向電動分別為四個階段：l本組逆變階段，電流

18、方向不變，電流減小l它組整流階段，反向電流建立，電流方向改變并迅速增大l它組逆變階段，電流方向與2相同 l反向啟動階段，它組整流，電流方向與3相同，包含反向轉(zhuǎn)速上升、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)等階段。2828第五章第五章l1. 異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為什么在實現(xiàn)變頻的同時必須使電壓也相應(yīng)地變化（恒壓頻比的控制方式）？在低頻段為什么要對電壓進(jìn)行提升補(bǔ)償？在工頻以上的范圍變頻時，電壓還應(yīng)當(dāng)變化嗎？為什么？ P1581602929第五章第五章l2問： 變頻器調(diào)速系統(tǒng)一般分為哪幾類? lP165-168l答：(1)變頻調(diào)速系統(tǒng)一般可分為交流交流變頻和交流直流交流變頻兩大類，一般常用的都是交流直流交流變頻器。l(2)

19、按中間回路對無功能量處理方式的不同分為電壓型和電流型兩類； l(3)按控制方式的不同分為Uf比例控制、轉(zhuǎn)差頻率控制及矢量控制等三類。3030 基本思想：控制逆變器中電力電子器件的基本思想：控制逆變器中電力電子器件的開通和關(guān)斷，輸出電壓幅值相等、寬度按一開通和關(guān)斷，輸出電壓幅值相等、寬度按一定規(guī)律變化的脈沖序列，用這樣的高頻脈沖定規(guī)律變化的脈沖序列，用這樣的高頻脈沖序列代替期望的輸出電壓序列代替期望的輸出電壓 前提：全控式電力電子開關(guān)的出現(xiàn)PWMPWM控制技術(shù)控制技術(shù)31315.4.2 正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)1. PWM調(diào)制原理調(diào)制原理 以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以以正弦波作為逆

20、變器輸出的期望波形，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波（Carrier waveCarrier wave），并用頻率和期望波相同的），并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波（正弦波作為調(diào)制波（Modulation waveModulation wave），），當(dāng)當(dāng)調(diào)制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變調(diào)制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開關(guān)器件的通斷時刻器開關(guān)器件的通斷時刻，從而獲得，從而獲得幅值相等、幅值相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列，這種調(diào)制方，這種調(diào)制方法稱做法稱做正弦波脈寬調(diào)制（正弦波脈寬調(diào)制（SPWM

21、SPWM）。3232第五章第五章l3通用變頻器一般分為哪幾類?在選用通用變頻器時主要按哪些方面進(jìn)行考慮? l答：通用變頻器通常分為簡易型、多功能型、高性能型等三類。在選擇變頻器時，一般根據(jù)用途和需要進(jìn)行選擇，主要從變頻器的類型、性能和功能、容量的大小及輸出電流大小等幾方面來進(jìn)行考慮。3333第五章第五章l4異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)常用的主電路形式有哪幾種？并畫出它們的簡圖。 l答：間接變頻裝置(交-直-交變頻裝置) ，先將工頻交流電源通過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流。 l直接變額裝置(交交變頻裝置)，每一相都是一個由正、反兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。3434第五章第五章l5SPWM控制方式 p170