20151電力拖動自動控制系統(tǒng)復習題

1、電力拖動自動控制系統(tǒng)復習題一、簡答題：1、為什么直流電動機在電力拖動領域中得到了廣泛的應用？答：直流電動機具有良好的起、制動性能，宜于在大范圍內平滑調速，在許多需要調速或快速正反向的電力拖動領域中得到了廣泛的應用。2、在電機拖動自動控制系統(tǒng)課程體系內，為什么非常重視直流拖動控制系統(tǒng)部分？答：直流拖動控制系統(tǒng)在理論和實踐上都比較成熟，而且從反饋閉環(huán)控制的角度來講，又是交流拖動系統(tǒng)的基礎。3、直流電動機調速的基本方法有幾種？答：調節(jié)勵磁電壓、調節(jié)勵磁磁通、改變電樞回路電阻4、直流調速系統(tǒng)用的可控直流電源有哪些種類？答：旋轉變流機組、靜止可控整流器、直流斬波器和脈寬調制變換器5、在直流調速系統(tǒng)內，晶

2、閘管有何缺陷？答：（1）晶閘管的單向導電性不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難。（2）晶閘管對過電壓過電流和過高的du/dt和di/dt都十分敏感，任意指標超過允許值都可能使原件快速損壞。（3）系統(tǒng)在深度調速狀態(tài)時，晶閘管的導通角很小，使得系統(tǒng)的功率因數很低，產生較大諧波，引起電網電壓畸變，使附近用電設備損壞。（4）晶閘管依靠反向偏置電壓關斷，強迫關斷電路中電容易失效，從而無法通過充放電提供反壓，造成電路失控使晶閘管無法關斷。6、牽引傳動系統(tǒng)的基本控制方式有幾種類型？答：(沒找到)7、V-M直流調速系統(tǒng)中，晶閘管整流橋的觸發(fā)角在何范圍時系統(tǒng)電功率處于何種狀態(tài)？答：觸發(fā)角為0-90時，晶閘管

3、整流橋處于整流狀態(tài)，系統(tǒng)輸出電功率。觸發(fā)角為90-180時，晶閘管整流橋處于逆變狀態(tài)，系統(tǒng)吸收電功率。8、V-M直流調速系統(tǒng)中，可能會出現(xiàn)電流斷續(xù)現(xiàn)象，有何種危害，又有哪些抑制措施？答：危害：電流斷續(xù)使得系統(tǒng)空載轉速很高，機械特性變軟；使電動機產生轉矩斷續(xù)，對生產機械不利。 抑制措施：增加整流電路相數、設置平波電抗器、采用反并聯(lián)可逆線路，形成環(huán)流，使電流連續(xù)。9、調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標包括哪些？答：調速范圍、靜差率10、反饋控制系統(tǒng)的有何作用？答：同開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的機械特性硬度提供，轉速平穩(wěn)；靜差率更?。徽{速范圍更大。11、為何需要可逆調速系統(tǒng)？答：單組晶閘管裝置供電的調速

4、系統(tǒng)中，電動機都只是朝著一個方向旋轉的，因此只能獲得單象限運行，然而許多的生產機械卻要求電動機正反轉和快速制動，需要四象限運行的特性，此時必須采用可逆調速系統(tǒng)。12、直流電動機電樞反接可逆線路的形式有哪多種？并說明每種方式的適用場所。答：接觸器切換的可逆線路，適用于不經常正反轉的生產機械。晶閘管開關切換的可逆線路，適用于中小容量的可逆拖動系統(tǒng)。兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆線路，適用于頻繁正反轉的生產機械。13、在直流電機可逆調速系統(tǒng)中，若采用兩組晶閘管裝置反并聯(lián)方式供電，試分析工作原理。答：V-M系統(tǒng)工作狀態(tài)正向運行正向制動反向運行反向制動電樞端電壓極性+-電樞電流極性+-+電動機旋轉方向+-電動機

5、運行狀態(tài)電動回饋電能電動回饋發(fā)電晶閘管工作組別和狀態(tài)正組、整流反組、逆變反組、整流正組、逆變機械特性所在象限一二三四14、單組晶閘管裝置供電的V-M系統(tǒng)在拖動起重機類型負載提升和下放重物時，如何工作？ 答：單組晶閘管裝置帶位勢性負載，當控制角0E,輸出整流電流產生轉矩提升重物，此時晶閘管裝置工作在整流狀態(tài)。當控制角90180時，平均輸出電壓為負值，且理想空載值|-Ud0|-E|,-E為重物帶動電機產生的反向感生電動勢，從而產生電流和轉矩，方向與提升重物時相同，從而平衡重力矩，此時晶閘管裝置工作在逆變狀態(tài)，將重物的勢能轉化為電能，回饋到電網中。15、兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)中，是否有環(huán)流

6、？并說明環(huán)流對系統(tǒng)有何危害？有何益處？答：反并聯(lián)可逆線路的兩組晶閘管之間通常存在環(huán)流。危害：顯著加重晶閘管和變壓器的負擔，消耗無用功率，環(huán)流過大時還會損壞晶閘管裝置。益處：可將環(huán)流用作流過晶閘管的基本負載電流，使電機空載或輕載時仍然輸出電流連續(xù)，避免斷續(xù)帶來的非線性現(xiàn)象和對系統(tǒng)靜、動態(tài)性能的影響。少量的環(huán)流還能保證電流無間斷反向，加快反向的過渡過程。16、在兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)中，兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時出現(xiàn)的環(huán)流，此類環(huán)流稱為何種環(huán)流類型？有何消除方法。答：一定控制角下穩(wěn)定工作時出現(xiàn)的環(huán)流為靜態(tài)環(huán)流。靜態(tài)環(huán)流分為：直流平均環(huán)流和瞬時脈動環(huán)流。消除方法：直流平均環(huán)流：保

7、證滿足的條件，一般利用=工作配合制。瞬時脈動環(huán)流：在環(huán)流回路中串入環(huán)流電抗器。17、在V-M系統(tǒng)反并聯(lián)可逆調速系統(tǒng)，兩組橋的工作狀態(tài)？答：電機正向運行：正組整流；電機正向制動：反組逆變；電機反向運行：反組整流；電機反向制動：正組逆變。18、按照實現(xiàn)無環(huán)流控制原理的不同，無環(huán)流可逆系統(tǒng)可以分為哪兩大類？答：邏輯控制無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)和錯位控制的無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)。19、無環(huán)流邏輯控制器的輸入與輸出關系是什么？答： 輸入信號：電流給定極性和轉矩極性信號；輸出信號：封鎖正反組脈沖信號。通過電平檢測、邏輯判斷、延時電路、和聯(lián)鎖保護裝置組成的控制器將輸入的模擬信號變?yōu)檩敵龅臄底中盘枴?1、在頻繁起動的直

8、流調速系統(tǒng)中，如何設計起動過程？答：（沒找到）22、晶閘管-電動機調速系統(tǒng)固有的技術缺陷是什么？答：（1） 存在電流的諧波分量，在深度調速時轉矩脈動大，限制調速范圍。（2） 深度調速時功率因數低。（3） 系統(tǒng)中的平波電抗器限制了系統(tǒng)的快速性。23、簡述PWM調速系統(tǒng)的優(yōu)越性。答：（1） 線路簡單，功率原件少。（2） 開關頻率高，電流連續(xù)性好，諧波少，功率因數高。（3） 低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，調速范圍寬。（4） 系統(tǒng)頻帶寬，快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強。（5） 系統(tǒng)損耗發(fā)熱小，裝置效率高。24、PWM變換器的基本作用是什么？答：PWM變換器就是采用脈沖寬度調制的一種直流斬波器，在中小型功率系

9、統(tǒng)中取代常規(guī)晶閘管控制電路以達到快速的調速控制，并起到顯著節(jié)能的效果。25、簡述脈寬調制變換器PWM變換器的分類？答：PWM變換器分為不可逆PWM變換器和可逆PWM變換器。不可逆PWM變換器分為不可制動式和可制動式?？赡鍼WM變換器分為雙極式、單極式和受限單極式。26、論述簡單型不可逆PWM變換器工作原理。畫圖說明。 答：晶體管VT由脈寬可調的脈沖電壓Ug驅動。一個開關周期內，當0tton時，Ug為正，VT飽和導通，電源電壓加到電動機電樞兩端。當tontT時，Ug為負，VT截止，電樞失去電源，經二極管VD續(xù)流。通過調節(jié)Ug的占空比即可調速。27、論述有制動功能的不可逆PWM變換器工作原理。畫圖

10、說明。答：啟動運行時，VT1和VT2的驅動電壓大小相等方向相反。一個開關周期內，當0tton時，Ug1為正，VT1飽和導通，Ug2為負，VT2截止。此時，電源電壓加到電樞兩端，電流id沿圖中回路1流通。當tontT時，Ug1和Ug2都變換極性，VT1截止，但VT2不導通，id沿回路2續(xù)流，給VT2施加反壓徹底關斷。即VT1和VD2交替導通而VT2始終不通。制動運行時，VT2、VD1輪流導通，而VT1始終不通。28、橋式可逆PWM變換器的控制方式如何分類？答：通過改變驅動脈沖信號的形式控制不同的晶體管導通進行分類?？煞譃殡p極式、單極式、受限單極式。29、雙極式H型可逆PWM變換器的輸出平均電壓的

11、表達式為何？并說明占空比的調節(jié)范圍與運行工況的關系？答： 其中 占空比的范圍為-11。當01時，電動機正轉；當-10時，電動機反轉；當=0時，電動機為帶有高頻微震的停轉。30、簡述雙極式型PWM變換器的優(yōu)缺點？答：（1）電流連續(xù)（2）電動機可在四象限中運行（3）微震電流能消除靜摩擦死區(qū)（4）晶體管脈沖較寬導通可靠（5）低速平穩(wěn)性好，調速范圍大31、論述電能回饋與泵升電壓的限制措施。畫圖說明。答：電能回饋：晶閘管整流橋工作在整流狀態(tài)時向負載輸出電能；工作在逆變狀態(tài)時，負載將機械能轉化為電能向電網回饋。泵升電壓的限制措施：采用由分流電阻Rb和開關管VTb組成的泵升電壓限制電路。當濾波電容C的端電壓

12、超過規(guī)定的泵升電壓允許數值時，VTb導通，接入分流電路，把回饋電能的一部分消耗在分流電阻中。二、回答題1、調速范圍和靜差率的定義是什么？ 2、轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么？ 答：當兩個調節(jié)器都不飽和時，它們的輸入偏差電壓和輸出電壓都是零，轉速調節(jié)器 ASR 的輸出限幅電壓 Uim 決定了電流給定電壓的最大值；電流調節(jié)器 ACR的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm.4、試述轉速反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)的三個基本特征。 答：（1）具有比例放大器的反饋控制系統(tǒng)其被調量總是有靜差的。 （2）抵抗擾動與服從給定。 （3）系統(tǒng)的精度依賴于

13、給定電源和反饋檢測的精度。5、在無靜差轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，轉速的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測速發(fā)電機精度的影響？并說明理由。答：系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測的精度。因此轉速的穩(wěn)態(tài)精度還受給定電源和測速發(fā)電機精度的影響。6、晶閘管-電動機系統(tǒng)需要快速回饋制動時，為什么必須采用可逆線路？ 答：當電動機需要回饋制動時，由于反電動勢的極性未變，要回饋電能必須產生反向電流，而反向電流是不可能通過 VF 流通的，這時，可以通過控制電路切換到反組晶閘管裝置 VR，并使它工作在逆變狀態(tài)，產生逆變電壓，電機輸出電能實現(xiàn)回饋制動。7、解釋正組逆變和反組逆變，并說明這兩種狀態(tài)各出現(xiàn)在何種場合？ 答：正組逆變電樞

14、端電壓為負，電流為正，電動機逆向運轉，回饋電能，工作在第四象限。反組逆變電樞端電壓為正，電流為負，電動機正向運轉，回饋發(fā)電，工作在第二象限。8、有靜差系統(tǒng)與無差系統(tǒng)的區(qū)別。答：根本區(qū)別在于結構上(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)。9、什么叫環(huán)流? 并說明有環(huán)流可逆系統(tǒng)的適用場合。答：只限于兩組晶閘管之間流通的短路電流稱為環(huán)流。適用于中小容量系統(tǒng), 有較高快速性能要求的系統(tǒng)。10、試述雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)起動過程的三個階段和三個特點，以及動態(tài)性能。 答：(1)三個階段：第 1 階段為電流

15、上升階段，第 2 階段為恒流升速階段，第 3 階段為轉速調節(jié)階段。 (2)三個特點：飽和非線性控制，準時間最優(yōu)控制，轉速超調。 (3)動態(tài)性能：動態(tài)跟隨性能；動態(tài)抗擾性能。三、填空題1、轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)當中，兩個調節(jié)器采用 串級 聯(lián)接，其中轉速反饋極性為 負反饋 、電流反饋極性為 負反饋 。2、直流斬波器的幾種常用的控制方法：T不變，變 脈沖寬度調制（PWM） ；不變，變 T 脈沖頻率調制（PFM） ；和T都可調 改變占空比的混合型調制 。3、轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，采用PI調節(jié)器，穩(wěn)態(tài)運行時，轉速n取決于 給定電壓 、ASR的輸出量取決于 負載電流 。4. 各種電力拖動自動控制系統(tǒng)都是

16、通過控制 電動機轉速 來工作的。5. V-M系統(tǒng)中，采用三相整流電路，為抑制電流脈動，可采用的主要措施是 設置平波電抗器 。6、在單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，為了限制全壓啟動和堵轉電流過大，通常采用 電流截止負反饋 。7、在配合控制的直流可逆調速系統(tǒng)中，存在的是 直流平均環(huán)流 ，可用 串接環(huán)流電抗器 抑制。8、采用PI調節(jié)器的轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)啟動時，轉速調節(jié)器經歷 不飽和、 飽和、退飽和 三種狀態(tài)。四、選擇題1. 帶有比例調節(jié)器的單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)，如果轉速的反饋值與給定值相等，則調節(jié)器的輸出為（ A ）A、零； B、大于零的定值C、小于零的定值； D、保持原先的值不變2. 無靜差調速系統(tǒng)的PI調節(jié)

17、器中P部份的作用是（ D ）A、消除穩(wěn)態(tài)誤差； B、不能消除穩(wěn)態(tài)誤差也不能加快動態(tài)響應C、既消除穩(wěn)態(tài)誤差又加快動態(tài)響應；D、加快動態(tài)響應3轉速電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中的兩個調速器通常采用的控制方式是 ( B )APID BPI CP DPD4靜差率和機械特性的硬度有關，當理想空載轉速一定時，特性越硬，則靜差率( A ) A越小 B越大 C不變 D不確定5下列異步電動機調速方法屬于轉差功率消耗型的調速系統(tǒng)是 ( D )A降電壓調速 B串級調速 C變極調速 D變壓變頻調速6雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，在恒流升速階段時，兩個調節(jié)器的狀態(tài)是( A ) A. ASR飽和、ACR不飽和 B. ACR飽和、ASR不飽和

18、C. ASR和ACR都飽和 D. ACR和ASR都不飽和7、無靜差單閉環(huán)調速系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)時，轉速的給定值與反饋值相同，此時調節(jié)器的輸出（ D ）。 A、為0 B、正向逐漸增大 C、負向逐漸增大 D、保持恒定終值不變8、下列交流異步電動機的調速方法中，應用最廣的是（ C ）。 A、降電壓調速 B、變極對數調速 C、變壓變頻調速 D、轉子串電阻調速9、控制系統(tǒng)能夠正常運行的首要條件是（ B ）。 A、抗擾性 B、穩(wěn)定性 C、快速性 D、準確性10、在電機調速控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)無法抑制（ B ）的擾動。 A、電網電壓 B、電機勵磁電壓變化 C、給定電源變化 D、運算放大器參數變化11、雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)定運行時，控制電壓 的大小取決于（ C ）。A、 B、n C、n和 D、和五、判斷題1、反饋控制系統(tǒng)所能抑制的只是被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動。 （ ）2、改變電流相序可以改變三相旋轉磁通勢的轉向。 （ ）3、當閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大系數大于系統(tǒng)的臨