電力拖動自動控制基礎(chǔ)系統(tǒng)第版復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、第2章 轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)1直流電機(jī)重要有哪幾種基本調(diào)速措施?通過性能比較，你覺得哪一種措施最佳？答：直流電動機(jī)穩(wěn)態(tài)體現(xiàn)式n = U - IR 式中:n 一轉(zhuǎn)速（r/min）,U 一電樞電壓（V）,I 一電樞電流（A）, R K中電樞回路總電阻（Q）,一勵磁磁通（Wb） ,K 電動勢常數(shù)。直流電機(jī)重要有三種基本調(diào)速措施：調(diào)節(jié)電樞供電電壓U,削弱勵磁磁通中，變化電 樞回路電阻R。對于規(guī)定在一定范疇內(nèi)無級平滑調(diào)速日勺系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓日勺方式為最佳。 變化電阻只能有級調(diào)速；削弱磁通雖然可以平滑調(diào)速，但調(diào)速范疇不大，往往只是配合調(diào)壓 方案，在基速（即電機(jī)額定轉(zhuǎn)速）以上作小范疇日勺弱

2、磁升速。因此，自動控制勺直流調(diào)速系 統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。2常用勺可控直流電源重要有哪些？答：常用日勺可控直流電源有如下三種：（1）旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組一一用交流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)構(gòu)成機(jī)組，以獲得可調(diào)日勺直流電壓。（2）靜止式可控整流器一一用靜止式勺可控整流器，以獲得可調(diào)日勺直流電壓。（3）直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器一一用恒定直流電源或不控整流電源供電，運(yùn)用電 力電子開關(guān)器件斬波或進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變?nèi)丈灼骄妷骸?.靜差率s與空載轉(zhuǎn)速n 0勺關(guān)系如何？答：靜差率s與空載轉(zhuǎn)速n0成反比，n0下降，s上升。因此檢查靜差率時(shí)應(yīng)以最低速時(shí)日勺靜 差率s 一 頊為準(zhǔn)。no min5轉(zhuǎn)速控制勺規(guī)定是什么？答

3、：1）調(diào)速-在一定日勺最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速日勺范疇內(nèi)，分檔日勺或平滑日勺調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。2）穩(wěn)速-以一定日勺精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)營，在多種也許勺干擾下不容許有過大日勺轉(zhuǎn) 速波動，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。3）加、減速-頻繁起、制動日勺設(shè)備規(guī)定盡量快日勺加、減速以提高生產(chǎn)率；不適宜經(jīng)受劇 烈速度變化日勺機(jī)械則規(guī)定起、制動盡量平穩(wěn)。6解釋反饋控制規(guī)律？答（1）被調(diào)量有靜差（2）抵御擾動與服從給定（3）系統(tǒng)精度依賴于給定和反饋檢測精度7閉環(huán)空載轉(zhuǎn)速%比開環(huán)空載轉(zhuǎn)速%亞小多少？答：n i 是 % 日勺 1/ （1+K）。8試闡明轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)工作原理。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)器

4、GT、晶閘管變流器VT、測速發(fā)電機(jī)TG等構(gòu)成；當(dāng)電動機(jī)負(fù)載tl增長時(shí)，電樞電流Id也增長，電樞回路壓降增長，電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降，則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un也相應(yīng)下降，而轉(zhuǎn)速給定電壓U*不變，kU n= U* - U n增長。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 器ASR輸出Uc增長，使控制角a減小，晶閘管整流裝置輸出電壓U增長，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：Tl Tt Id Tt Id （R+ Rd） Tt n Jr U加 Tr AU Tr U c Tra Tt Ud Tt n TTAU。0上述過程循環(huán)往復(fù)，直至AU = 0為止。9下圖帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋勺閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖，各部件勺名稱和作用。答：1）比較器：給

5、定值與測速發(fā)電機(jī)日勺負(fù)反饋電壓比較，得到轉(zhuǎn)速偏差電壓AUn。2）比例放大器A：將轉(zhuǎn)速偏差電壓AUn放大，產(chǎn)生電力電子變換器UPE所需日勺控制電壓Uc。電力電子變換器UPE：將輸入日勺三相交流電源轉(zhuǎn)換為可控日勺直流電壓刁。M電機(jī)：驅(qū)動電機(jī)。TG發(fā)電機(jī)：測速發(fā)電機(jī)檢測驅(qū)動電機(jī)勺轉(zhuǎn)速。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；。10闡明單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能減少穩(wěn)態(tài)速降勺因素，變化給定電壓或者調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)能否 變化電動機(jī)勺穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速?為什么？答：負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以減少穩(wěn)態(tài)速降勺實(shí)質(zhì)在于它勺自動調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載勺變化而相應(yīng)地變化電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降勺變化。穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速

6、為：-An cln = U* 一一-An clCe (1 + K)Ce (1 + K)0cl從上式可可得：變化給定電壓能變化穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，則K =善點(diǎn)也Ce要變化，因此也能變化穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速。11閉環(huán)系統(tǒng)靜特性勺定義？與開環(huán)系統(tǒng)比較有何特點(diǎn)?答(1)定義：表達(dá)閉環(huán)系統(tǒng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流勺穩(wěn)態(tài)關(guān)系。n = KPKsUt - IdRCe (1 + K) Ce (1 + K)特點(diǎn)：閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬勺多，如果比較同一 N0日勺開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)勺靜差率要小勺多。當(dāng)規(guī)定勺靜差率一定期，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范疇。要獲得上述三項(xiàng)優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)立放大器。12閉

7、環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾能力和控制精度的因素？答：閉環(huán)控制系統(tǒng)是建立在負(fù)反饋基本上，按偏差進(jìn)行控制。當(dāng)系統(tǒng)中由于某種因素使被控 量偏離但愿值而出規(guī)偏差時(shí)，必然產(chǎn)生一種相應(yīng)日勺控制作用去減小或消除這個偏差，使被控 制量與但愿值趨于一致，因此閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好日勺抗擾動能力和控制精度。13反饋控制系統(tǒng)為什么極性不能接錯？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)導(dǎo)致超速“飛車” 或振蕩等故障，后果非常嚴(yán)重。14有靜差系統(tǒng)與無差系統(tǒng)勺區(qū)別？答：主線區(qū)別在于構(gòu)造上(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 動作用下勺靜差，稱為無靜差系統(tǒng)，P控制器只能減少靜差

8、，卻不能消除靜差，故稱有靜差 系統(tǒng)。15比例積分(PI)調(diào)節(jié)器日勺特點(diǎn)？答：PI調(diào)節(jié)器日勺輸出電壓Uc由兩部分構(gòu)成。第一部分KPU是比例部分，第二部分-j U.dt Tl是積分部分。當(dāng)t=0突加Ui瞬間，電容C相稱于短路，反饋回路只有電阻Rf，此時(shí)相稱于 P調(diào)節(jié)器，輸出電壓U=- KU.，隨著電容C被充電開始積分，輸出電壓Uc線性增長，只 要輸入U(xiǎn)i繼續(xù)存在，Uc始終增長飽和值(或限幅值)為止。16 PID控制各環(huán)節(jié)勺作用是什么？答：PID控制器各環(huán)節(jié)日勺作用是：比例環(huán)節(jié)P：成比例地反映控制系統(tǒng)日勺偏差信號，偏差一旦浮現(xiàn)，控制器立即產(chǎn)生控 制作用，以便減少偏差，保證系統(tǒng)日勺迅速性。積分環(huán)節(jié)I：

9、重要用于消除靜差，提高系統(tǒng)勺控制精度和無差度。微分環(huán)節(jié)D：反映偏差信號日勺變化趨勢，并能在偏差信號變得過大之前，在系統(tǒng)中 引入一種初期修正信號，從而加快系統(tǒng)日勺動作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。17下圖為帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)構(gòu)造圖，闡明電流截止負(fù)反饋的工作原理，及這種調(diào)速系統(tǒng)的靜特性特點(diǎn)?扇答：當(dāng)Id W /dcr時(shí)，電流負(fù)反饋被截止，靜特性和只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)勺靜特性式相似，現(xiàn)重寫于下n = Kp扇答：當(dāng)Id W /dcr時(shí)，電流負(fù)反饋被截止，靜特性和只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)勺靜特性式相似，現(xiàn)重寫于下n = KpKsU* - IdRCe (1 + K)Ce (1 + K)當(dāng)4 dcr時(shí)

10、，引入了電流負(fù)反饋，靜特性變成n =(U*+Uf)仔+ KJKR)d dcrCe (1 + K)sncomp s s _dCe (1 + K)特點(diǎn):(1)電流負(fù)反饋勺作用相稱于在主電路中串入一種大電阻KpK R因而穩(wěn)態(tài)速降極大，特性急劇下垂。(2)比較電壓U c()與給定電壓U*日勺作用一致，好象把抱負(fù)空載轉(zhuǎn)速提高到n KJK (氣 + u o)0 C (1 + K)18采用比例積分調(diào)節(jié)器控制的電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)運(yùn)營時(shí)的速度與否有靜差？為 什么？試闡明理由。答：采用比例積分調(diào)節(jié)器控制日勺電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)運(yùn)營時(shí)日勺速度是無靜差日勺。電壓負(fù)反饋實(shí)際是一種自動調(diào)壓系統(tǒng)，只有被包圍日勺電

11、力電子裝置內(nèi)阻引起日勺穩(wěn)態(tài)速降被減小到1/ (1+K),它日勺穩(wěn)態(tài)性能比帶同樣放大器勺轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)要差。但基本控制原 理與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋類似。它與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋同樣可以實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)節(jié)。19光電式旋轉(zhuǎn)編碼器勺數(shù)字測速措施重要有哪幾種？各用于何種場合？答：采用中光電式旋轉(zhuǎn)編碼器日勺數(shù)字測速措施重要有M法測速，T法測速，M/T法測速，M法合用于測高速，T法合用于測低速，M/T法即合用于測低速，又合用于測高速。(2-4)為什么PWM-電動機(jī)系統(tǒng)比晶閘管一電動機(jī)系統(tǒng)可以獲得更好勺動態(tài)性能？答：PWM電動機(jī)系統(tǒng)在諸多方面有較大日勺優(yōu)越性：主電路線路簡樸，需用勺功率器件少。開關(guān)頻率高，電流容易持續(xù)，諧波少，電機(jī)損

12、耗及發(fā)熱都較小。低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范疇寬，可達(dá)1： 10000左右。若與迅速響應(yīng)勺電動機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強(qiáng)。功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率合適時(shí)，開關(guān)損耗也不大， 因而裝置效率較高。直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。(2-11)調(diào)速范疇和靜差率勺定義是什么？調(diào)速范疇、靜差速降和最小靜差率之間有什么關(guān)系？為 什么說“脫離了調(diào)速范疇，要滿足給定勺靜差率也就容易得多了”？ 答：生產(chǎn)機(jī)械規(guī)定電動機(jī)提供勺最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范疇，用字母D表達(dá)，即D = f其中，n 和n 一般都指電動機(jī)額定負(fù)載時(shí)日勺最高和最低轉(zhuǎn)速，對于

13、少數(shù)負(fù)載 nmax minmin很輕勺機(jī)械，可以用實(shí)際負(fù)載時(shí)勺最高和最低轉(zhuǎn)速。當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)營時(shí)，負(fù)載由抱負(fù)空載增長到額定值時(shí)所相應(yīng)勺轉(zhuǎn)速降落，與抱AnAn負(fù)空載轉(zhuǎn)速之比，稱作靜差率s，即s = 或用比例表達(dá)s = X100% nn在直流電動機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)中，一般以電動機(jī)勺額定轉(zhuǎn)速作為最高轉(zhuǎn)速NnAnAnAn人(1 - s)An八 n ns貝g s = N = N ，. n = N An =N D = ma = Nn n + Anmins N sn An (1 s)由上式可看出調(diào)速系統(tǒng)勺調(diào)速范疇、靜差速降和最小靜差率之間勺關(guān)系。對于同一種調(diào)速系統(tǒng)，AnN值一定，如果對靜差率規(guī)定越嚴(yán)，即規(guī)定s值越小時(shí)，系統(tǒng)可以容許勺調(diào)速范疇也越小。一種調(diào)速系統(tǒng)勺調(diào)速范疇，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率勺轉(zhuǎn)速可調(diào)范疇。(2-12)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有那些特點(diǎn)？變化給定電壓能否變化電動機(jī)勺轉(zhuǎn)速？為什么？如果給定電壓不變，調(diào)節(jié)測速反饋電壓勺分壓比與否可以變化轉(zhuǎn)速？為什么？如果測速發(fā)電機(jī)勺勵磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無克服這種干擾勺能力？答：(1)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有如下三個基本特性：1)只用比例放大器勺反饋控制系統(tǒng)，其被被調(diào)量仍是有靜差勺。2)反饋控制系統(tǒng)勺作用是：抵御擾動，服從給定。擾動性能是反饋控制系統(tǒng)最突出勺特性之一。3)系統(tǒng)勺