電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)考綱與試題

-.z.寶雞文理學(xué)院試題參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱自動(dòng)控制系統(tǒng)適用時(shí)間2010年1月4日試卷類型A適用專業(yè)、年級(jí)、班自動(dòng)化專業(yè)06本科一、選擇題：〔每題3分，3×5＝15分〕1、〔C〕2、〔A〕3、〔B〕4、〔B〕5、〔A〕二、填空題：〔每題3分，3×5＝15分〕1、調(diào)速范圍，靜差率2、5.33、串級(jí)，負(fù)反響，負(fù)反響4、給定電壓，負(fù)載電流5、不飽和、飽和、退飽和三、判斷題：〔每題2分，2×5＝10分〕1、〔√〕2、〔√〕3、〔√〕4、〔√〕5、〔√〕四、簡(jiǎn)答題：〔每題10分，10×2=20分〕1．答：泵升電壓產(chǎn)生的原因：采用二極管整流獲得直流電源時(shí)，電機(jī)制動(dòng)時(shí)不能回饋電能，只好對(duì)濾波電容充電，使電容兩端電壓升高，產(chǎn)生泵升電壓?！?分〕泵升電壓抑制措施：電容器吸收動(dòng)能；鎮(zhèn)流電阻消耗動(dòng)能；并接逆變器?！?分〕2.答：ASR輸出限幅決定電動(dòng)機(jī)允許的最大電流?！?分〕ACR輸出限幅決定電力電子變換器的最大輸出電壓。………………〔5分〕五、計(jì)算題：〔每題20分，20×2=40分〕1.解：(20分)〔1〕原理圖：…………〔5分〕〔2〕穩(wěn)態(tài)構(gòu)造框圖：……………〔5分〕……〔1分〕〔3〕電壓比較環(huán)節(jié)：…………〔1分〕放大器：…………〔1分〕……〔1分〕…………〔1分〕電力電子變換器：…………〔1分〕調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性：…………〔1分〕測(cè)速反響環(huán)節(jié)：…………〔1分〕削去中間變量的靜特性方程；直流調(diào)速系統(tǒng)一判斷題1弱磁控制時(shí)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩屬于恒功率性質(zhì)只能拖動(dòng)恒功率負(fù)載而不能拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載?！并?采用光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測(cè)速方法中，M法適用于測(cè)高速，T法適用于測(cè)低速?！病獭?只有一組橋式晶閘管變流器供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在位能式負(fù)載下能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)?！病獭?直流電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速和降磁調(diào)速都可做到無(wú)級(jí)調(diào)速?！病獭?靜差率和機(jī)械特性硬度是一回事?！并?帶電流截止負(fù)反響的轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)不是單閉環(huán)系統(tǒng)?！并?電流—轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)無(wú)靜差可逆調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)控制電壓Uk的大小并非僅取決于速度定Ug*的大小?！病獭?雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在起動(dòng)過(guò)程中，速度調(diào)節(jié)器總是處于飽和狀態(tài)?！并?邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)任何時(shí)候都不會(huì)出現(xiàn)兩組晶閘管同時(shí)封鎖的情況?！并?0可逆脈寬調(diào)速系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向〔正或反〕由驅(qū)動(dòng)脈沖的寬窄決定?！病獭?1雙閉環(huán)可逆系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器的作用之一是對(duì)負(fù)載擾動(dòng)起抗擾作用。〔Ⅹ〕與開環(huán)系統(tǒng)相比，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降減小了。〔Ⅹ〕12α=β配合工作制的可逆調(diào)速系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程分為本組逆變和它組制動(dòng)兩階段〔√〕13轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)速度控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為PID調(diào)節(jié)器時(shí)轉(zhuǎn)速總有超調(diào)?！并?4電壓閉環(huán)相當(dāng)于電流變化率閉環(huán)?！病獭?5閉環(huán)系統(tǒng)可以改造控制對(duì)象?！病獭?6閉環(huán)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流〔或轉(zhuǎn)矩〕的穩(wěn)態(tài)關(guān)系，即靜特性，它在形式上與開環(huán)機(jī)械特性相似，但本質(zhì)上卻有很大的不同。17直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速的前提條件是恒定電動(dòng)勢(shì)反電勢(shì)不變?！病獭?8直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速的前提條件是恒定電樞電壓不變。〔Ⅹ〕19電壓閉環(huán)會(huì)給閉環(huán)系統(tǒng)帶來(lái)諧波干擾，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)振蕩?！病獭?0對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)來(lái)說(shuō)，電壓環(huán)比電流環(huán)更快?！病獭扯x擇題1直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中出現(xiàn)電源電壓波動(dòng)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動(dòng)時(shí)，〔A〕。AACR抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)，ASR抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)BACR抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，ASR抑制電壓波動(dòng)CACR放大轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，ASR抑制電壓波動(dòng)DACR放大電網(wǎng)電壓波動(dòng)，ASR抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)2橋式可逆PWM變換器給直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí)采用雙極性控制方式，其輸出平均電壓等于〔B〕。ABCD3與機(jī)組相比，相控整流方式的優(yōu)點(diǎn)是〔A、B、C、D〕，缺點(diǎn)是〔E、F〕。A功率放大倍數(shù)小于1000倍B可逆運(yùn)行容易實(shí)現(xiàn)C控制作用的快速性是毫秒級(jí)D占地面積小，噪音小E高次諧波豐富F高速時(shí)功率因數(shù)低4系統(tǒng)的靜態(tài)速降△ned一定時(shí)，靜差率S越小，則〔〕。A調(diào)速范圍D越小B額定轉(zhuǎn)速越大C調(diào)速范圍D越大D額定轉(zhuǎn)速越大5當(dāng)理想空載轉(zhuǎn)速n0一樣時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率與開環(huán)下的之比為〔D〕。A1B0〔K為開環(huán)放大倍數(shù)〕C1+KD1/〔1+K〕6速度單閉環(huán)系統(tǒng)中，不能抑制〔D〕的擾動(dòng)。A調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)B電網(wǎng)電壓波動(dòng)C負(fù)載D測(cè)速機(jī)勵(lì)磁電流7轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后，發(fā)現(xiàn)原定正向與機(jī)械要求的正方向相反，需改變電機(jī)運(yùn)行方向。此時(shí)不應(yīng)〔C〕。A調(diào)換磁場(chǎng)接線B調(diào)換電樞接線C同時(shí)調(diào)換磁埸和電樞接線D同時(shí)調(diào)換磁埸和測(cè)速發(fā)電機(jī)接線8一個(gè)設(shè)計(jì)較好的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)〔C〕。A兩個(gè)調(diào)節(jié)器都飽和B兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和CST飽和，LT不飽和DST不飽和，LT飽和9α＝β配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的主回路中〔D〕A既有直流環(huán)流又有脈動(dòng)環(huán)流B有直流環(huán)流但無(wú)脈動(dòng)環(huán)流C既無(wú)直流環(huán)流又無(wú)脈動(dòng)環(huán)流D無(wú)直流環(huán)流但有脈動(dòng)環(huán)流10普通邏輯無(wú)環(huán)流〔既無(wú)推β又無(wú)準(zhǔn)備〕可逆調(diào)速系統(tǒng)中換向時(shí)待工作組投入工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于〔B〕狀態(tài)。Ａ回饋制動(dòng)Ｂ反接制動(dòng)Ｃ能耗制動(dòng)Ｄ自由停車11雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電流環(huán)調(diào)試時(shí)，如果勵(lì)磁電源合閘，電樞回路亦同時(shí)通電，給定由ACR輸入端參加且產(chǎn)生恒定的額定電流，則〔〕?！布俣姍C(jī)不帶機(jī)械負(fù)載〕Ａ電時(shí)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)Ｂ電機(jī)不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)Ｃ電時(shí)機(jī)加速到最高轉(zhuǎn)速Ｄ過(guò)流跳閘12速度單閉環(huán)系統(tǒng)中，不能抑制〔〕的擾動(dòng)。A調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)B電網(wǎng)電壓波動(dòng)C負(fù)載D測(cè)速機(jī)勵(lì)磁電流13α＝β配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的主回路采用反并聯(lián)接線，除平波電抗器外，還需要〔〕個(gè)環(huán)流電抗器。A2B3C4D114轉(zhuǎn)速PID調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)系統(tǒng)與轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)系統(tǒng)相比，〔C〕A抗負(fù)載干擾能力弱B動(dòng)態(tài)速降增大C恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)D抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)能力增強(qiáng)15輸入為零時(shí)輸出也為零的調(diào)節(jié)器是 AP調(diào)節(jié)器BI調(diào)節(jié)器CPI調(diào)節(jié)器DPID調(diào)節(jié)器16以下電動(dòng)機(jī)哪個(gè)環(huán)節(jié)是比例慣性環(huán)節(jié)ABCD17直流電動(dòng)反并聯(lián)晶閘管整流電源供電的可逆調(diào)速系統(tǒng)給定為零時(shí)，主要停車過(guò)程是A本橋逆變，回饋制動(dòng)B它橋整流，反接制動(dòng)C它橋逆變，回饋制動(dòng)D自由停車18直流電動(dòng)一組晶閘管整流電源供電的不可逆調(diào)速系統(tǒng)給定為零時(shí)，主要停車過(guò)程是A本橋逆變，回饋制動(dòng)B它橋整流，反接制動(dòng)C它橋逆變，回饋制動(dòng)D自由停車三填空題1如圖，埸效應(yīng)管VT5的作用是零速封鎖即在給定為零且反響為零使調(diào)節(jié)器輸出為零，以防止由于PI中由于積分作用輸出不為零，使得移相控制角可能處于最小，出現(xiàn)全壓?jiǎn)?dòng)導(dǎo)致過(guò)電流故障。電位器RP1可調(diào)整輸出正限幅值，RP2可調(diào)整輸出負(fù)限幅。C11是積分電容，C5和R9接入速度反響構(gòu)成微分調(diào)節(jié)器。C6、C7是輸入濾波電容。2電流斷續(xù)時(shí)KZ—D系統(tǒng)的機(jī)械特性變軟，相當(dāng)于電樞回路的電阻值增大。4脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，開關(guān)頻率越高，電流脈動(dòng)越小，轉(zhuǎn)速波動(dòng)越小，動(dòng)態(tài)開關(guān)損耗越大。5采用轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)系統(tǒng)能使電動(dòng)機(jī)按允許的最大加速度起動(dòng)，縮短起動(dòng)時(shí)間。7典型I型系統(tǒng)的超調(diào)量比典型II型系統(tǒng)小，抗擾動(dòng)性能比典型II型系統(tǒng)差。8以下列圖為單閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。(1)圖中V是晶閘管整流器；(2)圖中Ld是平波電抗器，它的作用是抑制電流脈動(dòng)和保證最小續(xù)流電流；(3)圖中采用的是PI即比例積分調(diào)節(jié)器，它的主要作用是保證動(dòng)靜態(tài)性能滿足系統(tǒng)要求；(4)此系統(tǒng)主電路由三相交流電供電；(5)此系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)速〔速度〕負(fù)反響環(huán)節(jié)；(6)改變轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)節(jié)___RP1__電位器；(7)整定額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分，對(duì)應(yīng)8V，應(yīng)調(diào)節(jié)_RP2_電位器；(8)系統(tǒng)的輸出量(或被控制量)是_轉(zhuǎn)速_。四分析與計(jì)算題1如以下列圖，轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。參數(shù)：電動(dòng)機(jī)：，，，，電樞回路總電阻，設(shè)，電樞回路最大電流為，電力電子變換器的放大系數(shù)。試求：電流反響系數(shù)和轉(zhuǎn)速反響系數(shù)；〔5分〕突增負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，則ACR的輸出電壓、變流裝置輸出電壓，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，較之負(fù)載變化前是增加、減少，還是不變？為什么？如果速度給定不變時(shí)，要改變系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速，可調(diào)節(jié)什么參數(shù)？假設(shè)要改變系統(tǒng)起動(dòng)電流應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？此時(shí)，設(shè)為正電壓信號(hào)，在右圖ASR中應(yīng)調(diào)節(jié)中哪個(gè)電位器？當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的值；〔10分〕解：(1)(2)(3)因?yàn)樗哉{(diào)節(jié)可以改變轉(zhuǎn)速。(4)因?yàn)椋饎?dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和，輸出限幅值，所以改變ASR限幅值可以改變起動(dòng)電流，為正時(shí)，起動(dòng)時(shí)ASR輸出為負(fù)，所以應(yīng)調(diào)節(jié)來(lái)改變起動(dòng)電流。不能改變電流反響系數(shù)，因?yàn)樗€影響電流環(huán)的動(dòng)特性。(5)2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中如反響斷線會(huì)出現(xiàn)什么情況，正反響會(huì)出什么情況？答：反響斷線后，，ASR飽和，輸出為限幅值，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，相當(dāng)于堵轉(zhuǎn)，電流給定為ASR的輸出最大值，電流閉環(huán)，按最大電流值恒流加速，轉(zhuǎn)速上升，但由于轉(zhuǎn)速反響斷線，觸發(fā)移相控制電壓增大到極限，觸發(fā)角最小移至，轉(zhuǎn)速到達(dá)最高值。，同樣，正反響時(shí)，也是一樣。五〔10分〕以下列圖所示為控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置中的過(guò)流保護(hù)單元電路原理圖，試簡(jiǎn)述其工作原理。解：當(dāng)主電路電流超過(guò)*一數(shù)值后(2A左右)，由9R3，9R2上取得的過(guò)流信號(hào)電壓超過(guò)運(yùn)算放大器的反向輸入端，使D觸發(fā)器的輸出為高電平，使晶體三極管V由截止變?yōu)閷?dǎo)通，結(jié)果使繼電器K的線圈得電，繼電器K由釋放變?yōu)槲?，它的常閉觸點(diǎn)接在主回路接觸器的線圈回路中，使接觸器釋放，斷開主電路。并使發(fā)光二極管亮，作為過(guò)流信號(hào)指示，告訴操作者已經(jīng)過(guò)流跳閘。SA為解除記憶的復(fù)位按鈕，當(dāng)過(guò)流動(dòng)作后，如過(guò)流故障已經(jīng)排除，則須按下以解除記憶，恢復(fù)正常工作。六設(shè)計(jì)題1校正為典型I型系統(tǒng)的幾種調(diào)節(jié)器選擇校正為典型II型系統(tǒng)的幾種調(diào)節(jié)器選擇2控制對(duì)象開環(huán)傳遞函數(shù)，試參加串聯(lián)調(diào)節(jié)器將其校正為開環(huán)典型I型系統(tǒng)，并求調(diào)節(jié)器構(gòu)造和參數(shù)〔15分〕所以，調(diào)節(jié)器的構(gòu)造為PI調(diào)節(jié)器，參數(shù)如上式。3寫出以下列圖電路的傳遞函數(shù)。4計(jì)算電機(jī)空載時(shí)恒流升速到額定轉(zhuǎn)速時(shí)間交流調(diào)速系統(tǒng)一判斷題1交—交變頻器的輸出頻率低于輸入頻率?！病獭?普通VVVF變頻器可以直接突加轉(zhuǎn)速給定起動(dòng)?！并?轉(zhuǎn)差頻率控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)際動(dòng)靜態(tài)性能到達(dá)直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的水平?！并?SVPWM控制方法的直流電壓利用率比一般SPWM提高了15%。〔√〕5串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的容量隨著調(diào)速范圍的增大而下降?！并?交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)屬于轉(zhuǎn)差功率回饋型交流調(diào)速系統(tǒng)?！并?普通串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)是一類高功率因數(shù)低效率的僅具有限調(diào)速范圍的轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)?！病獭?永磁同步電動(dòng)機(jī)自控變頻調(diào)速中，需增設(shè)位置檢測(cè)裝置保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與供電頻率同步?！病獭?交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)屬于轉(zhuǎn)差功率不變型交流調(diào)速系統(tǒng)?！并?0同步電動(dòng)機(jī)只需改變定子頻率就可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，不必采用VVVF控制。〔Ⅹ〕11SVPWM以圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為控制目標(biāo)，而SPWM以正弦電壓為控制目標(biāo)。〔√〕12SVPWM輸出電壓比SPWM高出15%，即直流電壓的利用率高?！病獭炒?jí)調(diào)速系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電氣制動(dòng)?！并?3轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)沒有轉(zhuǎn)子磁鏈閉環(huán)?！并?4異步電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)方程至少是一個(gè)5階系統(tǒng)。〔√〕15異步電動(dòng)機(jī)VVVF調(diào)速系統(tǒng)中速度給定信號(hào)可以是階躍信號(hào)。〔Ⅹ〕16氣隙磁鏈?zhǔn)嵌ㄗ?、轉(zhuǎn)子通過(guò)氣隙相互交鏈的那局部磁鏈?！病獭秤?jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的電壓模型更適合于中、高速范圍，而電流模型能適應(yīng)低速。17在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)故障時(shí)，可短接轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，可靠高?！病獭扯x擇題1帶二極管整流器的SPWM變頻器是以正弦波為逆變器輸出波形，是一系列的〔A〕矩形波。A幅值不變，寬度可變B幅值可變，寬度不變C幅值不變，寬度不變D幅值可變，寬度可變2繞線式異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速，如原處于低同步電動(dòng)運(yùn)行，在轉(zhuǎn)子側(cè)參加與轉(zhuǎn)子反電動(dòng)勢(shì)相位一樣的反電動(dòng)勢(shì)，而負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，則〔B〕A，輸出功率低于輸入功率B，輸出功率高于輸入功率C，輸出功率高于輸入功率D，輸出功率低于輸入功率3普通串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，逆變角，則〔C〕。A轉(zhuǎn)速上升，功率因數(shù)下降B轉(zhuǎn)速下降，功率因數(shù)上升C轉(zhuǎn)速上升，功率因數(shù)上升D轉(zhuǎn)速下降，功率因數(shù)下降4繞線式異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速，如原處于低同步電動(dòng)運(yùn)行，在轉(zhuǎn)子側(cè)參加與轉(zhuǎn)子反電動(dòng)勢(shì)相位一樣的反電動(dòng)勢(shì)，而負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，則〔C〕Ａ，輸出功率低于輸入功率B，輸出功率高于輸入功率C，輸出功率高于輸入功率D，輸出功率低于輸入功率5與矢量控制相比，直接轉(zhuǎn)矩控制〔D〕A調(diào)速范圍寬B控制性能受轉(zhuǎn)子參數(shù)影響大C計(jì)算復(fù)雜D控制構(gòu)造簡(jiǎn)單6異步電動(dòng)機(jī)VVVF調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性最好的是〔C〕A恒控制B恒控制C恒控制D恒控制7異步電動(dòng)機(jī)VVVF調(diào)速系統(tǒng)中低頻電壓補(bǔ)償?shù)哪康氖茿補(bǔ)償定子電阻壓降B補(bǔ)償定子電阻和漏抗壓降C補(bǔ)償轉(zhuǎn)子電阻壓降D補(bǔ)償轉(zhuǎn)子電阻和漏抗壓降8異步電動(dòng)機(jī)VVVF調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性最好的是〔D〕A恒壓頻比控制B恒定子磁通控制C恒氣隙磁通控制D恒轉(zhuǎn)子磁通控制9電流跟蹤PWM控制時(shí)，當(dāng)環(huán)寬選得較大時(shí)，A開關(guān)頻率高，B電流波形失真小C電流諧波分量高D電流跟蹤精度高三填空題〔10分〕以下列圖為異步電動(dòng)機(jī)矢量控制原理構(gòu)造圖，A，B，C，D分別為坐標(biāo)變換模塊，請(qǐng)指出它們分別表示什么變換？〔8分〕這些變換的等效原則是什么〔2分〕？控制器AB電流控制變頻器CD等效直流電動(dòng)機(jī)模型+i*mi*t1i*i*i*Ai*Bi*CiAiBiCiiβimit~反響信號(hào)異步電動(dòng)機(jī)給定信號(hào)解：A矢量旋轉(zhuǎn)逆變換，B二相靜止坐標(biāo)變成三相靜止坐標(biāo)變換C三相靜止坐標(biāo)系變成二相靜止坐標(biāo)變換D矢量旋轉(zhuǎn)變換VR，將二相靜止坐標(biāo)下的互相垂直的交流信號(hào)變換成二相旋轉(zhuǎn)的互相垂直的直流信號(hào)。等效變換的原則是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)等效或磁動(dòng)勢(shì)等效以下列圖為異步電動(dòng)機(jī)矢量變換與電流解耦數(shù)學(xué)模型，A，B分別為坐標(biāo)變換模塊，請(qǐng)指出它們分別表示什么變換？〔8分〕這些變換的等效原則是什么〔2分〕？AB×解：A三相靜止坐標(biāo)系變成二相靜止坐標(biāo)變換B矢量旋轉(zhuǎn)變換AB×五簡(jiǎn)述題以下列圖為調(diào)速范圍D≤3的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)主回路單線原理框圖，試說(shuō)明起動(dòng)時(shí)各電器開關(guān)正確的合閘順序和停機(jī)時(shí)的分閘順序，并說(shuō)明理由。〔15分〕間接起動(dòng)操作順序1.先合上裝置電源總開關(guān)S，使逆變器在min下等待工作。2.然后依次接通接觸器K1，接入起動(dòng)電阻R,再接通K0，把電機(jī)定子回路與電網(wǎng)接通，電動(dòng)機(jī)便以轉(zhuǎn)子串電阻的方式起動(dòng)。3.待起動(dòng)到所設(shè)計(jì)的nmin〔sma*〕時(shí)接通K2，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子接到串級(jí)調(diào)速裝置，然后斷開K1,切斷起動(dòng)電阻，此后電動(dòng)機(jī)就可以串級(jí)調(diào)速方式繼續(xù)加速到所需的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。停車操作順序1.由于串級(jí)調(diào)速?zèng)]有制動(dòng)能力，應(yīng)先將轉(zhuǎn)速降至nmin,再合上K1，然后斷開K2，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路與串級(jí)調(diào)速裝置脫離；2.最后斷開K0，以防止當(dāng)K0斷開時(shí)在轉(zhuǎn)子側(cè)感生斷閘高電壓而損壞整流器與逆變器。"電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)"輔導(dǎo)"電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)"是工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)的主要專業(yè)課之一。本課程教材采用陳伯時(shí)主編的"電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)"〔第4版〕。本課程的教學(xué)內(nèi)容分為三大局部。第一局部是以直流電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象的直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)，主要包括教材中第二章至第四章，介紹直流拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本概念、根本組成環(huán)節(jié)和根本控制規(guī)律及自動(dòng)控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法。第二局部是以交流電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象的交流拖動(dòng)系統(tǒng)，主要包括教材中第五章至第八章，主要對(duì)交流拖動(dòng)系統(tǒng)中的一些根本理論、根本環(huán)節(jié)和控制規(guī)律進(jìn)展了分析。第三局部是伺服系統(tǒng)，主要是介紹伺服系統(tǒng)的特征和組成已經(jīng)控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型已近伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是教材中第九章內(nèi)容。本次教學(xué)內(nèi)容是第一、二、三、五章和第六章局部?jī)?nèi)容，為便于同學(xué)們復(fù)習(xí)，下面給出各章復(fù)習(xí)要求。本次期末考試采用閉卷考試，共三大局部題目，第一局部為填空題，沒空2分，共40分；第二局部為簡(jiǎn)答題，每題8分，共24分；第三局部為計(jì)算題，每題12分，共36分。計(jì)算題的內(nèi)容為直流調(diào)速系統(tǒng)的直流控制局部出一個(gè)大題；V-M調(diào)速系統(tǒng)局部出一個(gè)大題，開環(huán)閉環(huán)的速降以及反響系數(shù)和放大倍數(shù)方面的計(jì)算；三相半波的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)計(jì)算，計(jì)算電流和轉(zhuǎn)速反響系數(shù)，設(shè)計(jì)和計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，并驗(yàn)證。下面各個(gè)局部的內(nèi)容為填空和簡(jiǎn)答的重點(diǎn)內(nèi)容，顏色標(biāo)紅的局部為重點(diǎn)復(fù)習(xí)內(nèi)容！第一章結(jié)論【本章重點(diǎn)】1.電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的根本類型：1)直流電機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)的根本類型；2)交流電機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)的根本類型。2.典型的生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩有哪幾種，特性是什么。第二章轉(zhuǎn)速反響控制直流調(diào)速系統(tǒng)第三章轉(zhuǎn)速、電流反響控制直流調(diào)速系統(tǒng)【本章重點(diǎn)】1.轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標(biāo)：l〕調(diào)速范圍D；2〕靜差率S3〕調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系。2．閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，靜特性的含義，轉(zhuǎn)速負(fù)反響閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)構(gòu)造圖。3．開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的比較。4．閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)。5．反響控制規(guī)律〔轉(zhuǎn)速反響閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的三個(gè)根本特性〕。6．反響控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算。7．截流反響的概念，電流截止負(fù)反響環(huán)節(jié)的特點(diǎn)，以及帶電流截止負(fù)反響的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)構(gòu)造圖和靜特性。8．反響控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的建立、動(dòng)態(tài)構(gòu)造圖、傳遞函數(shù)、以及穩(wěn)定條件。9．PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。10．無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)的含義，積分控制規(guī)律的含義、構(gòu)造。積分調(diào)節(jié)器與比例調(diào)節(jié)器的區(qū)別。比例控制、積分控制和比例積分控制規(guī)律的區(qū)別。11．無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的分析及穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算。12．直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有那些。13．轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成，主要包括：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖和穩(wěn)態(tài)構(gòu)造圖。14．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器在穩(wěn)態(tài)時(shí)的特征：l〕飽和——輸出到達(dá)限幅值；2〕不飽和——輸出未到達(dá)限幅值。15．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。16．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)各變量間的關(guān)系〔分析出現(xiàn)特殊情況時(shí)候的運(yùn)行狀況〕、穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算。17．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程中電流和轉(zhuǎn)速的三個(gè)階段：l〕電流上升階段；2〕恒流升速階段；3〕轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段；4〕起動(dòng)過(guò)程的三個(gè)特點(diǎn)，波形分析。18．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能：1〕動(dòng)態(tài)跟隨性能；2〕動(dòng)態(tài)抗擾性能：抗負(fù)載擾動(dòng)和抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。19．轉(zhuǎn)速、電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用。20．調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法的根本思路。21．按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器：l〕電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)；

①電流環(huán)的動(dòng)態(tài)構(gòu)造圖；

②電流調(diào)節(jié)器的構(gòu)造選擇；

③電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇。2〕轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)：

①轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)構(gòu)造圖；

②轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的構(gòu)造選擇；

③轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器多數(shù)的選擇。3〕電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)。22．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中外環(huán)和內(nèi)環(huán)的作用。23．帶電流變化率內(nèi)環(huán)的三環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主要作用、特點(diǎn)。第五、六章交流調(diào)速系統(tǒng)【本章重點(diǎn)】1.變壓變頻調(diào)速的根本控制方式，基頻以上和基頻以下的各自的調(diào)速方式。2.異步電機(jī)電壓、頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的機(jī)械特性。3．靜止式電力電子變壓型變頻裝置的組成，各元件的作用，導(dǎo)電方式，以及大致的工作原理。4．轉(zhuǎn)速開環(huán)、恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)，主要包括：系統(tǒng)的控制原理、構(gòu)造框圖的組成、工作原理、以及動(dòng)態(tài)構(gòu)造圖。5．轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，主要包括：l〕轉(zhuǎn)差頻率控制的根本概念；2〕轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律；3)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的構(gòu)造組成、特點(diǎn)、工作原理。6．異步電機(jī)的多變量數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換。7．按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，主要包括：1〕矢量控制系統(tǒng)的設(shè)想；〔如何用有限的PWM逆變器輸出電壓矢量來(lái)逼近期望的輸出電壓矢量〕2〕矢量控制調(diào)速系統(tǒng)原理性框圖、主要特點(diǎn)。祝大家取得好成績(jī)！1-1為什么PWM-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)比晶閘管----電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)性能？答：PWM—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：〔1〕主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少?！?〕開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小?！?〕低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)：100左?！?〕假設(shè)與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)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)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高。〔6〕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。PWM開關(guān)頻率高，響應(yīng)速度快，電流容易連續(xù)，系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。1-2試分析有制動(dòng)通路的不可逆PWM變換器進(jìn)展制動(dòng)時(shí)，兩個(gè)VT是如何工作的？答：制動(dòng)時(shí)，由于的脈沖變窄而導(dǎo)致反向時(shí)，Ug2變正，于是VT2導(dǎo)通，VT2導(dǎo)通，VT1關(guān)斷。1-3調(diào)速范圍和靜差率的定義是什么？調(diào)速范圍，靜態(tài)速降和最小靜差之間有什么關(guān)系？為什么脫離了調(diào)速范圍，要滿足給定的靜差率也就容易得多了？答：生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母D表示，即：負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)，所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速之比，稱為系統(tǒng)的靜差率S,即：調(diào)速范圍，靜差速降和最小靜差之間的關(guān)系為：由于在一定的下，D越大，越小又一定，則S變大。所以，如果不考慮D，則S的調(diào)節(jié)也就會(huì)容易，1-4．*一調(diào)速系統(tǒng)，測(cè)得的最高轉(zhuǎn)速特性為，最低轉(zhuǎn)速特性為，帶額定負(fù)載的速度降落，且不同轉(zhuǎn)速下額定速降不變，試問系統(tǒng)能夠到達(dá)的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)允許的靜差率是多大？解1-5閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500----150r/min，要求系統(tǒng)的靜差S<=2%,那末系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100r/min則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有多大？1，2，1-6*閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的速降為8r/min，如果將開環(huán)放大倍數(shù)他提高到30，它的速降為多少？在同樣靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴(kuò)大多少倍？同樣靜差率的條件下調(diào)速范圍與開環(huán)放大倍數(shù)加1成正比1-7*調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍D=20，額定轉(zhuǎn)速，開環(huán)轉(zhuǎn)速降落，假設(shè)要求靜差率由10%減少到5%則系統(tǒng)的開環(huán)增益將如何變化？解：原系統(tǒng)在調(diào)速范圍D=20，最小轉(zhuǎn)速為：，原系統(tǒng)在范圍D=20，靜差率為10%時(shí)，開環(huán)增益為：靜差率10%時(shí)原系統(tǒng)的開環(huán)增益為：1-8轉(zhuǎn)速單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有那些特點(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)測(cè)速反響電壓的分壓比是否能夠改變轉(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(wú)抑制這種干擾的能力？答：1〕閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍。為此，所需付出的代價(jià)是需增設(shè)電壓放大器以及檢測(cè)與反響裝置。2〕能。因?yàn)椋晒娇梢钥闯?，?dāng)其它量均不變化時(shí)，隨著的變化而變化3〕能。因?yàn)檗D(zhuǎn)速和反響電壓比有關(guān)。4〕不，因?yàn)榉错懣刂葡到y(tǒng)只對(duì)反響環(huán)所包圍的前向通道上的擾動(dòng)起抑制作用，而測(cè)速機(jī)勵(lì)磁不是。1-9在轉(zhuǎn)速負(fù)反響調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng)電壓、負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，電樞電流、電樞電阻、測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁各量發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起轉(zhuǎn)速的變化，問系統(tǒng)對(duì)于上述各量有無(wú)調(diào)節(jié)能力？為什么？答：系統(tǒng)對(duì)于上述各量中電網(wǎng)電壓、負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，電樞電流、電樞電阻、有調(diào)節(jié)能力。因?yàn)樗鼈冊(cè)陂]環(huán)系統(tǒng)的前向通道中，對(duì)于測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁各量發(fā)生變化，沒有調(diào)節(jié)能力。因?yàn)樗辉陂]環(huán)系統(tǒng)的前向通道中。1-10有一V-M調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：電樞電阻，整流裝置內(nèi)阻，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍Ｄ＝20，靜差率Ｓ≤10％。計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降。調(diào)整該系統(tǒng)能參數(shù)，使當(dāng)，，，則轉(zhuǎn)速負(fù)反響系數(shù)應(yīng)該是多少？計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。解：〔１〕電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)開環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)速降閉環(huán)靜態(tài)速降閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)〔2〕因?yàn)樗?407.4288==0.00961〔3〕運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)１－１１在題１－１０的轉(zhuǎn)速負(fù)反響系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉(zhuǎn)電流，臨界截止電流,應(yīng)該選用多大的比較電壓和電流反響采樣電阻？要求電流反響采樣電阻不超過(guò)主電路總阻的1/3，如果做不到，需要加電流反響放大器，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)構(gòu)造圖，并計(jì)算電流反響放大系數(shù)。這時(shí)電流反響采樣電阻和比較電壓各為多少？解：〔1〕則0得：系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)構(gòu)造圖(給它畫出圖)〔2〕顯然采樣電阻大于主電路2.7*1/3倍，所以增加電流反響放大器后：新的采樣電阻：可選0.5歐姆電流反響放大系數(shù)：新的比較電壓：所以加上的電流反響放大器的放大倍數(shù)為3１－１２*調(diào)速系統(tǒng)原理圖如下列圖，數(shù)據(jù)如下：電動(dòng)機(jī)Ｐｎ＝18ＫＷ，Ｕｎ＝220Ｖ，In＝94Ａ，整流裝置內(nèi)阻,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)。最大給定電壓，當(dāng)主電路電到達(dá)最大值時(shí)，整定電流反響電壓。設(shè)計(jì)指標(biāo)：要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍Ｄ＝20，靜差率S≤10％，，。試畫出系統(tǒng)的靜態(tài)構(gòu)造框圖，并計(jì)算：轉(zhuǎn)速反響系數(shù)ａ。調(diào)節(jié)器放大系數(shù)。電阻的數(shù)值?！卜糯笃鞯妮斎腚娮琛畴娮璧臄?shù)值和穩(wěn)壓管ＶＳ的擊穿電壓值。解：(1)同1-10可得a=0.0145(2)(3)〔4〕A；A；當(dāng)主電路電流最大即為時(shí)，而當(dāng)主電路電流為時(shí)，為：V此時(shí)電流反響起作用，穩(wěn)壓管的擊穿電壓可根據(jù)確定取稍大值：當(dāng)主電路的電流增大到時(shí)，為起到保護(hù)作用應(yīng)使流過(guò)的電流等于流過(guò)的電流，以使電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速降落。此時(shí)：mA;kΩ(取3.5kΩ)系統(tǒng)的靜態(tài)構(gòu)造框圖１－１３在電壓負(fù)反響單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)以下參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用，為什么？〔１〕放大器的放大倍數(shù)Ｋｐ〔２〕供電電網(wǎng)電壓〔３〕電樞電阻Ｒａ〔４〕電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流〔５〕電壓反響系數(shù)a答：3〕電樞電阻，４〕電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，〔５〕電壓反響系數(shù)a無(wú)調(diào)節(jié)作用。因?yàn)榉错懣刂葡到y(tǒng)所能抑制的只是被反響包圍的前向通道上的擾動(dòng)。１－１４有一個(gè)V-M系統(tǒng),:電動(dòng)機(jī):〔15分〕,Ra=1.5,整流裝置內(nèi)阻,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)?！?5分〕系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí),試計(jì)算調(diào)速范圍D=30時(shí)的靜差率s值;當(dāng)D=30,時(shí),計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降;如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反響有靜差調(diào)速系統(tǒng),要求D=30,,在,,計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反響系數(shù)a和放大器放大系數(shù)Kp;〔4〕如將上述調(diào)速系統(tǒng)改為電壓負(fù)反響有靜差調(diào)速系統(tǒng),仍要求在,并保持系統(tǒng)原來(lái)的開環(huán)放大系數(shù)Ｋ不變，試求在Ｄ＝30時(shí)的靜差率。解：〔１〕〔原來(lái)多加了1〕〔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〕求取的方法同1-10可得=0.00652〔4〕改為電壓負(fù)反響有靜差調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)轉(zhuǎn)速降落為：當(dāng)調(diào)速D范圍不變時(shí)靜差率為：顯然比速度反響系統(tǒng)在調(diào)速范圍不變的情況下靜差率大的多，但比無(wú)反響系統(tǒng)靜差率小了１－１５在題1-10的系統(tǒng)中,假設(shè)主電路電感L=50mH,系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)局部的飛輪慣量,整流裝置采用三相零式電路,試判斷按題1-10要求設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速負(fù)反響系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行"如果保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,允許的最大開懷放大系數(shù)K是多少"電磁時(shí)間常數(shù)機(jī)電時(shí)間數(shù)〔查表全波為0.00167〕在1-10題中如要系統(tǒng)穩(wěn)定須保證則系統(tǒng)不穩(wěn)定。如要系統(tǒng)穩(wěn)定，允許的最大的開環(huán)放大系數(shù)為但調(diào)速范圍不滿足了16.為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無(wú)靜差的"在轉(zhuǎn)速負(fù)反響調(diào)速系統(tǒng)中,當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓時(shí),調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少"它取決于那些因素"答：使用積分控制時(shí)可以借助積分作用，使反響電壓與給定電壓相等，即使為零一樣有輸出，不再需要來(lái)維持，由此即可使輸出穩(wěn)定于給定值使調(diào)速系統(tǒng)無(wú)靜差。當(dāng)時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出為電壓，是對(duì)之前時(shí)刻的輸入偏差的積累。它取決于的過(guò)去變化，當(dāng)為正增加，當(dāng)為負(fù)下降，當(dāng)為零時(shí)不變。17.在無(wú)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"試說(shuō)明理由;答：在無(wú)靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度同樣受給定電源和測(cè)速發(fā)電機(jī)精度的影響。無(wú)靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)只是消除了誤差，使輸出的轉(zhuǎn)速根本穩(wěn)定于給定的轉(zhuǎn)速。但是，這種系統(tǒng)依然屬于反響控制系統(tǒng)，只能抑制被反響環(huán)包圍的前向通道上的擾動(dòng)，對(duì)于其他環(huán)節(jié)上的精度影響無(wú)可奈何。18.采用比例調(diào)節(jié)器控制的電壓負(fù)反響系統(tǒng),穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的速度是否有靜差"為什么"試說(shuō)明理由;答：有靜差。電壓負(fù)反響系統(tǒng)中是在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，忽略了轉(zhuǎn)速的降落認(rèn)為電樞電壓正比于轉(zhuǎn)速，而實(shí)際上是電樞電壓無(wú)靜差，從公式中可以看出速度的降落是不能消除的。因?yàn)檎{(diào)節(jié)器的輸出是電力電子變換器的控制電壓。所以只要電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行，就必須有控制電壓因而也必須有轉(zhuǎn)速偏差電壓。第二章習(xí)題答案2-1在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，假設(shè)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)速反響系數(shù)行不行？假設(shè)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：改變轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)給定電壓，改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)不行，改變也不行，改變行。改變堵轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)電流反響系數(shù).2-2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)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：兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓均為0，如果不為0則和繼續(xù)變化，就不是穩(wěn)態(tài)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出電壓為：電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓為：2-3如果轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不是PI調(diào)節(jié)器，而改為P調(diào)節(jié)器，對(duì)系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能將會(huì)產(chǎn)生什么影響？答：穩(wěn)態(tài)精度變差，但跟隨性和抗干擾能力都不會(huì)得到改善，使系統(tǒng)成為不穩(wěn)定系統(tǒng)。答：靜特性1〕閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性變軟2〕存在靜差率相對(duì)較大。動(dòng)特性：跟隨性和抗干擾能力不會(huì)得到改善，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性降低，而快速性卻提高了。2-4試從下述五個(gè)方面來(lái)比較轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)：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;答：〔1〕單閉環(huán)：在系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差。雙閉環(huán)：可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差和電流無(wú)靜差。〔2〕單閉環(huán)：只能在超過(guò)臨界電流后，限制電流沖擊雙閉環(huán)：電流調(diào)節(jié)器通過(guò)電流反響系數(shù)隨時(shí)調(diào)節(jié)控制電流〔3〕單閉環(huán)：快、不平穩(wěn)雙閉環(huán)：起動(dòng)快、平穩(wěn)〔4〕單閉環(huán)：差雙閉環(huán)：強(qiáng)、靠ASR單閉環(huán)：差雙閉環(huán)：由電流內(nèi)環(huán)ACR及時(shí)調(diào)節(jié)2-5在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速線突然斷線，系統(tǒng)重新進(jìn)入后，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓是否為零？為什么？答：轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的輸出到達(dá)飽和為止，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓不為零，因?yàn)榉€(wěn)定后電流反響依然為只能增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速到達(dá)新的平衡2-6在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速給定信號(hào)未改變，假設(shè)增大轉(zhuǎn)速反響系數(shù)，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反響電壓是增加、減少還是不變？為什么？答：不變。因?yàn)樵龃?，在到達(dá)新的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，依然要是無(wú)靜差系統(tǒng)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速下降，在到達(dá)同樣的時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行。2-7在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。參數(shù)：電動(dòng)機(jī)：電樞回路總電阻R=1.5，設(shè)，電樞回路最大電流，電力電子變換器的放大系數(shù)。試求：電流反響系數(shù)和轉(zhuǎn)速反響系數(shù);當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的、、、值。解：〔1〕電流反響系數(shù)轉(zhuǎn)速反響系數(shù)〔2〕〔負(fù)反響〕由于堵轉(zhuǎn)電流n＝02-8在轉(zhuǎn)速、電流比閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器ASR,ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)ASR輸出到達(dá)時(shí)，主電路電流到達(dá)最大電流80A。當(dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A時(shí)，試問：〔1〕應(yīng)如何變化？〔2〕應(yīng)如何變化？〔3〕值由哪些條件決定？解：〔1〕應(yīng)增加。因?yàn)楫?dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A時(shí)增加，是確定的。由40A增加到70A時(shí)，由4V增加到7V〔2〕略有增加。因?yàn)?；的增加使增加，使得增加?〕由n和決定。2-9在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在額定工作點(diǎn)正常運(yùn)行，現(xiàn)因*種原因使電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源電壓突然下降一半,系統(tǒng)工作情況將會(huì)如何變化？寫出、、、及n在系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定后的表達(dá)式。答：當(dāng)磁通下降一半時(shí)但電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行所以2-10*反響控制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。時(shí)間常數(shù)T＝0.1S，要求階躍響應(yīng)超調(diào)量求系統(tǒng)的開環(huán)增益;計(jì)算過(guò)渡過(guò)程時(shí)間和上升時(shí)間;繪出開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性。如果上升時(shí)間，則K="，解：〔1〕系統(tǒng)開環(huán)增益〔參見表2-2〕〔2〕調(diào)節(jié)時(shí)間上升時(shí)間(3)KT=1K=10(4)用MATLAB仿一個(gè)為好：2-11有一個(gè)系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為,要設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)靜差系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量〔按線性系統(tǒng)考慮〕。試對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)展動(dòng)態(tài)校正，決定調(diào)節(jié)器構(gòu)造，并選擇其參數(shù)。解：校正成典型I型系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：取查表得：2-12有一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為，要求校正為典型型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量〔按線性系統(tǒng)考慮〕。決定調(diào)節(jié)器構(gòu)造，并選擇其參數(shù)。解：選用PI型調(diào)節(jié)器系統(tǒng)開環(huán)傳函為h=72-13調(diào)節(jié)對(duì)象的傳遞函數(shù)為，要求用調(diào)節(jié)器分別將其校正為典型型和型系統(tǒng)，求調(diào)節(jié)器的構(gòu)造與參數(shù)。解：校正成典型型系統(tǒng)選擇PI調(diào)節(jié)器：校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)為：令K=100(2)校正成典型系統(tǒng)，選擇PI調(diào)節(jié)器：h=52-14在一個(gè)三相零式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速-----------(1)電流反響系數(shù)轉(zhuǎn)速反響系數(shù)〔2〕設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器ACR確定時(shí)間常數(shù)整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和2.選擇電流調(diào)節(jié)器構(gòu)造按典型型設(shè)計(jì)，電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的可用PI型電流調(diào)節(jié)器。檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：各項(xiàng)指標(biāo)可以承受。3.計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)電流開環(huán)增益：要求4.校驗(yàn)近似條件電流截止頻率〔1〕晶閘管裝置傳遞函數(shù)的近似條件滿足近似條件〔2〕忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件滿足近似條件電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件滿足近似條件〔5〕計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容動(dòng)態(tài)性能跟隨指標(biāo)為滿足近似條件(3)3.ASR1.確定時(shí)間常數(shù)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)2.選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器構(gòu)造：按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選擇PI調(diào)節(jié)器3.計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)取h=3ASR的超前時(shí)常數(shù)轉(zhuǎn)速開環(huán)增益ASR例系數(shù)4.校驗(yàn)近似條件〔1〕電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件滿足近似條件(2)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)滿足近似條件5.計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻電容2-15(1)選用PI調(diào)節(jié)器h=5〔2〕電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件滿足近似條件滿足近似條件2-16〔1〕第3章直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制3-1 直流電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN37r/in，電樞電流額定值為IN760A，允許過(guò)流倍數(shù)1.5，計(jì)算機(jī)內(nèi)部定點(diǎn)數(shù)占一個(gè)字的位置〔16位，試確定數(shù)字控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反響存儲(chǔ)系數(shù)和電流反響存儲(chǔ)系數(shù)，適當(dāng)考慮余量。解：定點(diǎn)數(shù)長(zhǎng)度為1個(gè)字〔16位但最高位須用作符號(hào)位，只有15位可表示量值，故最大存儲(chǔ)值Da=2-1。電樞電流最大允許值為1.I，考慮到調(diào)節(jié)過(guò)程中瞬時(shí)值可能超過(guò)此值，故取Ia*=1.8。因此，電樞電流存儲(chǔ)系數(shù)為-.z.15K?1327685A1-.z.1.8IN1.8760-.z.定轉(zhuǎn)速n=375r/in，取na=1.3，則轉(zhuǎn)速存儲(chǔ)系數(shù)為5?1 32768-.z.K1.nN1.3375in/r67.21in/r-.z.-.z. 對(duì)上述

23A?，K67in/r。-.z.3-2 旋轉(zhuǎn)碼器光柵數(shù)為1024頻系數(shù)為4高頻時(shí)鐘脈沖頻率f0z旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)均采用16位計(jì)數(shù)器M法和T法速時(shí)間均為0.01s，求轉(zhuǎn)速n=1500r/min和n=150r/min的測(cè)速分辯率和誤差率最大值。解：電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生Z=42048=406個(gè)沖?！?〕M法測(cè)速〕-.z.測(cè)速分辨率Q0M11ZC?60M1ZC60ZC6040960.01r/in1.46r/in-.z.電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n60M1ZC-.z.當(dāng)n100r/in時(shí)，M1ZCn60

40960.011500601024-.z.測(cè)速誤差率最大值1100%1 100%≈0.098%-.z.當(dāng)n10r/in時(shí)，M1M1ZCn60

102440960.0115060≈102-.z.測(cè)速誤差率最大值1100%1100%≈0.98%-.z.〔2〕T法測(cè)速M(fèi)1 102-.z.當(dāng)n100r/in時(shí)，n60f0ZM2-.z.0f測(cè)速分辨率0f0f 262-.z.Q0?00r/n≈r/n-.z.M〕M M0f?06?6-.z.2 2 2 2 0-.z.60f60106-.z.M0≈9-.z.2 Zn40961500-.z.-.z.測(cè)速誤差率最大值當(dāng)n10r/in時(shí)，1 100%1100%≈12.5%2* M?1 9?12-.z.22-.z.測(cè)速分辨率QZn 4096150r/in≈1.5r/in-.z.60f0?Zn60106?4096150-.z.-.z.60f60106-.z.M0≈7-.z.2 Zn4096150-.z.-.z.測(cè)速誤差率最大值1 100%1 100%≈1.04%2* M?1 97?12-.z.3-3 將題2-14設(shè)計(jì)模擬電流調(diào)節(jié)器進(jìn)展數(shù)字化采樣周期sam0.5s調(diào)節(jié)器輸出限幅及積分限幅均為Um寫出位置式和增量式數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的達(dá)式并用已掌握的匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)控制程序。3-4 根據(jù)題2-15電調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)結(jié)果〔電流調(diào)節(jié)器按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，KT=0.5，按離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器要求轉(zhuǎn)速無(wú)靜差電動(dòng)機(jī)額定功率N555W，額定電壓UN75V額定電樞電流IN760A額定轉(zhuǎn)速nN37r/in電動(dòng)勢(shì)系數(shù)-.z.e1.8V?in/r，電樞回路總電阻R0.14，允許過(guò)載倍數(shù)1.5，機(jī)電時(shí)間常數(shù)-.z.?1m0.112s轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)on.2s電流反響存儲(chǔ)系數(shù)K23?1轉(zhuǎn)速反響-.z.存儲(chǔ)系數(shù)K67in/r，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采樣時(shí)間sam0.0s，電流環(huán)小慣性時(shí)間常數(shù)s oiT TT0.0017s0.002s0.0037ss oi∑i第4章可逆直流調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動(dòng)系統(tǒng)4-1晶閘管電動(dòng)機(jī)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：當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要回饋制動(dòng)時(shí)，由于反電動(dòng)勢(shì)的極性未變，要回饋電能必須產(chǎn)生反向電流，而反向電流是不可能通過(guò)VF流通的這時(shí)可以通過(guò)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(chǎn)生逆變電壓，電機(jī)輸出電能實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。4-2試畫出用單組晶閘管裝置供電的-M系統(tǒng)在整流和逆變狀態(tài)下的機(jī)械特性并分析這種機(jī)械特性適合于何種性質(zhì)的負(fù)載。解；機(jī)械特性圖如下：n 提升TeId放下-n4-3解釋待變、正組逆變和反組逆變，并說(shuō)明這三種狀態(tài)各出現(xiàn)在何種場(chǎng)合下。答：待逆變組逆變電樞端電壓為負(fù)電樞電流為正電動(dòng)機(jī)逆向運(yùn)轉(zhuǎn)回饋發(fā)電機(jī)械特性在第四象限。組逆變電樞端電壓為正電樞電流為負(fù)電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)回饋發(fā)電機(jī)械特性在第二象限。4-4分析配控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)反向起動(dòng)和制動(dòng)的過(guò)程畫出各參變量的動(dòng)態(tài)波形并說(shuō)明在每個(gè)階段中ASR和ACR各什么作用，VF和VR各處于什么狀態(tài)。解：控制電路采用典型的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，其中：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器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；電流調(diào)節(jié)器ACR控制電流設(shè)置雙向輸出限幅電路以限制最小控制角in與最小逆變角in。正組晶閘管VF，由GTF控制觸發(fā)，正轉(zhuǎn)時(shí)，VF整流；反轉(zhuǎn)時(shí)，VF逆變。反組晶閘管VR，由GTR控制觸，反轉(zhuǎn)時(shí)，VR整流；轉(zhuǎn)時(shí)，VR逆變。-.z.4-5試分圖4-3所邏輯選觸無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)的工作原理，說(shuō)明正向制動(dòng)時(shí)各處電壓極性及能量關(guān)系。解：圖4-3 邏輯選觸環(huán)流可逆系統(tǒng)的原理框圖如下圖中：SAF，SAR分別是正、反組電子模擬開關(guān)。采用數(shù)字控制時(shí)電子開關(guān)的任務(wù)可以用條件選擇程序來(lái)完成實(shí)際系統(tǒng)都是邏輯選觸系統(tǒng)。此外，觸發(fā)裝置可采用由定時(shí)器進(jìn)展移相控制的數(shù)字觸發(fā)器，或采用集成觸發(fā)電路。-.z.4-6試分析置隨動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)在哪些方面是不同的。-.z.答：位置隨動(dòng)系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的主要區(qū)別在于，調(diào)速系統(tǒng)的給定量一經(jīng)設(shè)定，即保持恒值，系統(tǒng)的主要作用是保證穩(wěn)定和抵抗擾動(dòng)而位置隨動(dòng)系統(tǒng)的給定量是隨機(jī)變化的要求輸出量準(zhǔn)確跟隨給定量的變化系統(tǒng)在保證穩(wěn)定的根底上更突出需要快速響應(yīng)位置隨動(dòng)系統(tǒng)的反響是位置環(huán)，調(diào)速系統(tǒng)的反響是速度環(huán)。第5章閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)——一種轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)5-1異步電機(jī)從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率m中有一局部是與轉(zhuǎn)差成正比的轉(zhuǎn)差功率s，根據(jù)對(duì)s處理方式的不同，可把交流調(diào)速系統(tǒng)分成哪幾類？并舉例說(shuō)明。答從能量轉(zhuǎn)換的角度上看轉(zhuǎn)差功率是否增大是消耗掉還是得到回收是評(píng)價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率上下的標(biāo)志。從這點(diǎn)出發(fā)，可以把異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)分成三類。轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)：這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，降電壓調(diào)速、轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于這一類。在三類異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)的效率最低而且越到低速時(shí)效率越低它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低的〔恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)?？墒沁@類系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，設(shè)備本錢最低，所以還有一定的應(yīng)用價(jià)值。轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)在這類系統(tǒng)中除轉(zhuǎn)子銅損外大局部轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過(guò)變流裝置饋出或饋入轉(zhuǎn)速越低能饋送的功率越多繞線電機(jī)串級(jí)調(diào)速或雙饋電機(jī)調(diào)速屬于這一類無(wú)論是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率扣除變流裝置本身的損耗后最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率，因此這類系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。-.z.轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)在這類系統(tǒng)中轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅損而且無(wú)論轉(zhuǎn)速上下，轉(zhuǎn)差功率根本不變因此效率更高變極對(duì)數(shù)調(diào)速變壓變頻調(diào)速屬于此類其中變極對(duì)數(shù)調(diào)速是有級(jí)的應(yīng)用場(chǎng)合有限只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)取代直流調(diào)速但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器相比之下，設(shè)備本錢最高。5-2有一三相四極異步電動(dòng)機(jī)，其額定容量為5.5kW，率為50Hz在*一情況下運(yùn)行，自定子方面輸入的功率為6.32kW定子銅損耗為341W子銅損耗為237.5W鐵心損耗為167.5W，械損耗為45W，附加損耗為29W，試出該電動(dòng)機(jī)的功率流程圖，注明各項(xiàng)功率或損耗的值，并計(jì)算在這一運(yùn)行情況下該電動(dòng)機(jī)的效率、轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速。5-3簡(jiǎn)述交流壓調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)合。答：5-4何謂軟起器？交流異步電動(dòng)機(jī)采用軟起動(dòng)器有什么好處？答帶電流閉環(huán)的電子控制軟起動(dòng)器可以限制起動(dòng)電流并保持恒值直到轉(zhuǎn)速升高后電流自動(dòng)衰減下來(lái)起動(dòng)時(shí)間也短于一級(jí)降壓起動(dòng)主電路采用晶閘管交流調(diào)壓器用連續(xù)地改變其輸出電壓來(lái)保證恒流起動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)可用接觸器給晶閘管旁路以免晶閘管不必要地長(zhǎng)期工作視起動(dòng)時(shí)所帶負(fù)載的大小起動(dòng)電流可在(0.5~4)SN之間調(diào)整以獲得最正確的起動(dòng)效果但無(wú)論如何調(diào)整都不宜于滿載起動(dòng)負(fù)載略重或靜摩擦轉(zhuǎn)矩較大時(shí)可在起動(dòng)時(shí)突加短時(shí)的脈沖電流，以縮短起動(dòng)時(shí)間。軟起的功能同樣也可以用于制動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)軟停車。第6章籠型異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)〔VVVF〕——轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)-.z.6-1簡(jiǎn)述恒壓頻比控制方式。-.z.答繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是難以直接控制的當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓s≈g，則得US常值f1這是恒壓頻比的控制方式但是在低頻時(shí)s和g都小定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著不再能忽略這時(shí)需要人為地把電壓s抬高一些以便近似地補(bǔ)償定子壓降。6-2 簡(jiǎn)述異步電動(dòng)機(jī)在下面四種不同的電壓—頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的機(jī)械特性并進(jìn)展比較；〔1〕恒壓恒頻正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；〔2〕基頻以下電壓—頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；〔3〕基頻以上恒壓變頻控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；〔4〕恒流正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；答恒壓恒頻正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)s很小時(shí)轉(zhuǎn)矩近似與s成正比機(jī)械特性是一段直線，s接近于1時(shí)轉(zhuǎn)矩近似與s成反比，這時(shí)，Te=〔s〕是對(duì)于原點(diǎn)的一段雙曲線?；l以下電壓—頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性恒壓頻比控制的變頻機(jī)械特性根本上是平行下移硬度也較好當(dāng)轉(zhuǎn)矩增大到最大值以后轉(zhuǎn)速再降低特性就折回來(lái)了。-.z.而且頻率越低時(shí)最大轉(zhuǎn)矩值越小能夠滿足一般的調(diào)速要求但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對(duì)定子壓降實(shí)行補(bǔ)償恒Eg/1控制是通常對(duì)恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)到達(dá)rm=Constant，而改善了低速性能，但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。恒Er/1控制可以得到和直流他勵(lì)電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通m恒進(jìn)展控制，而且，在動(dòng)態(tài)中也盡可能保持rm恒定是矢量控制系統(tǒng)的目標(biāo)，基頻以上恒壓變頻控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)角頻率提高時(shí)同步轉(zhuǎn)速隨之提高，最大轉(zhuǎn)矩減小，機(jī)械特性上移，而形狀根本不變。基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。恒流正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性恒流機(jī)械特性的線性段比較平而最大轉(zhuǎn)矩處形狀很尖恒流機(jī)械特性的最大轉(zhuǎn)矩值與頻率無(wú)關(guān)恒流變頻時(shí)最大轉(zhuǎn)矩不變但改變定子電流時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩與電流的平方成正比。6-3 如何區(qū)別交—直—交變壓變頻器是電壓源變頻器還是電流源變頻器？它們?cè)谛阅苌嫌惺裁床町?？答：根?jù)中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波是電壓源型逆變器它的直流電壓波形比較平直理想情況下是一個(gè)內(nèi)阻為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或梯形波。直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波是電流源型逆變器它的直流電流波形比較平直相當(dāng)于一個(gè)恒流源，輸出交流電流是矩形波或梯形波。在性能上卻帶來(lái)了明顯的差異，主要表現(xiàn)如下：〔1無(wú)功能量的緩沖在調(diào)速系統(tǒng)中逆變器的負(fù)載是異步電機(jī)屬感性負(fù)載在中間直流環(huán)節(jié)與負(fù)載電機(jī)之間除了有功功率的傳送外還存在無(wú)功功率的交換濾波器除濾波外還起著對(duì)無(wú)功功率的緩沖作用使它不致影響到交流電網(wǎng)因此兩類逆變器的區(qū)別還表現(xiàn)在采用什么儲(chǔ)能元件〔電容器或電感器〕來(lái)緩沖無(wú)功能量?！?能量回饋用流源型逆變器給異步電機(jī)供電的電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)有一個(gè)顯著特征就是容易實(shí)現(xiàn)能量的回饋從而便于四象限運(yùn)行適用于需要回饋制動(dòng)和經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。〔3〕動(dòng)態(tài)應(yīng)正由交-直-交流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的直流電壓可以迅速改變，所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較快，而電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)就慢得多?！?〕輸出形電壓型逆變器輸出的電壓波形為方波，電流源型逆變器輸出的電流波形為方波。-.z.〔5應(yīng)用場(chǎng)合電壓型逆變器屬恒壓源電壓控制響應(yīng)慢不易波動(dòng)所以適于做多-.z.臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行時(shí)的供電電源或單臺(tái)電機(jī)調(diào)速但不要求快速起制動(dòng)和快速減速的場(chǎng)合采用電流源型逆變器的系統(tǒng)則相反不適用于多電機(jī)傳動(dòng)但可以滿足快速起制動(dòng)和可逆運(yùn)行的要求。-.z.6-4電壓源變頻器輸出電壓是方波，輸出電流是近似正弦波；電流源變頻器輸出電流是方-.z.波輸出電壓是近似正弦波能否據(jù)此得出電壓源變頻器輸出電流波形中的諧波成分比電流源變頻器輸出電流波形中的諧波成分小的結(jié)論？在變頻調(diào)速系統(tǒng)中負(fù)載電動(dòng)機(jī)希望得到的是正弦波電壓還是正弦波電流？答在電流電機(jī)中實(shí)際需要保證的應(yīng)該是正弦波電流因?yàn)樵诮涣麟姍C(jī)繞組中只有通入三相平衡的正弦電流才能使合成的電磁轉(zhuǎn)矩為恒定值不含脈動(dòng)分量因此假設(shè)能對(duì)電流實(shí)行閉環(huán)控制，以保證其正弦波形，顯然將比電壓開環(huán)控制能夠獲得更好的性能。-.z.6-5 采用二極不控整流器和功率開關(guān)器件脈寬調(diào)〔PWM變器組成的交—直—交變頻器有什么優(yōu)點(diǎn)？答：具有如下優(yōu)點(diǎn)：〔1〕在主電路整流和逆變兩個(gè)單元中，只有逆變單元可控，通過(guò)它同時(shí)調(diào)節(jié)電壓和頻率構(gòu)造簡(jiǎn)單采用全控型的功率開關(guān)器件只通過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓脈沖進(jìn)展控制，電路也簡(jiǎn)單，效率高。-.z.〔2〕〔3〕〔4〕輸出電壓波形雖是一系列的PWM，但由于采用了恰當(dāng)?shù)腜WM控制技，正弦基波的比重較大影響電機(jī)運(yùn)行的低次諧波受到很大的抑制因而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。逆變器同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動(dòng)態(tài)響應(yīng)不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能也得以提高。采用不可控的二極管整流器，電源側(cè)功率因素較高，且不受逆變輸出電壓大小的影響。-.z.6-6 如何改變由晶閘管組成的交—交變壓變頻器的輸出電壓和頻率？這種變頻器適用于什么場(chǎng)合？為什么？答正反兩組按一定周期相互切換在負(fù)載上就獲得交變的輸出電壓0u0的幅值決定于各組可控整流裝置的控制角，0的頻率決定于正、反兩組整流裝置的切換頻率。如果控制角一直不變，則輸出平均電壓是方波，一般主要用于軋機(jī)主傳動(dòng)球磨機(jī)水泥回轉(zhuǎn)窯等大容量低轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)供電給低速電機(jī)直接傳動(dòng)時(shí)，可以省去龐大的齒輪減速箱。6-7 交流PWM換器和直流PWM變換器什么異同？6-8 請(qǐng)你外出時(shí)到一個(gè)變頻器廠家或變頻器專賣店索一份任意型號(hào)的通用變頻器資料，用它與異步電動(dòng)機(jī)組成一個(gè)轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)，然后說(shuō)明該系統(tǒng)的工作原理。6-9 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻