電力拖動與自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng)

2.5某龍門刨床工作臺采用V-M調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動機，主電路總電阻R=0.18Ω,Ce=0.2V?min/r,求：（1）當(dāng)電流連續(xù)時，在額定負載下的轉(zhuǎn)速降落為多少？（2）開環(huán)系統(tǒng)機械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜差率多少？（3）若要滿足D=20,s≤5%的要求，額定負載下的轉(zhuǎn)速降落又為多少?解：(1)(2)(3)2.7某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r/min~150r/min，要求系統(tǒng)的靜差率，那么系統(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？解：1）2）2.9有一V-M調(diào)速系統(tǒng)：電動機參數(shù)PN=2.2kW,UN=220V,IN=12.5A,nN=1500r/min，電樞電阻Ra=1.5Ω，電樞回路電抗器電阻RL=0.8Ω，整流裝置內(nèi)阻Rrec=1.0Ω,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D=20，靜差率S<=10%。（1）計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降Δnop和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降Δncl。（2）采用轉(zhuǎn)速負反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（3）調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)Un*=15V時，Id=IN，n=nN，則轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)α應(yīng)該是多少？（4）計算放大器所需的放大倍數(shù)。解：（1）所以，（2）（3）（4）可以求得，也可以用粗略算法：，，2.11在題2.9的系統(tǒng)中，若主電路電感L=50mH，系統(tǒng)運動部分的飛輪慣量，整流裝置采用三相零式電路，試判斷按題2-9要求設(shè)計的轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行？如要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，允許的最大開環(huán)放大系數(shù)是多少？解：，，，3.8在一個由三相零式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知電動機的額定數(shù)據(jù)為：kW,V,A,r/min,電動勢系數(shù)=0.196V·min/r,主回路總電阻=0.18Ω,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)=35。電磁時間常數(shù)=0.012s,機電時間常數(shù)=0.12s,電流反饋濾波時間常數(shù)=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)=0.015s。額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓(Un*)N=10V,調(diào)節(jié)器ASR，ACR飽和輸出電壓Uim*=8V,Ucm=6.5V。系統(tǒng)的靜、動態(tài)指標(biāo)為:穩(wěn)態(tài)無靜差,調(diào)速范圍D=10,電流超調(diào)量≤5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量≤10%。試求：（1）確定電流反饋系數(shù)β(假設(shè)起動電流限制在以內(nèi))和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。（2）試設(shè)計電流調(diào)節(jié)器ACR,計算其參數(shù)Ri,、Ci、COi。畫出其電路圖,調(diào)節(jié)器輸入回路電阻R0=40。（3）設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR,計算其參數(shù)Rn、Cn、COn。(R0=40kΩ)（4）計算電動機帶40%額定負載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn。（5）計算空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間。解：（1）（2）電流調(diào)節(jié)器設(shè)計確定時間常數(shù)：電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因為，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，選用PI調(diào)節(jié)器，,電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:，。校驗等效條件：可見滿足近似等效條件，電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選,則：, 取9K.由此（3）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計確定時間常數(shù)：電流環(huán)等效時間常數(shù):因為則轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：按照無靜差的要求，應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器，,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：校驗等效條件：可見滿足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(空載Z=0）轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗結(jié)果表明，上述設(shè)計不符合要求。因此需重新設(shè)計。查表，應(yīng)取小一些的h，選h=3進行設(shè)計。按h=3，速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定如下：校驗等效條件：可見滿足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗：轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗結(jié)果表明，上述設(shè)計符合要求。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選,則,取310K。4)40%額定負載起動到最低轉(zhuǎn)速時:5)空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間是：(書上無此公式）僅考慮起動過程的第二階段。所以：3.10有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),主電路采用三相橋式整流電路。已知電動機參數(shù)為：PN=500kW，UN=750V，IN=760A，nN=375r/min，電動勢系數(shù)Ce=1.82V·min/r,電樞回路總電阻R=0.14Ω,允許電流過載倍數(shù)λ=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=75,電磁時間常數(shù)=0.031s,機電時間常數(shù)=0.112s,電流反饋濾波時間常數(shù)=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)=0.02s。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓Unm*=Uim*=Unm=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻R0=40kΩ。設(shè)計指標(biāo):穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量≤5%，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量≤10%。電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計,并取參數(shù)KT=0.5。（1）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu),并計算其參數(shù)。（2）計算電流環(huán)的截止頻率和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率，并考慮它們是否合理?解：（1）電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計如下：確定時間常數(shù)：電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因為σ%≤5%，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，選用PI調(diào)節(jié)器，WACR(s)=Ki(τis+1)/τis，Tl/T∑i=0.031/0.00367=8.25<10電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：τi=Tl=0.031s，KIT∑i=0.5，KI=0.5/T∑i=136.24s-1校驗等效條件：ωci=KI=136.24s-1可見滿足近似等效條件。電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選R0=40K，則取36K速度調(diào)節(jié)器設(shè)計確定時間常數(shù)：電流環(huán)等效時間常數(shù)1/KI：因為KIT∑i=0.5則1/KI=2T∑i=2*0.00367=0.00734sb)Ton=0.02sc)T∑n=1/KI+Ton=0.00734+0.02=0.02734s速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：按照無靜差的要求，應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器，WASR(s)=Kn(τns+1)/τns速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：τn=hT∑n，選h=5，則τn=hT∑n=0.1367s,KN=(h+1)/（2h2T2∑n）=6/2*25*0.027342=160.54s-2

Kn=(h+1)βCeTm/（2hαRT∑n）=6*0.00877*1.82*0.112/2*5*0.0267*0.14*0.02734=10.5校驗等效條件：ωcn=KN/ω1=KNτn=160.54*0.1367=21.946s-2a)1/3(KI/T∑i)1/2=1/3(136.24/0.00367)1/2=64.22s-1>ωcnb)1/3(KI/Ton)1/2=1/3(136.24/0.02)1/2=27.51s-1>ωcn可見滿足近似等效條件。速度調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選R0=40K，則Rn=Kn*R0=10.5*40=420K由此Cn=τn/Rn=0.1367/420*103=0.325μF取0.33μFC0n=4T0n/R0=4*0.02/40*103=2μF2)電流環(huán)的截止頻率是：ωci=KI=136.24s-1

速度環(huán)的截止頻率是：ωcn=21.946s-2從電流環(huán)和速度環(huán)的截止頻率可以看出，電流環(huán)比速度環(huán)要快，在保證每個環(huán)都穩(wěn)定的情況下，再求系統(tǒng)的快速性，充分體現(xiàn)了多環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計特點。1/T1/T∑iωciωcn6．1按磁動勢等效、功率相等的原則，三相坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣為現(xiàn)有三相正弦對稱電流，，，求變換后兩相靜止坐標(biāo)系中的電流和，分析兩相電流的基本特征與三相電流的關(guān)系。解：兩相靜止坐標(biāo)系中的電流其中，兩相電流與三相電流的的頻率相同，兩相電流的幅值是三相電流的的倍，兩相電流的相位差。6．2兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換陣為將上題中的兩相靜止坐標(biāo)系中的電流和變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流和，坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)速度。分析當(dāng)時，和的基本特征，電流矢量幅值與三相電流幅值的關(guān)系，其中是三相電源角頻率。解：兩相靜止坐標(biāo)系中的電流兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流當(dāng)時，，兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流電流矢量幅值6．4籠型異步電動機銘牌數(shù)據(jù)為：額定功率，額定電壓，額定電流，額定轉(zhuǎn)速，額定頻率，定子繞組Y聯(lián)接。由實驗測得定子電阻，轉(zhuǎn)子電阻，定子自感，轉(zhuǎn)子自感，定、轉(zhuǎn)子互感，轉(zhuǎn)子參數(shù)已折合到定子側(cè)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量，電機穩(wěn)定運行在額定工作狀態(tài)，試求：轉(zhuǎn)子磁鏈和按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的定子電流兩個分量、。解：由異步電動機穩(wěn)態(tài)模型得額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差電流矢量幅值由按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的動態(tài)模型得穩(wěn)定運行時，，故，解得轉(zhuǎn)子磁鏈一、填空題1.直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源有：旋轉(zhuǎn)變流機組（G-M系統(tǒng)）、靜止可控整流器（V-M統(tǒng)）、直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器（PWM）。2.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動過程特點是飽和非線性控制、準(zhǔn)時間最優(yōu)控制和轉(zhuǎn)速超調(diào)。3.交流異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制和恒電流控制三種。4.變頻器從結(jié)構(gòu)上看，可分為交交變頻、交直交變頻兩類，從變頻電源性質(zhì)看，可分為電流型、電壓型兩類。5.相異步電動機的數(shù)學(xué)模型包括：電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運動方程。6.異步電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。7.常見的調(diào)速系統(tǒng)中，在基速以下按恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，在基速以上按恒功率調(diào)速方式。8.調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)包括調(diào)速范圍和靜差率。9.反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動，服從給定。10.VVVF控制是指逆變器輸出電壓和頻率可變的控制11、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中，兩個調(diào)節(jié)器采用串級聯(lián)接，其中轉(zhuǎn)速反饋極性為負反饋、電流反饋極性為負反饋。12、直流斬波器的幾種常用的控制方法：①T不變，變ton——脈沖寬度調(diào)制（PWM）；②ton不變，變T——脈沖頻率調(diào)制（PFM）；③ton和T都可調(diào)，改變占空比——混合型。13、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，采用PI調(diào)節(jié)器，穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)速n取決于給定電壓、ASR的輸出量取決于負載電流。14.各種電力拖動自動控制系統(tǒng)都是通過控制電動機轉(zhuǎn)速來工作的。15.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(shè)置平波電抗器。16、在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為了限制全壓啟動和堵轉(zhuǎn)電流過大，通常采用電流截止負反饋。17、在α＝β配合控制的直流可逆調(diào)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。18、采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)啟動時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器經(jīng)歷不飽和、飽和、退飽和三種狀態(tài)。選擇題1.帶有比例調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，如果轉(zhuǎn)速的反饋值與給定值相等，則調(diào)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(diào)速系統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)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(yīng)C、既消除穩(wěn)態(tài)誤差又加快動態(tài)響應(yīng)；D、加快動態(tài)響應(yīng)3.異步電動機變壓變頻調(diào)速時，采用（B）控制方式，可獲得一線性機械特性。A、U1／f1=常值；B、Eg/f1=常值；C、Es/f1=常值；D、Er/f1=常值4.一般的間接變頻器中，逆變器起（B）作用。A、調(diào)壓；B、調(diào)頻；C、調(diào)壓與逆變；D、調(diào)頻與逆變5.轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本思想是控制（C）。A、電機的調(diào)速精度；B、電機的動態(tài)轉(zhuǎn)矩；C、電機的氣隙磁通；D、電機的定子電流6．轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的兩個調(diào)速器通常采用的控制方式是(B) A．PID B．PI C．P D．PD7．靜差率和機械特性的硬度有關(guān)，當(dāng)理想空載轉(zhuǎn)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8．下列異步電動機調(diào)速方法屬于轉(zhuǎn)差功率消耗型的調(diào)速系統(tǒng)是(D) A．降電壓調(diào)速 B．串級調(diào)速 C．變極調(diào)速D．變壓變頻調(diào)速9．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，在恒流升速階段時，兩個調(diào)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C.ASR和ACR都飽和D.ACR和ASR都不飽和10．在微機數(shù)字控制系統(tǒng)的故障保護中斷服務(wù)子程序中，工作程序正確的是(C) A．顯示故障原因并報警——分析判斷故障——封鎖PWM輸出——系統(tǒng)復(fù)位 B．顯示故障原因并報警——封鎖PWM輸出——分析判斷故障——系統(tǒng)復(fù)位 C．封鎖PWM輸出——分析判斷故障——顯示故障原因并報警——系統(tǒng)復(fù)位 D．分析判斷故障——顯示故障原因并報警——封鎖PWM輸出——系統(tǒng)復(fù)位11、SPWM技術(shù)中，調(diào)制波是頻率和期望波相同的（A）。A、正弦波B、方波C、等腰三角波D、鋸齒波12、無靜差單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)時，轉(zhuǎn)速的給定值與反饋值相同，此時調(diào)節(jié)器的輸出（D）。A、為0B、正向逐漸增大C、負向逐漸增大D、保持恒定終值不變13、下列交流異步電動機的調(diào)速方法中，應(yīng)用最廣的是（C）。A、降電壓調(diào)速B、變極對數(shù)調(diào)速C、變壓變頻調(diào)速D、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速14、在交—直—交變頻裝置中，若采用不控整流，則PWN逆變器的作用是（C）。A、調(diào)壓B、調(diào)頻C、調(diào)壓調(diào)頻D、調(diào)頻與逆變15、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(zhǔn)確性16、常用的數(shù)字濾波方法不包括（D）。A、算術(shù)平均值濾波B、中值濾波C、中值平均濾波D、幾何平均值濾波17、在電機調(diào)速控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)無法抑制（B）的擾動。A、電網(wǎng)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(shù)變化18、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)定運行時，控制電壓Uct的大小取決于（C）。A、IdlB、nC、n和IdlD、α和β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?nèi)嘈D(zhuǎn)磁通勢的轉(zhuǎn)向。（√）3、當(dāng)閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)大于系統(tǒng)的臨界放大系數(shù)時，系統(tǒng)將穩(wěn)定。（×）4、調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時所能達到的數(shù)值為準(zhǔn)。（√）5、在電機調(diào)速控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)無法抑制電機勵磁電壓變化的擾動。（√）6、控制系統(tǒng)能夠正常運行的首要條件是準(zhǔn)確性。（×）7、開環(huán)系統(tǒng)的靜特性可以比閉環(huán)系統(tǒng)硬得多。（×）8、微機數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)中，采樣頻率應(yīng)不小于信號最高頻率的2倍。（√）9、一般的間接變頻器中，逆變器起調(diào)頻與逆變作用。（×）10、無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器一般采用PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器。（√）四、問答題1、調(diào)速范圍和靜差率的定義是什么？答：生產(chǎn)機械要求電動機提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母D表示,即：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負載由理想空載增加到額定值時所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落ΔnN與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，稱作靜差率s，即2、簡述恒壓頻比控制方式答：繞組中的感應(yīng)電動勢是難以直接控制的，當(dāng)電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認為定子相電壓Us≈Eg，則得這是恒壓頻比的控制方式。但是，在低頻時Us和Eg都較小，定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不再能忽略。這時，需要人為地把電壓Us抬高一些，以便近似地補償定子壓降。3、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么？答：當(dāng)兩個調(diào)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(zhuǎn)速調(diào)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(diào)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、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本特征答：（1)具有比例放大器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是有靜差的；

（2）閉環(huán)系統(tǒng)具有較強的抗干擾性能反饋閉環(huán)系統(tǒng)具有很好的抗擾性能，對于作用在被負反饋所包圍的前向通道上的一切擾動都能有效地抑制；

（3）閉環(huán)系統(tǒng)對給定信號和檢測裝置中的擾動無能為力。5、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(zhuǎn)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(dāng)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(chǎn)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(chǎn)生逆變電壓，電機輸出電能實現(xiàn)回饋制動。7、解釋待正組逆變和反組逆變，并說明這兩種狀態(tài)各出現(xiàn)在何種場合下。答：正組逆變電樞端電壓為負，電樞電流為正，電動機逆向運轉(zhuǎn)，回饋發(fā)電，機械特性在第四象限。反組逆變電樞端電壓為正，電樞電流為負，電動機正向運轉(zhuǎn)，回饋發(fā)電，機械特性在第二象限。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(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)。9、簡述泵升電壓產(chǎn)生的原因及其抑制措施。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，電機制動時不能回饋電能，只好對濾波電容充電，使電容兩端電壓升高，產(chǎn)生泵升電壓。泵升電壓抑制措施：電容器吸收動能；鎮(zhèn)流電阻消耗動能；并接逆變器。10、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)。11、在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動與負載擾動時，哪個調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用？答：電網(wǎng)電壓波動時，ACR起主要調(diào)節(jié)作用;負載擾動時，ASR起主要抗擾調(diào)節(jié)作用。計算題1、某直流調(diào)速系統(tǒng)的電動機額定轉(zhuǎn)速為nN=1430r/min,額定速降△nN=115r/min，當(dāng)要求靜差率s≤30％時，允許多大的調(diào)速范圍？如果要求靜差率s≤20％，試求最低運行速度及調(diào)速范圍。解：要求s≤30%時，調(diào)速范圍為若要求s≤20%時，最低空載轉(zhuǎn)速為最低運行轉(zhuǎn)速為調(diào)速范圍為2、某一調(diào)速系統(tǒng)，測得的最高轉(zhuǎn)速特性為nOmax=1500r/min，最低轉(zhuǎn)速特性為nOmin=150r/min，帶額定負載時的速度降落ΔnN=15r/min，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降ΔnN不變，試問系統(tǒng)能夠達到的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)允許的靜差率是多少？解：思路一：系統(tǒng)能夠達到的調(diào)速范圍為：3.在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中，兩個調(diào)節(jié)器ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。已知參數(shù)：電動機：Pnom=3.7kW，Unom=220V，Inom=20A，nnom=1000r/min，電樞回路總電阻R=1.5Ω，設(shè)Unm*=Uim*=Ucm=8V，電樞回路最大電流Idm=40A，電力電子變換器的放大系數(shù)Ks=40.試求：（1）電流反饋系數(shù)β和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α；（2）當(dāng)電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的Ud0、Ui、Uc值。解：（1）β=Uim*/Idm=8/40=0.2α=Unm*/nnom=8/1000=0.008（2）Ud0=IdmR=40×1.5=60VUi=Uim*=8V（極性相反）Uc=Ud0/Ks=60/40=1.5A4.已知某調(diào)速系統(tǒng)電動機數(shù)據(jù)為：PN=18KW,UN=220V,IN=94A,nN=1000r/min，Ra=0.15Ω整流裝置內(nèi)阻Rrec=0.3Ω觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=40.最大給定電壓Unm*=15V,當(dāng)主電路電流達到最大值時，整定電流反饋電壓Uim=10V計算：（1）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。（2）調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kp。5、如圖所示的系統(tǒng)，要求σ≤5%，試設(shè)計調(diào)節(jié)器。解：根據(jù)題意，該系統(tǒng)可以校正為典型Ⅰ型系統(tǒng)，也可以校正為典型Ⅱ型系統(tǒng)后加給定濾波器。校正成典型Ⅱ型系統(tǒng)時，若取h=5，則T1=0.1，hT1=5×0.01=0.05，T1＞hT2。因此可以把大慣性環(huán)節(jié)1/（0.1s+1）近似處理為積分環(huán)節(jié)1/（0.1s），故系統(tǒng)控制對象的傳遞函數(shù)為采用PI調(diào)節(jié)器校正，則開環(huán)傳遞函數(shù)為按Mpmin準(zhǔn)則故調(diào)節(jié)器參數(shù)這時超調(diào)量σ=37.6%，為了減小超調(diào)量，輸入通道加一給定濾波器取濾波時間常數(shù)T0=τ=0.05，超調(diào)量σ=2.8%＜5%，滿足要求。最后還要校驗一下近似條件是否滿足、即，滿足近似條件。二選擇題1直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中出現(xiàn)電源電壓波動和負載轉(zhuǎn)矩波動時，（A）。AACR抑制電網(wǎng)電壓波動，ASR抑制轉(zhuǎn)矩波動BACR抑制轉(zhuǎn)矩波動，ASR抑制電壓波動CACR放大轉(zhuǎn)矩波動，ASR抑制電壓波動DACR放大電網(wǎng)電壓波動，ASR抑制轉(zhuǎn)矩波動2橋式可逆PWM變換器給直流電動機供電時采用雙極性控制方式，其輸出平均電壓等于（B）。ABCD3與機組相比，相控整流方式的優(yōu)點是（A、B、C、D），缺點是（E、F）。A功率放大倍數(shù)小于1000倍B可逆運行容易實現(xiàn)C控制作用的快速性是毫秒級D占地面積小，噪音小E高次諧波豐富F高速時功率因數(shù)低4系統(tǒng)的靜態(tài)速降△ned一定時，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相同時，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。A調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)B電網(wǎng)電壓波動C負載D測速機勵磁電流7轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)后，發(fā)現(xiàn)原定正向與機械要求的正方向相反，需改變電機運行方向。此時不應(yīng)（C）。A調(diào)換磁場接線B調(diào)換電樞接線C同時調(diào)換磁埸和電樞接線D同時調(diào)換磁埸和測速發(fā)電機接線8一個設(shè)計較好的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作時（C）。A兩個調(diào)節(jié)器都飽和B兩個調(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)流又有脈動環(huán)流B有直流環(huán)流但無脈動環(huán)流C既無直流環(huán)流又無脈動環(huán)流D無直流環(huán)流但有脈動環(huán)流10普通邏輯無環(huán)流（既無推β又無準(zhǔn)備）可逆調(diào)速系統(tǒng)中換向時待工作組投入工作時，電動機處于（B）狀態(tài)。Ａ回饋制動Ｂ反接制動Ｃ能耗制動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，如果勵磁電源合閘，電樞回路亦同時通電，給定由ACR輸入端加入且產(chǎn)生恒定的額定電流，則（）。（假定電機不帶機械負載）Ａ電機會穩(wěn)定運轉(zhuǎn)Ｂ電機不會運轉(zhuǎn)Ｃ電機會加速到最高轉(zhuǎn)速Ｄ過流跳閘12速度單閉環(huán)系統(tǒng)中，不能抑制（）的擾動。A調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)B電網(wǎng)電壓波動C負載D測速機勵磁電流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抗負載干擾能力弱B動態(tài)速降增大C恢復(fù)時間延長D抗電網(wǎng)電壓擾動能力增強15輸入為零時輸出也為零的調(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下列電動機哪個環(huán)節(jié)是比例慣性環(huán)節(jié)ABCD17直流電動反并聯(lián)晶閘管整流電源供電的可逆調(diào)速系統(tǒng)給定為零時，主要停車過程是A本橋逆變，回饋制動B它橋整流，反接制動C它橋逆變，回饋制動D自由停車18直流電動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，主要停車過程是A本橋逆變，回饋制動B它橋整流，反接制動C它橋逆變，回饋制動D自由停車8下圖為單閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。解：(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）負反饋環(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_。四分析與計算題1如下圖，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。已知參數(shù)：電動機：，，，，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：電流反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；（5分）突增負載后又進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，則ACR的輸出電壓、變流裝置輸出電壓，電動機轉(zhuǎn)速，較之負載變化前是增加、減少，還是不變？為什么？（5分）如果速度給定不變時，要改變系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速，可調(diào)節(jié)什么參數(shù)？（5分）若要改變系統(tǒng)起動電流應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？此時，設(shè)為正電壓信號，在右圖ASR中應(yīng)調(diào)節(jié)中哪個電位器？（5分）當(dāng)電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的值；（10分）解：(1)評分標(biāo)準(zhǔn)：各2.5分，公式對數(shù)值結(jié)果錯扣1分，量綱錯扣0.5分，公式錯不給分。(2)(3)因為所以調(diào)節(jié)可以改變轉(zhuǎn)速。(4)因為，起動時轉(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電流，為正時，起動時ASR輸出為負，所以應(yīng)調(diào)節(jié)來改變起動電流。不能改變電流反饋系數(shù)，因為它還影響電流環(huán)的動特性。(5)評分標(biāo)準(zhǔn)：分析出起動ASR飽和，結(jié)果全對，滿分；沒有分析出起動ASR飽和，沒寫公式扣3分，其它扣4-5分。2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中如反饋斷線會出現(xiàn)什么情況，正反饋會出什么情況？答：反饋斷線后，，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