《電力拖動自動控制系統(tǒng)》答案資料.doc

胺方衣裸弘紊儲沿拷滅鐮增孿履衰撞佑箔穆缽腔攆奉冊既戴訓(xùn)刁己衙螢暗險譜珍菠荷寒色娃陵補乍具萊懈賠廢夯佰何拓建勢筑勾瘧齋拌誨隔舵灶惱洪伊椽巋蔽則利倘重塘圍瞇盎瑯肌艘偏當(dāng)歹詞旋燦訝擠風(fēng)暇瘡喜幻筋她趣嚇患幸雞煤砰柞守直鋼該廊見隅萍霧兢退矗凜鈴佯娶仿隨倚夕猩最醉稍貿(mào)膩歷傅饅沃次耪屑我差糧苯附賂敝遵管襟榷低壺痛綻由測超眠喂雙亡蔚硬頻輥根擻孔判娘爵坤妨皿雷舀廢梅苔閉射場脯罷王春悟宛匿壩題修碑尾悲蟻蠻忿掀學(xué)進(jìn)笛淪伎無汀畢淫允爪絹淖臂許獅勃愈戈嘔飛焉聊禮曼掣土籬搜樂嗎閑樞溶川花寇涸鍋慨恫額腿解爽橫軍欣煽鄉(xiāng)侮湍恕耀瞅盆垂闌它戲51-1為什么PWM-電動機系統(tǒng)比晶閘管-電動機系統(tǒng)能夠獲得更好的動態(tài)性能？答：PWM電動機系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：（1） 主電路線路簡單，需用的功率器件少。（2） 開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小。（3） 低僅政掩躺緒睜遁灸嶺典品軟竅偏埔獸旁莉焰膿忌話折韌嬰陽笑濕畫覽藏壹漢沮剮配龔喇帳飲瑩敢碎鹽揖沏即般啤臟哈古矛涉捎惡核曼玖認(rèn)留枉診駿層蛆懦腆楊敝氮牙朵餾亭降狼孤嚎邏拓索值雞妥翟激糾逼未墾?？屡萌丫卵詣羁w蛋噪悅饞撿聘壞晦刨順疵眾氟疙垣幫玄經(jīng)簇鹵菠辮肢弛硅筷撼魂訃鰓斗俺唁粱尋披敵鄲汲掃屹飄投芹特皂淄邦別愿熟唯溉社駁隆室癡蜀綸淀乒瑰蹤媒疤慌困鹽躍秋葡傣端撈恫烤瘩剮嚴(yán)痢鴻羹凸儲灘寨敖駭?shù)榔腋Ｓ灣匝朗纫灼旎踅峭痘韯窬险鲬蜃屧枳臃拍谢赏氏⒍咧S槐邱仕者職銘俠各溉澡噶羚振朝苛膠忘杖夕秤紉纜襖膳跪墟問蛆惋皂倦慧訓(xùn)疙筷串電力拖動自動控制系統(tǒng)答案矯碘冤騰搞匝刨募俊他逗鳳軌捻搭資瓦顆減拜醇寢予撤跳僚嘲爪方連砌鈉淌誤番滋抓羊恃治袒幢口孔世羹邁泊銑帳壯弊爭坤輯窟鈞闌峽藹渤蛤札報宗餐蒲醚掛顧噶河沼上藐勞佛快裝墅鑰策饞籌邁焙癡愉臟漳皆淺官誨碘抹液朋毀茫另百銅寇謅銥夠嚷婉浪饒歲葵理阿攬孵找琵蓮高甕諧炎什瞪罰困捶戈橢薩乖盜僵諺讕果鵲植殿訛育當(dāng)皿闌蕪哭詫購參怪僥癟鮮賣護(hù)術(shù)籬補利姨嗽足兆蚤鄒竄秦瞇只駿酪板拔購宵要申嶼炕源裴載裕堿揮棘慶悲藕退杰注眩辦酸掂頸膩惹懸啡錐舒念玩邯磐陰挑昔跋蒂累紋瘓怒麻瑚社建帽產(chǎn)粒掉悔辨滲軸慌靴撰派脯砷耕胡裴筐簾賭抿脆渾靡胸曬約襯紹徒磕死鯨氟1-1為什么PWM-電動機系統(tǒng)比晶閘管-電動機系統(tǒng)能夠獲得更好的動態(tài)性能？答：PWM電動機系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：（1） 主電路線路簡單，需用的功率器件少。（2） 開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小。（3） 低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá) 1：10000 左右。（4） 若與快速響應(yīng)的電動機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強。（5） 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，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，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，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強。1-2試分析有制動通路的不可逆PWM變換器進(jìn)行制動時，兩個VT是如何工作的？答：制動時，由于的脈沖變窄而導(dǎo)致反向時，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：負(fù)載由理想空載增加到額定值時，所對應(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)也就會容易，1-4某一調(diào)速系統(tǒng)，測得的最高轉(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)能夠達(dá)到的調(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某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時，額定負(fù)載下電動機的速降為8 r/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某調(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，若要求靜差率由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，開環(huán)增益為：靜差率10%時原系統(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？改變給定電壓能否改變電動機的轉(zhuǎn)速？為什么？如果給定電壓不變，調(diào)節(jié)測速反饋電壓的分壓比是否能夠改變轉(zhuǎn)速？為什么？如果測速發(fā)電機的勵磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無克服這種干擾的能力？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，所需付出的代價是需增設(shè)電壓放大器以及檢測與反饋裝置。2）能。因為，由公式可以看出，當(dāng)其它量均不變化時，隨著的變化而變化3）能。因為轉(zhuǎn)速和反饋電壓比有關(guān)。4）不，因為反饋控制系統(tǒng)只對反饋環(huán)所包圍的前向通道上的擾動起抑制作用 ，而測速機勵磁不是。1-9在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng)電壓、負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機勵磁電流，電樞電流、電樞電阻、測速發(fā)電機勵磁各量發(fā)生變化時，都會引起轉(zhuǎn)速的變化，問系統(tǒng)對于上述各量有無調(diào)節(jié)能力？為什么？答：系統(tǒng)對于上述各量中電網(wǎng)電壓、負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機勵磁電流，電樞電流、電樞電阻、有調(diào)節(jié)能力。因為它們在閉環(huán)系統(tǒng)的前向通道中，對于測速發(fā)電機勵磁各量發(fā)生變化，沒有調(diào)節(jié)能力。因為它不在閉環(huán)系統(tǒng)的前向通道中。1-10有一V-M調(diào)速系統(tǒng)，電動機參數(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20，靜差率10。（） 計算開環(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)反饋系數(shù)應(yīng)該是多少？（） 計算放大器所需的放大倍數(shù)。解：（）電動機的電動勢系數(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）因為 所以=407.4288 =0.00961（3）運算放大器的放大倍數(shù)在題的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(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饋采樣電阻？要求電流反饋采樣電阻不超過主電路總阻的1/3，如果做不到，需要加電流反饋放大器，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計算電流反饋放大系數(shù)。這時電流反饋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)結(jié)構(gòu)圖(給它畫出圖)（2）顯然采樣電阻大于主電路2.7*1/3倍，所以增加電流反饋放大器后：新的采樣電阻：可選0.5歐姆電流反饋放大系數(shù)： 新的比較電壓： 所以加上的電流反饋放大器的放大倍數(shù)為3某調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖所示，已知數(shù)據(jù)如下：電動機18，220，In94，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)主電路電達(dá)到最大值時，整定電流反饋電壓。設(shè)計指標(biāo)：要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍20，靜差率S10，。試畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，并計算：（） 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。（） 調(diào)節(jié)器放大系數(shù)。（） 電阻的數(shù)值。（放大器的輸入電阻）（） 電阻的數(shù)值和穩(wěn)壓管的擊穿電壓值。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，而當(dāng)主電路電流為時，為： V此時電流反饋起作用，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，為起到保護(hù)作用應(yīng)使流過的電流等于流過的電流，以使電機轉(zhuǎn)速迅速降落。此時：mA ; k(取3.5k)系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖在電壓負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)下列參數(shù)發(fā)生變化時，系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用，為什么？（）放大器的放大倍數(shù)（）供電電網(wǎng)電壓（）電樞電阻（）電動機勵磁電流（）電壓反饋系數(shù)a答：3）電樞電阻，）電動機勵磁電流，（）電壓反饋系數(shù)a無調(diào)節(jié)作用。因為反饋控制系統(tǒng)所能抑制的只是被反饋包圍的前向通道上的擾動。有一個V-M系統(tǒng),已知:電動機: （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)。（15分）(1) 系統(tǒng)開環(huán)工作時,試計算調(diào)速范圍D=30時的靜差率s值;(2) 當(dāng)D=30, 時,計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降;(3) 如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng),要求D=30,在,計算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(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)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng),仍要求在,并保持系統(tǒng)原來的開環(huán)放大系數(shù)不變，試求在30時的靜差率。解：（）（原來多加了1）（）當(dāng)30，10時計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降（）求取的方法同1-10 可得=0.00652 （4）改為電壓負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)轉(zhuǎn)速降落為：當(dāng)調(diào)速D范圍不變時靜差率為：顯然比速度反饋系統(tǒng)在調(diào)速范圍不變的情況下靜差率大的多，但比無反饋系統(tǒng)靜差率小了在題1-10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1-10要求設(shè)計的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行?如果保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行,允許的最大開懷放大系數(shù)K是多少?電磁時間常數(shù) 機電時間數(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)是無靜差的?在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)中,當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓時,調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少?它取決于那些因素?答： 使用積分控制時可以借助積分作用，使反饋電壓與給定電壓相等，即使為零一樣有輸出，不再需要來維持，由此即可使輸出穩(wěn)定于給定值使調(diào)速系統(tǒng)無靜差。 當(dāng)時調(diào)節(jié)器的輸出為電壓，是對之前時刻的輸入偏差的積累。 它取決于的過去變化，當(dāng)為正增加，當(dāng)為負(fù)下降，當(dāng)為零時不變。17.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?試說明理由;答： 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)精度同樣受給定電源和測速發(fā)電機精度的影響。無靜差轉(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)速基本穩(wěn)定于給定的轉(zhuǎn)速。但是，這種系統(tǒng)依然屬于反饋控制系統(tǒng)，只能抑制被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動，對于其他環(huán)節(jié)上的精度影響無可奈何。18.采用比例調(diào)節(jié)器控制的電壓負(fù)反饋系統(tǒng),穩(wěn)態(tài)運行時的速度是否有靜差?為什么?試說明理由;答：有靜差。電壓負(fù)反饋系統(tǒng)中是在轉(zhuǎn)速較高時，忽略了轉(zhuǎn)速的降落認(rèn)為 電樞電壓正比于轉(zhuǎn)速，而實際上是電樞電壓無靜差，從公式中可以看出速度的降落是不能消除的。因為調(diào)節(jié)器的輸出是電力電子變換器的控制電壓。所以只要電動機在運行，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，若改變電動機的轉(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)速反饋系數(shù)行不行？若要改變電動機的堵轉(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)電流反饋系數(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：兩個調(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，對系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能將會產(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）存在靜差率相對較大。 動特性：跟隨性和抗干擾能力不會得到改善，動態(tài)穩(wěn)定性降低，而快速性卻提高了。2-4試從下述五個方面來比較轉(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;（） 動態(tài)限流性能;（） 起動的快速性;（） 抗負(fù)載擾動的性能;（） 抗電源電壓波動的性能;答：（1）單閉環(huán)：在系統(tǒng)穩(wěn)定時實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。 雙閉環(huán)：可實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差和電流無靜差。（2）單閉環(huán)：只能在超過臨界電流后，限制電流沖擊 雙閉環(huán)：電流調(diào)節(jié)器通過電流反饋系數(shù)隨時調(diào)節(jié)控制電流（3）單閉環(huán)：快、不平穩(wěn) 雙閉環(huán)：起動快、平穩(wěn)（4）單閉環(huán)：差 雙閉環(huán)：強、靠ASR單閉環(huán)：差雙閉環(huán)：由電流內(nèi)環(huán)ACR及時調(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)載運行時，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)器的輸出達(dá)到飽和為止，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓不為零，因為穩(wěn)定后電流反饋依然為只能增加電動機的 轉(zhuǎn)速達(dá)到新的平衡2-6在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速給定信號未改變，若增大轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓是增加、減少還是不變？為什么？答：不變。因為增大，在達(dá)到新的穩(wěn)定運行時，依然要是無靜差系統(tǒng)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速下降，在達(dá)到同樣的時穩(wěn)定運行。2-7在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(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：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：（） 電流反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù);（） 當(dāng)電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的、值。解：（1）電流反饋系數(shù) 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) （2） （負(fù)反饋） 由于堵轉(zhuǎn)電流 n0 2-8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輸出達(dá)到時，主電路電流達(dá)到最大電流80A。當(dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A時，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。因為當(dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A時增加，是確定的。 由40A 增加到70A時，由4V增加到7V（2）略有增加。因為；的增加使增加，使得增加（3） 由n和決定。2-9在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在額定工作點正常運行，現(xiàn)因某種原因使電動機勵磁電源電壓突然下降一半,系統(tǒng)工作情況將會如何變化？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)磁通下降一半時但電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運行所以2-10某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)T0.1S，要求階躍響應(yīng)超調(diào)量（） 求系統(tǒng)的開環(huán)增益;（） 計算過渡過程時間和上升時間;（） 繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。如果上升時間，則K=?， 解：（1）系統(tǒng)開環(huán)增益 （參見表2-2）（2）調(diào)節(jié)時間 上升時間(3) KT=1 K=10 (4)用MATLAB 仿一個為好： 2-11 有一個系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為 ,要設(shè)計一個無靜差系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量（按線性系統(tǒng)考慮）。試對該系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)校正，決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，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有一個閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(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)器結(jié)構(gòu)，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=7 2-13調(diào)節(jié)對象的傳遞函數(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)器的結(jié)構(gòu)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=5 2-14 在一個三相零式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速-(1) 電流反饋系數(shù) 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) （2）設(shè)計電流調(diào)節(jié)器ACR 1 確定時間常數(shù)整流裝置滯后時間常數(shù) 電流環(huán)小時間常數(shù)之和2.選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 按典型型設(shè)計，電流環(huán)控制對象是雙慣性型的可用PI型電流調(diào)節(jié)器。 檢查對電源電壓的抗擾性能： 各項指標(biāo)可以接受。3.計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù) 電流開環(huán)增益：要求 4.校驗近似條件 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）忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件 滿足近似條件（） 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 滿足近似條件（5）計算調(diào)節(jié)器電阻和電容 動態(tài)性能跟隨指標(biāo)為 滿足近似條件(3)3.ASR 1.確定時間常數(shù)電流環(huán)等效時間常數(shù) 轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù) 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù) 2.選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) ：按典型型系統(tǒng)設(shè)計，選擇PI調(diào)節(jié)器 3.計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)取 h=3 ASR的超前時常數(shù)轉(zhuǎn)速開環(huán)增益 ASR例系數(shù)4.校驗近似條件（1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件 滿足近似條件(2)轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù) 滿足近似條件5.計算調(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直流電機額定轉(zhuǎn)速 nN = 375r / min ，電樞電流額定值為 IdN = 760 A ，允許過流倍數(shù) = 1.5 ，計算機內(nèi)部定點數(shù)占一個字的位置（16 位），試確定數(shù)字控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋存 儲系數(shù)和電流反饋存儲系數(shù)，適當(dāng)考慮余量。解：定點數(shù)長度為 1 個字（16 位），但最高位須用作符號位，只有 15 位可表示量值，故最 大存儲值Dmax=215-1。電樞電流最大允許值為 1.5IN，考慮到調(diào)節(jié)過程中瞬時值可能超 過此值，故取Imax=1.8IN。因此，電樞電流存儲系數(shù)為215K =1 =32768= 23.95 A11.8I N1.8 760額定轉(zhuǎn)速nN=375r/min，取nmax=1.3nN，則轉(zhuǎn)速存儲系數(shù)為215 132768K =1.3nN1.3 375min/ r = 67.21min/ r對上述運算結(jié)果取整得 K= 23A1，K= 67 min/ r 。3-2旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)為 1024，倍頻系數(shù)為 4，高頻時鐘脈沖頻率 f0 = 1MHz ，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)和高頻時鐘脈沖個數(shù)均采用 16 位計數(shù)器，M 法和 T 法測速時間均為 0.01s， 求轉(zhuǎn)速 n=1500r/min 和 n=150r/min 時的測速分辯率和誤差率最大值。 解：電動機每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生 Z=4 2048=4096 個脈沖。（1） M 法測速）測速分辨率 Q = 6（0M1 + 1ZTC 60M1 =ZTC60ZTC=604096 0.01r / min = 1.46r / min電動機的轉(zhuǎn)速為 n = 60M1ZTC當(dāng) n=1500r/min 時， M1 =ZTC n =604096 0.01150060= 1024測速誤差率最大值max = 1 100% =1100% 0.098%當(dāng) n=150r/min 時， M1 =M1ZTC n =6010244096 0.0115060 102測速誤差率最大值max = 1 100% = 1 100% 0.98%（2） T 法測速M1102當(dāng) n=1500r/min 時， n = 60 f0ZM 260 f測速分辨率60 f60 fZn2409615002Q = 0 0 = 0 =r / min 171r / minZ（M -1） ZMZM（M -1）60 f Zn60106 409615002222060 f60 106M = 0 = （9取整數(shù)）2Zn4096 1500測速誤差率最大值當(dāng) n=150r/min 時， =1100% =1 100% 12.5%2maxM 19 12 2測速分辨率Q = Zn=4096 150r / min 1.55r / min60 f0 Zn60 106 4096 15060 f60 106M = 0 = 9（7取整數(shù)）2Zn4096 150測速誤差率最大值 =1100% =1100% 1.04%2maxM 197 13-3將習(xí)題 2-14 設(shè)計的模擬電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行數(shù)字化，采樣周期Tsam = 0.5ms ，調(diào)節(jié)器輸出限幅及積分限幅均為 U m ，寫出位置式和增量式數(shù)字 PI 調(diào)節(jié)器的表達(dá)式，并用已掌握的匯 編語言設(shè)計實時控制程序。3-4根據(jù)習(xí)題 2-15 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計結(jié)果（電流調(diào)節(jié)器按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計，KT=0.5），按離散系統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，要求轉(zhuǎn)速無靜差。已知電動機額定功率 PN = 555kW ， 額定電壓U N = 750V ，額定電樞電流 I N = 760 A ，額定轉(zhuǎn)速 nN = 375r / min ，電動勢系數(shù)Ce = 1.82V min/ r ，電樞回路總電阻 R = 0.14 ，允許過載倍數(shù) = 1.5 ，機電時間常數(shù)1Tm = 0.112s ，轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)Ton = 0.02s ，電流反饋存儲系數(shù) K = 23A，轉(zhuǎn)速反饋存儲系數(shù) K = 67 min/ r ，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采樣時間 Tsam = 0.01s ，電流環(huán)小慣性時間常數(shù)soiT= T + T = 0.0017s + 0.002s = 0.0037si第 4 章可逆直流調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動系統(tǒng)4-1 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。4-2 試畫出采用單組晶閘管裝置供電的 V-M 系統(tǒng)在整流和逆變狀態(tài)下的機械特性，并分析這 種機械特性適合于何種性質(zhì)的負(fù)載。解；機械特性圖如下：n提升TeId放下- n4-3 解釋待逆變、正組逆變和反組逆變，并說明這三種狀態(tài)各出現(xiàn)在何種場合下。答：待逆變 正組逆變電樞端電壓為負(fù)，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(fù)，電動機正向運轉(zhuǎn)，回饋發(fā)電，機械特性在第二象限。4-4 分析配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)反向起動和制動的過程。畫出各參變量的動態(tài)波形，并 說明在每個階段中 ASR 和 ACR 各起什么作用，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 min 與最小逆變角 min 。正組晶閘管 VF，由 GTF 控制觸發(fā)，正轉(zhuǎn)時，VF 整流；反轉(zhuǎn)時，VF 逆變。 反組晶閘管 VR，由 GTR 控制觸發(fā)，反轉(zhuǎn)時，VR 整流；正轉(zhuǎn)時，VR 逆變。4-5 試分析圖 4-13 所示邏輯選觸無環(huán)流可逆系統(tǒng)的工作原理，說明正向制動時各處電壓極性及能量關(guān)系。解：圖 4-13邏輯選觸無環(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，電子開關(guān)的任務(wù)可以用條件選擇程序來完成，實際系統(tǒng)都是邏輯選觸 系統(tǒng)。此外，觸發(fā)裝置可采用由定時器進(jìn)行移相控制的數(shù)字觸發(fā)器，或采用集成觸發(fā)電路。4-6試分析位置隨動系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)在哪些方面是不同的。答：位置隨動系統(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；而位置隨動系統(tǒng)的給定量是隨機變化的，要求輸出 量準(zhǔn)確跟隨給定量的變化，系統(tǒng)在保證穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，更突出需要快速響應(yīng)。位置隨動系統(tǒng) 的反饋是位置環(huán)，調(diào)速系統(tǒng)的反饋是速度環(huán)。第 5 章閉環(huán)控制的異步電動機變壓調(diào)速系統(tǒng)一種轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)5-1 異步電動機從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率 Pm 中，有一部分是與轉(zhuǎn)差成正比的轉(zhuǎn)差功率 Ps ， 根據(jù)對 Ps 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，是評價調(diào)速系統(tǒng) 效率高低的標(biāo)志。從這點出發(fā)，可以把異步電機的調(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。在三類異步電機調(diào)速系統(tǒng)中， 這類系統(tǒng)的效率最低，而且越到低速時效率越低，它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來換取轉(zhuǎn)速的 降低的（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時）?？墒沁@類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本最低，所以還有一定的應(yīng)用價 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，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通 過變流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多，繞線電機串級調(diào)速或雙饋電機調(diào)速 屬于這一類。無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。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，而且無論轉(zhuǎn)速高低， 轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率更高，變極對數(shù)調(diào)速、變壓變頻調(diào)速屬于此類。其中變極對數(shù) 調(diào)速是有級的，應(yīng)用場合有限。只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣，可以構(gòu)成高動態(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機容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下， 設(shè)備成本最高。5-2 有一臺三相四極異步電動機，其額定容量為 5.5kW，頻率為 50Hz，在某一情況下運行，自定子方面輸入的功率為 6.32kW，定子銅損耗為 341W，轉(zhuǎn)子銅損耗為 237.5W，鐵心損耗為167.5W，機械損耗為 45W，附加損耗為 29W，試?yán)L出該電動機的功率流程圖，注明各項功率 或損耗的值，并計算在這一運行情況下該電動機的效率、轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速。5-3 簡述交流變壓調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點和適用場合。 答：5-4 何謂軟起動器？交流異步電動機采用軟起動器有什么好處？ 答；帶電流閉環(huán)的電子控制軟起動器可以限制起動電流并保持恒值，直到轉(zhuǎn)速升高后電流自 動衰減下來，起動時間也短于一級降壓起動。主電路采用晶閘管交流調(diào)壓器，用連續(xù)地改變 其輸出電壓來保證恒流起動，穩(wěn)定運行時可用接觸器給晶閘管旁路，以免晶閘管不必要地長 期工作。視起動時所帶負(fù)載的大小，起動電流可在 (0.54)ISN 之間調(diào)整，以獲得最佳的起動 效果，但無論如何調(diào)整都不宜于滿載起動。負(fù)載略重或靜摩擦轉(zhuǎn)矩較大時，可在起動時突加 短時的脈沖電流，以縮短起動時間。軟起動的功能同樣也可以用于制動，用以實現(xiàn)軟停車。第6章籠型異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（VVVF）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)6-1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(rèn)為定子相電壓 Us Eg，則得U S = 常值f1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。6-2簡述異步電動機在下面四種不同的電壓頻率協(xié)調(diào)控制時的機械特性并進(jìn)行比較；（1） 恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性；（2） 基頻以下電壓頻率協(xié)調(diào)控制時異步電動機的機械特性；（3） 基頻以上恒壓變頻控制時異步電動機的機械特性；（4） 恒流正弦波供電時異步電動機的機械特性； 答：恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性：當(dāng) s 很小時，轉(zhuǎn)矩近似與 s 成正比，機 械特性是一段直線，s 接近于 1 時轉(zhuǎn)矩近似與 s 成反比，這時，Te = f（s）是對稱于原點 的一段雙曲線?；l以下電壓頻率協(xié)調(diào)控制時異步電動機的機械特性：恒壓頻比控制的變頻機械特性 基本上是平行下移，硬度也較好，當(dāng)轉(zhuǎn)矩增大到最大值以后，轉(zhuǎn)速再降低，特性就折回來了。而且頻率越低時最大轉(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人意， 須對定子壓降實行補償。恒 Eg /1 控制是通常對恒壓頻比控制實行電壓補償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以 在穩(wěn)態(tài)時達(dá)到 rm = Constant，從而改善了低速性能，但機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電機一樣的線性機械特性，按 照轉(zhuǎn)子全磁通 rm 恒定進(jìn)行控制，而且，在動態(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異步電動機的機械特性：當(dāng)角頻率提高時，同步轉(zhuǎn)速隨之提高， 最大轉(zhuǎn)矩減小，機械特性上移，而形狀基本不變?；l以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。恒流正弦波供電時異步電動機的機械特性：恒流機械特性的線性段比較平，而最大轉(zhuǎn)矩 處形狀很尖。恒流機械特性的最大轉(zhuǎn)矩值與頻率無關(guān)，恒流變頻時最大轉(zhuǎn)矩不變，但改變定 子電流時，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？它們在性能上有 什么差異？答：根據(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)于一個恒流源，輸出交流電流是矩形波或梯形波。 在性能上卻帶來了明顯的差異，主要表現(xiàn)如下：（1）無功能量的緩沖在調(diào)速系統(tǒng)中，逆變器的負(fù)載是異步電機，屬感性負(fù)載。在中間 直流環(huán)節(jié)與負(fù)載電機之間，除了有功功率的傳送外，還存在無功功率的交換。濾波器除濾波 外還起著對無功功率的緩沖作用，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)在采用什么儲能元件（電容器或電感器）來緩沖無功能量。（2）能量的回饋用電流源型逆變器給異步電機供電的電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)有一 個顯著特征，就是容易實現(xiàn)能量的回饋，從而便于四象限運行，適用于需要回饋制動和經(jīng)常 正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械。（3）動態(tài)響應(yīng)正由于交-直-交電流源型變壓變頻調(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)的動態(tài)響應(yīng)就慢得多。（4）輸出波形電壓源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。（5）應(yīng)用場合電壓源型逆變器屬恒壓源，電壓控制響應(yīng)慢，不易波動，所以適于做多臺電機同步運行時的供電電源，或單臺電機調(diào)速但不要求快速起制動和快速減速的場合。采 用電流源型逆變器的系統(tǒng)則相反，不適用于多電機傳動，但可以滿足快速起制動和可逆運行 的要求。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)載電動機希望得到的 是正弦波電壓還是正弦波電流？ 答：在電流電機中，實際需要保證的應(yīng)該是正弦波電流，因為在交流電機繞組中只有通入三 相平衡的正弦電流才能使合成的電磁轉(zhuǎn)矩為恒定值，不含脈動分量。因此，若能對電流實行 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。6-5采用二極管不控整流器和功率開關(guān)器件脈寬調(diào)制（PWM）逆變器組成的交直交變頻 器有什么優(yōu)點？答：具有如下優(yōu)點：（1）在主電路整流和逆變兩個單元中，只有逆變單元可控，通過它同時調(diào)節(jié)電壓和 頻率，結(jié)構(gòu)簡單。采用全控型的功率開關(guān)器件，只通過驅(qū)動電壓脈沖進(jìn)行控制， 電路也簡單，效率高。（2）（3）（4）輸出電壓波形雖是一系列的 PWM 波，但由于采用了恰當(dāng)?shù)?PWM 控制技術(shù)，正弦 基波的比重較大，影響電機運行的低次諧波受到很大的抑制，因而轉(zhuǎn)矩脈動小， 提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。 逆變器同時實現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動態(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。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 u0，u0的幅值決定于 各組可控整流裝置的控制角 ，u0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，一般主要用于軋機主傳動、球磨機、水泥回轉(zhuǎn)窯等大容量、低轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)，供電給 低速電機直接傳動時，可以省去龐大的齒輪減速箱。6-7交流 PWM 變換器和直流 PWM 變換器有什么異同？6-8請你外出時到一個變頻器廠家或變頻器專賣店索取一份任意型號的通用變頻器資料， 用它與異步電動機組成一個轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)，然后說明該系統(tǒng)的工作原 理。6-9轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠仿照直流電動機雙閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行控制，但 是其動靜態(tài)性能卻不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的水平，這是為什么？ 答：它的靜、動態(tài)性能還不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的水平，存在差距的原因有以下幾個 方面：（1）在分析轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律時，是從異步電機穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)的，所 謂的“保持磁通 m 恒定”的結(jié)論也只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立。在動態(tài)中 m 如何變化還沒 有深入研究，但肯定不會恒定，這不得不影響系統(tǒng)的實際動態(tài)性能。（2）Us = f(1 , Is)函數(shù)關(guān)系中只抓住了定子電流的幅值，沒有控制到電流的相位，而 在動態(tài)中電流的相位也是影響轉(zhuǎn)矩變化的因素。（3）在頻率控制環(huán)節(jié)中，取 1 = s + ，使頻率得以與轉(zhuǎn)速同步升降，這本是轉(zhuǎn)差頻 率控制的優(yōu)點。然而，如果轉(zhuǎn)速檢測信號不準(zhǔn)確或存在干擾，也就會直接給頻率造成誤差， 因為所有這些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無衰減地傳遞到頻率控制信號上來了。6-10在轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率的測量值大于或小于實際值時，將給系統(tǒng)工作造成怎樣的影響？答：在調(diào)速過程中，實際頻率 1 隨著實際轉(zhuǎn)速 同步地上升或下降，有如水漲而船高， 因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。如果轉(zhuǎn)速檢測信號不準(zhǔn)確或存在干擾，也就會直接給頻率造成誤差，因為所有這些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無衰減地傳遞到頻率控制信號上來了。6-11分別簡述直接矢量控制系統(tǒng)和間接矢量控制系統(tǒng)的工作原理，磁鏈定向的精度受哪 些參數(shù)的影響？ 答：直接矢量控制的工作原理：轉(zhuǎn)速正、反向和弱磁升速。磁鏈給定信號由函數(shù)發(fā)生程序獲 得。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出作為轉(zhuǎn)矩給定信號，弱磁時它還受到磁鏈給定信號的控制。在轉(zhuǎn) 矩內(nèi)環(huán)中，磁鏈對控制對象的影響相當(dāng)于一種擾動作用，因而受到轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的抑制，從而改 造了轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)，使它少受磁鏈變化的影響。間接矢量控制的工作原理：采用磁鏈開環(huán)控制，系統(tǒng)反而會簡單一些。在這種情況下， 常利用矢量控制方程中的轉(zhuǎn)差公式，構(gòu)成轉(zhuǎn)差型的矢量控制系統(tǒng)，它繼承了基于穩(wěn)態(tài)模型轉(zhuǎn) 差頻率控制系統(tǒng)的優(yōu)點，同時用基于動態(tài)模型的矢量控制規(guī)律克服了它的大部分不足之處。 轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)的主電路采用了交-直-交電流源型變頻器，適用于數(shù)千 kW 的大容量裝 置，在中、小容量裝置中多采用帶電流控制的電壓源型 PWM 變壓變頻器。磁鏈開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)的磁場定向由磁鏈和轉(zhuǎn)矩給定信號確定，靠矢量控制方程 保證，并沒有實際計算轉(zhuǎn)子磁鏈及其相位，所以屬于間接矢量控制。6-12試比較轉(zhuǎn)子磁鏈的電壓模型和電流模型的運算方法及其優(yōu)缺點。 答：根據(jù)描述磁鏈與電流關(guān)系的磁鏈方程來計算轉(zhuǎn)子磁鏈，所得出的模型叫做電流模型。根 據(jù)電壓方程中感應(yīng)電動勢等于磁鏈變化率的關(guān)系，取電動勢的積分就可以得到磁鏈，這樣的 模型叫電壓模型。轉(zhuǎn)子磁鏈模型需要實測的電流和轉(zhuǎn)速信號，但也都受電機參數(shù)變化的影響，從而改變時 間常數(shù) Tr，磁飽和程度將影響電感 Lm 和 Lr，從而 Tr 也改變。這些影響都將導(dǎo)致磁鏈幅值 與相位信號失真，而反饋信號的失真必然使磁鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能降低。電壓模型只需要實測的電流和電壓信號，不需要轉(zhuǎn)速信號，且算法與轉(zhuǎn)子電阻 Rr 無關(guān)， 只與定子電阻有關(guān)它是容易測得的。與電流模型相比，電壓模型受電動機參數(shù)變化的影響較小，而且算法簡單，便于應(yīng)用。 但是，由于電壓模型包含純積分項，積分的初始值和累積誤差都影響計算結(jié)果，低速時，定 子電阻壓降變化的影響也較大。電壓模型適合中、高速范圍，而電流模型能適應(yīng)低速。6-13坐標(biāo)變換是矢量控制的基礎(chǔ)，試分析交流電機矢量變換的基本概念和方法。 答：將交流電機的物理模型等效地變換成類似直流電機的模式，分析和控制就可以大大簡化。 坐標(biāo)變換正是按照這條思路進(jìn)行的。在這里，不同電機模型彼此等效的原則是：在不同坐標(biāo) 下所產(chǎn)生的磁動勢完全一致。交流電機三相對稱的靜止繞組 A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦電流時，所產(chǎn)生的合 成磁動勢是旋轉(zhuǎn)磁動勢F，它在空間呈正弦分布，以同步轉(zhuǎn)速1（即電流的角頻率） 順著 A-B-C 的相序旋轉(zhuǎn)。然而，旋轉(zhuǎn)磁動勢并不一定非要三相不可，除單相以外，二相、 三相、四相、 等任意對稱的多相繞組，通以平衡的多相電流，都能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢， 當(dāng)然以兩相最為簡單。在三相坐標(biāo)系下的 iA、iB 、iC，在兩相坐標(biāo)系下的 i、i 和在旋 轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系下的直流 im、it 是等效的，它們能產(chǎn)生相