電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(阮毅陳伯時(shí))課后規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)答案包括思考題和課后習(xí)題集

1、/.電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（ 阮毅 陳伯時(shí)）課后答案包括思考題和課后習(xí)題第2章2- 1直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點(diǎn)？答：調(diào)壓調(diào)速，弱磁調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速。特點(diǎn)略。2- 2簡(jiǎn)述直流PWM變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。答：直流PWM變換器基本結(jié)構(gòu)如圖，包括IGBT和續(xù)流二極管。三相交流電經(jīng) 過整流濾波后送往直流PWM變換器，通過改變直流 PWM變換器中IGBT的控 制脈沖占空比，來調(diào)節(jié)直流 PWM變換 器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。2-3直流PWM變換器輸出電壓的特征是什么？答：脈動(dòng)直流電壓。2=4為什么直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)比V-M系統(tǒng)能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)

2、性能？答:直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。 其中直流PWM 變換器的時(shí) 間常數(shù)Ts等于其IGBT控制脈沖周期（1/fc），而晶閘管整流裝 置的時(shí)間常數(shù)Ts通常取其最大 失控時(shí)間的一半（1/（ 2mf）。因fc 通常為kHz 級(jí)，而f通常為工頻（50或60Hz）為一周內(nèi)），m整流電壓的脈波數(shù)，通 常也不會(huì)超過20,故直流PWM變換器時(shí)間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時(shí)間常數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動(dòng)態(tài)性能更好。2=5在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中， 當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止不動(dòng)時(shí)， 電樞兩端是否還有電壓？ 電路中是否還有電 流？為什么？答：電樞兩端還有電壓，因?yàn)樵谥绷髅}寬調(diào)速系統(tǒng)中， 電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓

3、僅取 決于直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因?yàn)殡姌须妷汉碗姌须娮?的存在。2-6直流PWM變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會(huì)產(chǎn)生 什么后果？答：為電動(dòng)機(jī)提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會(huì)使電動(dòng)機(jī)在電樞電壓瞬時(shí)值為 零時(shí)產(chǎn)生過電壓。2-7直流PWM變換器的開關(guān)頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因?yàn)槿糸_關(guān)頻率非常高，當(dāng)給直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，有可能導(dǎo)致電樞 電流還未上升 至負(fù)載電流時(shí)，就已經(jīng)開始下降了，從而導(dǎo)致平均電流總小于負(fù) 載電流，電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。2-8泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何抑制？答：泵升電壓是當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作于回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于二極管整流器的單向?qū)щ娦?/p>

4、，使得電 動(dòng)機(jī)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回交流電網(wǎng)，而只 能向?yàn)V波電容充電，造成電 容兩端電壓升高。 泵升電壓過大將導(dǎo)致電力電子開 關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電壓限制電路。2-9在晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而降低？ 答：負(fù)載增加意味著負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大，電機(jī)減速，并且在減速過程中，反電動(dòng)勢(shì)減 小，于是電 樞電流增大，從而使電磁轉(zhuǎn)矩增加，達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，電機(jī)不 再減速，保持穩(wěn)定。故負(fù)載 增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)較增加之前降低。2-10靜差率和調(diào)速范圍有何關(guān)系？靜差率和機(jī)械特性硬度是一回事嗎？舉個(gè)例子。答：D=（ nN/ n） （ s

5、/（ 1-s ）。靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速 的穩(wěn)定度的，）而機(jī)械特性硬度是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的降落 的。2-11調(diào)速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關(guān)系？為什么必須同時(shí)提才有 意義？答：D=（nN/ n） （s/（ 1-s ）。因?yàn)槿糁豢紤]減小最小靜差率，則在一定靜態(tài) 速降下，允許）的調(diào)速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調(diào)速范圍， 則在一定靜態(tài)速降下，允許的最小轉(zhuǎn)差率又大得不能滿足要求。因此必須同時(shí) 提才有意義。2-12轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些特點(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)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)是否能夠改變轉(zhuǎn)速？為什么？

6、如果測(cè)速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁發(fā)生了變 化，系統(tǒng)有無克服這種干擾的能力？（已驗(yàn)證） 答：轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié) （由轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置和電壓放大器構(gòu) 成），可獲得比 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而保證在一定靜差率下， 能夠提高調(diào)速范圍。改變給定電壓能改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖兘o定電壓則改 變實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋電壓與給定電壓的偏差，從而改變電力電子變換器的輸出電壓， 即改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，改變了轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)而不改變給定電壓能改變轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖冝D(zhuǎn)速反饋系數(shù)則改變實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋電壓，而給定電壓不變，則電壓偏差改變，從而電力電子變換器輸出電壓改變，即電動(dòng)機(jī)電樞電壓改變，轉(zhuǎn)速改變。 若測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁

7、發(fā)生變化，則反饋電壓發(fā)生變化，當(dāng)給定 電壓一定時(shí)，則電壓偏差發(fā)生變 化，從而轉(zhuǎn)速改變。故系統(tǒng)無克服測(cè)速發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁發(fā)生變化干擾的能力。2-13為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng) 積分調(diào)節(jié)器的輸 入偏差電壓 U=0時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少？它決定于哪 些因素？答：因?yàn)榉e分調(diào)節(jié)器能在電壓偏差為零時(shí)仍有穩(wěn)定的控制電壓輸出，從而克服了比例調(diào)節(jié)器必須要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一比例控制的調(diào)速系統(tǒng)存 在靜差的根本原因。 當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為零時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出電壓應(yīng) 為一個(gè)恒定的積分終值。它取決于 輸入偏差量在積分時(shí)間內(nèi)的積累，以及積分 調(diào)節(jié)器的限幅值。2-14在

8、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(cè) 速發(fā)電機(jī)精度的 影響？為什么？答：仍然受影響。因?yàn)闊o靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)誤差為零， 因此若給點(diǎn)電 源發(fā)生偏移，或者測(cè)速發(fā)電機(jī)精度受到影響而使反饋電壓發(fā)生改 變，系統(tǒng)仍會(huì)認(rèn)為是給定或轉(zhuǎn) 速發(fā)生改變，從而改變轉(zhuǎn)速，以達(dá)到電壓偏差為 零。2-15在轉(zhuǎn)速負(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(shí)系統(tǒng)是否 有調(diào)節(jié)作用？為 什么？（已驗(yàn)證）（1）放大器的放大系數(shù)Kp。 （ 2）供電電網(wǎng)電壓Ud。（ 3）電樞電阻Ra。（ 4）電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流If。 （ 5）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。答：（1）有。假設(shè)Kp減小，則控制電壓減小，則電力

9、電子變換器輸出減小， 則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下 降；而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，則反饋電壓減小，則偏差電壓增大， 則控制電壓增大，則轉(zhuǎn)速上升。（2）有。不解釋。（3）有。不解釋。（4）有。不解釋。（5）沒有。不解釋。2-16在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng) 中，突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較之負(fù)載變化前是增加、減少還是不變？在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進(jìn)入定,穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速n和整流裝置的輸出電壓 Ud是增加、減 少還是不變？（已驗(yàn)證） 答：（1）Ud減小。因負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速上升，反饋電壓增加，給定電壓偏差電壓減小， 控制電壓減小，故輸出電壓減小。（2） n不變，Ud增加。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)

10、速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓， 故不變；略。2-17閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有 哪些基本特征？它能減少或消除轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差的實(shí)質(zhì)是什么？ 一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的2-1簡(jiǎn)述直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。答：直流調(diào)速系統(tǒng)常以（調(diào)壓調(diào)速）為主， 必要時(shí)輔以（弱磁調(diào)速），以（擴(kuò)大調(diào)速范圍），實(shí)現(xiàn)（額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速）。 2-2直流調(diào)壓調(diào)速主要方案有（G-M調(diào)速系統(tǒng)，V-M調(diào)速系統(tǒng)，直流PWM調(diào)速 系統(tǒng)）。2-3 V-M調(diào)速系統(tǒng)的電流脈動(dòng)和斷續(xù)是如何形成的？如何抑制電流脈動(dòng)？11-12答：整流器輸出電壓大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，電感儲(chǔ)能，電流上升，整流器輸出 電壓小于反電動(dòng)勢(shì) 時(shí)，電感放能，電流下降。整流器輸出電壓為脈動(dòng)電壓，時(shí) 而

11、大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)而小于，從而導(dǎo) 致了電流脈動(dòng)。當(dāng)電感較小或電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)， 電流上升階段電感儲(chǔ)能不夠大，從而導(dǎo)致當(dāng)電流下降時(shí)，電感已放能完畢、電流已衰減至零，而下一個(gè)相卻尚未觸發(fā)，于是形成電流斷續(xù)。2-4看P14圖簡(jiǎn)述V-M調(diào)速系統(tǒng)的最大失控時(shí)間。14答：t1時(shí)刻某一對(duì)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)延遲角為a 1,在t2>t1時(shí)刻， 控制電壓發(fā)生變 化，但此時(shí)晶閘管已導(dǎo)通，故控制電壓的變化對(duì)它已不起作用， 只有等到下一個(gè)自然換向點(diǎn)t3時(shí)刻到來時(shí)，控制電壓才能將正在承受正電壓的 另一對(duì)晶閘管在觸發(fā)延遲角a 2后導(dǎo)通。t3-t2即為失控時(shí)間，最大失控時(shí)間即 為考慮t2=t1 時(shí)的失控時(shí)間。2-5簡(jiǎn)述V-

12、M調(diào)速系統(tǒng)存在的問題。16答：整 流器晶閘管的單向?qū)щ娦詫?dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的不可逆行性。整流器晶閘管對(duì)過電壓過電流的敏感性導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行不可靠性。整流器晶閘管基于對(duì)其門極的移相觸發(fā)控制的可控性導(dǎo)致的低功率因數(shù)性。2-6簡(jiǎn)述不可逆PWM變換器（無 制動(dòng)電流通路與有制動(dòng)電流通路）各個(gè)工作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和電流通路。17-18 2-7調(diào)速時(shí)一般以電動(dòng)機(jī)的（額定轉(zhuǎn)速）作為最高轉(zhuǎn)速。 2-8 （調(diào)速范 圍）和（靜差率）合稱調(diào)速系統(tǒng)的（穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)）。2-8 一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指（在最低轉(zhuǎn)速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍）。2-9簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)。答：在閉環(huán)系統(tǒng)中，每增

13、加（或減少）一點(diǎn)負(fù)載，就相應(yīng)地提高（或降低）一點(diǎn)電樞電壓，使電動(dòng)機(jī)在新的機(jī)械特性下工作。因此閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)上就是無數(shù)開環(huán)機(jī)械特性上各取一個(gè)相應(yīng)的工作點(diǎn)連接而成的。2-10簡(jiǎn)述比例反饋控制的規(guī)律。答：比例控制的反饋控制系統(tǒng)是（被調(diào)量有靜差）的控制系統(tǒng)；反饋控制系統(tǒng)的作用是（抵抗前向通道的擾動(dòng)，服從給定）；反饋系統(tǒng)的精度依賴于（給定和反饋檢測(cè)的 精度）。2-11簡(jiǎn)述積分控制規(guī)律答：積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。，而積分調(diào)節(jié)器的輸出則2-12比例調(diào)節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器有何不同？ 答：比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于（輸入偏差的現(xiàn)狀）答：比例部。2-14微機(jī)。2-15 旋，

14、積分部分則(最終消除穩(wěn)態(tài)偏差)(信號(hào)離散化，信息數(shù)字化)答：絕對(duì)式編碼器：常用語(yǔ)檢測(cè)轉(zhuǎn)角信包含了(輸入 偏差量的全部歷史)2-13簡(jiǎn)述比例積分控制規(guī)律。 分能(迅速響應(yīng)控制作用) 控制的調(diào)速系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？ 答： 轉(zhuǎn)編碼器分為哪幾種？各有什么特點(diǎn)？號(hào)，若需要轉(zhuǎn)速信號(hào)，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)角微分。增量式編碼器：可直接檢測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)。2-16 數(shù)字測(cè)速方法有哪些精度指標(biāo)？答：(分辨率，測(cè)速誤差率)。2-17采用旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測(cè)速方法有(M T, M/T)。高低全2-18為什么積分需限幅？ 答：若沒有積分限幅，積分項(xiàng)可能很大，將產(chǎn)生較大的退飽和超調(diào)。2-19簡(jiǎn)述帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性的特點(diǎn)。

15、答：電流負(fù)反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻KpKsR,導(dǎo)致當(dāng)Id=Idcr時(shí)，機(jī)械特性急劇下垂；比較電壓Ucom與給定電壓Un*用一致，相當(dāng)于把理想空載轉(zhuǎn)速提高 nO'=(KpKs(Un*+Ucom)/(Ce(1+K)。二、公式和特性1. 整流電壓平均值：UdO=(m/ n )Umsin(m/ n )cos a ( Um/m_ 單相 波/ 三相半波/ 三相全波_ V2U2/V2U2/V6U2/2/3/6 )2. V-M調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性方程：n=(UdO-IdR)/Ce3. 晶閘管整流器最大失控時(shí)間：Tsmax=1/mf4. 調(diào)速范圍定義式：D=nmax/nmin5. 靜差率定義

16、式：$= n/n6. 閉環(huán)靜特性與開環(huán)靜特性：ncl=(UdOcl-ldR)/Ce=(K pKsU n*-IdR)/(Ce(1+K) nop=(Ud0o p-ldR)/Ce=(K pKsU n*-ldR)/Ce7. 調(diào)速范圍，靜差率和額定速降之間的關(guān)系式(開環(huán)和閉環(huán))：D_=(nN/n_)(s/(1-s) ( ncl= nop/(1+K) ) 8.轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的 K定義 式及表達(dá)式：K=KpKs a /Ce 9.臨界開環(huán)放大倍數(shù) Kcr=(Tm(Tl+Ts)+Ts2)/(TlTs)<K (Tl=L/R | Tm=(GD2)R)/(375CeCm) 10.各種數(shù)字測(cè)速方法其分辨

17、率和測(cè)速誤差率表達(dá)式：nM=(60M1)/(ZTc) | QM=60/(ZTc) | S M=1/M1 | nT=(60f0)/(ZM2) | QT=(ZnA2)/(60f0-Zn) |ST=1/(M2-1) | nMT=(60f0M1)/(ZM2)=nT?M1 | QMT=60/(ZTc)=QM | S MT=低速 > S T | 高速一> S M | 11.連續(xù)式 PI 算式：?u(t)=Kpe(t)+(1/ t ) / (0_t)e(t)dt 12. 位置式 PI 算式：u(k)=Kpe(k)+(Tsam/ t )刀(i=0_k)e(i) 13.增量式 PI 算式： u(k)

18、=u(k)-u(k-1)=Kp(e(k)-e(k-1)+(Tsam/t )e(k) 1.V-M2.帶電流截止負(fù)反饋比例控調(diào)速-系統(tǒng)原理圖：2.(無制動(dòng)和有制動(dòng))直流 PWM變換器-電動(dòng)機(jī)-電路原理 圖：3.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)- 靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：5.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：6.帶電流截止負(fù)反饋 的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.有制動(dòng)電流通路的不可逆 PWM變換器- 直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)各工作狀態(tài)下的電壓和電流波形：制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜特性：第3章三、思考題Idm ?為什么?3- 1在恒流起動(dòng)過程中，電樞電流能否達(dá)到最大值答：不能。因?yàn)楹懔魃龠^

19、程中，電流閉環(huán)調(diào)節(jié)的擾動(dòng)是電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)， 是一個(gè)線性漸 增的斜坡擾動(dòng)量，而電流閉環(huán)采用的 PI調(diào)節(jié)器對(duì)斜坡擾動(dòng)無法 消除靜差，故Id略低于Idm。（未ASR3- 2由于機(jī)械原因，造成轉(zhuǎn)軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 驗(yàn)證） 答：電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當(dāng)大，從而使迅速達(dá)到飽 和，又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由于轉(zhuǎn)軸堵死無法提升，故ACR無法退飽和，因此系統(tǒng)處于ASR飽和狀態(tài)。3-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓 Un*不變，增加轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù) a,系 統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋 電壓Un和實(shí)際轉(zhuǎn)速n是增加、減小還是不變？（已驗(yàn)證） 答：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) a增加，則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un增

20、加，給定電壓Un*,則轉(zhuǎn)速 偏差電壓減小，則ASR給定電壓Ui*減小，則控制電壓Uc減小，則轉(zhuǎn)速n減 ??；轉(zhuǎn)速n減小，則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un減小，直到轉(zhuǎn)速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài) 時(shí)轉(zhuǎn)速反饋電壓Un不變，且實(shí)際轉(zhuǎn)速n減小。3-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，遇到下列情況會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（未通過驗(yàn)證， 求姐）（1）電流反饋極性接反。（2）轉(zhuǎn)速極性接反。答：（1）由于電流環(huán)的正反饋?zhàn)饔茫姌须娏鲗⒊掷m(xù)上升，轉(zhuǎn)速上升飛快，電 動(dòng)機(jī)飛車。（2）由于轉(zhuǎn)速環(huán)的正反饋?zhàn)饔?，ACR無法退飽和，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù) 恒流上升。3-5某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR 均采用PI調(diào)節(jié)器，ACR調(diào)試中怎樣才能做到 Uim*=6V 時(shí)，Idm=

21、20A; 如欲使 Un*=10V 時(shí)，n=1000rpm 應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？ 答：（1）調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù) B =0.3 ;（2）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) a =0.01。3-6在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，若要改變電動(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？（ = =111 ）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)a行不行？若要改變電動(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)？B。答:通?？梢哉{(diào)節(jié)給定電壓。改變Kn和Ks都不行，因?yàn)檗D(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流 調(diào)速系統(tǒng)對(duì)前 向通道內(nèi)的階躍擾動(dòng)均有能力克服。 也可以改變a,但目的通常 是為了獲得更理想的機(jī)械特性。 若要

22、改變堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)3-7轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(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：輸入偏差電壓皆是零。因?yàn)橄到y(tǒng)無靜差。則ASR輸出電壓Ui*=Ui= B Id=B IdL ; ACR輸出電壓 Uc=Ud0/Ks=M P62。3-8在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，若速度調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，或電流調(diào)節(jié)器改為比例調(diào) 節(jié)器，對(duì)系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài)性能影響如何？（2）動(dòng)態(tài)限流性能。（5）抗電源電壓波動(dòng)的性能。（1）雙（2）答：速度調(diào)節(jié)器對(duì)階躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/ （1+Krn ，或電流調(diào)節(jié)器對(duì)階 躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/ （1+Kc），而對(duì)斜坡擾動(dòng)的靜差變得更大。3-

23、9從 下述五個(gè)方面來比較轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的 轉(zhuǎn)速單閉 環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)：（1）調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。（3）起動(dòng)的快速性。（4）抗負(fù)載擾動(dòng)的性能。答：3-10根據(jù)ASR和ACR的作用，回答（均為PIR ）（已驗(yàn)證）：（ 閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行中，如果電流反饋信號(hào)線斷開，系統(tǒng)仍能正常工作嗎？ 雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，若電動(dòng)機(jī)突然失磁，最終電動(dòng)機(jī)會(huì)飛車 嗎？答：（1）穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速不變，電流減小。（2）不會(huì)飛車，而是停轉(zhuǎn)。一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的3-1為了實(shí)現(xiàn)（電流的實(shí)時(shí)控制和快速跟隨），希望電流調(diào)節(jié)器（不要）進(jìn)入飽和狀態(tài)，因此，對(duì)于靜特性來說，只有（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽

24、和與不飽和兩種情況）。3-2當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和且穩(wěn)態(tài)時(shí)，它們的輸入偏差電壓分別為（0）。3-3當(dāng)ASR輸出（達(dá)到限幅值Uim* ），轉(zhuǎn)速外環(huán)呈（開環(huán)狀態(tài)），轉(zhuǎn)速變化 對(duì)轉(zhuǎn)速環(huán)（不會(huì)）產(chǎn) 生影響，雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)（電流無靜差的單電流閉環(huán) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)）。穩(wěn)態(tài)時(shí)，Id （=） Idm。3-4電流限幅值Idm取決于（電動(dòng)機(jī)的容許過載能力和系統(tǒng)要求的最大加速 度）。3-5簡(jiǎn)述采用兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)外閉環(huán)的效果。 答：雙閉環(huán)直流調(diào)速 系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，此時(shí)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起 主要調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到Idm時(shí)，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為飽和輸出 Uim*， 此時(shí)電流調(diào) 節(jié)器起

25、主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，起到過電流的自動(dòng) 保護(hù)作用。3-6簡(jiǎn)述ASR的退飽和條件。 答：當(dāng)ASR處于飽和狀態(tài)時(shí)，若實(shí)際轉(zhuǎn)速大于 給定轉(zhuǎn)速，則反饋電壓大于給定電壓，使偏差電壓小于零，則ASR反向積分，從而退飽和，返回線性調(diào)節(jié)狀態(tài)。3-7簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速電流負(fù)反饋控制電流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程。63 3-8簡(jiǎn)述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程的特點(diǎn)。（飽和非線性控制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制）3-9雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的抗擾性能主要包括（抗負(fù)載擾動(dòng)；抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)）。 3-10簡(jiǎn)述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用。答：作為主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，使轉(zhuǎn)速快速跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)減小轉(zhuǎn)速誤差，采用

26、PIR可實(shí)現(xiàn)無靜差。對(duì)負(fù)載變化其抗擾作用。其輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)允許最大電流。3-11簡(jiǎn)述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中電流調(diào)節(jié)器的作用。答：作為內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流緊緊跟隨給定電流變化。對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用。在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，保證獲得電動(dòng)機(jī)最大允許電流， 從而加快動(dòng)態(tài)過程。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載或堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。二、公式和特性1. P62 穩(wěn)態(tài)時(shí)：Un*=Un= a n= a nO Ui*=Ui= p Id= p IdLa =Un *m/nmp =Ui*m/ldm 1.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖: 3.

27、轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速2.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特Uc=UdO/Ks=（Cen+ldR）/Ks=（Ce（Un*/ a ）+ldR）/Ks2. 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：3. 電流反饋系數(shù)：2.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖： 系統(tǒng)-動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.時(shí)間最優(yōu)的理想過渡過程： 性：第4章一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的電樞電壓瞬時(shí)值（）零，是（正4- 1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)中當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止時(shí), 負(fù)脈寬相等的交 變脈沖電壓），故（電流也是交變的），稱為（高頻微振電 流），其平均值為（），不能產(chǎn)生（平 均轉(zhuǎn)矩）。4- 2高頻微振電流對(duì)電機(jī)有何影響？答：消除電機(jī)正反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起動(dòng)力潤(rùn)滑作用。同時(shí)也增大

28、了電機(jī)的損耗。二、公式和特性1.雙極式控制可逆PWM變換器輸出電壓平均值：Ud=（2ton/T-1）Us 1.調(diào)速系統(tǒng) 四象限運(yùn)行-示意圖：2.橋式可逆PWM變換器電路-原理圖：3.橋式可逆PWM 調(diào)速系統(tǒng)主電路-原理圖：第5章5- 1對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大？電機(jī)機(jī)械特性越軟調(diào)速 范圍越大嗎？答：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時(shí)，普通籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速時(shí)的穩(wěn)定工作范圍為 0<s<sm sm本 來就不大，因此調(diào)速范圍也不大。降壓調(diào)速時(shí)，機(jī)械特性變軟， 但sm不變，故調(diào)速范圍不變。曰止 異步5- 2異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，為何要電壓協(xié)調(diào)控制？在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)， 保持電 壓恒定

29、是否可 行？為何在基頻以下時(shí)，采用恒壓頻比控制，而在基頻以上保持 電壓恒定？答：因?yàn)槎ㄗ与妷侯l率變化時(shí)，將導(dǎo)致氣隙磁通變化，影響電動(dòng)機(jī)工作。在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，若保持電壓恒定，則在基頻以上時(shí)，氣隙磁通將減少，電動(dòng)機(jī)將 出力不 足；而在基頻以下時(shí)，氣隙磁通將增加，由于磁路飽和，勵(lì)磁電流將過 大，電動(dòng)機(jī)將遭到破壞。因此保持電壓恒定不可行。在基頻以下時(shí)，若保持電壓不變，則氣隙磁通增加，由于磁路飽和，將使勵(lì)磁電流過大，破壞電動(dòng)機(jī)，故應(yīng)保持氣隙磁通不變，即保持壓頻比不變，即采用恒壓頻比控制；而在基頻以 上 時(shí)，受繞組絕緣耐壓和磁路飽和的限制，電壓不能隨之升高，故保持電壓恒 定。曰止5-3異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速

30、時(shí)，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉(zhuǎn)矩調(diào) 速方式？為什 么？所謂恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，是否指輸出功率或轉(zhuǎn)矩恒 定？若不是，那么恒功率和恒轉(zhuǎn) 矩調(diào)速究竟是指什么？ 答：在基頻以下調(diào)速，采用恒壓頻比控制，則磁通保持恒定，又額定電流不變， 故允許輸出 轉(zhuǎn)矩恒定，因此屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。在基頻以下調(diào)速，采用恒電壓控制，則在基頻以上隨轉(zhuǎn)速的升高，磁通將減少，又額定電流不變，故允許輸出轉(zhuǎn)矩減小，因此允許輸出功率基本保持不變，屬于恒功率調(diào)速方式。恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式并不是指輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩恒定，而是額定電流下允許輸出的功 率或允許輸出的轉(zhuǎn)矩恒定。5-4基頻以下調(diào)速可以是恒壓頻比控制， 恒定子磁

31、通 © ms恒氣隙磁通 © m和 恒轉(zhuǎn)子磁通© mr的控制方式，從機(jī)械特性和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面分析與比較四 種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：恒壓頻比控制最容易實(shí)現(xiàn)，其機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能 滿足一般調(diào) 速要求，低速時(shí)需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補(bǔ)償定子阻抗壓降。 恒 定子磁通© ms恒氣隙磁通 © m和恒轉(zhuǎn)子磁通 © mr的控制方式均需要定子電 壓補(bǔ)償，控制 要復(fù)雜一些。恒定子磁通© ms和恒氣隙磁通 © m的控制方式雖 然改善了低速性能，但機(jī)械特性還 是非線性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。 恒轉(zhuǎn)子磁通©

32、; mr控制方式可以獲得和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，性能最佳。5-5常用的交流PWM有三種控制方式，分別為SPWMCFPWM和SVPWM論述它 們的基本特征及各 自的優(yōu)缺點(diǎn)。 答：略。5-6分析CFPWM空制中，環(huán)寬h對(duì)電流波動(dòng)與開關(guān)頻率的影響。答：略。5-7三相異步電動(dòng)機(jī)丫聯(lián)結(jié)，能否將中性點(diǎn)與直流側(cè)參考點(diǎn)短接？為什么？ 答：不宜。因?yàn)楫?dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行時(shí)其中性點(diǎn)可能會(huì)有不平衡電流 流過。5-8當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)由正弦對(duì)稱電壓供電， 并達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，可以定義電壓相量 U、電流相量I等，用于分析三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作狀態(tài)，545節(jié)定義的 空間矢量us、is與相量有何區(qū) 另1？在正

33、弦穩(wěn)態(tài)時(shí)，兩者有何聯(lián)系？答：空間矢量位置固定（如空間矢量 uAO固定在A相繞組軸線上），但大小 隨時(shí)間變化； 而相量大小是不變的（如有效值相量其大小即為穩(wěn)態(tài)時(shí)的有效 值），但位置隨相角變化。 穩(wěn)態(tài)時(shí)，空間矢量相當(dāng)于一種相角固定的瞬時(shí)值相 量。5=9采用SVPWM空制，用有效工作電壓矢量合成期望的輸出電壓，由于期望輸出電壓矢量是連續(xù) 可調(diào)的，因此，定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E可以是圓，這種說法是 否正確？為什么？ 答：不正確。盡管期望輸出電壓矢量是連續(xù)的，然而其作用 時(shí)間是斷續(xù)的，因此定子磁鏈?zhǔn)?量只能是斷續(xù)的。5-10總結(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，若Us=f（3 1，Is ）設(shè)置不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生什么

34、影 響？ 一般說來，正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻 率控制系統(tǒng)具有正反饋的內(nèi)環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？ 答：一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的5-1簡(jiǎn)述矢量控制的基本思想。答：將逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，以在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為目標(biāo)來控制變頻器工作。5-2異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，基頻以下調(diào)速采用（恒壓頻比）控制，稱 為（恒轉(zhuǎn)矩）調(diào) 速；基頻以上采用（保持電壓不變）控制，稱為（近似的恒功 率調(diào)速）。為什么？略5-3六拍式逆變器控制的異步電動(dòng)機(jī)正六邊形定子磁鏈的大小與（直流側(cè)電壓 Uc）成正比，而 與（電源角頻率）成反比。在基頻以下調(diào)速時(shí)，應(yīng)（保持正六 邊形定子磁鏈的最大值恒定）。若

35、 直流側(cè)電壓Ud恒定，則3 1越小時(shí)， t越 大，勢(shì)必導(dǎo)致（I W s （k） | ）增大。因此，要保持 正六邊形定子磁鏈不變，必 須使Ud/ 3 1為常數(shù)，這意味著在變頻的同時(shí)必須調(diào)節(jié)直流電壓 Ud，造成了控 制的復(fù)雜性。有效的方法是（插入零矢量）。5-4簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想。答：保持（氣隙磁通© m不變）的前提下，通過控制（轉(zhuǎn)差頻率3 s）來控 制（轉(zhuǎn)矩）。5-5轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)通過（最大轉(zhuǎn)差頻率）間接 限制（了最大的允許電流） 。5-6與直流調(diào)速系統(tǒng)相似，轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程分為（轉(zhuǎn) 矩上升）（恒轉(zhuǎn)矩、升速）與（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）三個(gè)階段：在恒轉(zhuǎn)矩升速

36、階段，（ASR 不參與調(diào)節(jié)，相當(dāng)于（轉(zhuǎn)速開環(huán)），在正反饋內(nèi)環(huán)作用下，保持（加速度恒定）； 轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR（退出飽和），進(jìn)入（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階 段），最后達(dá)到穩(wěn)態(tài)。5-7簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程。 答：轉(zhuǎn)矩上升 階段：恒轉(zhuǎn)矩升速階段： 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)：二、公式和特性1.公式略1.異步電動(dòng)機(jī)等效電路圖：2.交-直-交電壓源型PWM變頻器主電路：（各個(gè)元件作用需知）3.轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制變 壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：1.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性： 機(jī)轉(zhuǎn)子串阻調(diào)速機(jī)械特性：3.異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速機(jī)械特性： 機(jī)變壓變頻調(diào)速控制特性：2

37、.異步電動(dòng)4.異步電動(dòng)第6章一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的6-1異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)（高階、非線性、強(qiáng)耦合）的 系統(tǒng)。（多變量）6-2異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型由（磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程、運(yùn)動(dòng)方程） 組成。6-3異步電動(dòng)機(jī)每個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)牵ㄗ愿写沛湥┖停ɑジ写沛湥┲汀?-4繞組間的互感分為哪幾類？ 答：定子三相彼此之間和轉(zhuǎn)子三相彼此之間的 互感，因其位置固定，故為常值。 定子任一相與轉(zhuǎn)子任一相之間的互感，因其 相對(duì)位置變化，故為（角位移）的函數(shù)。6-5為什么說異步電動(dòng)機(jī)的三相原始數(shù)學(xué)模型不是物理對(duì)象最簡(jiǎn)潔的描述？ 答：由異步電動(dòng)機(jī)三相數(shù)學(xué)模型的約束條件（?？芍瑢?duì)于無中性線丫/Y

38、聯(lián) 結(jié)繞組的電 動(dòng)機(jī)，三相變量中只有兩相是獨(dú)立的。6-6不同坐標(biāo)系中電動(dòng)機(jī)模 型等效的原則是：（在不同坐標(biāo)下繞組所產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)相等）三相繞組可以用（互相獨(dú)立的兩相正交對(duì)稱繞組）等效代替，等效的原則是曰止 異步6-7（）6-86-9向，坐標(biāo)變換有（3/2變換及其反變換）和（2r/2s變換及其反變換）。 異步電動(dòng)機(jī)通過坐標(biāo)變換簡(jiǎn)化其數(shù)學(xué)模型時(shí)，若以靜止正交坐標(biāo)為變換方定轉(zhuǎn)子繞組的變換方式有何不同？答：異步電動(dòng)機(jī)定子繞組是靜止的，因此必須通過（3/2變因此只要進(jìn)行（3/2變換）即可，而轉(zhuǎn)子繞組是旋轉(zhuǎn)的，換）及（2r/2s變換），才能變換到（靜止兩相正交坐標(biāo)系）。6-10 （3/2變換）將（按2

39、n /3分布的三相繞組）等效為（互相垂直的兩相繞 組），消除了（定子三相繞組間）以及（轉(zhuǎn)子三相繞組間）的相互耦合，減小 了狀態(tài)變量的維數(shù)，簡(jiǎn)化了定轉(zhuǎn)子 的自感矩陣。6-11（ 2r/2s變換）將（相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定轉(zhuǎn)子繞組）等效為（相對(duì)靜止的等效繞組） 消除了（定轉(zhuǎn)子繞組間夾角對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響）。6-12 （2r/2s變換）將非線性耦合矛盾從磁鏈方程轉(zhuǎn)移到電壓方程， 象的（非線性耦 合程度。）6-13 （2s/2r變換）是用（旋轉(zhuǎn)繞組）代替（原來靜止的定子繞組）效的轉(zhuǎn)子繞組與等 效的定子繞組（重合），且保持（嚴(yán)格同步） 轉(zhuǎn)子繞組間（不存在）相對(duì)運(yùn)動(dòng)。沒有改變對(duì)，并使等 ,等效后定6-14 （靜止正

40、交坐標(biāo)系動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型）一 > （旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型）轉(zhuǎn) 速為（）。6-15旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系的優(yōu)點(diǎn)在于（增加了一個(gè)輸入量3 1,提高了系統(tǒng)控制的自 由度）。二、公式和特性1.異步電動(dòng)機(jī)三相動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：磁鏈方程 +電壓方 程+轉(zhuǎn)矩方程+運(yùn)動(dòng)方程+約束條件：曰止 異步習(xí)題解答（供參考）習(xí)題二2.2系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 1000100r/min，要求靜差率s=2%，那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是s) 1000 0.02/(10 0.98) 2.04rpm系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04rpm 。2.3某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特性為n0 max1500r/min，最低轉(zhuǎn)速特性為n0 min

41、解：1）調(diào)速范圍D nmax/nmin （均指額定負(fù)載情況下）n maxn 0maxnN 1500 151485nmin n 0minnN 150 15135ID nmax / nmin1485/13511150r/min，帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落nN 15r/min，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降2)靜差率snn0 15/150 10%不變，試問系統(tǒng)能夠達(dá)到的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)允許的靜差率是多少?2.4 直流電動(dòng)機(jī)為 PN=74kW,UN=220V , In=378A , nN=1430r/min , Ra=0.023 Q。相控整流器內(nèi)阻Rrec=0.022 Q。采用降壓調(diào)速。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械要求 s=2

42、0%時(shí)，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。如果 s=30%時(shí)，則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少？解：Ce (Un InRs)/nN(220 378 0.023)/1430 0.1478V/rpmn InR/Cg378(0.023 0.022)/0.1478 115rpmnN S/n(1s)14300.2/115(10.2)3.1nN S/n(1s)14300.3/115(10.3)5.33某龍門刨床工作臺(tái)采用V-M調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動(dòng)機(jī)60kW,UN220V , In 305 A,nN1000r/min，主電路總電阻R=0.18 Q ,Ce=0.2V2.5Pn?min/r,求:(1 )當(dāng)電流連續(xù)時(shí),在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)

43、速降落nN為多少?(2)開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率Sn多少?(3 )右要滿足D=20,sw 5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落nN又為多少？解：(1) nN|n R/Ce 305 0.18/0.2 274.5r/minSnn/no 274.5/(1000274.5)21.5%nNS/D(1 s)1000 0.05/20 0.952.63r/min2.6有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，已知給定電壓Uu 8.8V、比例調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kp 2、晶閘管裝置放大系數(shù) Ks 15、反饋系數(shù)丫 =0.7。求: (1)輸出電壓Ud ；(2)若把反饋線斷開，Ud為何值？開環(huán)時(shí)的輸出電壓是

44、閉環(huán)是的多少倍？ (3)若把反饋系數(shù)減至丫 =0.35，當(dāng)保持同樣的輸出電壓時(shí)，給定電壓Uu應(yīng)為多少?解: (1) Ud KpKsUU/(1 KpKs )2 15 8.8(1 2 15 0.7) 12VUd 8.8 2 15264V ,開環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的 22倍 U； Ud(1 KpKs )/KpKs 12 (1 2 15 0.35)/(2 15) 4.0V2.7某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r/min150r/min，要求系統(tǒng)的靜差率 S 5%，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) DnnS/ nN 1 s

45、101500 2%/ nN 98%nN1500 2%/98% 103.06r/min2) Kn°p/ ncl 1100/3.06 131.72.8某閉環(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8 r/min，如果將開環(huán)放大倍數(shù)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？解:nop1 Kncl1 158 128如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為:nclnop/1 K128/ 1304.13rpm在同樣靜差率要求下，D可以擴(kuò)大ncl1/ ncl 21.937倍2.9電阻Ra=1.5 Q,電樞回路電抗器電阻 大倍數(shù)Ks=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速

46、范圍(1)(2)(3)(4)Ce22012.5 1.5 /1500201.25/15000.134Vmin/rUnnopInI NR /CeR /Ce 12.5 3.3/0.134307.836r / minnN ins/D 1 s 1500 10% (20*90% )8.33r / min所以，ncl8.33r/min有一 V-M 調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù)PN=2.2kW, U n=220V, In=12.5A, n n=1500 r/min，電樞RL=0.8 Q,整流裝置內(nèi)阻 Rrec=1.0 Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放 D=20，靜差率 S<=10% °rici°計(jì)算開環(huán)

47、系統(tǒng)的靜態(tài)速降nop和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降采用轉(zhuǎn)速負(fù)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。調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)Un*=15V時(shí)，ld=|N , n=nN ,則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)a應(yīng)該是多少？計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。解：(1)Un3J+7丄；AL； A 乩 UPEM(3)(4)n KpKsUn ldR/Ce1 K KUn/ 1K IdR/Ce1 Knop /nci1307.836/8.33 135.955150035.955 15/1 35.95512.53.3/ 0.134 135.9550.0096V min/K * C可以求得，KpeKs*也可以用粗略算法：r35.955

48、* 0.13435* 0.009614.34Un Un n，Un 15n 15000.01Kp KCe/KsKp35.955 0.134/35 0.0113.762.10在題2.9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Idbi 2In，臨界截止電流Idcr 1.2In，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電阻的 1/3 ,如果做不到，需要增加電流反饋放大器，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計(jì)算電流反饋放大系數(shù)。這時(shí)電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少?1 dbl2I N25A，I dcr1.2In15A1 dcrU com/Rs15 Ucom

49、/ Rs1 dblU：U com/Rs2515U com/ RsRsU com151.522.5V(R /3)1.01.50.8 /31.1 ,Rs(R /3)解：(1)1.5(2)不符合要求，取Rs1.1 ,需加電流反饋放大器由于需要的檢測(cè)電阻值大，信號(hào)大的要求，則必須采用放大器，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大。為此,取 Rs 1.1 ，則 Ucom Idcr Rs 15 1.116.5V說明要求的電流信號(hào)值也大。要同時(shí)滿足檢測(cè)電阻小和電流+/.(1)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。(3) 當(dāng) Id Ider 時(shí)，有n Kp KsUn/Ce 1 KKp “KjRsid Ueom /

50、Ce1 K Rld/Ce1 KKpKsUnKiUcom / Ce 1 KR KpKsKiRs Id / Ce1 K當(dāng)n=0時(shí),idbl KpKs UnKiUeom / RKp KsKiRsUnKiUcom/KiRs2515 16.5K/1.1 K Ki15/ 22.513.51.362.11在題2.9的系統(tǒng)中，若主電路電感L=50mH ,2 2系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛輪慣量 GD =1.6Nm ,整流裝置采用三相零式電路，試判斷按題2-9要求設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行？如 要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，允許的最大開環(huán)放大系數(shù)是多少？解： L 50mH，GD21.6Nm2 , R 3.3, Ce 0.134

51、V /rpmT L/R 0.05/3.30.015sTm GD2R / 375CeCm 1.65.28/64.330.082sTs 0.00333s3.3/ 375 0.134 0.134 30 /3.142KTm T1 Ts Ts /TTs20.0015 0.00333 / 0.00004983 30.520.0820.015 0.00333 0.003332 / (0.0151* 0.00333可見與前面的K>35.955相矛盾，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行,K最大為30.52。2.12 有一個(gè)晶閘-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動(dòng)機(jī)：PN 2.8kW，Un 220V，In 15.6

52、A，nN 1500r/min , Ra=1.5 Q,整流裝置內(nèi)阻Rrec=1Q ,電樞回路電抗器電阻 Rl =0.8 Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) Ks35 。/.(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)如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D 30，s 10%，在 U； 10V 時(shí) IdI606060n nN，計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)和放大器放大系數(shù)Kp。解:Ce220 15.6 1.5 /15000.1311V min/ r(1)nopginIN R /Ce 15.6 3.3/0.1311 392.68r / min1500/30e502.13nop /n0 min392.68

53、/ 392.68 5088.7%505/0.95.56r/minKp KsUn /Ce 1 K R Id / Ce 1K Kp Ks/Ce1500 Kp KsUn/Ce 1 K R 15.6nop/ nci1297.48/5.56/Ce 1 K152.5旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024,倍頻系數(shù)4,高頻時(shí)鐘脈沖頻率f0 1MHz，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法測(cè)速時(shí)間為 0.01s,求轉(zhuǎn)速n 1500r/min和n 150r/min時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差率最大值。解:(1)M法：分辨率Q -60601.465r / min1024 4 0.01最大誤差率：n罟?n 1500r/min 時(shí)，M1nZTc601500 4 1024 0.011024n 150r / min 時(shí)，M1nZTc150 4 1024 O.。1102.4/.1500r / min 時(shí)，ma