電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課后思考地的題目

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案精彩文檔2-1答：2-2答：電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 課后思考題直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點(diǎn)？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。簡(jiǎn)述直流PWM變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。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(guò)整流濾波后送往直流PWM變換器，通過(guò)改變直流 PWM變換器中IGBT的控制脈沖占空比，來(lái)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)性能？ 答：直流PWM變換器和晶閘管整流裝

2、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(guò)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)電樞兩端電壓僅取決于直流PWM直流PWM變換器主電路中反并聯(lián)二極

3、管有何作用？如果二極管斷路會(huì)產(chǎn)生什么后果？ 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(guò)電變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因?yàn)殡姌须妷汉碗姌须娮璧拇嬖凇?-6 答： 壓。直流PWM變換器的開(kāi)關(guān)頻率是否越高越好？為什么?2-7答：不是。因?yàn)槿糸_(kāi)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(kāi)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(wú)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娦裕沟秒妱?dòng)機(jī)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^(guò)整流裝置反饋回

4、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(guò)大將導(dǎo)致電力電子開(kāi)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(kāi)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(guò)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/（ 1-s ）。靜差率是用來(lái)衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速

5、的穩(wěn)定度的， 而機(jī)械特性硬度是用來(lái)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(mǎn)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(mǎn)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？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)克服這種干擾的能力？答：轉(zhuǎn)

6、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）獲得比 開(kāi)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。 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。 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

7、系統(tǒng)無(wú)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(wú)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？為什么？答：仍然

8、受影響。因?yàn)闊o(wú)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？（1） （2）（3）If 。（4）放大器的放大系數(shù) Kp。供電電網(wǎng)電壓 Ud。電樞電阻Ra。電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)（1 ）有。假設(shè)a。Kp減小，則控制電壓減小，則電力電子變換器輸出減小，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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)（2）有。不解釋。（3）

9、有。不解釋。（4）有。不解釋。（5）沒(méi)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(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進(jìn)入穩(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？答：（1） Ud減小。因負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速上升，反饋電壓增加，給定電壓一定，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)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓，故不變；3- 1在恒流起動(dòng)過(guò)程中，電樞電流能否達(dá)到最大值Idm ?為什么？答：不能。因?yàn)楹懔魃龠^(guò)程中，電流閉環(huán)調(diào)節(jié)的擾動(dòng)是

10、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(wú)法消除靜差，故于 Idm 。3-2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)。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ASR飽 和，又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由于轉(zhuǎn)軸堵死無(wú)法提升，故ACR無(wú)法退飽和，因此系統(tǒng)處于速上升。Id略低迅速達(dá)到ASR飽（5） 答： 速下和狀態(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？答：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a增加，則轉(zhuǎn)速反饋電壓 Un增加，給定電壓 Un*，則轉(zhuǎn)速偏差電壓

11、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。電流反饋極性接反。轉(zhuǎn)速極性接反。（1）由于電流環(huán)的正反饋?zhàn)饔?，電樞電流將持續(xù)上升，轉(zhuǎn)速上升飛快，電動(dòng)機(jī)飛車(chē)。 由于轉(zhuǎn)速環(huán)的正反饋?zhàn)饔?，ACR無(wú)法退飽和，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù)恒流上升。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？（1）（2） 答：（2）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), ldm=20A; 如欲使 Un*=10V 時(shí)，n=1000r

12、pm，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？答：（1）調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù) 3 =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？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)？ 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。 若要改變堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)3。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

13、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(wú)靜差。 則ASR輸出電壓Ui*=Ui= 3 Id= 3 IdL ; ACR輸 出電壓 Uc=Ud0/Ks（見(jiàn) 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？差由3- 10（1）（2）答：答：速度調(diào)節(jié)器對(duì)階躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/ （1+Kn），或電流調(diào)節(jié)器對(duì)階躍擾動(dòng)的靜0變?yōu)?/ （ 1+Kc），而對(duì)斜坡擾動(dòng)的靜差變得更大。根據(jù)ASR和ACR的作用，回答（均為 PIR ）:雙閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行中，如果電流反饋信號(hào)線斷開(kāi)，系統(tǒng)仍能正常工作嗎

14、？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(chē)嗎？（1）穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速不變，電流減小。（2）不會(huì)飛車(chē)，而是停轉(zhuǎn)。O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)滑作同時(shí)也增大了電機(jī)的損耗。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，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)，電樞電壓瞬時(shí)值（）零，是（正負(fù)脈寬相 等的交 變脈沖電壓），故（電流也是交變的），稱(chēng)為（高頻微振電流），其平均值為（）， 不能產(chǎn)生（平均轉(zhuǎn)矩）4- 2用

15、。5- 1嗎？sm本來(lái)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。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？在整個(gè)調(diào)速范圍 足；而在基頻 因此保答：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。 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 以下時(shí)，氣隙磁通將增加，由于磁路飽和，勵(lì)磁電流將過(guò)大，電動(dòng)機(jī)將遭到破壞。 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(guò)大，破

16、 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。5-3異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(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， 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， 轉(zhuǎn)矩恒定，因此屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。 隨轉(zhuǎn)速的升高，磁通將減少，又額定電流 基本保持不變，屬于恒功率調(diào)速方式。是否指輸出功率或轉(zhuǎn)矩恒定？若不是，那么恒功則磁通保持恒定，又額定電流不變，故允許輸出在基頻以下調(diào)速，采用恒電壓控制，則在基頻以上 不變，故允許輸出

17、轉(zhuǎn)矩減小，因此允許輸出功率 恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式并不是指輸出功率或輸出 率或允許輸出的轉(zhuǎn)矩恒定。轉(zhuǎn)矩恒定， 而是額定電流下允許輸出的功5-4基頻以下調(diào)速可以是恒壓頻比控制，恒定子磁通0 ms恒氣隙磁通 0 m和恒轉(zhuǎn)子磁通0 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(mǎn)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。 隙磁通0 m和恒轉(zhuǎn)子磁通 子磁通0 ms和恒氣隙磁通 的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。 的線性機(jī)械特性，性能最佳。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(guò)。5-8當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)由正弦對(duì)稱(chēng)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) 另在正弦穩(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） 而相量大小是不變的（如有效值相量其大小即為穩(wěn)