電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)思考題問題詳解

1、二、思考題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)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

2、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，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PW

3、M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?，使得?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

4、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)

5、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？ 如果測速發(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

6、了轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié) （由轉(zhuǎn)速檢測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。故系統(tǒng)無克服測速發(fā)

7、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(jī)精度的 影響？為什么？答：仍然受影響

8、。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

9、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；略。一、可以作為填空題或簡答題的2-1簡述直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。答：直流

10、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)？答：整流器輸出電壓大于反電動(dòng)勢時(shí)，電感儲(chǔ)能，電流上升，整流器輸出電壓 小于反電動(dòng)勢 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)而大 于反電動(dòng)勢時(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

11、看P14圖簡述V-M調(diào)速系統(tǒng)的最大失控時(shí)間。答：t1時(shí)刻某一對晶閘管被觸發(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簡述V-M調(diào)速系統(tǒng)存在的問題。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。

12、2-6簡述不可逆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。17-182-7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簡述比例反饋控制的規(guī)律。答：比例控

13、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 和反饋檢測的精度）。2-11簡述積分控制規(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。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），而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了（輸入 偏差量的全部歷史）2-13簡述比例積分控制規(guī)律。答：比例部分能（迅速響應(yīng)控制作用），積分部分則（最終消除穩(wěn)態(tài)偏差）。2-14微機(jī)控制的調(diào)速系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？答：（信號離散化，信息數(shù)字化）。2-15旋轉(zhuǎn)編碼器分為哪幾種？各有什么特點(diǎn)？答：絕

14、對式編碼器：常用語檢測轉(zhuǎn)角信號，若需要轉(zhuǎn)速信號，應(yīng)對轉(zhuǎn)角微分。增 量式編碼器：可直接檢測轉(zhuǎn)速信號。2-16數(shù)字測速方法有哪些精度指標(biāo)？答：(分辨率，測速誤差率)。2-17采用旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測速方法有(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)。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)ld=ldcr時(shí)，機(jī)械特性急劇下垂；比較電壓Ucom與給定電壓Un*作用一致，相當(dāng)于把理想空載轉(zhuǎn)速提高nO'=(KpKs(Un*+Ucom)/(C

15、e(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_ 單相全波/ 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. 靜差率定義式：s=A n/n6閉環(huán)靜特性與開環(huán)靜特性：ncl=(UdOcl-ldR)/Ce=(KpKsU n*-IdR)/(Ce(1+K)nop=(Ud0op-IdR)/Ce=(KpKsU n*-ldR)/Ce7. 調(diào)速范圍，靜差率

16、和額定速降之間的關(guān)系式(開環(huán)和閉環(huán))：D_=(nN/An_)(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% /Ce9臨界 開環(huán)放 大倍數(shù)Kcr=(Tm(Tl+Ts)+TsA2)/(TlTs)<K( Tl=L/R |Tm=(GDA2)R)/(375CeCm)10. 各種數(shù)字測速方法其分辨率和測速誤差率表達(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)/(

17、ZM2)=nT?M1 | QMT=60/(ZTc)=QM | S MT=低速 > S T | 咼速一> S M |11. 連續(xù)式 PI 算式：?u(t)=Kpe(t)+(1/t ) / (0_t)e(t)dt12. 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)=u(k)-u(k-1)=Kp(e(k)-e(k-1)+(Tsam/ t )e(k)1. V-M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)-

18、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：2.帶電流截止負(fù)反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜特性： 二、思考題3- 1在恒流起動(dòng)過程中，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^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，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)器對斜坡擾動(dòng)無法消 除靜差，故Id略低于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)。（未驗(yàn)證）答：電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)

19、速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當(dāng)大，從而使 ASR 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

20、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?，電樞電流將持續(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)，ldm=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

21、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)B。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=

22、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，對系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答：速度調(diào)節(jié)器對階躍擾動(dòng)的靜差由 0變?yōu)?/ （1+Kn），或電流調(diào)節(jié)器對階 躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/ （1+Kc），而對斜坡擾動(dòng)的靜差變得更大。3-9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。 （2）動(dòng)態(tài)限 流性能。（3）起動(dòng)的快速性。 （4）抗負(fù)載擾動(dòng)的性能。 （5）抗電源電壓波 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）：（1）雙 閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行中，

23、如果電流反饋信號線斷開，系統(tǒng)仍能正常工作嗎？（ 2）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，對于靜特性來說，只有（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽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)，

24、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簡述轉(zhuǎn)速電流負(fù)

25、反饋控制電流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程。633-8簡述雙閉環(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PIR可實(shí)現(xiàn)無靜差。 對負(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)

26、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= B Id= B IdLUc=UdO/Ks=（Cen+ldR）/Ks=（Ce（Un*/ a ）+ldR）/Ks2. 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：a =Un*m/nm3. 電流反饋系數(shù)：B =Ui*m/Idm 1.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：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：3.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速 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：2.雙閉環(huán)直流

27、調(diào)速系統(tǒng)靜特 性第4章一、可以作為填空題或簡答題的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），稱為（高頻微振電 流），其平均值為（），不能產(chǎn)生（平均轉(zhuǎn)矩）。4- 2咼頻微振電流對電機(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)力潤滑作用。同時(shí)也增大了電機(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章三、思考題5- 1對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)

28、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。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？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

29、，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， 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

30、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

31、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© 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對電流波動(dòng)與開關(guān)頻率的影響。答：略。5-7

32、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)，節(jié)定義的 空間矢量us、is與相量有何區(qū) 另【J?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），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

33、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 （1，Is ）設(shè)置不 當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生什么影 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答題的5-1簡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)磁場為目標(biāo)來控制變頻器工 作。5-2異步電動(dòng)機(jī)變壓

34、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 Ud）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 直流側(cè)電壓Ud恒定，則3 1越小時(shí)， t越 大，勢必導(dǎo)致（| Ws （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簡述轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思

35、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