电力传动控制系统知识点复习课件

1、1 1 复习课 2 2 第一章第一章 l1.脉宽调制 p11 l答:利用电力电子开关的导通与关断，将直流 电压变成连续可变的电压，并通过控制脉冲 宽度或周期达到变压变频的目的。 3 3 第一章第一章 l2. 直流蓄电池供电的电流可反向的 两象限直流斩波调速系统,已知:电源 电压Us=300V,斩波器占空比为30%, 电动机反电动势E=100V,在电机侧看, 回路的总电阻R=1。问蓄电池的电 流Id是多少?是放电电流还是充电电 流? lp13 l答:因斩波电路输出电压u0的平均值: U0=Us=30%300=90 V Ea lId=( U0- E)/ R=(90-100)/1=-10A l是充电

2、电流,电动机工作在第象限 的回馈制动状态, 直流蓄电池吸收能 量。 4 4 第一章第一章 l3. PWM调速系统的开关频率 l l答: 电力晶体管的开关频率越高，开关动态损 耗越大；但开关频率提高，使电枢电流的脉动 越小，也容易使电流连续，提高了调速的低速 运行的平稳性，使电动机附加损耗减小；从 PWM变换器传输效率最高的角度出发，开关 频率应有一个最佳值；当 开关频率比调速系 统的最高工作频率高出10倍左右时，对系统的 动态特性的影响可以忽略不计。 5 5 第一章第一章 l4静差率s与空载转速n0的关系 p19 l答：静差率s与空载转速n0成反比，n0下降，s 上升。所以检验静差率时应以最低

3、速时的静差 率 为准。 6 6 第一章第一章 l5. 反馈控制有静差调速成系统原 理图,各部件的名称和作用。 lp21 l答： 比较器： 给定值与测速发 电机的负反馈电压比较,得到转速 偏差电压Un。 l比例放大器A：将转速偏差电压 Un放大，产生电力电子变换器 UPE所需的控制电压Uc。 l电力电子变换器UPE：将输入 的三相交流电源转换为可控的直 流电压Ud。 lM电机：驱动电机。 lTG发电机：测速发电机检测驱 动电机的转速。 l电位器：将测速发电机输出电 压降压，以适应给定电压幅值U*n 。 7 7 第一章第一章 l6分析转速负反馈单闭环调速系统的基本性质,说明 单闭环调速系统能减少稳

4、态速降的原因，改变给定电 压或者调整转速反馈系数能否改变电动机的稳态转速? 为什么? lP2325 l答：负反馈单闭环调速系统能够减少稳态速降的实质 在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而 相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变 化。 l 稳态转速为： l 从上式可可得：改变给定电压能改变稳态转速；调 整转速反馈系数，则K也要改变，因此也能改变稳态 转速。 clcl e d e nsp nn KC RI KC UKK n 0 * )1 ()1 ( 8 8 第一章第一章 l7闭环空载转速n0b比开环空载转速n0k小多少?如何 保证n0b=n0k lp23 l答: n0b是n0k的

5、1/（1+K）。欲使n0b=n0k有两种办法： l（1）若给定电源可变，则 。 l（2）一般不能改变给定电源，则在控制器中引入KP 为好。 (1) gbgk UUK 8 9 9 第一章第一章 l9闭环控制系统具有良好的抗扰能力和控制 精度的原因 l答：闭环控制系统是建立在负反馈基础上，按 偏差进行控制。当系统中由于某种原因使被控 量偏离希望值而出规偏差时，必定产生一个相 应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控 制量与希望值趋于一致，所以闭环控制系统具 有良好的抗扰动能力和控制精度。 1010 第一章第一章 l10闭环控制系统一般由哪几部分组成?有哪些作用量和 被控制量? l答：闭环控制系统一

6、般由给定元件、比较元件、放大校正 元件、执行元件、被控对象、检测反馈元件等组成。系统 有给定量(输入量)、反馈量、控制量、扰动量、被控量(输 出量)。 l11调速系统中的调节器常用输出限幅电路有哪几种? l答：调节器放大器的输出限幅电路常用输出限幅电路有： l (1)输出外限幅电路：二极管箝位的输出限幅电路。 l（2）反馈限幅电路：二极管箝位反馈限幅电路、三极管 箝位反馈限幅电路、稳压管箝位反馈限幅电路。 1111 第一章第一章 l12试说明转速负反馈调速系统工作原理。 l答：转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASR、触 发器GT、晶闸管变流器V、测速发电机TG等组成； l当电动机负

7、载TL增加时，电枢电流Id也增加，电枢回路压降增加， 电动机转速下降，则转速反馈电压Ufn也相应下降,而转速给定电压 Ugn不变，U=Ugn-Ufn增加。转速调节器ASR输出Uc增加，使控制 角减小,晶闸管整流装置输出电压Ud增加，于是电动机转速便相 应自动回升,其调节过程可简述为： l上述过程循环往复，宣至U=0为止。 1212 第一章第一章 l13反馈控制系统为什么极性不能接错 l答：控制系统一般都是负反馈系统。如果错接成正反 馈系统，对调速系统造成超速“飞车”或振荡等故障， 后果非常严重。 l14截流环节的主要作用和物理实现的方法 lP2829 l答: 电流截止负前(反)馈的作用是：(1

8、)限流保护（过 载自动保护）;(2)加速起动过程。 l载流环节的物理实现方法有：(1)比较电压法;(2)稳压 管法;(3)封锁运放法。 1313 第第1章章 l15有静差系统与无差系统的区别 4042 l答：根本区别在于结构上(控制器中)有无积分 控制作用，PI控制器可消除阶跃输入和阶跃扰 动作用下的静差，称为无静差系统，P控制器 只能降低静差，却不能消除静差，故称有静差 系统。 1414 第一章第一章 l16比例积分(PI)调节器的特点 p42 l答:PI调节器的输出电压U0由两部分组成。第 一部分KPUi是比例部分,第二部分 是积分部 分。当t=0突加Ui瞬间，电容C相当于短路，反 馈回路

9、只有电阻Rf,此时相当于P调节器，输出 电压 ，随着电容C被充电开始积分， 输出电压U0线性增加，只要输入Ui继续存在， U0一直增加饱和值（或限幅值）为止。 1515 第二章第二章 l1双闭环 调速系统拖 动恒转矩负 载在额定情 况下运行， 如调节转速 反馈系数 使其逐渐减 小时，系统 各环节的输 出量将如何 变化？p54 1616 第二章第二章 l4. 在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网 电压波动与负载扰动时，哪个调节器起主要调 节作用? p5859 l答：电网电压波动时，ACR起主要调节作用; 负载扰动时，ASR起主要抗扰调节作用。 1717 第二章第二章 l5转速电流双闭环系统中，

10、转速调节器、电流调节器的作用? lp59 l答：转速调节器和电流调节器的作用： l(1)转速调节器ASR的作用。 l 1）转速n跟随转速给定电压Un变化?稳态无静差。 l 2)突加负载时转速调节器ASR和电流调节器ACR均参与调节作用，但 转速调节器ASR处于主导作用，对负载变化起抗扰作用。 l 3）其输出电压限幅值决定允许最大电流值。 l(2)电流调节器ACR的作用 l 1)起动过程中保证获得允许最大电流。 l 2)在转速调节过程中，使电流跟随其电流给定电压Un变化。 l 3）电源电压波动时及时抗扰作用，使电动机转速几乎不受电源电压波 动的影响。 l 4)当电动机过载、堵转时，限制电枢电流的

11、最大值，从而起到安全保 护作用。 1818 第二章第二章 l6直流调速系统有哪些主要性能指标? p19, p62 l答：直流调速系统主要性能指标包括静态性能指标和 动态性能指标两个部分。 l 静态主要性能指标有阔速范围D、静差率s、nN。动 态性能指标分成给定控制信号和扰动信号作用下两类 性能指标。给定控制信号作用下的动态性能指标有上 升时间tr，调节时间ts (亦称过滤过程时间)和超调量 。扰动信号作用下的动态性能指标有最大动态速降 Nmax、恢复时间tv。 1919 第三章第三章 l1.数字PWM调速系统与PWM调速系统有多 大差异? lP9798 l答: 两者之间没有本质的区别，主要区别

12、是全 数字PWM调速系统的控制电路应用微机控制, 而一般PWM调速的控制电路应用集成电路控 制，（当然其控制性能比微机控制要差很 多）。 2020 第三章第三章 l2. 简述8031单片机全数字直流调速系统的工作原理。 p100101 l答: 主电路由4个电力晶体管模块构成的H型PWM变换 器。 l采用霍尔电流传感器经AD转换后将电流反馈信号 Ui送给单片机，有四个电力晶体管的基极驱动电路， 内用光电隔离元件使单片机与主电路隔离，测速发电 机的输出电压Un、速度给定信号Un*，经AD转换 器将模拟量变成数字量后输入单片机，单片机完成转 速、电流的PI调节控制算法，产生与V-M系统调速相 似的输

13、出控制 2121 第四章第四章 l1什么叫环流?有环流可逆系统和无环流可逆系统相比较,有何优 缺点?并说明有环流可逆系统的适用场合。 l124，129 l答：只限于两组晶闸管之间流通的短路电流称为环流。 l环流具有二重性,缺点是:环流会显著地加重晶闸管和变压器的 负担，增加无功损耗，环流过大会损坏晶闸管，影响系统安全工 作。环流有可供利用之处，在电动机空载或轻栽时，环流可以保 证晶闸管装置工作在电流连续区，避免了电流断续引起的非线性 状况对系统动、静态性能的影响。环流还具有保证可逆系统的电 流实现无间断反向，加快反向时的过渡过程之优点。 l适用于中小容量系统, 有较高快速性能要求的系统。 22

14、22 第四章第四章 l3可逆直流调速系统对逻辑装置的基本要求 p131 l答：(1)在任何情况下，绝对不允许同时开放正反两组晶闸管变流 器的触发脉冲，必须是一组晶闸管变流器触发脉冲开放工作时， 另一组晶闸管变流器触发脉冲封锁而关断。 l(2)逻辑装置根据转矩极性信号(Ui)和零电流信号进行逻辑判断。 当转矩极性信号(Ui)改变极性时，必须等到有零电流信号后，才 允许进行逻辑切换。 l (3)为了系统工作可靠，在检测出“零电流信号”后再经过“关 断等待时间t1” (t1=23ms)延时后才能封锁原工作组晶闸管的触发 脉冲,再经过“触发等待时间t2”延时后，才能开放另一待工作组晶 闸管的触发脉冲。

15、 2323 第六章第六章 l1. 异步电动机变频调速系统中，为什么在实现变频的同时必须使电压 也相应地变化（恒压频比的控制方式）？在低频段为什么要对电压进 行提升补偿？在工频以上的范围变频时，电压还应当变化吗？为什么？ P158160 2424 第六章第六章 l2问： 变频器调速系统一般分为哪几类? lP165-168 l答：(1)变频调速系统一般可分为交流交流 变频和交流直流交流变频两大类，一般常 用的都是交流直流交流变频器。 l(2)按中间回路对无功能量处理方式的不同分 为电压型和电流型两类； l(3)按控制方式的不同分为Uf比例控制、转 差频率控制及矢量控制等三类。 2525 第六章第六章 l3通用变颇器一般分为哪几类?在选用通用变 频器时主要按哪些方面进行考虑? l答：通用变频器通常分为简易型、多功能型、 高性能型等三类、在选择变频器时，一般根据 用途和需要进行选择，主要从变频器的类型、 性能和功能、容量的大小及输出电流大小等几 方面来进行考虑。 2626 第六章第六章 l4异步电动机变频调速系统常用的主电路形式有哪 几种？并画出它们的简图。 l答：间接变频装置(交-直-交变频装置) l和直接变额装置(交交变频装置)。 2727 第六章第六章 l5SPWM控制方