电力拖动自动控制系统期末考试复习资料

1、电力拖动自动限制系统复习14电气工程本题型填空20、选择10、简答30、计算40各章节内容提要一绪论一一根本概念1 .运动限制系统的组成电动机、功率放大与变换装置、限制器、相应的传感器P11填空】2 .直流电机的数学模型简单,转矩易于限制.交流电机具有结构简单等优点,但其动态数学模型具有非线性多变量强耦合的性质.【P3】【填空】3 .转矩限制是运动限制的根本问题,磁链限制与转矩限制同样重要.【P5】【填空】4 .典型的生产机械负载转矩特性主要包含恒转矩负载特性、恒功率负载特性、风机与泵类负载特性.【P5】【填空】二第2章1.根本概念1直流调速转速公式、方法.【P7】【填空】公式：n=q?竺方法

2、：1调节电枢供电电压U;2减弱励磁磁通;3改变电枢回路电阻R(2)可控直流电源G-M系统、V-M系统、PWM变换器P9【填空】(3)增设平波电抗器来抑制电流脉动,总电感量的计算.【P12】【选择题】三相桥式0.693盼三相半波一1.46二单相桥式2.87-(4)失控时间的选择【p15【选择题】整流电路形式最大失控时间力平均失控时间/单相半波2010单相桥式全波105三相半波6.673.33三相桥式3.331.675PWM调速系统的优越性表现p161【简做题】主电路简单,需要的电力电子器件少；Q开关频率高,电路容易连续,谐波少,电动机损耗及发热都较小；(D低速性能好,稳速精度高,调速范围宽；.假

3、设与快速响应的电动机配合,那么系统频带宽,动态响应快,动态抗扰水平强；(D电力电子器件工作在开关状态,导通损耗小,当开关频率适当时,开关损耗也不大,因而装置效率较高；(D直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高(6)不可逆PWM系统中,丫与p的关系.【P17】T=p(7)泵升电压P20【填空题】对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高(8)调速系统的稳态性能指标S与D及相互之间的关系.P21-22】【填空题】O?i?额定负载时的最高和最低转速=>D=?©S=二竺最低速=空载转速?D=彘例:1430?0.3=53115?(1-0.3),(9)开环系统与闭环系统比拟(4点结

4、论)【P29-30】【简做题】闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多.?=?1+?.闭环系统的静差率要比开环系统小得多.?=之1+?=(1+?(D当要求的静差率一定时,闭环系统可以大大提升调速范围.要取得上述三项优势,闭环系统必须设置放大器(10)闭环系统能减少稳态转速降的实质问题是什么结合图形分析【P31】【简做题】闭环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.Q44(11)反应限制规律(3点)【P31】【简做题】.比例限制的反应限制系统是被调量有静差的限制系统.反应限制系统的作用是：反抗扰动,服从给定(D系统的精

5、度依赖于给定和反应检测的精度(12)积分与比例积分调节器的作用,无静差的实现.P35【填空题】比例调节器的输出只取决于而积分调节器的输出那么包含了输入偏差量的现状,输入偏差量的全部历史.(13)香农采样定理【P41】(14)数字测速方法及特点3类)【P42-44】【简答/填空题】1、M法测速高速段60?in=?2、T法测速应鳖?=筹M/T法测速上下速P48【简做题】15电流截止负反应系统稳态结构图及静特性名称及图形【1、稳态结构图如下：3分2、静特性方程:*当IdwIdcrn=KUiCe(1k)RidCe(1k)(2分)*当IdIdcrn二刖业Uom)(RKpKsRs)IdCe(1k)Ce(1

6、k)(2分)16截止电流和堵转电流的选择【填空题】带有电流截止负反应的单闭环直流调速系统其静特性通常被称为挖土机特性,其中堵转电流一般取Idbl=1.52In,临界截止电流一般取Idcr=(1.11.2)Ino17稳态计算.习题2-9类型【P58三第1双闭环的起动过程分析各阶段的名称、状态P63-643章转速与电流图形绘制、调节器ASRACR勺起动电流和转速波形:4分1、电流上升阶段：ASR迅速到达限幅值,电流很快到达最大电流Idm,ACR不饱和以保证电流环的调节作用.1分2、恒流升速阶段：ASR饱和,转速环相当于开环,电流Id恒定略小于Idm,以保证电流环的调节作用以抵消反电动势的影响,转速

7、呈线性增长,最终打到给定值n*值.同时晶闸管也不应饱和使Udom留有余量.1分3、转速调节阶段：转速出现超调,使ASR退饱和,电流下降到略小于IL后马上又升到Id=IL值,转速也很快到达给定值n*直到稳定.1分2双闭环起动过程的特点3点【P64】【填空题】1、饱和非线,性限制2、转速超调3、准时间最优限制3抗扰性能分析【P64?4两个调节器的作用【P65【简做题】1、转速调节器的作用转速调节器是调速系统的主导调节器,它使转速n很快地跟随给定电压?唐化,稳态时可减小转速误差,如果采用PI调节器,那么可实现无静差.对负载变化起抗扰作用.其输出限幅值决定电动机允许的最大电流.2、电流调节器的作用作为

8、内环的调节器,在转速外环的调节过程中,它的作用是使电流静静跟随其给定电压?变化.对电网电压的波动起及时抗扰动的作用.在转速动态过程中,保证获得电动机允许的最大电流,从而加快动态过程.当电动机过载甚至堵转时,限制电枢电流的最大值,起快速的自动保护作用.一旦故障消失,系统立即自动恢复正常.5工程设计法典I型、典口型系统传递函数,参数关系二阶最正确、三阶最正确概念工程近似处理方法系统模型传递函数,根据给出指标要求按典I型、典口型系统进行设计,确定调节器的结构和参数习题3-7P94双闭环调速系统的工程设计习题3-8(四)第四章X(1)桥式可逆PW度换器电路的分析(重载)(脉冲的波形、输出电压、电流波形

9、)P97(2)丫与p的关系及与电机运行状态的关系【P98】【选择题】2?=1?(3)动力润滑的概念P98在电动机停止时仍有高频微振电流,从而消除了正、反向时的静音磨擦死区,起着所谓“史力润滑的作用.(4) V-M可逆系统的可逆线路(电枢反接与励磁反接)【补充内容】(5)V-M系统反并联可逆线路的四种工作状态(列表说明)【补充内容】V-M系统的工作状态正向运行正向制动反向运行反向制动电枢端电压极性+-电枢电流极性+-+电动机旋转方向+-电动机运行状态电动回馈制动电动回馈制动晶闸管工作组别和状态正组整流反组逆变反组整流正组逆变机械特性所在象限InmIV(6)环流的概念及分类【103】【填空题】两组

10、装置同时工作时,便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流,称作环流.(7)直流平均环流的抑制P103(8)瞬时脉动环流的抑制；不能电路增设环流电抗器的个数【P105-106【选择题】【填空的对瞬时脉动环流的抑制主要通过设置(环流电抗器)来实现;在反并联连接可逆线路中一般设置(4)个,三相零式整流电路中设置©个,交叉连接可逆线路中一般设置个.(9)配合限制有环流可逆V-M系统制动过程分析【补充内容】制动过程的名称及特点各信号的极性正反组桥的工作状态能量转换问题波形图(10)逻辑无环流才制的可逆V-M系统中的DLC组成(电平检测、逻辑判断、延时电路、联锁保护)及输入信号(转

11、矩极性鉴别信号、零电流检测信号)【P107】【填空题】V-M系统中的DLC一般由：电平检测、延时电路、逻辑判断、联锁保护(五)第5章X(1)交流调速的应用领域(3点)【P113】【多项选择题】1、一般性能调速和节能调速.2、高性能的交流调速系统和伺服机系统.3、特大容量、极高转速的交流调速.(2)交流电动机的转速公式【P116n=(1-9竺1、改变频率2、改变极对数3、改变转差率?0?(3)交流电机的调速方法【P114】【填空题】异步电动机的调速方法:1、转差功率消耗型调速系统2、转差功率馈送型调速系统3、转差功率不变型调速系统同步电机的调速方法：只能靠变压变频调速(4)调压调速的根本特征是电

12、动机同步转速保持为额定值不变,其气隙磁通随定子电压的降低而减小,属于弱磁调速P118(5)交流力矢！电机【119】高转子电阻电动机(6)交流调压调速的主电路主要有哪些P118(7)带恒转矩负载的交流调压调速的实质问题P119【填空题】带转矩负载的降压调速就是靠(增大转差功率)、(减小输出功率)来换取转速的降低.(8)变压变频调速是改变异步电动机同步转速的调速方法P122变压变频调速是改变异步电动机(同步转速)的一种调速方法,在基频以下主要采用(电动势频率比为恒值)的限制方式,当忽略定子电阻和漏感压降时可采用(恒压频比)限制方式,但在低频时要进行(低频补偿).(9)变压变频调速的根本原理分析(基

13、频以下和基频以上)【P123】图4-10系统本组逆变阶段中各处的电位极性和能量流向5.7分图中各极性标注总分值为4分*错1个扣0.25分丫本组逆变止组：逆变<1分反组；特整流1分a能呈转换士电感上驿放题场能转化为电能大局部回馈给电网.小局部以热能形式消耗在电根电阻上.并维持正向电流:1分/5.17分C图中各极怦标注总分值为4分,错1个扣0.25分它组逆变正3L侍瞥流1分反组：逆变“分,能最转换:功能抄换成电能向惯给电网.小局部以热徒消耗在电同上C分图4-12系统它组逆变阶段中各处的电位极性和能量流向某闭环调速系统的开环放大倍数为15时,额定负载下电动机的速降为8r/min,如果将开环放大

14、倍数提升到30,它的速降为多少在同样静差率要求下,调速范围可以扩大多少倍解：n0P=1Kncl=1158=128如果将开环放大倍数提升到30,那么速降为：ncl=nop/1K=128/130=4.13rpm在同样静差率要求下,D可以扩大Ancl1/Ancl2=1.937倍2.9有一V-M调速系统：电动机参数PN=2.2kW,Un=220V,In=12.5A,nN=1500r/min,电枢电阻Ra=1.50电枢回路电抗器电阻RL=0.8R整流装置内阻Rrec=1.0篇出发整流环节的放大倍数&=35.要求系统满足调速范围D=20,静差率S<=10%1计算开环系统的静态速降加0P和调速

15、要求所允许的闭环静态速降Mcl.(2)采用转速负反应组成闭环系统,试画出系统的原理图和静态结构图.(3)调整该系统参数,使当Un*=15V时,Id=lN,n=nN,那么转速负反应系数a应该是多少?(4)计算放大器所需的放大倍数.解：(1)n=Un-InRa/Ce=Ce=220-12.51.5/1500=201.25/1500=0.134Vmin/rn二"NlNR三/Ce二.、n0P=INRJCe=12.53.3/0.134=307.836r/min&In=nNS/(D(1s)户1500M10%/(20*90%)=8.33r/min所以,：ncl=8.33r/min(2)(3)

16、 (4)n=(KpKsU：-1dRMCe(1+KC=kU：/a(1+K)LljdR/(Ce(1+K)K=no./ncl-1=307.836/8.33-1=35.955opci1500=35.95515/1135.955)一112.53.3/0.134135.955二-0.0096Vmin/r可以求得,KpK*CeKs*：35.955*0.13435*0.0096=14.34也可以用粗略算法:11；%Un=an,口*Un151500=0.01Kp=KCe/Ks：,Kp=35.9550.134/350.01=13.762.10在题2.9的转速负反应系统中增设电流截止环节,要求堵车t电流Idbi&l

17、t;2In,临界截止电流Idcr之1.2In,应该选用多大的比拟电压和电流反应采样电阻要求电流反应采样电阻不超过主电路总电阻的1/3,如果做不到,需要增加电流反应放大器,试画出系统的原理图和静态结构图,并计算电流反应放大系数.这时电流反应采样电阻和比拟电压各为多少解：11dbi<2IN=25A,Idcr>1.2In=15AIdcr=Ucom/Rs_15=Ucom/Rs.L.*一一k一一x._._Idbl：UnUcom/Rs=25=15Ucom/Rs=Rs=1.5Ucom=151.5=22.5VR三/3=1.01.50.8/3=1.1：RsRJ3不符合要求,取Rs=1.偿,需加电流反

18、应放大器由于需要的检测电阻值大,说明要求的电流信号值也大.要同时满足检测电阻小和电流信号大的要求,那么必须采用放大器,对电流信号进行放大.为此,取Rs=1.10,那么Ucom=IdcrXRs=15父1.1=16.5V3当IdAIdcr时,有n=kpKsU；/Ce1K1-kpKsKiRsId-Ucom/Ce1K1-RId/Ce1K1=kpKsU；KiUcom/Ce1KLRKpKsKiRsId/Ce1K1当n=0时,Idbl=KpKsUnKUcom/RKpKsKiR八UnKUcom/KiRs25=1516.5Ki/1.1Ki=Ki=15/22.5-13.5=1.36旋转编码器光栅数1024,倍频系

19、数脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用60(1)M法：分辨率Q=60ZTc102440.01=1.465r/min4,高频时钟脉冲频率f0=1MHz,旋转编码器输出的16位计数器,M法测速时间为0.01s,求转速n=1500r/min和n=150r/min时的测速分辨率和误差率最大值.解：最大误差率：,攀.n=1500r/min时,M1nZTc601500410240.01c二102460n=150r/min时,M1nZTc60150410240.01,=102.4601500r/min时,6max%1XMic,1c,c,100%100%=0.098%1024150r/min时,“11c,c,、m

20、ax%100%=100%=0.98%M1102.4可见M法适合高速.(2)T法：分辨率：n=1500r/min时,Zn260fo-Zn1024415002601106-102541500=171r/minn=150r/min时Q='60f0-Zn2102441502601106-10244150=1.55r/min60f0ZM260f0Zn.6010当n=1500r/min时,M2=9.77102441500当n=150r/min时,M26010610244150=97.711n=1500r/min时,6max%=父100%=父100%=11.4%M2-19.77-1一,.11n=150r/min时,6max%=父100%=父100%=1%M2-197.7-1可见T法适合低速102 .调节器对象为W(s)=试将其校正为典型I型系统,(0.2s1)(0.01s1)(0.03s1)要求设计成二阶工程最正确系统,求出调节器传递函数.10解:将对象化简得W(s)=,由于要校正成二阶最正确那么,系统按典型1(0.2s1)(0.05s1)并且Kg=0.5.型系统校正得W(s)Wd(s)=一K-s(gs1)10