电力拖动自动控制系统习题含答案

1、电力拖动自动控制系统习题含答案1、直流电动机三种调速方法和其特点，经常采用的是那种方法？调节电枢供电电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻特点：对于要求在一定范围内无极平滑调速的系统来说，调节电枢供电电压的方式最好，改变电阻只能有级调速，减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，因此以变压调速为主。2、三种用于直流电机调速的可控直流电源是什么？特点？一、旋转变流机组 优点：四象限运行。缺点：设备多，体积大，费用高，效率低，安装须打地基，运行有噪声，维护不方便。二、静止可控整流器 优点：快速性好，可靠经济。缺点：1、单向导电性，给系统的可逆运行带来困难。2、元件对过电压，过电流以及过高的和都十分的

2、敏感。3、低速运行时，功率因数很低。产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备。三、直流斩波器和脉宽调制变换器：1、开关频率高，产生脉动很小的直流电流，电枢电流易连续，系统低速运行平稳，调速范围宽。2、快速响应性能好，动态抗扰能力强3、装置效率高。4、只用于中小功率系统。3、直流斩波器的几种常用的控制方法T 不变，变 ton 脉冲宽度调制（PWM）；ton不变，变 T 脉冲频率调制（PFM）；ton和 T 都可调，改变占空比混合型4、电流脉动的影响和抑制措施影响：1、脉动电流产生脉动的转矩，对生产 机械不利。 2、脉动电流造成较大的谐波分量，流入电 源后对电网不利，也增加电机

3、发热。抑制：1、增加整流电路的相数。 2、设置平波电抗器。 3、采用多重化技术5、脉宽调制变换器定义作用定义：就是采用脉冲宽度调制的一种直流 斩波器。作用：用PWM方法，把恒定直流电源调制成一定频率，宽度可变的脉冲系列，从而改变平均输出电压大小，调节电机转速。6、分析带制动电流的不可逆PWM变换器的工作原理电动VT1和VT2的驱动电压大小相等，方向相反，即Ub1=Ub2。当电机在电动状态下运行时，平均电流应为正值，一个周期分两段。在0tton时，Ub1为正，VT1饱和导通；Ub2为负，VT2截止。在tontUd的局面。当ton tT时，Ub2变正，VT2导通，E-Ud产生反向电流-id流过VT

4、2，产生能耗制动，直到t=T为止。当TtUd，很快使电流反向，VD2截止，在tont时， Ug2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。在t+ton时，VT2关断，id沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT2始终是关断的。 7、分析双极式H型PWM变换器电路的工作原理、特点第1阶段，在 0 t ton 期间，Ug1 、Ug4为正，VT1 、VT4导通，Ug2 、Ug3为负，VT2 、VT3截止，电流 id 沿回路1流通，电动机M两端电压UAB = +Us ；第2阶段，在ton t

5、T期间，Ug1 、Ug4为负，VT1 、VT4截止，VD2、VD3续流， 并钳位使VT2 、 VT3保持截止，电流 id 沿回路2流通，电动机M两端电压UAB = Us ； 轻载时： 4个开关管交替导通特点：（1）优点：电流一定连续；可使电动机在四象限中运行；电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；低速时，每个晶体管的驱动脉冲仍较宽，有利于保证晶体管可靠导通；低速平稳性好，调速范围可达20000左右。 2）缺点：在工作过程中，4个电力晶体管都处于开关状态，开关损耗大，而且容易发生上、下两管直通的事故，降低了装置的可靠性8、脉宽调速系统的开环机械特性2、在转速负反馈调速系统中，当给定电压、电网电

6、压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量有无调节能力？为什么？ 答： 1、当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时系统对其有调节能力。因为他们的变化最终会影响到转速，都会被测速装置检测出来。再通过反馈控制作用，减小它们对稳态转速的影响。 2、当给定电压、测速发电机励磁量发生变化时，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。 9、转速控制的要求是什么？1）调速-在一定的最高转速和最低转速的范围内，分档的或平滑的调节转速。2）稳速-以一定的精度在所需转

7、速上稳定运行，在各种可能的干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量。3）加、减速-频繁起、制动的设备要求尽量快的加、减速以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。10、解释反馈控制规律？（1）被调量有静差（2）抵抗扰动与服从给定（3）系统精度依赖于给定和反馈 检测精度 11、调速系统的稳态性能指标是什么，怎样定义？之间关系如何？1）调速范围和静差率，2）调速范围：电动机提供的最高转速Nmax和最低转速Nmin之比。静差率：当系统在某一转速运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落Nnom，与理想空载转速N0之比叫做静差率3）关系：调速范围和静差不是彼此独立的，

8、同时才有意义。一个调速系统的调速范围，是指在最低时还能满足所提静差率要求的转速可调范围。脱离了静差率，任何调速系统可得到极高调速范围，脱离了调速范围，满足给定的静差率，就容易的多了。12、闭环系统静特性的定义？与开环系统比较有何特点？1）定义：表示闭环系统电动机转速与负载电流的稳态关系。2）特点：A、闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多，B、如果比较同一N0的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小的多。C、当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。D、要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。13、画出带电流截止负反馈的闭环调速系统稳态结构图，说明电流截止负反馈的工作原理，及

9、这种调速系统的静特性特点？ 当 Id Idcr 时，电流负反馈被截止，静特性和只有转速负反馈调速系统的静特性式相同，现重写于下 当 Id Idcr时，引入了电流负反馈，静特性变成特点：（1）电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 Kp Ks Rs ，因而稳态速降极大，特性急剧下垂。（2）比较电压 Ucom 与给定电压 Un* 的作用一致，好象把理想空载转速提高到14、比例积分调节器的控制规律，并画出无静差系统和有静差系统在突加负载的动态调节过程。这两种系统稳态参数计算方法有何不同？ 有 无 15、画出反馈控制闭环调速系统的动态结构图？5、为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭

10、环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压Un =0时，调节器的输出电压是多少？它取决于那些因素？答；在动态过程中，当Un变化时，只要其极性不变，积分调节器的输出Uc便一直增长；只有达到Un=Un，Un =0时Uc才停止上升；不到Un变负,，Uc不会下降。当Un=0时，Uc并不是零，而是一个终值；如果Un不再变化，这个终值Uc便保持恒定而不再变化，这是积分控制的特点。因此，积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。 比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。虽然现在Un=0，但历史上有过Un，其积分就有一定数值，足以产生稳态运

11、行时需要的控制电压。 3、采用比例调节器的转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？答：（1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征 只用比例放大器的反馈控制系统，其被被调量仍是有静差的。 反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。扰动性能是反馈控制系统最突出的特征之一。 系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。（2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。（3）如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比或测速发电机

12、的励磁发生了变化，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。16、电流正反馈及其补偿控制规律与反馈控制规律有何区别？答：反馈控制只能使静差尽量减小，补偿控制却能把静差完全消除。反馈控制对一切包在负反馈环内前向通道上的扰动都起抑制作用，而补偿控制只是针对一种扰动而言的。电流正反馈只能补偿负载扰动，对于电网电压波动那样的扰动，它所起的反而是坏作用。4、在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时系统是否有调节作用，为什么？ （1） 放大器的放大系数； Kp（2） 供电电网电压； （3） 电枢电阻Ra； （4） 电动机

13、励磁电流； （5） 电压反馈系数。答：在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当放大器的放大系数Kp，供电电网电压发生变化时，系统有调节作用，因为他们的变化最终会影响到转速，通过反馈控制最终减小它们对稳态转速的影响。 电动机励磁电流、电枢电阻Ra发生变化时仍然和开环系统一样，系统不能起到调节作用，因为他们处于反馈环外。 当电压反馈系数发生变化时，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。 例1、某闭环调速系统，测得的做高转速特性为 , 最低转速特性为 ，带额定负载时的速度降落 ，且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速

14、范围有多大？系统允许的静差率是多少？解： 1-5某闭环调速系统的调速范围是1500-150r/min,要求系统的静差率S2%，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min,则闭环系统的开环放大倍数是多少？1-6 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,如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少？在同样的静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？2.4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，。相控整流器内阻。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系

15、统的调速范围又为多少？ 某龙门刨床工作台采用V-M调速系统。已知直流电动机，主电路总电阻min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率多少？（3）若要满足D=20,s5%的要求，额定负载下的转速降落又为多少?解：(1) 1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速1500r/min，开环转速降落240r/min，若要求系统的静差率有10%减到5%，则系统的开环增益将如何变化？解：S=10% S=5% 1-10有一V-M调速系统，电动机参数为：，220v，1500r/min电枢电阻，整流装置内阻，触发整流环节的放大倍数Ks=35

16、。要求系统满足调速范围D=20,静差率S10%计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的闭环静态速降采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构框图。调整该系统参数，使当Un*=15时， ，则转速负反馈系数应该是多少？计算放大器所需的放大倍数？1-11 在上题的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流 ，临界截止电流 ，因该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3，如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构框图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各是多少？1-12 某调速系统原理图如图所示，已知数据如下：电动机：18KW，整流装置内阻Rrec=0.3 ，触发整流环节的放大倍数Ks=40。最大给定电压Un*=15 ，当主电路电流达到最大值时，整定电流反馈电压Uim=10v, 。设计指标：要求系统满足调速范围D=20,静差率S 10% ，IdblN, IdcrN 。试画出系统的静态结构框图，并计算：转速反馈系数调节器放大系数电阻的数值，（放大器输入电阻R0=20K）电阻R2的数值和稳压管VS的击穿电压值。1-14有一V-M系统，已知：电