安徽工程大学期末考试《电力拖动自动控制系统》往年简答题答案范围总结

1、2012，2013 年（本）lx平波电抗器的大小是如何选择的？答：一般按低速轻载时保证电流连续的条件来选择，通常首先给定最小电流I （以fl为单位），再利 用它计算所需的总电感（以mH为单位）。减去电枢电感，即得平波电抗应有的电感值。转速负反馈单闭环有静差调速系统中，电枢电阻,转速反馈系数，这些参数变化时系统是否有调节 作用？为什么？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发生变化时系统 有调 节作用再通过反馈控制作用，因为他们的变化最终会影响到转速，减小它们对稳态转速的影 响。当电动机励磁电流、电枢电阻Ra发生变化时仍然和开环系统一样，因为电枢电阻处于反馈 环外。当供电

2、电网电压发生变化时系统有调节作用。因为电网电压是系统的给定反馈控制系统完全服从给 o当电压反馈系数Y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W的前向通道上的扰动。（无调节作用。因为反馈控制系统所 能抑制的只是被反馈包围的前向通道上的扰动。）对于经常正、反运行的调速系统，理想的起动过渡过程应什么样*答：始终保持电流（电磁转矩） 为允许的最大值，使调速系统以最大的加（减）速度运行。当到达稳态转速时，最好使电流立即降下来，使电磁转矩与负载转矩相平衡，从而迅速转入 稳态运 行。（起动电流呈矩形波，转速按线性增长）4,什么是软起动器？答：当电

3、压降低时，起动电流将随电压成正比地降低，从而可以避开起动电流冲击的高峰。起动转矩与电压的平方成正比，起动转矩的减小将比起动电流的降低更多，降压起动时乂会出现起动转 矩不够的问题。降压起动只适用于中、大容量电动机空载（或轻载）起动的场合。5.对于通用变频器，所谓的“通用”有什么含义?答：一是可以和通用的笼型异步电动机配套使用：二是具有多种可供选择的功能，适用于各 种不同性 质的负载。轨什么是正弦脉宽调制技术？答：山它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序 列，这种调制方法称作正弦波脉宽调制7,比例积分控制中比例和积分部分各有什么特点？答：比例部分能迅速

4、响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。3不同坐标系中电动机模型等效的原则是什么？我们学过几种坐标系（要答出坐标系完整名称）答：电 动机除电动转矩外还须产生制动转矩，实现生产机械快速的减速、停车与正反向运行等功能。在转速和电磁转矩的坐标系上，就是四象限运行的功能，这样的调速系统需要正反转（故称 可逆调速系 统）。年（本）1、比例控制转速单闭环直流调速系统有咖些基本特征？闭环调速系统能减少或消除转速稳 态误差的实 质是什么？答：比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统；反馈控制系统的作用是：抵抗扰动.服从 给定；系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。实质：比例控制直流调速系统能够减少稳态

5、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。筑泵升电压是如何产生的？应采取何种措施进行限制？答：当可逆系统进入制动状态时，直流puim功率变换器把机械能变为电能回馈到直流侧，但山于一 极管整流器导电的单向性，电能不可能通过整流器送回交流电网，只能向滤波电容 充电，使电容两端 电压升高，称作泵升电压。措施：泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿，应合理选择滤波电容的容量，或采用 泵升电压 限制电路。5.绕线转子异步电动机双反馈调速有哪五种工况？答：电动机在次同步转速下作电动运行；电动机在反转时作倒拉制动运行：电动机在超同步转速 下

6、作回馈制动运行；电动机在超同步转速下作电动运行；电动机在次同步转速下作回馈制动运行。彳,什么是电压空间矢量R控制技术？答：把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形旋转磁场为日标来控制逆变器的工作，这种控制方法称作 “磁链跟踪控制磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的，所以乂称“电压空间矢量PUim （lYPUim. ipoce Vector PUim）控制”。试说明“转速、电流双闭环无静差直流调速系统特性研究”实验时电流反馈系数如何整定的？答:将“给定电压S接入DIK02 I移相控制电压比的输入端，整流桥输出接电阻负载R,负载电阻放在 最大值，输出给定调到零。按下启动按钮，从零增加给

7、定，使输出电压升高，当，卯，减小负载的阻 值，调节“电流反馈与过流保护”上的电流反馈电位器RM,使得负载 电流,时2端b的电流反馈电 压口关押，这时的电流反馈系数队控制系统的动态性能指标中跟随性能指标有哪些？抗扰性能指标有哪 答：跟随性能指标：上升时间、超调量、峰值时间、调节时间；抗扰性能指标：动态降落、恢复时 间。toinoia 年i.调速系统的静态性能指标有哪些？它们是怎么定义的？他们之间有什么关系？答：调速系统的静态性能指标：转速降q；调速范围一，静差率他调速范ffl：生产机械要求电动机提供的最面转速nmoK和最低转速fifliifi之比；静差率：当系统在某一转速下运行时，负载山理想空载

8、增加到额定值所对应的转速降落AMI与理想空载 转速nOZ比；在单闭环转速负反馈宜流系统中，当转速给定信号/不变时，发生负反馈增大扰动后，系统是怎样 进行自动调节的？答：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。5.在转速、电流负反馈双闭环直流调速系统中，电流调节器有哪些作用？答：作为内环的调节器在 转速外环的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。对电网电压 的波动起及时抗扰的作用。在转速动态过程中，保证 获得电机允许的最大电流。当电动机过载至 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

9、立即自动恢复正常。4在转速.电流负反馈双闭环直流调速系统中，对负载扰动是哪个调节器起抗扰调节作用？对测速发电机的扰动是否具有调节作用？若有调节作用的话，是哪个调节器起抗扰调节作用？若无调 节作用的话，是为什么？答：转速调节器。略5.从系统动态稳定性和稳态误差两个方面考虑，说明为 什么不选择型和m型系统作为典 型系统？ 答：为了使系统对阶跃给定无稳态误差，不能使用。型系统，至少是型系统；当给定是斜坡输入 时，则要求是II型系统才能实现稳态无差。选择调节器的结构，使系统能满足所需的稳态精度。山于 II型和I【型以上的系统很难稳定，而。型系统的稳态精度低。因此常把型和H型系统作为系 统设计的U标。6

10、、试举出几种你所知道的交流调速方案，并指出它们分别属于转差功率消耗性.转差功率回馈型.还是 转差功率不变型。答：转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调 速、转差离合器调速、转子审电阻调速属于这一类。在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最 低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。 可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置 馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，绕线电机审级调速或双馈电机调速属

11、于这一类。无论是 馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成有用的功率，因此这类系统的 效率较高，但要增加一些设备。转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更变极对数调速、变压变频调速属于此类。其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定 子电路中 须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。toio, ton 年I、试画出转速负反馈单闭环直流调速系统的稳态结构框图，说明闭环系统静特性与开环系统机械特性 相比具有哪些特点

12、？答：特点：闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多；闭环系统的静差率要比开环系统小得多；如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范筑自动控制系统的动态性能指标包括对 给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的抗扰性能指标，常用的跟随性能指标和抗扰性能指 标分别有哪些？答：跟随性能指标：上升时间、超调量、峰值时间、调节时间；抗扰性能指标：动态降落、恢复时间5.以实验中调节器n为例，说明正负限幅值如何调整？答：在数字控制算法中，要对W限幅，须在程序内设置限幅值土 um,当|u(K)|um时，便以限幅值土 um 作为输出。增量式PI调节器算法只需输出限幅，位置式算法必须同时设积分限

13、幅和输出限幅，缺一不 可。若没有积分限幅，积分项可能很大，将产生较大的退饱和超调。在转速、电流双闭环调速系统中，若转速调节器采用斡调节器，其作用什么？其输出限幅应按什么 要求来整定？ 答：作用：转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速很快地跟随给定电压变化如果采用PI 调节器，则可实现无静差；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。其输出限幅应该按电动机的最大允许电流要求来整定。5.比例控制闭环直流调速系统与开环直流调速系统相比，能够减小稳态速降的实质是什么？答：比例 控制直流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

14、，以补偿电枢回路电阻压降的变化。1009*1010 年I.直流调压调速系统的静态性能指标有邪些？它们是怎么定义的？它们之间有什么关系?答：调速系统的静态性能指标：转速降a 7讥；调速范围一心静差率S7他调速范生产机械要求 电动机提供的最高转速nmoH和最低转速mnm之比；静差率：当系统在某一转速下运行时，负载山理想空载增加到额定值所对应的转速降落A Ml与理想空 载转速ftOZ比；在转速、电流双闭环直流调压调速系统中，若电流调节器采用W调节器，其作用是什么？其输出限 幅应如何整定？答：电流调节器(ACR)的作用：对电网电压波动起及时抗扰作用；起动时保证获得允许的最大电流 1dm：在转速调节过程

15、中，使电流跟随给定电压Ui变化；当电机过载其至堵转时，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。电流调节器(ncR)的输出限幅值：I.采用W调节器的转速、电流双闭环直流调压调速系统的起动过程有何特点？为什么一定会出现转速 超调？答：特点：饱和非线性控制；转速超调；准时间最优控制。原因：11上升到了给定值4ft = Oo因为电动机仍处于加速过程，使介超过了，称之为起动过程的转速超调。从对控制系统进行非典型系统的典型化设计过程中，往往需要对控制对象的传递函数进行 近似处理， 对低频段上的大惯性环节是如何处理的？对高频段上的小惯性环节群又是如何处理的？答：一、低

16、频段大惯性环节的近似处理：当系统中存在一个时间常数特别大的惯性环节时，可以近似地 将它看成是积分环节。大惯性环节的频率特性为近似成积分环节，其幅值应近似为牡“近似条件是：二、高频段小惯性环节 的近似处理：当高频段有多个小时间常数71、几73 “的小惯性环节时，可以等效地用一个小时间常数T的惯性 环节来代替。其等效时间常数为r-n + n+n +考察一个有2个高频段小惯性环节的开环传递函数其中71、J5为小时间常数。它的频率特性为近似处理后的近似传递函数用“A7际讪其中r=n + n,它的频率特性为5.在逻辑控制的无环流可逆调速系统中，实现无环流的原理什么？答：在逻辑控制的无环流可逆调速 系统中

17、，逻辑无环流控制器（DIG）在任何时候都封锁一组晶闸管的触发脉冲，确保两组晶闸管不可能 同时导通，所以不会产生环流。6、试简述交流变压调速系统的转差功率损耗与系统的调速范围和所带负载的性能有什么关系？答： 关系：随着转差率的加大而增加。带恒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。增加的转差功率全部消耗在转子电阻上，这就是转差功率消耗型的山来。7.简述转差频率控制的基本概念和控制规律？答：保持气隙磁通不变，在#值较小的稳态运行范W内，异步电动机的转矩就近似与转差角频率成正比。在保持气隙磁通不变的前提下，可以通过控制转差角频率来控制转矩。规律：转矩基本上与转差频率成正

18、比，条件是气隙磁通不变，且3/=3#m；在不同的定子电流值时，按 定子电压补偿控制的电压频率特性关系控制定子电压和频率，就 能保持气隙磁通恒定。t008”009 年K调速系统的静态性能指标有哪些？它们是怎么定义的？他们之间有什么关系？答：调速系统的静态性能指标：转速降；调速范W：静差率。筑在转速,电流双闭环直流调压调速系统中，若电流调节器采用M调节器，其作用是什么？其输出限幅 应如何整定？ 答：电流调节器（NCR）的作用：对电网电压波动起及时抗扰作用；起动时保证获得允许的最大电 流Wm；在转速调节过程中，使电流跟随给定电压Ui变化；当电机过载其至堵转时，限制电枢电流 的最大值，起快速的自动保护

19、作用。一旦故障消失，系统立即自动恢 复正常。电流调节器（ncR）的输出限幅值：典型I型系统和典型n型系统在稳态误差和动态性能上有什么区别?答：稳态误差：对于典型I型系统，在阶跃输入下，稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态 误差，且与K值成反比；在加速度输入下稳态误差为0对于典型II型系统，在 阶跃和斜坡输入下，稳 态时均无差；加速度输入下稳态误差与开环增益K成反比。动态性能：典型I型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差；典型n型系统的超调量相 对较大，抗扰性能却比较好。双闭环系统的起动过程有何特点？为什么一定会出现转速超调？答：特点：饱和非线性控制：转速超调（退饱和超调）：准时

20、间最优控制。原因：iti-rniR采用了饱和非线性控制，起动过程结束进入转速调节阶段后，必须使转速超 调，WR的 输入偏差电压为负值，才能使MR退出饱和。这样，采用PI调节器的双闭环 调速系统的转速响应 必然有超调。Sx在逻辑控制的无环流可逆调速系统中，实现无环流的原理是什么？答：在逻辑控制的无环流可逆调 速系统中，逻辑无环流控制器（DIG）在任何时候都封锁一组晶闸管的触发脉冲，确保两组晶闸管不可 能同时导通，所以不会产生环流。队异步电动机串级调速机械特性的特征是什么？答：在审级调速时，理想空载转速与同步转速是不同的。当改变逆变角时，理想空载 转差率和理想空载转速都相应改变；在不同的角下，异步

21、电动机审级调速时的机械特性 杲近似平行的。异步电动机审级调速时的机械特性比其固有特性耍软得多。审级调速时的最大电磁转矩比电动机在正常接线时的最大转矩有明显的降低。7.交流异步电动机数学模型具有哪些性质？答：交流异步电动机数学模型具有高阶、非线性、强耦 合、多变量的性质。007*1008 年（本）为什么直流晶闸管一电动机调速系统中加负载后转速会降低，闭环调速系统为什么可以减少转速率?答：直流晶闸管一电动机调速系统中加负载后电枢电流增大，电枢电阻压降随之增大，电动 机的电枢电 压下降，造成电动机转速降低。闭环调速系统具有自动调节动能，当电动机转速降低后，自动调节使电 动机的电枢电压升高，电动机的转

22、速随之升高，使电动机的转速降减在直流晶闸管一电动机调速系统的动态结构图中，晶闸管触发一整流装置的传递函数是如何表示 的？当采用三相全控桥式整流电路时，工程上一般取值为多大？ 答.在无静差调速系统中，为什么要引入W调节器？比例积分两部分各起什么作用？答：原因：因为 PI调节器在静态可以做到无静差，在动态过程中具有校正作用。作用：比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。吗,在转速.电流双闭环调速系统中，转速调节器有哪些作用？其输出限幅值应按什么要求 来整定？答-作用：转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速很快地跟随给定电压变化如果采用PI调 节器，则可实现无静差；对负载变化起抗

23、扰作用：其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。其输出限幅应该按电动机的最大允许电流要求来整定。M晶闸管反并联可逆调速电路，采用a B配合控制可以消除哪一种环流？答：直流平均环流筑在双闭环调速系统稳态特性的平直段和下垂段，速度调节器(“)和电流调节器(AOR)分别工作在线 性还是限幅状态？ 答：在双闭环调速系统稳态特性的平直段，速度调节器(WR)和电流调节器(flCR)都，作 在现行状态; 在双闭环调速系统稳态特性的下垂段，速度调节器(WR)工作在限幅状态，而 电流调节器(ncR)工作在 线性状态。Tx为什么说交流调压器调速方法不适合于长期在低速下工作的生产机械？答：交流调压器调速方法是一种转差

24、功率消耗型的调速方法，氏期在低速下工作，大量的转 差频率以 热能的形式消耗在异步电动机的转子电阻上，会造成电动机过热。4串级调速中，随调速范围D的增大，串级调速装置的容量应如何变化？答：审级调速中，随调速范WD的增大，宙级调速装置的容量也应随之增大。异步电动机次同步串级调速系统的人为机械特性) 随着逆变角B的逐步减小，空载 转速是 如何变化的？答：异步电动机次同步审级调速系统的人为机械特性n=f(T)e随着逆变角B的逐步减小，空载转速ft 随之减小。10、异步电动机变频调速(当频率低于额定频率)时，为什么同时要变压？答：当频率低于额定频率时，异步电动机变频调速若采用恒压频比控制，可以保持磁通4

25、)恒定，系统 有较好的动静态性能，所以变频的同时要变压。too7*tooa 年I、试画出单闭环转速负反馈直流调速系统的静态结构框图，并分析该系统的电动机励磁和测速发电机 励磁的扰动是否具有调节作用？为什么？答：当电网电压发生变化时，系统对其有调节能力。因为电 网电压是系统的给定反馈控制系统完全服从给定。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。测速发电机励磁各量发生变化时，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

26、道上的扰动。筑在转速、电流双闭环调速系统中，若转速调节器采用斡调节器，其作用什么？其输出限幅应按什么 要求来整定？答：作用：转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速很快地跟随给定电压变化如果采用PI 调节器，则可实现无静差；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。其输出限幅应该按电动机的最大允许电流要求来整定。ix典型I型系统和典型n型系统在稳态误差和动态性能上有什么区别？答：典型I型系统和典型II型系统在稳态误差上有区别。典型I型系统在跟随性能上可以做到超调小， 但抗扰性能稍差。典型H型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。这些是设讣时选择典型系统的 重要依据。彳、转

27、速.电流双闭环直流调速系统的起动过程分为咖几个阶段？每个阶段电流和转速各有什么特点？答：起动过程分为电流上升、恒流升速和转速调节三个阶段。特点：电流W从零增长到1dm.然后在一段时间内维持其值等J Idin不变，以后乂下降并经调节后到达 稳态值转速波形先是缓慢升速，然后以恒加速上升，产生超调后，到达给定异步电动机串级调速机械特性的特征是什么？答：I 理想空载转速在异步电动机转子回路审电阻调速时，其理想空载转速就是其同步转速，而且 恒定不变，调速时机械特性变软，调速性能差。在宙级调速系统中，电动机的极对数与旋转磁场转速 都不变，同步转速也是恒定的，但是它的理想空载转速却能够连续平滑地调节。在审级

28、调 速时，理 想空载转速与同步转速是不同的。当改变逆变角B时，理想空载转差率和理想空载 转速都相应改变。 在不同的0角下异步电动机审级调速时的机械特性是近似平行的，其工作段类似于直流电动机变压调速的机械特性。2机械特性的斜率与最大转矩审级调速时，转子回路中接入了审级调速装置（包括整流和逆变装置、 平波电抗器、逆变变压 器等实际上相当于在电动机转子回路中接入了一定数量的等效电阻和电抗，它 们的影响在 任何转速下都存在。山于转子回路阻抗的影响，异步电动机审级调速时的机械特性比其固 有特性要软得多。试分析电压型变频器和电流型变频器各有什么特点?答：先两者都属于交直交变频器，山整流器和逆变器两部分组成

29、。山于负载一般都是感性的，它和电 源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件。如果采用大电容器来缓冲无功功率，则构成电压源型变频器；如采用大电抗器来缓冲无功功 率，则构 成电流源型变频器。7.矢量控制系统的特点是什么？存在什么问题？答：特点：按转子磁链定向，实现了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦，需要电流闭环控制。转 子磁链系统的控制对象是稳定的惯性环节，可以采用磁链闭环控制，也可以采用开环控制。采用连续 的PI控制，转矩与磁链变化平稳，电流闭环控制可有效地限制起、制动电流。问题：转子磁链计算精 度受易于变化的转子电阻的影响，转子磁链的角度精度影响定向的准确性。需要进行矢量变换，系统 结构复杂，运算量大。006t007 年K负反馈闭环调速系统，对电网电压和测速反馈扰动是否具有调节作用？为什么？答：当电网电压发生 变化时，系统对其有调节能力。因为电网电压杲系统的给定反馈控制系统完全服从给定。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