电力拖动控制系统部分复习题

直流调速系统

一推断题

1弱磁限制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖

动恒转矩负载。（X）

2采纳光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测

低速。（V）

3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实

现制动。（V）

4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（V）

5静差率和机械特性硬度是一回事。（X）

6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（X）

7电流一转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时限制电压口的大小并非仅取决于

速度定U；的大小。（

8双闭环调速系统在起动过程中，速度调整器总是处于饱和状态。（X）

9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的状况。

（X）

10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄确定。

（V）

11双闭环可逆系统中，电流调整器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。•X）

与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（X）

12Q二B协作工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段

（V）

13转速电流双闭环速度限制系统中转速调整为PID调整器时转速总有超调/X）

14电压闭环相当于电流变更率闭环。（J）

15闭环系统可以改造限制对象。（

16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环

机械特性相像，但本质上却有很大的不同。

17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（J）

18直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（X）

电压坏还行•个重要的缺点是：电底反馈信号中所含浩波分批往往较大，然而为了保迎

系统的动态性能，电压反馈滤波时间常数乂不秘太大。这样，常常■给调节系统带来谐波「扰，

严而时甚至造成系统振荡，只有用选频述波的方法才能解决。

当然，在抗扰作用匕电压环是行舟优越性的。因为对电网电压波动来说，电压环比电

流坏的调节更为及时。

19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严峻时会造成系统振荡。（J）

20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。（J）

V-M系蜕的工作状态正向运行正向制劭反向运行q.同制动

电枢流电汽毁性++•—*一

电枢电流报性+一—+

电动机旋转方向++—一

电动机运行状态电动回馈发电电动m:一发电

品闸管工作的组别和状态正蛆.登流反里.逆变反出、整洸

机械特性所在*取——四

注；表中各展的极性均以正方电动运行时为•+..

二选择题

1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，（A）。

AACR抑制电网电压波动，ASR抑制转矩波动

BACR抑制转矩波动，ASR抑制电压波动

CACR放大转矩波动，ASR抑制电压波动

DACR放大电网电压波动，ASR抑制转矩波动

2桥式可.逆PWM变换器给直流电动机供电时采纳双极性限制方式，其输出平均电

压力等于（B）o

Ud—5

3与机组相比，相控整流方式的优点是（A、B、C、D）,缺点是（E、F）。

A功率放大倍数小于1000倍B可逆运行简洁实现

C限制作用的快速性是亳秒级D占地面积小，噪音小

E高次谐波丰富F高速时功率因数低

4系统的静态速降△ned肯定时，静差率S越小，则（）。

A调速范围D越小B额定转速，力越大

C调速范围D越天D额定转速，*越大

5当志向空载转速相同时,闭环系统的静差率s〃与开环卜的与之比为（D）。

A1B0（K为开环放大倍数）

C1+KD1/（1+K）

6速度单闭环系统中，不能抑制（D）的扰动。

A调整器放大倍数B电网电压波动

C负载D测速机励磁电流

7转速一电流双闭环不行逆系统正常稳定运转后，发觉原定正向与机械要求的正

方向相反，需变更电机运行方向。此时不应（C）0

A调换磁场接线B调爽电枢接线

C同时调换磁埸和电枢接线D同时调换磁埸和测速发电机接线

8一个设计较好的双闭环调速系统在稳态工作时(C)o

A两个调整器都饱和B两个调整器都不饱和

CST饱和，LT不饱和DST不饱和，LT饱和

9。=B协作限制有环流可逆调速系统的主回路中(D)

A既有直流环流又有脉动环流B有直流环流但无脉动环流

C既无直流环流又无脉动环流D无直流环流但有脉动环流

10一般逻辑无环流(既无推B又无打算)可逆调速系统中换向时待工作组投入

工作时，电动机处于(B)状态。

A回馈制动B反接制动C能耗制动D自由停车

11双闭环直流调速系统电流环调试时，假如励磁电源合闸，电枢回路亦同时通

电，给定由ACR输入端加入且产生恒定的额定电流，则()。(假定电机不

带机械负载)

A电机会稳定运转B电机不会运转C电机会加速到最高转速D

过流跳闸

12速度单闭环系统中，不能抑制()的扰动。

A调整器放大倍数B电网电压波动

C负载D测速机励磁电流

13a=6协作限制有环流可逆调速系统的主回路采纳反并联接线，除平波电抗

器外，还须要()个环流电抗器。

A2B3C4D1

14转速PID调整器的双闭环系统与转速PI调整器的双闭环系统相比，(C)

A抗负载干扰实力弱B动态速降增大

C复原时间延长D抗电网电压扰动实力增加

15输入为零时输出也为零的调整器是

AP调整器BT调整器CPI调整器DPTD调整器

16下列电动机哪个环节是比例惯性环节

AU£s)BSOc口E(s)

n(s)I(s)U(l(s)-E(s)I(i(s)-Ifi(s)

17直流电动反并联晶闸管整流电源供电的可逆调速系统给定为零时，主要停车

过程是

A本桥逆变，回馈制动B它桥整流，反接制动

C它桥逆变，回馈制动D自由停车

18直流电动一组晶闸管整流电源供电的不行逆调速系统给定为零时，主要停车

过程是

A本桥逆变，回馈制动B它桥整流，反接制动

C它桥逆变，回馈制动D自由停车

三填空题

1如图，埸效应管VT5的作用是零速封锁即在给定为零且反馈为零使调整器

输出为冬，以防止由于PI中由于积分作用输出不为冬，使得移相限制角可能处

于最小，出现全压启动导致过电流故障。电位器RP1可调整输出正限幅值,RP2

可调整输出负限幅。C11是积分电容，C5和R9接入速度反馈构成微分调整器。

（3）图中采纳的是PI即比例积分调整器,它的主要作用是保证动静态性能满意系统要求;

⑷此系统主电路由三相沟通电供电:

⑸此系统具有转速（速度）负反馈环节:

⑹变更转速，应调整—RP1_电位器：

（7）整定额定转速1500转/分，对应8V,应调整_RP2一电位器;

⑻系统的输出量（或被限制量）是一转速一。

四分析与计算题

1如下图，转速、电流双闭环调速系统中，ASR、ACR均采纳PT调整器。已知参

数：电动机：PN=3.7MV,UN=22（^,lN=20A,nN=1000z/min,电枢回路总电

阻R=1.5Q,设q〉=U：=10V,电枢回路最大电流为&,=30A,电力电子变换

器的放大系数尤=40。

试求:

（1）电流反馈系数"和转速

反馈系数a；（5分）

（2）突增负载后又进入稳定

运行状态，则ACR的输出

电压心、变流装置输

出电压电动机转速〃，较之负载变更前是增加、削减，还是不变？为什么？

（5分）

（3）假如速度给定U；不变时，要变更

系统的转速，可调整什么参数？

（5分）

（4）若要变更系统起动电流应调整什

么参数？此时，设U：为正电压信号，在

右图ASR中应调整中哪个电位器？（5

分）

（5）当电动机在最高转速发生堵转时

的力,.值；（10分）

。=4=媪=上L=o.OIV

解：⑴〃，000

尸=%=12=0.331//A

Ia.m30

评分标准：各2.5分，公式对数值结果错扣1分，量纲错扣0.5分，公式错不给

分。

⑵人LLT-U,.=J"：；l,〃Rjf

U；=c,n=c

(3)因为U：=U“=血〃=久，所以调整a可以变更转速“o

a

⑷因为u；=s=%,起动时转速调整涔ASR饱和，输出限幅值小”=凡加，所以

变更ASR限幅值可以变更起动电流/,，U：为正时，起动时"SR输出为负，所以

应调整RP5来变更起动电流。不能变更电流反馈系数，因为它还影响电流环的动

特性。

(5)

U；=U“=an

U；=10匕U.=0匕|U：|=|q=10匕

Ud=IumR=30xl.5=45V，

U=^=Q^=/^=30XL5=113V

c

K、KtK、40

评分标准：分析出起动ASR饱和，结果全对，满分；没有分析出起动ASR饱和，

没写公式扣3分，其它扣4-5分。

2双闭环调速系统中如反馈断线会出现什么状况，正反馈会出什么状况？

答：反馈断线后，U“=0,ASR饱和，输出为限幅值，转速环开环，相当于堵

转，电流给定为ASR的输出最人值，电流闭环，按最人电流值恒流加速，转速

上升，但由于转速反馈断线，触发移相限制电压增大到极限，触发角最小移至

限，转速达到最高值。

〃=4/一〃层=4，。86”皿「/,〃仆，同样，正反馈时，也是一样。

CC

五(10分)

下图所小为限制系统试验装置中的过流爱护单元电路原理图，试简述其工作

原理。

解：当主电路电流超过某一数值后（2A左右），由9R3,9R2上取得的过流

信号电压超过运算放大器的反向输入端，使D触发器的输出为高电平，使晶体三

极管V由截止变为导通，结果使继电器K的线圈得电,继电器K由释放变为吸引，

它的常闭触点接在主回路接触器的线圈回路中，使接触器释放，断开主电路。并

使发光二极管亮，作为过流信号指示，告知操作者已经过流跳闸。

SA为解除记忆的复位按钮，当过流淌作后，如过流故障已经解除，则须按

下以解除记忆，复原正常工作。

六设il题

1校正为典型I型系统的几种调整器选择

|Kt|Kt扃

1)(T,S41)|T$+1心心11>1(r[s+i)(%+】)(TjS+1)

对St1|S-r)T25+l)T,i+1

1|7八Ta、T/.不多大，或73路小丁13丁山『3

K,1K1(js+1)(0s+】)

风节出.IV+.l_K--3+】•

3S11"3

I'了产丁1.TJ=T2TJ-'G.1Tj

校正为典型II型系统的几种调整器选择

______K_

_K,______K2______2―・―一■・・・・■■■■■»•■*

S(TA+1)s"]s+1)(T,x+1)s（r”+））（72$+1）(r：s+i)(h$+w

TrzT,

i丁i、丁】相近7•1、丁才都较小(TJSF])

■1

、卫生111「吐】）_VT)s+\

的Y△K„Api——K,,—U?4L

(rs7

r严g

CA4-T3>

认为一兀1打一xm（或S）ZD,L-

参数配合T>=h(T[47?)Jj3十i

〜」一「一「式成丁」）1

if]

_____J一

2已知限制对象开环传递函数G（s）=、一色——外>7],试加入串联调整器设⑸

（T\s+1）（%$+1）

将其校正为开环典型I型系统，并求调整器结构和参数（15分）

W(s)G(s)=W(s)=叱.($)------=-----

eobC(7154-1)(^5+1)

K（4+1）区$+1）w+1

W,(s)==Kpi-------

s(Ts+\)is

•/T,>T,/.zv+1=T2S+l,r=7\

IK2K川

%（S）=

s(7]s+l)r

rr2

rT2

2T1K2~2T{K2

所以，调整器的结构为PT调整器，参数如上式。

评分标准写出结构为PI,并计算参数二给全分；如只计算一而没有计算打

扣5分；如将.7=7］写错者，扣2分；没写出结构，扣5分。

URRCS+l1TS+1，/7S+1

-----=-----------------=----------®----------=—KP>----------

UcaRCSRlaR\TSTS

4计算电机空载时恒流升速到额定转速时间

2

GDnN

e~375t

£==GD?RCe向N=T/RC/N

~375Te~375**2/"”浦N

五证明题(10分)

定义调速范围。=-，静差率5=包注,

«min〃0

而最高转速/ax=〃N（额定转速）

试证明（1）D=（5分）

（2）单转速闭环系统稳态结构如左图所示，如所要求的开环青争差率

与闭环静差率Sp相等，即而闭环调速范围为开环调速范围为

试证明DCL=("K)D°P，式中K=(5分)

证：Is4=Mv

"0"min+4?v

△〃N

"min=—SN

〃min"minMvOS)

证毕。

AR〕dn_"AS•••S『=S*

ACeM(f).0二△八二I

2

D1+K

加〃八"，\Sprnc

A/j„=———Dn=-------i---

01+K〃A〃p(f)Dp=(l+K)Dp

证毕。

Sp-S

A”4k

k

Ce4入(1-品).QjNO_i

DpM1+K

p

Pl+KA”/-%)Dp=(l+K)Dp

(1)S=皿口

试证明（5分）

〃N+&M

（2）单转速闭环系统稳态结构如左图所示，假定开环志向空载转速以与闭环志

向空载转速nOp相等,即nQk=nOp

试证明开环静差座S*=（I+K）S〃（s〃为开环静差率），式中K=£述之（5分）

证：is4=3”

%〃min+丽V

(1-5)

〃min=-7--=——Z'N

J3

D=—」L、S

%加%加M£i-s)

.•.s=加。

nN+AnND

证毕。

ARidA

AH,.=-仁cc孙

94Ce\=—%=

N加？n0k=n0p〃。人

△〃P=5卜=(1+K)S,P

沟通调速系统

一推断题

1交一交变频器的输出频率低于输入频率。（J）

2一般VVVF变频器可以干脆突加转速给定起动。（X）

3转差频率限制的转速闭环异步电动机变频调速系统实际动静态性能达到直流

双闭环调速系统的水平。（X）

4SVPWM限制方法的直流电压利用率比一般SPWM提高了15%o（J）

5串级调速系统的容量随着调速范围的增大而下降。（X）

6沟通调压调速系统属于转差功率回馈型沟通调速系统。（X）

7一般串级调速系统是一类高功率因数低效率的仅具有限调速范围的转子变频

调速系统。（J）

8永磁同步电动机自控变频调速中，需增设位置检测装置保证转子转速与供电频

率同步。（J）

9沟通调压调速系统属于转差功率不变型沟通调速系统。（X）

10同步电动机只需变更定子频率就可调整转速，不必采纳VVVF限制。（X）

11SVPWM以圆形旋转磁场为限制目标，而SPWM以正弦电压为限制目标。（J）

12SVPWM输出电压比SPWM高出15%,即直流电压的利用率高。（V）

串级调速系统能够实现电气制动。（X）

13转差频率矢量限制系统没有转子磁链闭环。（X）

M异步电动机的状态方程至少是一个5阶系统。（J）

15异步电动机VVVF调速系统中速度给定信号可以是阶跃信号。（X）

16气隙磁链是定子、转子通过气隙相互交链的那部分磁链。（J）

计算转子磁链的电压模型更适合于中、高速范围，而电流模型能适应低速。

17在串级调速系统故障时，可短接转子在额定转速下运行，牢靠高。（J）

1.气隙磁链P”

W”是定子、转子通过气隙相互交链的那部分磁链

甲=L#+Lj

2.定子磁链我’

密是气隙磁链P”与定子漏磁链纥之和。

3.转子磁链

也「是气隙磁链中与转子漏磁磁链W：之和

W、W、4r均以同步速物旋转，三者的差距为漏磁链。

二选择题

1带二极管整流器的SPWM变频器是以正弦波为逆变流输出波形，是一系列

的（A）矩形波。

A幅值不变，宽度可变B幅值可变，宽度不变

C幅值不变，宽度不变D幅值可变，宽度可变

2绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子

反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（B）

A（）<5<1,输出功率低于输入功率B5<（）,输出功率高于输入功率

C0<5<1,输出功率高于输入功率DSvO,输出功率低于输入功率

3一般串级调速系统中，逆变角/T,则（C）o

A转速上升，功率因数下降B转速下降，功率因数上升

C转速上升，功率因数上升D转速下降，功率因数下降

4绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子

反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（C）

A,：<«,,输出功率低于输入功率B〃〈“，输出功率高于输入功率

C,/>«,,输出功率高于输入功率D〃>吗，输出功率低于输入功率

（注：〃为电动机实际转速，“为电动机同步转速）

5与矢量限制相比，干脆转矩限制（D）

A调速范围宽B限制性能受转子参数影响大C计算困难D限制结构简洁

6异步电动机VVVF调速系统的机械特性最好的是（C）

A恒U"?限制B恒区/他限制

C恒£/他限制D恒q限制

7异步电动机VVVF调速系统中低频电压补偿的目的是

A补偿定子电阻压降B补偿定于电阻和漏抗压降

C补偿转子电阻压降D补偿转子电阻和漏抗压降

8异步电动机VVVF调速系统的机械特性最好的是（D）

A恒压频比限制B恒定子磁通限制C恒气隙磁通限制D恒转子磁通限制

9电流跟踪PWM限制时，当环宽选得较大时，

A开关频率高，B电流波形失真小C电流谐波重曼高D电流跟踪精度高

三填空题（10分）

下图为异步电动机矢量限制原理结构图，A,B,C,D分别为坐标变换模块，请

指出它们分别表示什么变换？（8分）这些变换的等效原则是什么（2分）？

解：A矢量旋转逆变换B二相静止坐标变成三相静止坐标变换

C三相静止坐标系变成二相静止坐标变换

D矢量旋转变换VR,将二相静止坐标