1、為什么直流PWM變換器-電動機系統比晶閘管整流器-電動機系統能夠獲得更好的動態性能？答：與V-M系統相比，直流PWM調速系統在很多方面具有較大的優越性：(1)主電路簡單，需要的電力電子器件少（2）開關頻率高，直流容易連續，諧波少，電動機損耗及發熱都較小（3）低速性能好，穩速精度高，調速范圍寬（4）若與快速響應的電動機配合，則系統頻帶寬，動態響應快，動態抗擾能力強（5）電力電子開關器件工作在開關狀態，導通損耗小，當開關頻率適當時，開關損耗也不大，因而裝置效率較高（6）直流電源采用不控整流時，電網功率因素比相控整流器高2-1 直流電動機有哪幾種調速方法？各有哪些特點？答：調壓調速，弱磁調速，轉子回

2、路串電阻調速，變頻調速。特點略。2-2 簡述直流PWM 變換器電路的基本結構。答：直流PWM 變換器基本結構如圖，包括IGBT 和續流二極管。三相交流電經過整流濾波后送往直流PWM 變換器，通過改變直流PWM 變換器中IGBT的控制脈沖占空比，來調節直流PWM 變換器輸出電壓大小，二極管起續流作用。2-3 直流PWM 變換器輸出電壓的特征是什么？答：脈動直流電壓。*2-4 為什么直流PWM變換器電動機系統比V-M 系統能夠獲得更好的動態性能？答：直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環節。其中直流PWM變換器的時間常數Ts 等于其IGBT控制脈沖周期（1/fc），晶閘管整流裝置的時

3、間常數Ts通常取其最大失控時間的一半（1/（2mf）。因fc通常為kHz級，而f通常為工頻（50或60Hz）為一周內），m整流電壓的脈波數，通常也不會超過20直流PWM變換器間常數通常比晶閘管整流裝置時間常數更小，從而響應更快，動態性能更好。*2-5在直流脈寬調速系統中，當電動機停止不動時，電樞兩端是否還有電壓？電路中是否還有電流？為什么？答：電樞兩端還有電壓，因為在直流脈寬調速系統中，電動機電樞兩端電壓僅取決于直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因為電樞電壓和電樞電阻的存在。2-6 直流PWM變換器主電路中反并聯二極管有何作用？如果二極管斷路會產生什么后果？答：為電動機提供續流通道。

4、若二極管斷路則會使電動機在電樞電壓瞬時值為零時產生過電壓。2-7直流PWM變換器的開關頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因為若開關頻率非常高，當給直流電動機供電時，有可能導致電樞電流還未上升至負載電流時，就已經開始下降了，從而導致平均電流總小于負載電流，電機無法運轉。2-8 泵升電壓是怎樣產生的？對系統有何影響？如何抑制？答：泵升電壓是當電動機工作于回饋制動狀態時，由于二極管整流器的單向導電性，使得電動機由動能轉變為的電能不能通過整流裝置反饋回交流電網，而只能向濾波電容充電，造成電容兩端電壓升高。泵升電壓過大將導致電力電子開關器件被擊穿。應合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電壓限制電路。2-

5、9 在晶閘管整流器電動機開環調速系統中，為什么轉速隨負載增加而降低？答：負載增加意味著負載轉矩變大，電機減速，并且在減速過程中，反電動勢減小，于是電樞電流增大，從而使電磁轉矩增加，達到與負載轉矩平衡，電機不再減速，保持穩定。故負載增加，穩態時，電機轉速會較增加之前降低。2-10靜差率和調速范圍有何關系？靜差率和機械特性硬度是一回事嗎？舉個例子。答：D=（nN/n）（s/（1-s）。靜差率是用來衡量調速系統在負載變化下轉速的穩定度的，而機械特性硬度是用來衡量調速系統在負載變化下轉速的降落的。2-11調速范圍與靜態速降和最小靜差率之間有何關系？為什么必須同時提才有意義？答：D=（nN/n）（s/（

6、1-s）。因為若只考慮減小最小靜差率，則在一定靜態速降下，允許的調速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調速范圍，則在一定靜態速降下，允許的最小轉差率又大得不能滿足要求。因此必須同時提才有意義。3-1在恒流起動過程中，電樞電流能否達到最大值Idm？為什么？答：不能。因為恒流升速過程中，電流閉環調節的擾動是電動機的反電動勢，是一個線性漸增的斜坡擾動量，而電流閉環采用的PI 調節器對斜坡擾動無法消除靜差，故Id 略低于Idm3-2 由于機械原因，造成轉軸堵死，分析雙閉環直流調速系統的工作狀態。（未驗證）答：電動機堵轉則轉速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當大，從而

7、使ASR 迅速達到飽和，又電動機轉速由于轉軸堵死無法提升，故 ACR 無法退飽和，因此系統處于ASR 飽和狀態。3-3 雙閉環直流調速系統中，給定電壓Un*不變，增加轉速負反饋系數，系統穩定后轉速反饋電壓Un 和實際轉速n 是增加、減小還是不變？（已驗證）答：轉速反饋系數增加，則轉速反饋電壓UN增加，給定電壓UN*，則轉速偏差電壓減小，則AST給定電壓Ui*減小，則控制電壓Uc減小，則轉速n減小；則轉速反饋電壓Un減小，知道轉速偏差電壓為零；古穩態時轉速反饋電壓Un不變。且實際轉速N減小。5-1對于恒轉矩負載，為什么調壓調速

8、的調速范圍不大？電機機械特性越軟調速范圍越大？答：帶恒轉矩負載工作時，普通龍型異步電動機降壓調速時的穩定工作范圍為0<s<sm，sm本來就不大，因此調速范圍也不大，降壓調速時，機械特性變軟，但sm不變，故調速犯胃不變。5=2 異步電動機變頻調速時，為何要電壓協調控制？在整個調速范圍內，保持電壓恒定是否可行？為何在基頻以下時，采用恒壓頻比控制，而在基頻以上保持電壓恒定？答：因為定子電壓頻率變化時，將導致氣隙磁通變化，影響電動機工作。在整個調速范圍內，若保持電壓恒定，則在基頻以上時，氣隙磁通將減少，電動機將出力不足；而在基頻以下時，氣隙磁通將增加，由于磁路飽和，勵磁電流將過大，電動機將

9、遭到破壞。因此保持電壓恒定不可行。在基頻以下時，若保持電壓不變，則氣隙磁通增加，由于磁路飽和，將使勵磁電流過大，破壞電動機，故應保持氣隙磁通不變，即保持壓頻比不變，即采用恒壓頻比控制；而在基頻以上時，受繞組絕緣耐壓和磁路飽和的限制，電壓不能隨之升高，故保持電壓恒定。5-3 異步電動機變頻調速時，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉矩調速方式？為什么？所謂恒功率或恒轉矩調速方式，是否指輸出功率或轉矩恒定？若不是，那么恒功率和恒轉矩調速究竟是指什么？答：在基頻以下調速，采用恒壓頻比控制，則磁通保持恒定，又額定電流不變，故允許輸出轉矩恒定，因此屬于恒轉矩調速方式。在基頻以下調速，采用恒電壓控制，

10、則在基頻以上隨轉速的升高，磁通將減少，又額定電流不變，故允許輸出轉矩減小，因此允許輸出功率基本保持不變，屬于恒功率調速方式。恒功率或恒轉矩調速方式并不是指輸出功率或輸出轉矩恒定，而是額定電流下允許輸出的功率或允許輸出的轉矩恒定。5-4 基頻以下調速可以是恒壓頻比控制，恒定子磁通ms、恒氣隙磁通m和恒轉子磁通mr的控制方式，從機械特性和系統實現兩個方面分析與比較四種控制方法的優缺點。答：恒壓頻比控制最容易實現，其機械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能滿足一般調速要求，低速時需適當提高定子電壓，以近似補償定子阻抗壓降。恒定子磁通ms、恒氣隙磁通m和恒轉子磁通mr的控制方式均需要定子電壓補償，控制

11、要復雜一些。恒定子磁通ms和恒氣隙磁通m的控制方式雖然改善了低速性能，機械特性還是非線性的，仍受到臨界轉矩的限制。恒轉子磁通mr控制方式可以獲得和直流他勵電動機一樣的線性機械特性，性能最佳。6-1結合異步電動機三相原始動態模型，討論異步電動機非線性、強耦合和多變量的性質，并說明具體體現在哪些方面？答：異步電動機具有非線性、強耦合和多變量的性質，要獲得良好的調速性能，必須從動態模型出發，分析異步電動機的轉矩和磁鏈控制規律，研究高性能異步電動機的調速方案。矢量控制和直接轉矩控制是兩種基于動態模型的高性能交流電動機調速系統。矢量控制系統通過矢量變換和按轉子磁鏈定向，得到等效直流電動機模型，然后按照直

12、流電動機模型設計控制系統；直接轉矩控制系統利用轉矩偏差和定子磁鏈幅值偏差的符號，根據當前定子磁鏈矢量所在的位置，直接選取合適的定子電壓矢量，實施電磁轉矩和定子磁鏈的控制。6-14 按定子磁鏈控制的直接轉矩控制 （DTC） 系統與磁鏈閉環控制的矢量控制 （VC） 統 系 在控制方法上有什么異同？ 答：1）轉矩和磁鏈的控制采用雙位式砰-砰控制器，并在 PWM 逆變器中直接用這兩個控制信號產生電壓的SVPWM波形， 從而避開了將定子電流分解成轉矩和磁鏈分量， 省去了旋轉變 換和電流控制，簡化了控制器的結構。 2） 選擇定子磁鏈作為被控量， 而不象VC系統中那樣選擇轉子磁鏈， 這樣一來， 計算磁 鏈的

13、模型可以不受轉子參數變化的影響，提高了控制系統的魯棒性。如果從數學模型推導 按 定子磁鏈控制的規律，顯然要比按轉子磁鏈定向時復雜，但是，由于采用了砰-砰控 制，這 種復雜性對控制器并沒有影響。 3）由于采用了直接轉矩控制，在加減速或負載變化的動態過程中，可以獲得快速的 轉 矩響應， 但必須注意限制過大的沖擊電流， 以免損壞功率開關器件， 因此實際的轉矩響 應的 快速性也是有限的2.3 某一調速系統，在額定負載下，最高轉速特性為，最低轉速特性為 ，帶額定負載時的速度降落，且在不同轉速下額定速降 不變，試問系統能夠達到的調速范圍有多大？系統允許的靜差率是多少？解：1）調速范圍 (均指額定負載情況下

14、） 2) 靜差率 *2.4 直流電動機為PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=0.023。相控整流器內阻Rrec=0.022。采用降壓調速。當生產機械要求s=20%時，求系統的調速范圍。如果s=30%時，則系統的調速范圍又為多少？解： *2.5 某龍門刨床工作臺采用V-M調速系統。已知直流電動機，主電路總電阻R=0.18,Ce=0.2Vmin/r,求：（1）當電流連續時，在額定負載下的轉速降落為多少？（2）開環系統機械特性連續段在額定轉速時的靜差率多少？（3）若要滿足D=20,s5%的要求，額定負載下的轉速降落又為多少?解：(1) (2) (3) *2

15、.9 有一V-M調速系統：電動機參數PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，電樞電阻Ra=1.5，電樞回路電抗器電阻RL=0.8，整流裝置內阻Rrec=1.0,觸發整流環節的放大倍數Ks=35。要求系統滿足調速范圍D=20，靜差率S<=10%。（1）計算開環系統的靜態速降nop和調速要求所允許的閉環靜態速降ncl 。（2）采用轉速負反饋組成閉環系統，試畫出系統的原理圖和靜態結構圖。（3）調整該系統參數，使當Un*=15V時，Id=IN，n=nN ，則轉速負反饋系數 應該是多少？（4）計算放大器所需的放大倍數。解：（1）所以，（2）（3）（4）

16、可以求得，也可以用粗略算法：，*2.12 有一個晶閘-電動機調速系統，已知：電動機：，r/min，=1.5，整流裝置內阻=1, 電樞回路電抗器電阻=0.8， 觸發整流環節的放大倍數。(1)系統開環工作時，試計算調速范圍時的靜差率值。(2)當，時，計算系統允許的穩態速降。(3)如組成轉速負反饋有靜差調速系統，要求，在時，計算轉速負反饋系數和放大器放大系數。解：（1）（2）（3）*3.1雙閉環調速系統的ASR和ACR均為PI調節器，設系統最大給定電壓=15V，=1500r/min，=20A，電流過載倍數為2，電樞回路總電阻=2，=20，=0.127V·min/r，求：（1）當系統穩定運行在=5V，=10A時，系統的、和各為多少？（2）當電動機負載過大而堵轉時，和各為多少？解：(1)（2）堵轉時，*3.2 在轉速、電流雙閉環調速系統中，兩個調節器ASR，ACR均采用PI調節器。已知參數：電動機：=3.7kW， =220V， =20A， =1000 r/min ,電樞回路總電阻=1.5,設 =8V，電樞回路最大電流=40A,電力電子變換器的放大系數=