1、電力拖動自動控制系統復習（14電氣工程本）一 題型填空（20）、選擇（10）、簡答（30）、計算（40）二 各章節內容提要（一）緒論基本概念1. 運動控制系統的組成（電動機、功率放大與變換裝置、控制器、相應的傳感器）【P1】【填空】2. 直流電機的數學模型簡單，轉矩易于控制。交流電機具有結構簡單等優點，但其動態數學模型具有非線性多變量強耦合的性質?！綪3】【填空】3. 轉矩控制是運動控制的根本問題，磁鏈控制與轉矩控制同樣重要?！綪5】【填空】4. 典型的生產機械負載轉矩特性主要包含恒轉矩負載特性、恒功率負載特性、風機與泵類負載特性?！綪5】【填空】（二）第2章1基本概念（1）直流調速轉速公式、

2、方法?！綪7】 【填空】公式：n=UA-IARKe 方法：1）調節電樞供電電壓U； 2）減弱勵磁磁通； 3）改變電樞回路電阻R（2）可控直流電源（G-M系統、V-M系統、PWM變換器）【P9】【填空】（3）增設平波電抗器來抑制電流脈動，總電感量的計算?！綪12】【選擇題】三相橋式L=0.693U2Idmin三相半波L=1.46U2Idmin單相橋式L=2.87U2Idmin（4）失控時間的選擇【p15】【選擇題】整流電路形式最大失控時間Tsmax/ms平均失控時間Ts/ms單相半波2010單相橋式（全波）105三相半波6.673.33三相橋式3.331.67（5）PWM調速系統的優越性表現【p

3、16】【簡答題】 主電路簡單，需要的電力電子器件少； 開關頻率高，電路容易連續，諧波少，電動機損耗及發熱都較??； 低速性能好，穩速精度高，調速范圍寬； 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； 電力電子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； 直流電源采用不控整流時，電網功率因數比相控整流器高（6）不可逆PWM系統中，與的關系。【P17】=（7）泵升電壓【P20】【填空題】對濾波電容充電的結果造成直流側電壓升高（8）調速系統的穩態性能指標S與D及相互之間的關系?！綪21-22】【填空題】 nmax、nmin額定負載時的最高

4、和最低轉速 => D=nmaxnmin s=nNn0min 最低速 => 空載轉速 D=nNsnN(1-s) 例： D=1430*0.3115*(1-0.3)=5.3（9）開環系統與閉環系統比較（4點結論）【P29-30】【簡答題】 閉環系統靜特性可以比開環系統機械特性硬得多。 ncl=nop1+K 閉環系統的靜差率要比開環系統小得多。 Scl=Sop1+K 當要求的靜差率一定時，閉環系統可以大大提高調速范圍。 Dcl=(1+K)Dop 要取得上述三項優勢，閉環系統必須設置放大器。（10）閉環系統能減少穩態轉速降的實質問題是什么？結合圖形分析【P31】【簡答題】閉環系統能夠減少穩態

5、速降的實質在于它的自動調節作用，在于它能隨著負載的變化而相應地改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降。（11）反饋控制規律（3點）【P31】【簡答題】 比例控制的反饋控制系統是被調量有靜差的控制系統 反饋控制系統的作用是：抵抗擾動，服從給定 系統的精度依賴于給定和反饋檢測的精度（12）積分與比例積分調節器的作用，無靜差的實現。【P35】【填空題】比例調節器的輸出只取決于輸入偏差量的現狀，而積分調節器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。（13）香農采樣定理【P41】f2fmax（14）數字測速方法及特點（3類）【P42-44】【簡答/填空題】1、M法測速 高速段 n=60M1ZTc2、T法測速 低

6、速段 n=60f0ZM23、M/T法測速 高低速（15）電流截止負反饋系統穩態結構圖及靜特性名稱及圖形【P48】【簡答題】1、穩態結構圖如下：（3分） 2、靜特性方程：當 Id Idcr （2分）當 Id > Idcr （2分）（16）截止電流和堵轉電流的選擇【填空題】帶有電流截止負反饋的單閉環直流調速系統其靜特性通常被稱為 挖土機 特性，其中堵轉電流一般取Idbl =（1.52）IN，臨界截止電流一般取Idcr =（1.11.2）IN。（17）穩態計算。習題2-9類型【P58】（三）第3章（1）雙閉環的起動過程分析（各階段的名稱、轉速與電流圖形繪制、調節器ASRACR的狀態）【P63-

7、64】起動電流和轉速波形：（4分）1、電流上升階段：ASR迅速達到限幅值，電流很快達到最大電流Idm，ACR不飽和以保證電流環的調節作用。（1分）2、恒流升速階段：ASR飽和，轉速環相當于開環，電流Id恒定略小于Idm，以保證電流環的調節作用以抵消反電動勢的影響，轉速呈線性增長，最終打到給定值n*值。同時晶閘管也不應飽和使Udom留有余量。（1分）3、轉速調節階段：轉速出現超調，使ASR退飽和，電流下降到略小于IL后馬上又升到Id=IL值，轉速也很快達到給定值n*直到穩定。（1分）（2）雙閉環起動過程的特點（3點）【P64】【填空題】1、飽和非線性控制 2、轉速超調 3、準時間最優控制（3）抗

8、擾性能分析【P64】？（4）兩個調節器的作用【P65】【簡答題】 1、轉速調節器的作用轉速調節器是調速系統的主導調節器，它使轉速n很快地跟隨給定電壓Un*變化，穩態時可減小轉速誤差，如果采用PI調節器，則可實現無靜差。對負載變化起抗擾作用。其輸出限幅值決定電動機允許的最大電流。 2、電流調節器的作用作為內環的調節器，在轉速外環的調節過程中，它的作用是使電流靜靜跟隨其給定電壓Ui*變化。對電網電壓的波動起及時抗擾動的作用。在轉速動態過程中，保證獲得電動機允許的最大電流，從而加快動態過程。當電動機過載甚至堵轉時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。一旦故障消失，系統立即自動恢復正常。（5）

9、工程設計法l 典型、典型系統傳遞函數，參數關系l 二階最佳、三階最佳概念l 工程近似處理方法l 已知系統模型（傳遞函數），根據給出指標要求按典型、典型系統進行設計，確定調節器的結構和參數（習題3-7）【P94】l 雙閉環調速系統的工程設計（習題3-8）（四）第四章×（1）橋式可逆PWM變換器電路的分析（重載）（脈沖的波形、輸出電壓、電流波形）【P97】（2）與的關系及與電機運行狀態的關系【P98】【選擇題】=2tonT-1（3）動力潤滑的概念【P98】在電動機停止時仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時的靜音磨擦死區，起著所謂“動力潤滑”的作用。（4）V-M可逆系統的可逆線路（電樞反

10、接與勵磁反接）【補充內容】（5）V-M系統反并聯可逆線路的四種工作狀態（列表說明）【補充內容】（6）環流的概念及分類【103】【填空題】兩組裝置同時工作時，便會產生不流過負載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環流。（7）直流平均環流的抑制【P103】（8）瞬時脈動環流的抑制；不能電路增設環流電抗器的個數【P105-106】【選擇題】【填空題】對瞬時脈動環流的抑制主要通過設置（環流電抗器）來實現；在反并聯連接可逆線路中一般設置（4）個，三相零式整流電路中設置（2）個，交叉連接可逆線路中一般設置（2）個。（9）配合控制有環流可逆V-M系統制動過程分析【補充內容】l 制動過程的名稱及特點l

11、各信號的極性l 正反組橋的工作狀態l 能量轉換問題l 波形圖（10）邏輯無環流控制的可逆V-M系統中的DLC組成（電平檢測、邏輯判斷、延時電路、聯鎖保護）及輸入信號（轉矩極性鑒別信號、零電流檢測信號）【P107】【填空題】V-M系統中的DLC一般由：電平檢測、延時電路、邏輯判斷、聯鎖保護（五）第5章×（1）交流調速的應用領域（3點）【P113】【多選題】 1、一般性能調速和節能調速。2、高性能的交流調速系統和伺服機系統。3、特大容量、極高轉速的交流調速。（2）交流電動機的轉速公式【P116】n=(1-s)60f1np 1、改變頻率 2、改變極對數 3、改變轉差率（3）交流電機的調速方

12、法【P114】【填空題】l 異步電動機的調速方法： 1、轉差功率消耗型 調速系統 2、轉差功率饋送型 調速系統 3、轉差功率不變型 調速系統l 同步電機的調速方法：只能靠變壓變頻調速（4）調壓調速的基本特征是電動機同步轉速保持為額定值不變，其氣隙磁通隨定子電壓的降低而減小，屬于弱磁調速【P118】（5）交流力矩電機【119】高轉子電阻電動機（6）交流調壓調速的主電路主要有哪些【P118】（7）帶恒轉矩負載的交流調壓調速的實質問題【P119】【填空題】帶轉矩負載的降壓調速就是靠（增大轉差功率）、（減小輸出功率）來換取轉速的降低。（8）變壓變頻調速是改變異步電動機同步轉速的調速方法【P122】變壓

13、變頻調速是改變異步電動機（同步轉速）的一種調速方法，在基頻以下主要采用（電動勢頻率比為恒值）的控制方式，當忽略定子電阻和漏感壓降時可采用（恒壓頻比）控制方式，但在低頻時要進行（低頻補償）。（9）變壓變頻調速的基本原理分析（基頻以下和基頻以上）【P123】圖4-10 系統本組逆變階段中各處的電位極性和能量流向圖4-12 系統它組逆變階段中各處的電位極性和能量流向某閉環調速系統的開環放大倍數為15時，額定負載下電動機的速降為8 r/min，如果將開環放大倍數提高到30，它的速降為多少？在同樣靜差率要求下，調速范圍可以擴大多少倍？解： 如果將開環放大倍數提高到30, 則速降為：在同樣靜差率要求下，D

14、可以擴大倍2.9 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）

15、（3）（4）可以求得，也可以用粗略算法：，2.10 在題2.9的轉速負反饋系統中增設電流截止環節，要求堵轉電流，臨界截止電流，應該選用多大的比較電壓和電流反饋采樣電阻？要求電流反饋采樣電阻不超過主電路總電阻的1/3 ,如果做不到，需要增加電流反饋放大器，試畫出系統的原理圖和靜態結構圖，并計算電流反饋放大系數。這時電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少？ 解：（1） ，（2）由于需要的檢測電阻值大，說明要求的電流信號值也大。要同時滿足檢測電阻小和電流信號大的要求，則必須采用放大器，對電流信號進行放大。為此， 取，則（3） 當時，有 當n=0時，旋轉編碼器光柵數1024，倍頻系數4，高頻時鐘脈沖頻率，

16、旋轉編碼器輸出的脈沖個數和高頻時鐘脈沖個數均采用16位計數器，M法測速時間為0.01s，求轉速和時的測速分辨率和誤差率最大值。解：（1）M法：分辨率最大誤差率：時， 時，時，時，可見M法適合高速。（2）T法：分辨率：時，時，最大誤差率：，當時，當時，時，時，可見T法適合低速2.已知調節器對象為試將其校正為典型I型系統，要求設計成二階工程最佳系統，求出調節器傳遞函數。解:將對象化簡得，因為要校正成二階最佳則，系統按典型1型系統校正得 ,并且.所以可采用調節器PI調節器。由上可知 所以，即3. 一個經整流變壓器由三相全控橋式晶閘管整流裝置供電的轉速電流雙閉環直流調速系統，其基本數據如下：直流電動機的額定參數為：UN=220V，IN=136A，nN=1460r/min,Ce，過電流倍數=1.5,Ks=40，R =0.5，Ta=0.03s，Tm=0.18s，Toi=0.002s，Ton=0.01s，=0.007（r/min）=0.05(v/A),設計指標：電流