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电力拖动自动控制系统总复习例题

一、 填空题（10分）每小题2分

得分 1. V –M 系统的开环机械特性由连续段与断续断组成。连续段的特性比较硬 ,改变控制角?时是一族平行的直线,在断续区的特性呈现显著非线性，特性软，理想空载转速高。 2. 单闭环调速系统采用PI调节器校正环节解决了动静特性间的矛盾，而保留电流截止环节是为解决启动时冲击电流过大的问题，当减速或停车时，由于可控硅电路的电流不能反向，不能产生制动转矩，欲要快速制动就需增设能耗制动线路。

3. 静差率与机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，则稳态精度越高，同样硬度的特性，理想空载转速越低，静差率越大，则稳速的精度越差。

4. 双闭环调速系统，在启动过程的大部分时间内，转速调节器处于饱和状态，此时它起着饱和非线性控制作用；当转速超调后，转速调节器退出饱和，它才真正发挥线性（速度）调节作用。

5. 转速电流双闭环系统中，对于电网电压的波动电流调节器起主要抗扰调节作用，对于负载的波动转速调节器起主要的抗扰调节作用。

6. 双闭环直流调速系统的启动过程可分为电流上升阶段、恒流加速阶段、转速调整阶段、稳定运行阶段。

7. 环流可分为两大类：静态环流和动态环流。

8. 在直流电机可逆调速系统中，欲消除环流可采用两种控制方法，即逻辑无环流和错位无环流。

9. 可逆调速系统中可控硅电路逆变的主要用途：在直流电动机制动或减速时，把电动机的动能回馈给交流电源，一组可控硅由整流状态转变到逆变状态时，电压反向，电能由负载侧传送到交流电源侧。

10. 逻辑无环流可逆调速系统使逻辑装置翻转的必要条件是转矩极性发生改变，充分条件是Id = 0，从发出逻辑指令到执行指令必需经过关断等待延时，这是为了防止Id ? 0，产生逆变颠覆；还必需经过触发等待延时，是为了防止SCR不关断，造成直流环流。 11. 可逆系统的制动过程可分为；本组逆变阶段和它组制动阶段。而后者又可分为：它组建流子阶段、它组逆变子阶段和反向减流子阶段。

12. 可逆PWM变换器可分为：双极式可逆PWM变换器，同一桥臂的上下两个GTR同ON或OFF。在0 ≤ t ≤ton时，Ub1= Ub4 =+，Ub2= Ub3 =-，UAB= +Us；在ton≤ t ≤ T时，Ub1= Ub4 =-，Ub2= Ub3 =+，UAB= -Us；单极式可逆PWM变换器，其中Ub1= -Ub2，VT1、VT2交替导通等于调制周期，Ub3=-，Ub4 =+，电机正转，Ub3=+，Ub4 =-，电机反转。 13. 双极式PWM变换器的优点有：①电流一定连续②可使电动机在四象限运行③电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区④低速时，每个晶体管的驱动脉冲较宽，有利于保

江苏科技大学 电子信息学院 1 自动控制系统复习题

电力拖动自动控制系统总复习例题

证晶体管可靠导通⑤低速平稳性好，调速范围可达20000以上。 14. 根据公式

n?60f1np?1?s?，交流异步电动机的调速方案有变极对数调速、变频调速、

变转差率调速。

15. 在异步电动机调速系统中，常采用SPWM变频装置，SPWM的采样控制方式有：自然采样法、规则采样法I、规则采样法II。

16. 在交—直—交间接变频装置中，根据中间直流环节储能元件的不同，可分为：电压源型和电流源型。

17. 三相异步电动机的数学模型的性质是：高阶、强耦合、非线性、多变量。

二、 选择题（10分）

得分 1. 在闭环转速有差系统稳定运行中，突加负载后又进入稳定运行，可控硅整流装置的输

出电压Ud将：（A） A：增加 B：减少 C：恢复原值

2. 在无静差调速系统中，如果突加负载，到稳态时转速会恢复原值，可控硅整流装置的输出电压Ud将：（C） A：恢复原值 B： 减少 C：增加

3. 在无静差调速系统中，调节对象里含有积分环节，突加给定后PI调节器没有饱和，系统到达稳态前被调量会出现出现超调吗？（B）

A：不会超调 B：一定超调 C：可能超调也可能不超调

4. 在转速、电流双闭环调速系统中，速度给定Ugn未变，转速反馈系数?增加，系统稳定后速度反馈电压Ufn变化情况是：（C）

A：Ufn增加 B：Ufn减少 C：Ufn不变

5. 转速、电流双闭环调速系统之所以能实现“时间最优控制”的基本思想，其原因是在启动过程的大部分时间里两个调节器基本关系为：（C） A：ASR和ACR均饱和限幅输出 B：ASR不饱和，ACR饱和 C：ASR饱和，ACR不饱和

6. 某转速负反馈单闭环直流调速系统的静特性如图，其转差率和调速范围分别为：（B） A：s = 4%，D=5 B：s=20%，D= 6 C：s=20%，D=5 D：s=4%，D=6

n 750

30 max 30 150 min Inom 7. 某直流电机无静差调速系统在以额定转速运行，其反馈系数?突然降为原值的1/2，则

江苏科技大学 电子信息学院 2 自动控制系统复习题

电力拖动自动控制系统总复习例题

（D）

A：电机将以额定转速的2倍运行 B：电机转速降为原值的1/2 C：电机转速不变 D：以上回答都不对

8. 在转速开环的交-直-交电流源变频调速系统中,GFC的作用是( A )

A:加快频率环节的变化 B:加快电压环节的变化 C:减慢频率环节的变化 D:减慢电压环节的变化

9. 在线饶转子异步电动机串级调速系统中，转子绕组：（B）

A：只能向电机输入功率 B：既能向电机输入功率，又能向电网回馈功率 C：不能向电网回馈功率 D：以上都不对

10. 交流电动机变频变压调速系统属于（A）

A：转差功率不变型调速系统 B：转差功率消耗型调速系统 C：转差功率回馈型调速系统

得分 三、 简答题（20分）

1.在转速、电流双闭环直流调速系统中，电流调节器有哪些作用？ ① 对电网电压波动起及时抗扰作用； ② 启动时保证获得允许的最大电流；

③ 转速调节过程中，使电流跟随给定电压UI*变化；

④ 当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起保护作用；

2.在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器有哪些作用？输出限幅按什么要求整定？ 答：①在启动或突加给定时，转速调节器处于饱和限幅状态，使系统在最大恒值电流下加速，起限流和最短时间控制的作用。②在稳定运行时，转速PI调节器可以保证系统无静差。③对于负载扰动，转速调节器起主要的抗扰调节作用。④ 转速调节器的输出限幅按所限制的最大电流值Idm来整定，即Ugim=βIdm 3.直流电机可逆调速系统有几种方案，其理论依据是什么？

欲使电机可逆运行，其产生的电磁转矩必需能够反向，根据直流电机的电磁转矩方程 Te?Cm?Id，可逆方案有： ① 励磁反接，即改变Ф的极性 ② 电枢反接，即改变Id的极性

4.在改变f1的交流电机变频调速系统中，常用的控制规律有哪些？

在交流电动机变频调速系统中，为保持Ф为常数，常采用下列控制方式： ① U1/f1= constant ② Eg/f1= constant ③ Er/f1?constant

5.在有环流可逆调速系统中设置了环流电抗器，为什么还要设置平波电抗器？

答：在可逆系统中存在直流环流和瞬时脉动环流，直流环流可以根据需要，使系统有环流或无环流，而瞬时脉动环流是无法消除的，因此必需引入限制瞬时环流的装置，即环流电

江苏科技大学 电子信息学院 3 自动控制系统复习题

电力拖动自动控制系统总复习例题

抗器，环流电抗器在工作时是处于线形状态，即不能处于饱和状态，因此它不能对负载电流起到平波的作用，而对于负载的直流保证电流的连续和平滑只能用平波电抗器来完成。 6.什么是泵升电压？有何危害？如何进行抑制？

答：在直流脉宽调速系统PWM中的直流斩波器和交流脉宽调速系统SPWM中的交-直-交逆变器中，因为前部的整流部分是三相桥式不可控整流桥，决定了电流的单方向流通，也即决定了不能通过三相整流桥实现能量往电网的回馈。因此当负载的能量需要转移时，只能将其机械动能转化为电能储存在电容中，这样就会使电容上的电压随电能的增加而升高，这种现象统称为泵升电压。过高的泵升电压会直接损坏功率器件，因此需要引入泵升电压抑制器，通过电压比较环节对电容进行采样，当电容上的电压高过允许值时，通过强制放电电路对其进行放电，直到低于允许值为止。

7.直流双闭环可逆调速系统的起动过程分为那几个阶段？有那几个特点？

解：直流双闭环调速系统的启动过程氛围三个阶段：即第一阶段：电流上升阶段；第二阶段：恒流生速阶段；第三阶段：转速调节阶段。

直流双闭环调速系统的启动过程有三个特点：1. 饱和非线形控制。2. 准时间最优控制。3. 转速超调。

8.什么是矢量控制？其实质是什么？

答：在多变量异步电动机数学模型中，通过3s/2s，2s/2s，2s/2r等坐标变换，将三相电动机模型等小便画等效变换成类似于直角坐标系下的直流电机的数学模型，然后按着直流电机的控制方式进行控制，将这种直流电机方式下的控制变量再经过坐标的逆变换，变换成交流电动机所需的输入三相变量。

其实质就是利用成熟的直流电机的控制方式，将交流电机模型变换成直流电机摸型进行控制的一种交流电机控制技术。

9.请画出下列系统的启动电流、转速波形图：

① 直流电机理想启动特性 ② 转速、电流双闭环系统③带有电流截至负反馈单闭环系统 Idm

n* Id Idm n* Id t t

10. 在SPWM调速系统中，什么是同步调制？异步调制及分断同步调制？

答：在SPWM调速系统中，载波频率ft与调制波频率fr之比为载波比N，根据N的关系调制方式有：1. 同步调制：在调制过程中，保持N= constant，即输出电压半波内的脉冲数不变。2. 异步调制：在调制过程中，N不为常数，而是使载波频率ft保持不变，从而保证在低频时，N较大。3. 分段同步调制：在调制过程中，在一定范围内采用同步调制，当频率范围变化较大时，按异步方式改变N，从而综合了同步调制和异步调制的优点。 11. 简速什么是静态环流？什么是动态环流？直流平均环流？什么是瞬时脉动环流？ 答：当可逆线路在一定的控制角下稳定工作时，所出现的环流叫做静态环流；稳态运行时并不存在，只在系统处于过渡过程中出现的环流叫动态环流；正组晶闸管VF和反组晶闸

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电力拖动自动控制系统总复习例题

管VR都处于整流状态，正组整流电压和反组整流电压正负相连，将造成电源短路，此短路电流即为直流平均环流。由于晶闸管装置输出的电压脉动性，当正组电压瞬时值大于逆变电压瞬时值时，便产生正向瞬时电压差，从而产生瞬时环流。 12. 什么是SPWM脉宽调制

根据采样定理，冲量相等而形状不同的窄脉冲，加在惯性环节上时，其效果相同的的理论，用一系列的宽度按正弦规律变化的矩形脉冲序列，当正弦波的幅值发生变化时，各矩形脉冲的幅值在不变的条件下，其宽度随之发生变化这种脉冲的宽度按正弦规律变化并和正弦波等效的矩形脉冲序列叫SPWM波形，采用此方式的控制叫SPWM脉宽调制。 13. 转速电流双闭环直流调速系统的起动过程曲线（电流、转速），并给出各个阶段的特征量，并在图中标出各阶段 答：I，n=0,Id= 0 Id= I dm

终态Id Id= I dm，N首次达n=n*

*

III, II终态 Id= I dl，n=n IV 稳定运行与III终态。

II, I

14. 请写出三相异步电动机多变量数学模型表达式

u?R?i?L?12npiTdidt???L??Jnp??id?dt?L???i?TL?

??d?dt

四、 计算及综合题（60分）

1.如图所示速度反馈系统，已知数据为：

得分 A：电动机D ，Ped = 2.2KW、Ued = 220V、Ied = 12.5A、ned = 1500rpm、Rs = 1Ω B：整流变压器Y/Y接线，副边线电压U2l = 230V、三相桥式可控整流。 C：KZ-D系统主回路RΣ= Rn+ Rl+ Rs=2.9Ω。

D：测速发电机ZYS-231/110型永磁式，Ped = 0.0231KW、Ued = 110V、Ied = 0.21A ned = 1900rpm。

E：反馈回路电阻分压比为：

R4R4?R3?18

F：触发器-可控硅环节的放大倍数Ks= 75

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