直流拖动控制系统

“电力拖动控制系统”习题

第一章习题

1-1 某V-M系统，电动机数据为：Pnom=10kW，Unom=220V，Inom=55A，nnom=1000r/min，Ra=0.1Ω。若采用开环控制系统，且仅考虑电枢电阻引起的转速降。

1．要求s=10%，求系统调速范围。

2．要求调速范围D=2，则其允许的静差率s为多少？ 3．若要求D=10，s=5%，则允许的转速降Δnnom为多少？

1-2 在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数变化时系统对其是否有抑制调节作用，为什么？

1．放大器的放大系数Kp。 2．供电电网电压。 3．电枢电阻Ra。 4．电动机励磁电流。 5．电压反馈系数γ。

1-3 某调速系统的调速范围是150~1500r/min，即D=10，要求静差率s=2%，此时系统允许的稳态速降是多少？如果开环系统的稳态速降是100r/min，此时闭环系统的开环放大系数应有多大？

1-4 在教材图1-23（P19）所示的转速负反馈有静差系统中，当Un*不变时调整转速反馈电位计RP2，使转速反馈系数α增大至原来的2倍。试问电动机转速n是升高还是下降？系统的稳态速降比原来增加还是减小？对系统稳定是有利还是不利？为什么？

第11章 直流传动控制系统了解机电传动自动调速系统的组成; 掌握生产机械对调速系统提出的调速技术指标 要求; 掌握自动调速系统中各个基本环节,各种反馈环 节的作用与特点; 掌握各种常用的自动调速系统的调速原理,特点 及适用场所; 能在生产实际中处理控制系统的一般问题.

11.1机电传动控制系统的组成和分类1.机电传动控制系统的组成机电传动控制系统是由电机、 电器、电子部件组合而成， 通过一定的控制去实现对生 产机械的驱动任务. (1)开环控制系统: 只有控制量(输入量)对被控 制量(输出量)的单向控制作 用，而不存在被控制量对控 制量的影响和联系，这样的 控制系统称为开环控制系统。

(2)闭环控制系统

当系统受到外界的扰动(如负 载的波动),使被调量与给定 值发生偏差时，由测量环节 (测速发电机)测量的被调量 (电动机的转速)和给定值进行 比较，得出偏差，再经过放 大环节将偏差信号放大去控 制执行环节，达到抵消扰动 减少偏差的目的。其特点是 输入量与输出量之间既有正 向的控制作用，又有反向的 反馈控制作用，形成一个闭 环，故又称闭环控制系统或

2.自动控制系统的分类上述的开环控制系统和闭环控制系统是从组成原理上分

(1) 按采用不同的反馈方式，可分为

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

《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题

2-2 调速系统的调速范围是1000~100r/min，要求静差率s=2%，那么系统允许的稳态速降是多少？

解：系统允许的稳态速降

?nN?

snmin0.02?100??2.04(rmin) (1?s)(1?0.02)2-5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。已知直流电动机PN?60kW，

UN?220V，IN?305A，nN?1000rmin，主电路总电阻R?0.18?，Ce?0.2V?minr，求：

（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落?nN为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率sN多少？

（3）额定负载下的转速降落?nN为多少，才能满足D?20,s?5%的要求。

解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落

?nN?INR305?0.18??274.5(rmin) Ce0.2（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率

?nN274.5??0.215?21.5%

nN??nN1000?274.5（3）额定负载下满足D?20,s?5%要求的转速降落

sN??nN?

nNs1000?0.05??2.63(rmin)

D(1?s)20?(1?0.05)

华科,电气,电力拖动

实验及第三、四、五章作业

实验联系人： 马超：13163387806;韦忠朝课堂 陈昕：15072486089 夏胜芬课堂 第三章作业：3-5,3-6,3-8,3-9 第四章作业：4-5,4-6,4-8,4-9 第五章作业：5-6,5-8,5-9,5-10,5-13

华科,电气,电力拖动

第5章 异步电动机调压调速系统5.1 交流调速系统概述5.1.1 交流调速的发展概况交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系 统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直

龙泉换流站控制系统与直流保护介绍

一、高压直流输电系统的基本介绍

1、 高压直流输电工程的组成部分：交流开关场、换流变、换流阀、直流开关场及直流输电

线路。 2、 特点

适合大功率、远距离输电；输电线路相对于交流输电线路要经济的多；为全国大范围联网提供了便利的条件；填补了我国直流输电技术的空白。直流设备对环境的要求较高；我国在直流输电方面起步较晚，主要依靠国外技术支持，因此现阶段直流输电设备较昂贵。 3、 前景

随着我国充分利用丰富的水利资源，大力发展水电建设，直流输电将发挥其重大的经济及社会效益。

二、控制与保护系统设备介绍（按位置及控制区域） 1、盘柜介绍：

PCP pole control and protection BCP bipole control and protection ACP ac control and protection AFP ac filter control and protection DFT dc field termination BFT bipole field termination AFT a

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1、 高压直流输电工程的组成部分：交流开关场、换流变、换流阀、直流开关场及直流输电

线路。 2、 特点

适合大功率、远距离输电；输电线路相对于交流输电线路要经济的多；为全国大范围联网提供了便利的条件；填补了我国直流输电技术的空白。直流设备对环境的要求较高；我国在直流输电方面起步较晚，主要依靠国外技术支持，因此现阶段直流输电设备较昂贵。 3、 前景

随着我国充分利用丰富的水利资源，大力发展水电建设，直流输电将发挥其重大的经济及社会效益。

二、控制与保护系统设备介绍（按位置及控制区域） 1、盘柜介绍：

PCP pole control and protection BCP bipole control and protection ACP ac control and protection AFP ac filter control and protection DFT dc field termination BFT bipole field termination AFT a

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一、高压直流输电系统的基本介绍

1、 高压直流输电工程的组成部分：交流开关场、换流变、换流阀、直流开关场及直流输电

线路。 2、 特点

适合大功率、远距离输电；输电线路相对于交流输电线路要经济的多；为全国大范围联网提供了便利的条件；填补了我国直流输电技术的空白。直流设备对环境的要求较高；我国在直流输电方面起步较晚，主要依靠国外技术支持，因此现阶段直流输电设备较昂贵。 3、 前景

随着我国充分利用丰富的水利资源，大力发展水电建设，直流输电将发挥其重大的经济及社会效益。

二、控制与保护系统设备介绍（按位置及控制区域） 1、盘柜介绍：

PCP pole control and protection BCP bipole control and protection ACP ac control and protection AFP ac filter control and protection DFT dc field termination BFT bipole field termination AFT a

第2章

三、思考题

2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？

答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。

2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。

答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？

答：脉动直流电压。

2=4 为什么直流PWM 变换器-电动机系统比V-M 系统能够获得更好的动态性能？

答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因fc 通常为kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。

2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否

第2章

三、思考题

2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？

答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。

2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。

答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？

答：脉动直流电压。

2=4 为什么直流PWM 变换器-电动机系统比V-M 系统能够获得更好的动态性能？

答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因fc 通常为kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。

2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否