機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)模擬卷_答案

1、機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)模擬卷一、 雙閉環(huán)晶閘管直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速系統(tǒng)電原理圖如圖所示。（1）指出兩閉環(huán)連接上的特點(diǎn)及相互關(guān)系。（2）如果要改變轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？為什么？（3）如要控制系統(tǒng)的起動(dòng)電流、確保系統(tǒng)運(yùn)行安全，應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？為什么？（20分）二.異步電機(jī)有哪些調(diào)速方法？ 從轉(zhuǎn)速公式上進(jìn)行分類(lèi)說(shuō)明。這些調(diào)速方法又各采用什么樣的電力電子手段來(lái)實(shí)現(xiàn)？（15分） 三. 異步電機(jī)變頻調(diào)速當(dāng)頻率變化時(shí)，電機(jī)端電壓是否要變化？如要變，按什么規(guī)律變？畫(huà)出端電壓隨頻率變化的曲線(xiàn)，再說(shuō)清為什么會(huì)是這么一種函數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)。（25分）四.正弦脈寬調(diào)制變頻器（1）脈寬調(diào)制(PWM)變頻器與方波(六階梯波) 變頻器

2、相比有何優(yōu)點(diǎn)？正弦脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器如何獲得正弦脈寬的輸出電壓？又如何實(shí)現(xiàn)輸出頻率和輸出電壓大小的調(diào)節(jié)。（2）什么是異步調(diào)制、同步調(diào)制、分段同步調(diào)制？它們各有什么特點(diǎn)？（20分）五交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)：（1）六階梯波逆變器中， 改變Ul 依靠調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 改變f1依靠調(diào)節(jié) 來(lái)實(shí)現(xiàn)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)向依靠改變 來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）在正弦脈寬調(diào)制型SPWM逆變器中， 改變Ul 依靠調(diào)節(jié) 來(lái)實(shí)現(xiàn)，改變f1依靠調(diào)節(jié) 來(lái)實(shí)現(xiàn)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)向依靠改變 來(lái)實(shí)現(xiàn)。（20分）機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)模擬卷參考答案一、 雙閉環(huán)晶閘管直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速系統(tǒng)電原理圖如下：兩閉環(huán)連接上的關(guān)系是速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，這

3、就使得該系統(tǒng)具有由速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值確定了電流環(huán)的給定值，進(jìn)而確定了系統(tǒng)的最大電流的特點(diǎn)。(1) 改變轉(zhuǎn)速時(shí)只能改變速度調(diào)節(jié)器的輸入ug，因?yàn)樗撬俣拳h(huán)的指令信號(hào)。改變速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)對(duì)穩(wěn)態(tài)速度無(wú)調(diào)菜作用，僅會(huì)影響動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快慢。(2) 要控制系統(tǒng)的起動(dòng)電流、確保系統(tǒng)運(yùn)行安全，應(yīng)調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值。因?yàn)樗俣日{(diào)節(jié)器的輸出限幅值確定了電流環(huán)的給定值，進(jìn)而確定了系統(tǒng)的最大電流。二、 異步電機(jī)調(diào)速方法可按其速度公式來(lái)分類(lèi)： (1) 變同步速調(diào)速 , 具體有 變頻調(diào)速?？刹捎弥币唤蛔儞Q的逆變器戓交一交變頻器改變電機(jī)供電頻率fl。 變極調(diào)速。需同時(shí)改變定、轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)，故只適合鼠籠式異步電機(jī)。

4、(2) 變滑差S調(diào)速。這是一種改變轉(zhuǎn)子滑差功率消耗的調(diào)速方式。具體有： 交流調(diào)壓調(diào)速 采用雙向晶閘管構(gòu)成的交流固態(tài)調(diào)壓器實(shí)現(xiàn)。 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，僅適合繞線(xiàn)式異步電機(jī)。 串級(jí)調(diào)速，繞線(xiàn)式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子中串入與轉(zhuǎn)子同頻的電勢(shì)吸收或補(bǔ)充滑差功率來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)，采用不控整流器一有源逆變器裝置。 雙饋調(diào)速，繞線(xiàn)式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子中采用功率可雙向流動(dòng)變頻裝置，實(shí)現(xiàn)同步速上、下的調(diào)速和四限象運(yùn)行。三、 異步電機(jī)變頻調(diào)速當(dāng)頻率變化時(shí)，電機(jī)端電壓U1要隨運(yùn)行頻率f1變化，以保持電機(jī)磁路工作點(diǎn)m不變或按要求規(guī)律變。其規(guī)律如圖所示：(1) 基頻以下(fl f1N ) 作恒電壓頻率比(Ulfl C )控制，以保持電機(jī)氣隙

5、磁通m不變，但在頻率很低時(shí)應(yīng)作電壓提升，以補(bǔ)償定子電阻壓降的影響。(2) 基頻以上(fl f1N )則維持電壓為恒定(U1N C )，此時(shí)電機(jī)氣隙磁通、電磁轉(zhuǎn)矩反比頻率變化，使電機(jī)進(jìn)入弱磁狀態(tài)，電機(jī)作恒功率運(yùn)行。四、 （1）脈寬調(diào)制(PWM)變頻器與方波(六階梯波) 變頻器相比，其優(yōu)越性是輸入特性好、輸出特性也好。 為實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，方波(六階梯波) 變頻器釆用可控整流器相控調(diào)壓，使輸入功率因數(shù)惡化，特別是低速(低壓)時(shí)移相觸發(fā)角很大，功率因數(shù)會(huì)很低。而脈寬調(diào)制(PWM)變頻器采用不控整流器，其等效移相觸發(fā)角為零，有效改善了輸入功率因數(shù)。 方波(六階梯波) 變頻器釆用低頻開(kāi)關(guān)方式工作，每周期每個(gè)開(kāi)關(guān)

6、只動(dòng)作一次，故輸出為六階梯波，5、7等低次諧波嚴(yán)重，輸出電能品質(zhì)差。而脈寬調(diào)制(PWM)變頻器采用高頻開(kāi)關(guān)方式工作，故諧波頻率很高，影響大大削弱，同時(shí)脈寬又按正弦規(guī)律變化，故基波成分大大增加，故輸出特性好。（2）異步調(diào)制： 調(diào)制波頻率變化，載波頻率恒定不變， 特點(diǎn)： （a）控制方便 （b）輸出電壓不穩(wěn)定 (c) 高頻運(yùn)行時(shí)諧波增大。同步調(diào)制：載波頻率與調(diào)制波頻率正比變化，特點(diǎn)：（a）任何頻率下，半周內(nèi)脈沖數(shù)相同，輸出電壓波形穩(wěn)定（b）低頻時(shí)諧波成分增大，增大 N，以增加脈沖數(shù)，減小諧波。分段同步調(diào)制：將運(yùn)行頻率范圍分段，各段N不同，但段內(nèi)N不變 （同步調(diào)制），且低頻段N大，以增加脈沖數(shù)，減少諧波。五、 交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)：（1）六階梯波逆變器中， 改變Ul 依靠調(diào)節(jié)可控整流器的移相觸發(fā)角來(lái)實(shí)現(xiàn)， 改變f1依靠調(diào)節(jié)逆變器晶閘管換流快慢(頻率) 來(lái)實(shí)現(xiàn)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)向依靠改變 逆變器晶閘管觸發(fā)脈沖的分配規(guī)律 來(lái)實(shí)現(xiàn)。