電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)期末考試復(fù)習(xí)資料

1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)（14電氣工程本）一 題型填空（20）、選擇（10）、簡(jiǎn)答（30）、計(jì)算（40）二 各章節(jié)內(nèi)容提要（一）緒論基本概念1. 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（電動(dòng)機(jī)、功率放大與變換裝置、控制器、相應(yīng)的傳感器）【P1】【填空】2. 直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)矩易于控制。交流電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型具有非線性多變量強(qiáng)耦合的性質(zhì)?！綪3】【填空】3. 轉(zhuǎn)矩控制是運(yùn)動(dòng)控制的根本問題，磁鏈控制與轉(zhuǎn)矩控制同樣重要。【P5】【填空】4. 典型的生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性主要包含恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、恒功率負(fù)載特性、風(fēng)機(jī)與泵類負(fù)載特性?！綪5】【填空】（二）第2章1基本概念（1）直流調(diào)速轉(zhuǎn)速公式、

2、方法?！綪7】 【填空】公式：n=UA-IARKe 方法：1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U； 2）減弱勵(lì)磁磁通； 3）改變電樞回路電阻R（2）可控直流電源（G-M系統(tǒng)、V-M系統(tǒng)、PWM變換器）【P9】【填空】（3）增設(shè)平波電抗器來抑制電流脈動(dòng)，總電感量的計(jì)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(shí)間的選擇【p15】【選擇題】整流電路形式最大失控時(shí)間Tsmax/ms平均失控時(shí)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(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)越性表現(xiàn)【p

3、16】【簡(jiǎn)答題】 主電路簡(jiǎn)單，需要的電力電子器件少； 開關(guān)頻率高，電路容易連續(xù)，諧波少，電動(dòng)機(jī)損耗及發(fā)熱都較??； 低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬； 若與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)； 電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高； 直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高（6）不可逆PWM系統(tǒng)中，與的關(guān)系?！綪17】=（7）泵升電壓【P20】【填空題】對(duì)濾波電容充電的結(jié)果造成直流側(cè)電壓升高（8）調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)S與D及相互之間的關(guān)系。【P21-22】【填空題】 nmax、nmin額定負(fù)載時(shí)的最高

4、和最低轉(zhuǎn)速 => D=nmaxnmin s=nNn0min 最低速 => 空載轉(zhuǎn)速 D=nNsnN(1-s) 例： D=1430*0.3115*(1-0.3)=5.3（9）開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)比較（4點(diǎn)結(jié)論）【P29-30】【簡(jiǎn)答題】 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多。 ncl=nop1+K 閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要比開環(huán)系統(tǒng)小得多。 Scl=Sop1+K 當(dāng)要求的靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。 Dcl=(1+K)Dop 要取得上述三項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器。（10）閉環(huán)系統(tǒng)能減少穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速降的實(shí)質(zhì)問題是什么？結(jié)合圖形分析【P31】【簡(jiǎn)答題】閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)

5、速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降。（11）反饋控制規(guī)律（3點(diǎn)）【P31】【簡(jiǎn)答題】 比例控制的反饋控制系統(tǒng)是被調(diào)量有靜差的控制系統(tǒng) 反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動(dòng)，服從給定 系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測(cè)的精度（12）積分與比例積分調(diào)節(jié)器的作用，無靜差的實(shí)現(xiàn)。【P35】【填空題】比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀，而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。（13）香農(nóng)采樣定理【P41】f2fmax（14）數(shù)字測(cè)速方法及特點(diǎn)（3類）【P42-44】【簡(jiǎn)答/填空題】1、M法測(cè)速 高速段 n=60M1ZTc2、T法測(cè)速 低

6、速段 n=60f0ZM23、M/T法測(cè)速 高低速（15）電流截止負(fù)反饋系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及靜特性名稱及圖形【P48】【簡(jiǎn)答題】1、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下：（3分） 2、靜特性方程：當(dāng) Id Idcr （2分）當(dāng) Id > Idcr （2分）（16）截止電流和堵轉(zhuǎn)電流的選擇【填空題】帶有電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)其靜特性通常被稱為 挖土機(jī) 特性，其中堵轉(zhuǎn)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(wěn)態(tài)計(jì)算。習(xí)題2-9類型【P58】（三）第3章（1）雙閉環(huán)的起動(dòng)過程分析（各階段的名稱、轉(zhuǎn)速與電流圖形繪制、調(diào)節(jié)器ASRACR的狀態(tài)）【P63-

7、64】起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)速波形：（4分）1、電流上升階段：ASR迅速達(dá)到限幅值，電流很快達(dá)到最大電流Idm，ACR不飽和以保證電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用。（1分）2、恒流升速階段：ASR飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)，電流Id恒定略小于Idm，以保證電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用以抵消反電動(dòng)勢(shì)的影響，轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)，最終打到給定值n*值。同時(shí)晶閘管也不應(yīng)飽和使Udom留有余量。（1分）3、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段：轉(zhuǎn)速出現(xiàn)超調(diào)，使ASR退飽和，電流下降到略小于IL后馬上又升到Id=IL值，轉(zhuǎn)速也很快達(dá)到給定值n*直到穩(wěn)定。（1分）（2）雙閉環(huán)起動(dòng)過程的特點(diǎn)（3點(diǎn)）【P64】【填空題】1、飽和非線性控制 2、轉(zhuǎn)速超調(diào) 3、準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制（3）抗

8、擾性能分析【P64】？（4）兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用【P65】【簡(jiǎn)答題】 1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓Un*變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無靜差。對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。其輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)允許的最大電流。 2、電流調(diào)節(jié)器的作用作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流靜靜跟隨其給定電壓Ui*變化。對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾動(dòng)的作用。在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，保證獲得電動(dòng)機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。（5）

9、工程設(shè)計(jì)法l 典型、典型系統(tǒng)傳遞函數(shù)，參數(shù)關(guān)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(tǒng)模型（傳遞函數(shù)），根據(jù)給出指標(biāo)要求按典型、典型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)（習(xí)題3-7）【P94】l 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)（習(xí)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(guān)系及與電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系【P98】【選擇題】=2tonT-1（3）動(dòng)力潤(rùn)滑的概念【P98】在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時(shí)的靜音磨擦死區(qū)，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用。（4）V-M可逆系統(tǒng)的可逆線路（電樞反

10、接與勵(lì)磁反接）【補(bǔ)充內(nèi)容】（5）V-M系統(tǒng)反并聯(lián)可逆線路的四種工作狀態(tài)（列表說明）【補(bǔ)充內(nèi)容】（6）環(huán)流的概念及分類【103】【填空題】?jī)山M裝置同時(shí)工作時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流。（7）直流平均環(huán)流的抑制【P103】（8）瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的抑制；不能電路增設(shè)環(huán)流電抗器的個(gè)數(shù)【P105-106】【選擇題】【填空題】對(duì)瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的抑制主要通過設(shè)置（環(huán)流電抗器）來實(shí)現(xiàn)；在反并聯(lián)連接可逆線路中一般設(shè)置（4）個(gè)，三相零式整流電路中設(shè)置（2）個(gè)，交叉連接可逆線路中一般設(shè)置（2）個(gè)。（9）配合控制有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)制動(dòng)過程分析【補(bǔ)充內(nèi)容】l 制動(dòng)過程的名稱及特點(diǎn)l

11、各信號(hào)的極性l 正反組橋的工作狀態(tài)l 能量轉(zhuǎn)換問題l 波形圖（10）邏輯無環(huán)流控制的可逆V-M系統(tǒng)中的DLC組成（電平檢測(cè)、邏輯判斷、延時(shí)電路、聯(lián)鎖保護(hù)）及輸入信號(hào)（轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號(hào)、零電流檢測(cè)信號(hào)）【P107】【填空題】V-M系統(tǒng)中的DLC一般由：電平檢測(cè)、延時(shí)電路、邏輯判斷、聯(lián)鎖保護(hù)（五）第5章×（1）交流調(diào)速的應(yīng)用領(lǐng)域（3點(diǎn)）【P113】【多選題】 1、一般性能調(diào)速和節(jié)能調(diào)速。2、高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服機(jī)系統(tǒng)。3、特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速。（2）交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式【P116】n=(1-s)60f1np 1、改變頻率 2、改變極對(duì)數(shù) 3、改變轉(zhuǎn)差率（3）交流電機(jī)的調(diào)速方

12、法【P114】【填空題】l 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法： 1、轉(zhuǎn)差功率消耗型 調(diào)速系統(tǒng) 2、轉(zhuǎn)差功率饋送型 調(diào)速系統(tǒng) 3、轉(zhuǎn)差功率不變型 調(diào)速系統(tǒng)l 同步電機(jī)的調(diào)速方法：只能靠變壓變頻調(diào)速（4）調(diào)壓調(diào)速的基本特征是電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)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(diào)速【P118】（5）交流力矩電機(jī)【119】高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)（6）交流調(diào)壓調(diào)速的主電路主要有哪些【P118】（7）帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的交流調(diào)壓調(diào)速的實(shí)質(zhì)問題【P119】【填空題】帶轉(zhuǎn)矩負(fù)載的降壓調(diào)速就是靠（增大轉(zhuǎn)差功率）、（減小輸出功率）來?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低。（8）變壓變頻調(diào)速是改變異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法【P122】變壓

13、變頻調(diào)速是改變異步電動(dòng)機(jī)（同步轉(zhuǎn)速）的一種調(diào)速方法，在基頻以下主要采用（電動(dòng)勢(shì)頻率比為恒值）的控制方式，當(dāng)忽略定子電阻和漏感壓降時(shí)可采用（恒壓頻比）控制方式，但在低頻時(shí)要進(jìn)行（低頻補(bǔ)償）。（9）變壓變頻調(diào)速的基本原理分析（基頻以下和基頻以上）【P123】圖4-10 系統(tǒng)本組逆變階段中各處的電位極性和能量流向圖4-12 系統(tǒng)它組逆變階段中各處的電位極性和能量流向某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的速降為8 r/min，如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30，它的速降為多少？在同樣靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴(kuò)大多少倍？解： 如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30, 則速降為：在同樣靜差率要求下，D

14、可以擴(kuò)大倍2.9 有一V-M調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù)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(nèi)阻Rrec=1.0,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D=20，靜差率S<=10%。（1）計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降nop和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降ncl 。（2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（3）調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)Un*=15V時(shí)，Id=IN，n=nN ，則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù) 應(yīng)該是多少？（4）計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。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(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉(zhuǎn)電流，臨界截止電流，應(yīng)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(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計(jì)算電流反饋放大系數(shù)。這時(shí)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(cè)電阻值大，說明要求的電流信號(hào)值也大。要同時(shí)滿足檢測(cè)電阻小和電流信號(hào)大的要求，則必須采用放大器，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大。為此， 取，則（3） 當(dāng)時(shí)，有 當(dāng)n=0時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024，倍頻系數(shù)4，高頻時(shí)鐘脈沖頻率，

16、旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)均采用16位計(jì)數(shù)器，M法測(cè)速時(shí)間為0.01s，求轉(zhuǎn)速和時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差率最大值。解：（1）M法：分辨率最大誤差率：時(shí)， 時(shí)，時(shí)，時(shí)，可見M法適合高速。（2）T法：分辨率：時(shí)，時(shí)，最大誤差率：，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，時(shí)，時(shí)，可見T法適合低速2.已知調(diào)節(jié)器對(duì)象為試將其校正為典型I型系統(tǒng)，要求設(shè)計(jì)成二階工程最佳系統(tǒng)，求出調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)。解:將對(duì)象化簡(jiǎn)得，因?yàn)橐Ｕ啥A最佳則，系統(tǒng)按典型1型系統(tǒng)校正得 ,并且.所以可采用調(diào)節(jié)器PI調(diào)節(jié)器。由上可知 所以，即3. 一個(gè)經(jīng)整流變壓器由三相全控橋式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，其基本數(shù)據(jù)如下：直流電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)為：UN=220V，IN=136A，nN=1460r/min,Ce=0.132v.min/r，過電流倍數(shù)=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(shè)計(jì)指標(biāo)：電流超調(diào)