電力拖動自動控制基礎系統(tǒng)第版復習要點

1、第2章 轉速反饋控制的直流調速系統(tǒng)1直流電機重要有哪幾種基本調速措施?通過性能比較，你覺得哪一種措施最佳？答：直流電動機穩(wěn)態(tài)體現(xiàn)式n = U - IR 式中:n 一轉速（r/min）,U 一電樞電壓（V）,I 一電樞電流（A）, R K中電樞回路總電阻（Q）,一勵磁磁通（Wb） ,K 電動勢常數(shù)。直流電機重要有三種基本調速措施：調節(jié)電樞供電電壓U,削弱勵磁磁通中，變化電 樞回路電阻R。對于規(guī)定在一定范疇內無級平滑調速日勺系統(tǒng)來說，以調節(jié)電樞供電電壓日勺方式為最佳。 變化電阻只能有級調速；削弱磁通雖然可以平滑調速，但調速范疇不大，往往只是配合調壓 方案，在基速（即電機額定轉速）以上作小范疇日勺弱

2、磁升速。因此，自動控制勺直流調速系 統(tǒng)往往以調壓調速為主。2常用勺可控直流電源重要有哪些？答：常用日勺可控直流電源有如下三種：（1）旋轉變流機組一一用交流電動機和直流發(fā)電機構成機組，以獲得可調日勺直流電壓。（2）靜止式可控整流器一一用靜止式勺可控整流器，以獲得可調日勺直流電壓。（3）直流斬波器或脈寬調制變換器一一用恒定直流電源或不控整流電源供電，運用電 力電子開關器件斬波或進行脈寬調制，以產生可變日勺平均電壓。3.靜差率s與空載轉速n 0勺關系如何？答：靜差率s與空載轉速n0成反比，n0下降，s上升。因此檢查靜差率時應以最低速時日勺靜 差率s 一 頊為準。no min5轉速控制勺規(guī)定是什么？答

3、：1）調速-在一定日勺最高轉速和最低轉速日勺范疇內，分檔日勺或平滑日勺調節(jié)轉速。2）穩(wěn)速-以一定日勺精度在所需轉速上穩(wěn)定運營，在多種也許勺干擾下不容許有過大日勺轉 速波動，以保證產品質量。3）加、減速-頻繁起、制動日勺設備規(guī)定盡量快日勺加、減速以提高生產率；不適宜經受劇 烈速度變化日勺機械則規(guī)定起、制動盡量平穩(wěn)。6解釋反饋控制規(guī)律？答（1）被調量有靜差（2）抵御擾動與服從給定（3）系統(tǒng)精度依賴于給定和反饋檢測精度7閉環(huán)空載轉速%比開環(huán)空載轉速%亞小多少？答：n i 是 % 日勺 1/ （1+K）。8試闡明轉速負反饋調速系統(tǒng)工作原理。答：轉速負反饋直流調速系統(tǒng)由轉速給定、轉速調節(jié)器ASR、觸發(fā)器

4、GT、晶閘管變流器VT、測速發(fā)電機TG等構成；當電動機負載tl增長時，電樞電流Id也增長，電樞回路壓降增長，電動機轉速下降，則轉速反饋電壓Un也相應下降，而轉速給定電壓U*不變，kU n= U* - U n增長。轉速調節(jié) 器ASR輸出Uc增長，使控制角a減小，晶閘管整流裝置輸出電壓U增長，于是電動機轉 速便相應自動回升，其調節(jié)過程可簡述為：Tl Tt Id Tt Id （R+ Rd） Tt n Jr U加 Tr AU Tr U c Tra Tt Ud Tt n TTAU。0上述過程循環(huán)往復，直至AU = 0為止。9下圖帶轉速負反饋勺閉環(huán)直流調速系統(tǒng)原理圖，各部件勺名稱和作用。答：1）比較器：給

5、定值與測速發(fā)電機日勺負反饋電壓比較，得到轉速偏差電壓AUn。2）比例放大器A：將轉速偏差電壓AUn放大，產生電力電子變換器UPE所需日勺控制電壓Uc。電力電子變換器UPE：將輸入日勺三相交流電源轉換為可控日勺直流電壓刁。M電機：驅動電機。TG發(fā)電機：測速發(fā)電機檢測驅動電機勺轉速。電位器：將測速發(fā)電機輸出電壓降壓，以適應給定電壓幅值U；。10闡明單閉環(huán)調速系統(tǒng)能減少穩(wěn)態(tài)速降勺因素，變化給定電壓或者調節(jié)轉速反饋系數(shù)能否 變化電動機勺穩(wěn)態(tài)轉速?為什么？答：負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)可以減少穩(wěn)態(tài)速降勺實質在于它勺自動調節(jié)作用，在于它能隨著負載勺變化而相應地變化電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降勺變化。穩(wěn)態(tài)轉速

6、為：-An cln = U* 一一-An clCe (1 + K)Ce (1 + K)0cl從上式可可得：變化給定電壓能變化穩(wěn)態(tài)轉速；調節(jié)轉速反饋系數(shù)，則K =善點也Ce要變化，因此也能變化穩(wěn)態(tài)轉速。11閉環(huán)系統(tǒng)靜特性勺定義？與開環(huán)系統(tǒng)比較有何特點?答(1)定義：表達閉環(huán)系統(tǒng)電動機轉速與負載電流勺穩(wěn)態(tài)關系。n = KPKsUt - IdRCe (1 + K) Ce (1 + K)特點：閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機械特性硬勺多，如果比較同一 N0日勺開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)勺靜差率要小勺多。當規(guī)定勺靜差率一定期，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調速范疇。要獲得上述三項優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)必須設立放大器。12閉

7、環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾能力和控制精度的因素？答：閉環(huán)控制系統(tǒng)是建立在負反饋基本上，按偏差進行控制。當系統(tǒng)中由于某種因素使被控 量偏離但愿值而出規(guī)偏差時，必然產生一種相應日勺控制作用去減小或消除這個偏差，使被控 制量與但愿值趨于一致，因此閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好日勺抗擾動能力和控制精度。13反饋控制系統(tǒng)為什么極性不能接錯？答：控制系統(tǒng)一般都是負反饋系統(tǒng)。如果錯接成正反饋系統(tǒng)，對調速系統(tǒng)導致超速“飛車” 或振蕩等故障，后果非常嚴重。14有靜差系統(tǒng)與無差系統(tǒng)勺區(qū)別？答：主線區(qū)別在于構造上(控制器中)有無積分控制作用，PI控制器可消除階躍輸入和階躍擾 動作用下勺靜差，稱為無靜差系統(tǒng)，P控制器只能減少靜差

8、，卻不能消除靜差，故稱有靜差 系統(tǒng)。15比例積分(PI)調節(jié)器日勺特點？答：PI調節(jié)器日勺輸出電壓Uc由兩部分構成。第一部分KPU是比例部分，第二部分-j U.dt Tl是積分部分。當t=0突加Ui瞬間，電容C相稱于短路，反饋回路只有電阻Rf，此時相稱于 P調節(jié)器，輸出電壓U=- KU.，隨著電容C被充電開始積分，輸出電壓Uc線性增長，只 要輸入Ui繼續(xù)存在，Uc始終增長飽和值(或限幅值)為止。16 PID控制各環(huán)節(jié)勺作用是什么？答：PID控制器各環(huán)節(jié)日勺作用是：比例環(huán)節(jié)P：成比例地反映控制系統(tǒng)日勺偏差信號，偏差一旦浮現(xiàn)，控制器立即產生控 制作用，以便減少偏差，保證系統(tǒng)日勺迅速性。積分環(huán)節(jié)I：

9、重要用于消除靜差，提高系統(tǒng)勺控制精度和無差度。微分環(huán)節(jié)D：反映偏差信號日勺變化趨勢，并能在偏差信號變得過大之前，在系統(tǒng)中 引入一種初期修正信號，從而加快系統(tǒng)日勺動作速度，減少調節(jié)時間。17下圖為帶電流截止負反饋的閉環(huán)調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)構造圖，闡明電流截止負反饋的工作原理，及這種調速系統(tǒng)的靜特性特點?扇答：當Id W /dcr時，電流負反饋被截止，靜特性和只有轉速負反饋調速系統(tǒng)勺靜特性式相似，現(xiàn)重寫于下n = Kp扇答：當Id W /dcr時，電流負反饋被截止，靜特性和只有轉速負反饋調速系統(tǒng)勺靜特性式相似，現(xiàn)重寫于下n = KpKsU* - IdRCe (1 + K)Ce (1 + K)當4 dcr時

10、，引入了電流負反饋，靜特性變成n =(U*+Uf)仔+ KJKR)d dcrCe (1 + K)sncomp s s _dCe (1 + K)特點:(1)電流負反饋勺作用相稱于在主電路中串入一種大電阻KpK R因而穩(wěn)態(tài)速降極大，特性急劇下垂。(2)比較電壓U c()與給定電壓U*日勺作用一致，好象把抱負空載轉速提高到n KJK (氣 + u o)0 C (1 + K)18采用比例積分調節(jié)器控制的電壓負反饋調速系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)運營時的速度與否有靜差？為 什么？試闡明理由。答：采用比例積分調節(jié)器控制日勺電壓負反饋調速系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)運營時日勺速度是無靜差日勺。電壓負反饋實際是一種自動調壓系統(tǒng)，只有被包圍日勺電

11、力電子裝置內阻引起日勺穩(wěn)態(tài)速降被減小到1/ (1+K),它日勺穩(wěn)態(tài)性能比帶同樣放大器勺轉速負反饋系統(tǒng)要差。但基本控制原 理與轉速負反饋類似。它與轉速負反饋同樣可以實現(xiàn)無靜差調節(jié)。19光電式旋轉編碼器勺數(shù)字測速措施重要有哪幾種？各用于何種場合？答：采用中光電式旋轉編碼器日勺數(shù)字測速措施重要有M法測速，T法測速，M/T法測速，M法合用于測高速，T法合用于測低速，M/T法即合用于測低速，又合用于測高速。(2-4)為什么PWM-電動機系統(tǒng)比晶閘管一電動機系統(tǒng)可以獲得更好勺動態(tài)性能？答：PWM電動機系統(tǒng)在諸多方面有較大日勺優(yōu)越性：主電路線路簡樸，需用勺功率器件少。開關頻率高，電流容易持續(xù)，諧波少，電機損

12、耗及發(fā)熱都較小。低速性能好，穩(wěn)速精度高，調速范疇寬，可達1： 10000左右。若與迅速響應勺電動機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗擾能力強。功率開關器件工作在開關狀態(tài)，導通損耗小，當開關頻率合適時，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(shù)比相控整流器高。(2-11)調速范疇和靜差率勺定義是什么？調速范疇、靜差速降和最小靜差率之間有什么關系？為 什么說“脫離了調速范疇，要滿足給定勺靜差率也就容易得多了”？ 答：生產機械規(guī)定電動機提供勺最高轉速和最低轉速之比叫做調速范疇，用字母D表達，即D = f其中，n 和n 一般都指電動機額定負載時日勺最高和最低轉速，對于

13、少數(shù)負載 nmax minmin很輕勺機械，可以用實際負載時勺最高和最低轉速。當系統(tǒng)在某一轉速下運營時，負載由抱負空載增長到額定值時所相應勺轉速降落，與抱AnAn負空載轉速之比，稱作靜差率s，即s = 或用比例表達s = X100% nn在直流電動機變壓調速系統(tǒng)中，一般以電動機勺額定轉速作為最高轉速NnAnAnAn人(1 - s)An八 n ns貝g s = N = N ，. n = N An =N D = ma = Nn n + Anmins N sn An (1 s)由上式可看出調速系統(tǒng)勺調速范疇、靜差速降和最小靜差率之間勺關系。對于同一種調速系統(tǒng)，AnN值一定，如果對靜差率規(guī)定越嚴，即規(guī)定s值越小時，系統(tǒng)可以容許勺調速范疇也越小。一種調速系統(tǒng)勺調速范疇，是指在最低速時還能滿足所需靜差率勺轉速可調范疇。(2-12)轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)有那些特點？變化給定電壓能否變化電動機勺轉速？為什么？如果給定電壓不變，調節(jié)測速反饋電壓勺分壓比與否可以變化轉速？為什么？如果測速發(fā)電機勺勵磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無克服這種干擾勺能力？答：(1)轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)有如下三個基本特性：1)只用比例放大器勺反饋控制系統(tǒng)，其被被調量仍是有靜差勺。2)反饋控制系統(tǒng)勺作用是：抵御擾動，服從給定。擾動性能是反饋控制系統(tǒng)最突出勺特性之一。3)系統(tǒng)勺