《電力拖動運動控制》復習題

《電力拖動運動控制》復習題選擇題1.在無刷直流電動機的自控變頻調(diào)速系統(tǒng)中，逆變器通常采用（C）導通型，當兩相導通時，另一相斷開。A.60°B.90°C.120°D.150°2.當0<</2時，（A），晶閘管裝置處于（C）狀態(tài)，電功率從交流側(cè)輸送到直流側(cè)。A.Ud0>0B.Ud0〈0C.整流D.逆變3.在電流斷續(xù)機械特性計算中，對應于等于（D）的曲線是電流斷續(xù)區(qū)與連續(xù)區(qū)的分界線。A./6B./3C./2D.24.直流PWM調(diào)速系統(tǒng)以雙極式控制方式，調(diào)速時，的可調(diào)范圍為0~1，–1<<+1。當<0.5時，為負，電機（B）。A.正轉(zhuǎn)B.反轉(zhuǎn)C.停止D.起動5.在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，當ASR不飽和時，轉(zhuǎn)速環(huán)(A)，整個系統(tǒng)是一個無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流內(nèi)環(huán)表現(xiàn)為電流隨動系統(tǒng)。A.閉環(huán)B.開環(huán)C.恒值D．變量6.在勵磁控制系統(tǒng)中引入電動勢調(diào)節(jié)器AER，利用電動勢反饋，使勵磁系統(tǒng)在弱磁調(diào)速過程中保持(D)基本不變。A.轉(zhuǎn)速B.電壓C.電流D.電動勢7.數(shù)字控制系統(tǒng)的被測轉(zhuǎn)速由變?yōu)闀r，引起測量計數(shù)值改變了一個字，則測速裝置的分辯率定義為Q=-。要使系統(tǒng)控制精度越高，則（B）。A.Q越大B.Q越小C.越大D.越小8.PI調(diào)節(jié)器是拖動控制系統(tǒng)中最常用的一種控制器，在微機數(shù)字控制系統(tǒng)中，當采樣頻率足夠高時，可以先按模擬系統(tǒng)的設(shè)計方法設(shè)計調(diào)節(jié)器，然后再離散化，就可以得到數(shù)字控制器的算法，這就是（D）調(diào)節(jié)器的數(shù)字化。A.數(shù)字B.自動C.離散D.模擬9.根據(jù)Shannon采樣定理，采樣頻率應不小于信號最高頻率的(B)倍。A.0.1B.2C.ND.1010.用電動機本身軸上所帶轉(zhuǎn)子位置檢測器或電動機反電動勢波形提供的轉(zhuǎn)子位置信號來控制變壓變頻裝置換相時刻，這種系統(tǒng)稱為（D）調(diào)速系統(tǒng)A.交-交變頻同步電動機B.矢量控制C.他控變頻D.自控變頻11.為了實現(xiàn)配合控制，可將兩組晶閘管裝置的觸發(fā)脈沖零位都定在一定角度，即當控制電壓Uc=0時，使f=r=(C)，此時==0，電機處于停止狀態(tài)。A.180°B.0°C.90°D.45°12.（A）是利用轉(zhuǎn)子磁極位置的檢測信號來控制變壓變頻裝置換相，類似于直流電機中電刷和換向器的作用，因此有時又稱作無換向器電機調(diào)速，或無刷直流電機調(diào)速。A.自控變頻調(diào)速B.他控變頻調(diào)速C.降電壓調(diào)速D.交流調(diào)壓器調(diào)速13.從異步電機的機械特性方程式得知，當轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方（Ａ）。A.成正比B.成反比C.隨之增大D.隨之減小14.晶閘管有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)采用(A)配合控制來消除直流平均環(huán)流。A.=B.<C.>D.≥。15.在異步電動機變壓調(diào)速電路，當異步電機等效電路的參數(shù)不變時相同的轉(zhuǎn)速下，電磁轉(zhuǎn)矩L與定子電壓V的關(guān)系是（A）。A.L與V平方成正比B.L與V平方成反比C.L與V成正比D.L與V成反比16.無刷直流電動機實質(zhì)上是一種特定類型的同步電動機，調(diào)速時表面上控制了輸入（A），實際上也自動地控制了（B）。A.電壓B.電流C.頻率D.相位17.基頻以上恒壓變頻時的機械特性,當角頻率提高時，同步轉(zhuǎn)速隨之提高，最大轉(zhuǎn)矩（B），機械特性上移，而形狀基本（C）。A.增大B.減小C.不變D.改變18.常用的交-交變壓變頻器輸出的每一相都是一個由正.反兩組晶閘管可控整流裝置（D）的可逆線路。A.串聯(lián)B.并聯(lián)C.反串聯(lián)D.反并聯(lián)19.異步電機可以看作一個（D）的系統(tǒng)，輸入量是電壓向量和定子輸入角頻率，輸出量是磁鏈向量和轉(zhuǎn)子角速度。A.單輸入單輸出B.單輸入雙輸出C.雙輸入單輸出D.雙輸入雙輸出20.為了使電動機旋轉(zhuǎn)磁場逼近圓形，每個扇區(qū)再分成若干個小區(qū)間T0，T0（A），旋轉(zhuǎn)磁場越接近圓形，但T0的縮短受到功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的制約。A.越長B.越短C.不確定D.不變21.直流電機的轉(zhuǎn)矩與電樞電流（Ｂ），控制電流就能控制轉(zhuǎn)矩，因此，把直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出信號當作電流給定信號，也就是轉(zhuǎn)矩給定信號。A.成反比B.成正比C.無法判定D.相等22.串級調(diào)速系統(tǒng)采用工作在（D）狀態(tài)的晶閘管可控整流裝置作為產(chǎn)生附加直流電動勢的電源。A.逆變B.待逆變C.無源逆變D.有源逆變23.為了防止逆變器逆變顛覆，在電流調(diào)節(jié)器ACR輸出電壓為零時，應整定觸發(fā)脈沖輸出相位角為(C)。A.>minB.<minC.=minD.=min24.轉(zhuǎn)差功率不變型——變頻調(diào)速方法轉(zhuǎn)差功率很小，而且不隨轉(zhuǎn)速變化，效率較高；但在定子電路中須配備與電動機容量相當?shù)?D)，相比之下，設(shè)備成本最高。A.轉(zhuǎn)子整流器B.逆變器C.逆變變壓器D.變壓變頻器25.PWM的作用是改變（A）來改變個電機的轉(zhuǎn)速。A.電壓與頻率B.電流與頻率C.電壓與電流D.導通角26、為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用（B）調(diào)節(jié)器，構(gòu)成雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。A、PB、PIC、PDD、PID27、在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，當飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當于使該調(diào)節(jié)環(huán)（A）。A、開環(huán)B、閉環(huán)C、恒值D、變量28、為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負載擾動作用點前面必須有一個積分環(huán)節(jié)，它應該包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR中，現(xiàn)在在擾動作用點后面已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應共有兩個積分環(huán)節(jié)，所以應該設(shè)計成典型(B)型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求。A、IB、IIC、IIID、029、采樣后得到的離散信號本質(zhì)上是(A)，還須經(jīng)過數(shù)字量化，即用一組數(shù)碼（如二進制碼）來逼近離散模擬信號的幅值，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，稱為數(shù)字化。A、模擬信號B、數(shù)字信號C、無信號D、采樣信號30、轉(zhuǎn)速反饋通道傳遞函數(shù)為右式：其中，為（D）存儲系數(shù)。A、電流B、電壓C、轉(zhuǎn)速D、轉(zhuǎn)速反饋31、為了實現(xiàn)配合控制，可將兩組晶閘管裝置的觸發(fā)脈沖零位都定在（B）。A、60°B、90°C、120°D、150°32、異步電機閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)不同于直流電機閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的地方是：靜特性左右兩邊都（A）。Ａ、有極限Ｂ、無極限Ｃ、可無限延長Ｄ、間斷33、交流異步電機的一部分是傳輸給轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率s（B）。A、成反比 B、成正比 C、無關(guān) D、相同34、恒值電動勢頻率比的控制方式的表達式是（B）A、Us/f1=常值B、Eg/f1=常值C、Us=UsND、Us=Eg35、恒控制的穩(wěn)態(tài)性能（B），可以獲得和直流電機一樣的（D）機械特性。A、最差B、最好C、非線性D、線性36、如果在正弦調(diào)制波半個周期內(nèi)，三角載波在正負極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也是在正負之間變化，叫做（B）控制方式。A、單極性B、雙極性C、無極性D、三極性37、在SVPWM控制系統(tǒng)中，應該盡量減少開關(guān)狀態(tài)變化時引起的開關(guān)損耗，因此不同開關(guān)狀態(tài)的順序必須遵守下述原則：每次切換開關(guān)狀態(tài)時，只切換（A）個功率開關(guān)器件，以滿足最小開關(guān)損耗。A、一B、二C、三D、四38、對于六拍階梯波的逆變器，在其輸出的每個周期中6種有效的工作狀態(tài)各出現(xiàn)一次。逆變器每隔（C）時刻就切換一次工作狀態(tài)（即換相）。A、πB、π/2C、π/3D、π/439、兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系的突出特點是，當三相ABC坐標系中的電壓和電流是交流正弦波時，變換到dq坐標系上就成為（B）。A、交流B、直流C、交直流D、恒流40、采用SVPWM控制時，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，這比一般的SPWM逆變器輸出電壓提高了（A）。A、15%B、20%C、50%D、100%41、對于雙饋系統(tǒng)來說，功率變換單元應該由（B）構(gòu)成，以實現(xiàn)功率的雙向傳遞。A、單向變頻器B、雙向變頻器C、單向變換器D、雙向變換器42、異步電動機串級調(diào)速時所能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩比正常接線時減少了（B）%。A、12、5B、17、3C、27、343、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速時的效率幾乎隨轉(zhuǎn)速的（B）。A、升高而成比例地減少B、降低而成比例地減少C、升高而不成比例地減少D、降低而不成比例地減少44、異步電動機由于勵磁的需要，必須從電源吸取滯后的無功電流，空載時功率因數(shù)很低。同步電動機則可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的直流勵磁電流，改變輸入功率因數(shù)，可以滯后，也可以超前。當（B）時，電樞銅損最小，可降低變壓變頻裝置的容量。A、cos>1、0B、cos=1、0C、0<cos<1、0D、cos<45、對整個串級調(diào)速系統(tǒng)來說，它從電網(wǎng)吸收的凈有功功率應為Pin=（D）。A、P1B、PfC、P1+PfD、P1–Pf46、為了防止逆變器逆變顛覆，在電流調(diào)節(jié)器ACR輸出電壓為零時，應整定觸發(fā)脈沖輸出相位角為(C)。A、>minB、<minC、=minD、=min47、轉(zhuǎn)差功率不變型——變頻調(diào)速方法轉(zhuǎn)差功率很小，而且不隨轉(zhuǎn)速變化，效率較高；但在定子電路中須配備與電動機容量相當?shù)?D)，相比之下，設(shè)備成本最高。A、轉(zhuǎn)子整流器B、逆變器C、逆變變壓器D、變壓變頻器48、采用電力電子裝置實現(xiàn)（A）協(xié)調(diào)控制，改變了同步電動機歷來只能恒速運行不能調(diào)速的工作模式。（1分）A、電壓-頻率B、電流-頻率C、電壓-相位D、電流-相位49、在無刷直流電動機的自控變頻調(diào)速系統(tǒng)中，逆變器通常采用（C）導通型的，當兩相導通時，另一相斷開。（1分）A、60°B、90°C、120°D、150°50、用電動機本身軸上所帶轉(zhuǎn)子位置檢測器或電動機反電動勢波形提供的轉(zhuǎn)子位置信號來控制變壓變頻裝置換相時刻，這種系統(tǒng)稱為（D）（1分）A、由交-交變壓變頻器供電的大型低速同步電動機調(diào)速系統(tǒng)B、矢量控制系統(tǒng)C、他控變頻調(diào)速系統(tǒng)D、自控變頻調(diào)速系統(tǒng)填空題1.下圖中，交流異步電機調(diào)速系統(tǒng)特性中a屬于（恒控制）控制，b屬于（恒控制），c屬于（恒控制）圖2－12．基于穩(wěn)態(tài)模型的控制策略；在開始研究和應用交流調(diào)速時，人們對交流電機的動態(tài)模型還不十分清楚，只能從其(穩(wěn)態(tài)模型)出發(fā)來探討調(diào)速方法。為了充分利用(電機鐵心)，希望在調(diào)速時保持(磁通)不變，應使定子(感應電動勢)與頻率成正比，如果忽略定子電阻，可使定子(電壓)與頻率成正比，于是出現(xiàn)了(恒壓頻比)控制方法。這種方法普遍應用于沒有高動態(tài)性能要求的節(jié)能調(diào)速和一般工藝調(diào)速中，例如風機、水泵調(diào)速。如果對調(diào)速性能有一定要求，可采用(轉(zhuǎn)速閉環(huán))控制。從異步電機穩(wěn)態(tài)模型可以證明，當(磁通)恒定時，電磁轉(zhuǎn)矩近似與轉(zhuǎn)差頻率成正比，因此控制(轉(zhuǎn)差頻率)相當于控制轉(zhuǎn)矩。采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制，可得到平滑而穩(wěn)定的調(diào)速，獲得較高的調(diào)速范圍。3、異步電動機的氣隙是均勻的，而同步電動機則有(隱極與凸極)之分，隱極式電機氣隙均勻，凸極式則不均勻，兩軸的電感系數(shù)不等，造成數(shù)學模型上的復雜性。但凸極效應能產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，單靠凸極效應運行的同步電動機稱作(磁阻式)同步電動機。4．PWM調(diào)制方法（1）(異步)調(diào)制（2）(同步)調(diào)制（3）(分段同步)調(diào)制（4）(混合)調(diào)制。5.常用的交流PWM控制技術(shù)有：（1）基于(正弦波對三角波脈寬調(diào)制)的SPWM控制；（2）基于(消除指定次數(shù)諧波)的HEPWM控制；（3）基于(電流滯環(huán)跟蹤)的CHPWM控制；（4）(電壓空間矢量控制)（SVPWM控制），或稱（磁鏈軌跡跟蹤）控制。在以上4種PWM變換器中，前兩種是以(輸出電壓接近正弦波)為控制目標的，第3種以輸出(正弦波電流)為控制目標，第4種則以被控電機的(旋轉(zhuǎn)磁場接近圓形)為控制目標。6．交流傳動控制的發(fā)展脈絡；（1）基于(穩(wěn)態(tài))模型的控制策略，（2）基于(動態(tài))模型的控制策略（3）(無速度傳感器)的高動態(tài)性能調(diào)速（4）(同步電機)傳動系統(tǒng)的控制策略。7.在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中,由于在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了(不飽和)、(飽和)、(退飽和)三種情況，整個動態(tài)過程就分成I、II、III三個起動階段。8.直流調(diào)速系統(tǒng)在正向運行過程，系統(tǒng)狀態(tài)的整個制動過程可以分為兩個主要階段，其中還有一些子階段。主要階段分為：I（本組逆變）階段；II（他組制動）階段。9.空間電壓矢量PWM變頻調(diào)速方式,對三相逆變器，根據(jù)每一相的功率器件開關(guān)狀態(tài)，可構(gòu)成一組三位二進制編碼，從000～111共八種開關(guān)方式，根據(jù)電機定子繞組的相電壓，用矢量圖表示，如圖2-5(矢量分布圖)，所示當開關(guān)狀態(tài)為(000)或(111)時，這時逆變器上半橋或下半橋功率器件(全部導通)，定子三相被短接，繞組上的電壓為零。六個非零矢量V1～V6之間依次相差60o相位，三相橋路中每次(僅改變一個開關(guān))的運行狀態(tài)，則相應的電壓矢量空間位移60o。如從(110)狀態(tài)，變?yōu)?100)時，則矢量V6順時針旋轉(zhuǎn)到V4的位置上。由于電機磁鏈矢量是電壓空間向量的時間積分，因此控制電壓矢量就可控制(磁鏈的軌跡和速率)。在電壓矢量的作用下，磁鏈軌跡越是接近圓，電機脈動轉(zhuǎn)矩越小，運行性能越好。圖2-5矢量分布圖判錯題1.異步電機調(diào)速傳動種類繁多，以其轉(zhuǎn)差功率的去向來區(qū)分有三大類：（1）轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速-如降電壓調(diào)速、繞線電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；--------------------------------（T）（2）轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速-如串級調(diào)速、內(nèi)饋斬波調(diào)速、雙饋調(diào)速；-------------------------------------（T）（3）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速-如變壓變頻調(diào)速、變極對數(shù)調(diào)速。----------------------------------------------（T）目前應用最普遍的是籠型轉(zhuǎn)子電機變壓變頻調(diào)速。同步電機沒有轉(zhuǎn)差功率，故其調(diào)速只能是轉(zhuǎn)差功率不變型的，只能靠變壓變頻調(diào)速。開關(guān)磁阻電機是一種特殊型式的同步電機。-------------------------------------------------------------------------------（T）2．電機控制理論自70年代提出異步電動機矢量變換控制方法，電力電子(微型計算機)技術(shù)的發(fā)展為矢量變換控制的實現(xiàn)提供了良好的外部條件。近年來，圍繞著矢量變換的缺陷，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，非線性和電機參數(shù)變化影響系統(tǒng)性能等問題，進行了大量的研究。-------------------------------------------------------（F）1985年，出現(xiàn)一種新的控制方法，即異步電動機轉(zhuǎn)差頻率（直接轉(zhuǎn)矩）控制系統(tǒng)。除此以外，基于現(xiàn)代控制理論的滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)、采用微分幾何理論的非線性解耦控制、模型參考自適應控制等方法的引入，使系統(tǒng)性能得到了改善。-------------------------------------------------------------------（F）模糊控制，它具有（不）依賴被控對象精確的數(shù)學模型、能克服非線性因素的影響、對調(diào)節(jié)對象的參數(shù)變化具有較強的魯棒性等優(yōu)點。-------------------------------------------------------------------（F）無速度交流傳動系統(tǒng)、永磁電機傳動系統(tǒng)以及高速電機及其控制。---------------------------（F）3．電機控制器包括：專用集成電路IC（ASIC）------------------------------------------------------------------------------（F）現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）可以作為一種解決方案。------------------------------------------（T）借助于硬件描述語言HD（VHDL或VerilogHDL）來對系統(tǒng)進行設(shè)計----------------------（F）Intel(DSP)器件取代高檔單片機。----------------------------------------------------------------（F）4．電力電子技術(shù)SCR至今其功率容量已提高了近300(3000)倍。100mm、8000V/4000A的晶閘管。------（F）GTR做成的通用型變頻器，GTR的開關(guān)頻率約為20Hz(2kHz)左右，變頻器輸出的最低工作頻率約為3Hz，最高頻率120Hz左右。-------------------------------------------------------------------（F）而采用IGBT頻率約達500Hz(20kHz)左右，變頻器的最低輸出頻率可達0.5Hz，最高工作頻率可達400～500Hz。------------------------------------------------------------------------------------------------（F）功率MOSFET的特點是開關(guān)頻率高，最高可達幾十(幾百)kHz。------------------------------（F）5.位置隨動系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的主要區(qū)別在于，調(diào)速系統(tǒng)的給定量一經(jīng)設(shè)定，即保持恒值，系統(tǒng)的主要作用是保證穩(wěn)定和抵抗擾動而位置隨動系統(tǒng)的給定量是隨機變化的要求輸出量準確跟隨給定量的變化系統(tǒng)在保證穩(wěn)定的基礎(chǔ)上更突出需要快速響應位置隨動系統(tǒng)的反饋是位置環(huán)，調(diào)速系統(tǒng)的反饋是速度環(huán)。--------------------------------------------------------------------------------------------（T）問答題1．在壓負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當下列參數(shù)發(fā)生變化時系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用，為什么？（放大器的放大系數(shù)Kp，供電電網(wǎng)電壓，電樞電阻a，電動機勵磁電流，電壓反饋系數(shù)）答：在電壓負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當放大器的放大系數(shù)Kp發(fā)生變化時系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用，再通過反饋控制作用，因為他們的變化最終會影響到轉(zhuǎn)速。電動機勵磁電流、電樞電阻Ra發(fā)生變化時仍然和開環(huán)系統(tǒng)一樣，因為電樞電阻處于反饋環(huán)外。當供電電網(wǎng)電壓發(fā)生變化時，系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用。反饋控制系統(tǒng)服從給定。當電壓反饋系數(shù)發(fā)生變化時，它不能得到反饋控制系統(tǒng)的抑制，反而會增大被調(diào)量的誤差。反饋控制系統(tǒng)所能抑制的只是被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動。2．參照三相坐標系和兩相正交坐標系圖，按照磁動勢相等的等效原則，三相合成磁動勢與兩相合成磁動勢相等，寫出兩套繞組磁動勢在αβ軸上的投影應相等的表達式。3．繪出異步電動機矢量變換及等效直流電動機模型圖，并說明。（6分）在三相坐標系上的定子交流電流iA、iB、iC，通過3/2變換可以等效成兩相靜止正交坐標系上的交流電流isα和isβ，再通過與轉(zhuǎn)子磁鏈同步的旋轉(zhuǎn)變換，可以等效成同步旋轉(zhuǎn)正交坐標系上的直流電流ism和ist。如上所述，以ism和ist為輸入的電動機模型就是等效直流電動機模型，見圖中點畫線右側(cè)。 從圖的輸入輸出端口看進去，輸入為A、B、C三相電流，輸出為是一臺轉(zhuǎn)速ω異步電動機。從內(nèi)部看，經(jīng)過3/2變換和旋轉(zhuǎn)變換2s/2r，變成一臺以ism和ist為輸入、ω為輸出的直流電動機。m繞組相當于直流電動機的勵磁繞組，ism相當于勵磁電流，t繞組相當于電樞繞組，ist相當于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流。4．繪出異步電動機定子、轉(zhuǎn)子坐標系到旋轉(zhuǎn)正交坐標系的變換圖，并敘述其作用。對圖a所示的轉(zhuǎn)子坐標系α′β′作旋轉(zhuǎn)變換（旋轉(zhuǎn)正交坐標系到靜止兩相正交坐標系的變換），即將α′β′坐標系順時針旋轉(zhuǎn)θ角，使其與定子αβ坐標系重合，且保持靜止，即用靜止的兩相轉(zhuǎn)子正交繞組等效代替原先轉(zhuǎn)動的兩相繞組，如圖b。4．繪出基于電流跟隨控制變頻器的矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖，并敘述系統(tǒng)的特點。忽略變頻器可能產(chǎn)生的滯后，認為電流跟隨控制的近似傳遞函數(shù)為1，且2/3變換與電動機內(nèi)部的3/2變換環(huán)節(jié)相抵消，反旋轉(zhuǎn)變換2r/2s與電動機內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變換2s/2r相抵消，則圖中點畫線框內(nèi)的部分可以用傳遞函數(shù)為1的直線代替，那么，矢量控制系統(tǒng)就相當于直流調(diào)速系統(tǒng)了。6．敘述按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子磁鏈的模型的確定，特點。按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是準確定向，也就是說需要獲得轉(zhuǎn)子磁鏈矢量的空間位置。在構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁鏈反饋以及轉(zhuǎn)矩控制時，轉(zhuǎn)子磁鏈幅值也是不可缺少的信息。轉(zhuǎn)子磁鏈的直接檢測比較困難，多采用按模型計算的方法。利用容易測得的電壓、電流或轉(zhuǎn)速等信號，借助于轉(zhuǎn)子磁鏈模型，實時計算磁鏈的幅值與空間位置。在計算模型中，由于主要實測信號的不同，又分為電流模型和電壓模型兩種。根據(jù)描述磁鏈與電流關(guān)系的磁鏈方程來計算轉(zhuǎn)子磁鏈，所得出的模型叫做電流模型。在αβ坐標系上計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型和在mt坐標系上計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型。兩種計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型都需要實測的電流和轉(zhuǎn)速信號，不論轉(zhuǎn)速高低時都能適用。受電動機參數(shù)變化的影響。電動機溫升和頻率變化都會影響轉(zhuǎn)子電阻，磁飽和程度將影響電感。這些影響都將導致磁鏈幅值與位置信號失真，而反饋信號的失真必然使磁鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能降低，這是電流模型的不足之處。根據(jù)電壓方程中感應電動勢等于磁鏈變化率的關(guān)系，取電動勢的積分就可以得到磁鏈。在αβ坐標系上計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電壓模型，電壓模型包含純積分項，積分的初始值和累積誤差都影響計算結(jié)果，在低速時，定子電阻壓降變化的影響也較大。電壓模型更適合于中、高速范圍，而電流模型能適應低速。有時為了提高準確度，把兩種模型結(jié)合起來。計算題1．某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500~150r/min，要求系統(tǒng)的靜差率s≤2%，那么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100r/min,則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應有多大？2．在轉(zhuǎn)、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個調(diào)節(jié)器ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。已知參數(shù)：電動機：N3.7W,UN22V,IN20,nN1000r/in，電樞回路總電阻R1.Ω，設(shè)UnmUimUomV，電樞回路最大電流Im40A，電力電子變換器的放大系數(shù)Ks40。試求：1）電反饋系數(shù)β和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α;2）當動機在最高速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的Ud0、Ui、Ui、U3.有一個閉環(huán)系統(tǒng),其控制對象的傳遞函數(shù)為,要求校正為典型Ⅱ型系統(tǒng),在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量≤30%(按線性系統(tǒng)考慮).試決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu),并選擇其參數(shù).解：被控對象要設(shè)計成典為此必須選擇（設(shè)計成）PI調(diào)節(jié)器。下一步?jīng)Q定和值，根據(jù)要求查表2-6/P70滿足要求從對應h（中頻帶寬）為7從h定義引出公式（2-38式/P69）T=0.02Sh=7代入，求得從K=式，求K值,代入上式：已知：h=7T=0.02已求出說明，習題中給出的‘（參見2-74/P82）’等是第三版教材中的公式和表，和第四版的公式序號不同。4.旋轉(zhuǎn)碼器光柵數(shù)為1024頻系數(shù)為4高頻時鐘脈沖頻率f0z旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)和高頻時鐘脈沖個數(shù)均采用16位計數(shù)器M法和T法速時間均為0.01s，求轉(zhuǎn)速n=1500r/min和n=150r/min的測速分辯率和誤差率最大值。5.有一轉(zhuǎn)速﹑電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),主電路采用三相橋式整流電路,已知電動機參數(shù)為:,=750V,=760A,=375r/min,電動勢參數(shù)Ce=1.82v.min/r,電樞回路總電阻R=0.14Ω,允許電流過載倍數(shù)λ=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=75,電磁時間常數(shù)=0.031s,機電時間常數(shù)Tm=0.112s,電流反饋濾波時間常數(shù)Toi=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)Ton=0.02s。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻=40kΩ。 設(shè)計指標:穩(wěn)態(tài)無靜差,電流超調(diào)量≤5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量≤10%。電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計,并取參數(shù)KT=0.5。選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu),并計算其參數(shù)；計算電流環(huán)的截止頻率ωci和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率ωcn,并考慮它們是否合理。解:選擇并計算ASR,必須求出電流相關(guān)參數(shù).依題意ACR已定為典I型.(參見P79)確定時間常數(shù)：1.參見表2-2，三相橋式電路取0.0017s2.已知：=0.002s3.=+=0.0037s計算ASR參數(shù)：因已知：=0.031s代入R=0.14=2.根據(jù)求出求ASR相關(guān)參數(shù)；確定時間常數(shù)電流的等效時間常數(shù)1/（2-66/P80）2.3.（轉(zhuǎn)速的時間常數(shù)）=選擇ASR法為PI調(diào)節(jié)器，使之為典型計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)：為保證跟隨和抗擾性能，取h=5,則ASR的常數(shù)為（參見2-74/P82）=h由公式（2-76/P82）Q=由公式（2-77.78.79/p82）取420K取0.333.求和1.由典I電流公式（2-60/P78）知=由（2-33式P68）知==4.校驗校驗電流環(huán)1.晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件滿足條件2.忽略反電動勢變化對電流動態(tài)影響的條件3=3滿足條件電流時間常數(shù)近似處理條件滿足條件#校驗速度參數(shù)計算條件：已知電流傳遞函數(shù)簡化條件為：滿足計算條件（簡化）轉(zhuǎn)速時間常數(shù)近似處理條件為：滿足近似條件4.校退飽和超調(diào)量的計算方法計算此題。題中指出z=0(開環(huán)穩(wěn)態(tài))查表2-7滿足設(shè)計要求說明，習題中給出的‘（參見2-74/P82）’等是第三版教材中的公式和表，和第四版的公式序號不同。6.有一轉(zhuǎn)速﹑電流雙閉環(huán)控制的H形雙極式PWM直流調(diào)速系統(tǒng),已知電動機參數(shù)為:=200W,=48V,=3.7A,=200r/min,電樞電阻Ra=6.5Ω,電樞回路總電阻R=8Ω,允許電流過載倍數(shù)λ=2,電勢系數(shù)Ce=0.12v.min/r,電磁時間常數(shù)=0.015s,機電時間常數(shù)Tm=0.2s,電流反饋濾波時間常數(shù)Toi=0.001s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)Ton=0.005s。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻=40kΩ.已計算出電力晶體管D202的開關(guān)頻率f=1kHz,PWM環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=4.8。試對該系統(tǒng)進行動態(tài)參數(shù)設(shè)計,設(shè)計指標:穩(wěn)態(tài)無靜差,電流超調(diào)量≤5%；空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量≤20%；過渡過程時間≤0.1s。解；求解步驟分析確定時間常數(shù)脈寬調(diào)制器和PWM變頻器的滯后時間常數(shù)與傳遞函數(shù)的計算和電流濾波時間常數(shù)電流環(huán)時間常數(shù)選擇電流調(diào)節(jié)器。校典I型設(shè)計選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù)，從求出，再求校驗近似條件要求，要求，要求計算ACR的電阻和電容從已求出，求，根據(jù)公式（2-63/P78）（2-64/P78）（2-62）求：..根據(jù)上面的出參數(shù)，判定系統(tǒng)的否二、轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計1.確定時間常數(shù)；電流環(huán)等效時間常數(shù)2，轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)2+，根據(jù)穩(wěn)態(tài)無靜差及其它動態(tài)指標要求，按典型系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)ASR3.選擇AS