電力拖動自動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)試題2

20～20學(xué)年冬季學(xué)期試卷B

成績

第1頁(共4頁)3．寫出恒功率拘束條件下合成電壓矢量表達(dá)式，畫出某一時刻uAO0、uBO0、uCO0時各相電壓矢量和合成矢量。（6分）課程名：運(yùn)動控制系統(tǒng)(2)課程號：09365149學(xué)分：3應(yīng)試人聲明：我保證恪守《學(xué)生手冊》中的《考場規(guī)則》，如有考試違紀(jì)、舞弊行為，愿意接受《學(xué)生考試違紀(jì)、舞弊行為界定及處分規(guī)定》的紀(jì)律處分。應(yīng)試人應(yīng)試人學(xué)號應(yīng)試人所在院系題號一二三四五六七八九得分一、簡答題（本大題共6小題，每題6分，共36分）1．為了實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩解耦控制，異步電動機(jī)調(diào)速過程中經(jīng)常采用恒定磁通控制方式。請畫出三種不同樣恒定磁通控制方式下的機(jī)械特點(diǎn)曲線，依照轉(zhuǎn)矩變化分析這三條機(jī)械特點(diǎn)曲線的實(shí)質(zhì)差異。（6分）nn1cab答：10Te（每條1分）a為恒定子磁通，b為恒氣隙磁通，c為恒轉(zhuǎn)子磁通，從轉(zhuǎn)矩變化來看，恒定子磁通和恒氣隙磁通的機(jī)械特點(diǎn)為非線性的，而恒轉(zhuǎn)子磁通的機(jī)械特點(diǎn)為線性的。（每個各1分）2．異步電動機(jī)采用調(diào)壓調(diào)速，畫出在UUN和U0.5UN時的機(jī)械特點(diǎn)，并分析帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時系統(tǒng)的牢固工作范圍。（6分）答：牢固運(yùn)行范圍n0~(1-sm)n0帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時系統(tǒng)的牢固工作范圍為注：教師應(yīng)使用計(jì)算機(jī)辦理試題的文字、公式、圖表等；學(xué)生應(yīng)使用水筆或圓珠筆答題。

答：（畫出三相電壓2分，矢量合成2分，合計(jì)4分）合成矢量表達(dá)式：us2(uAOuBOejuCOej2)（2分）3．已知兩相溝通電流i、i，依照矢量圖求出經(jīng)過靜止/旋轉(zhuǎn)變換后的電流id和iq，4寫出靜止到旋轉(zhuǎn)變換的變換陣，當(dāng)異步電機(jī)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，且dq坐標(biāo)系與旋轉(zhuǎn)磁動勢同步時，兩個坐標(biāo)系中電流的實(shí)質(zhì)差異。（6分）qN2iFs(is)dN2id1N2iqidicosisinN2i解:(2分)isiniqicosidcossiniC2s/2ri(2分)iqsincosii靜止兩相坐標(biāo)系中的電流為溝通量,同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系中的電流為之流量,(2分)5．以下列圖為典型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)造框圖。簡要說明各環(huán)節(jié)名稱和主要功能。（6分）A:軟起動環(huán)節(jié)，防備電機(jī)過流（2分）B:由頻次依照電壓頻次關(guān)系獲得定子電壓，保證氣隙磁通恒定（2分）C:PWM變頻器，經(jīng)過PWM控制獲得變壓變頻溝通電（2分）n0:(1Sm)n0第2頁(共4頁)6．SVPWM控制采用相鄰兩個有效工作矢量合成希望的輸出矢量，以希望電壓矢量位于第一扇區(qū)為例，電壓矢量合成表達(dá)式為ust1u1t2u2。T0T0采用零矢量散布的實(shí)現(xiàn)方法，畫出以000矢量為首發(fā)矢量的uA、uB、uC各相電壓波形（開關(guān)狀態(tài)）并標(biāo)出作用時間。（6分）答：（a或許b均可，波形3分，時間3分）u0u1u2u7u2u1u0000100110111110100000uAuBuCt0t1t2t0t2t1t04222224T0二、綜合題（共8分）異步電動機(jī)鑒于轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻次控制的變壓變頻調(diào)速控制原理以以下列圖。Us~UsN***Is增大*1sASRsUs*f(1*,Is)PWMM電流補(bǔ)償控制*控制~的定子電壓1Eg11FBS1（1）畫出恒氣隙磁通控制時電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻次間關(guān)系曲線（4分）；（2）寫出轉(zhuǎn)差頻次控制的基本思想（4分）；TeTem

（2）在不同樣的定子電流值時，按Usf(1,Is)函數(shù)關(guān)系控制定子電壓和頻次，就能保持氣隙磁通Φm恒定（2分）；在氣隙磁通不變條件下，在ssm的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩Te基本上與s成正比（2分）。三、綜合題（共13分）以下列圖為交－直－交變頻器主回路構(gòu)造圖，依照電壓空間矢量合成Us的表達(dá)式2uejuej2）us（uABC3和三相開關(guān)狀態(tài)函數(shù)(Sa,Sb,Sc)，能夠獲得8個基本電壓空間矢量。（1）請畫出各電壓空間矢量的地點(diǎn)（3分）；（2）說明其開關(guān)狀態(tài)并確定其幅值大小（10分）。+UdM2~~ABO'CO+Ud2B(ej)u3u2u4u1A(ej0)Ou0,u7u5u6C(ej2)（1）（3分）0sms第3頁(共4頁)（2）六個有效電壓矢量u12Ud（1答（1）6的幅值為分）；~u3兩個零矢量u0和u7的幅值為零（1分）；U1的開關(guān)函數(shù)為（100），U2的開關(guān)函數(shù)為（110），U3的開關(guān)函數(shù)為（010）。U4的開關(guān)函數(shù)為（011），U5的開關(guān)函數(shù)為（001），U1的開關(guān)函數(shù)為（101），U0的開關(guān)函數(shù)為（000），U7的開關(guān)函數(shù)為（111）。（每個開關(guān)函數(shù)為1分，合計(jì)8分）（1分）（1分）（2分）四、綜合題（共18分）按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)是高動向性能的溝通調(diào)速系統(tǒng)。（1）畫出轉(zhuǎn)子磁鏈定向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系低等效的直流電動機(jī)模型，闡述矢量控制系統(tǒng)的基本思想。（8分）（2）分析轉(zhuǎn)子磁鏈定向的作用，說明怎樣實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子磁鏈的控制。（5分）（3）按以下方程計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈，說明該模型屬性、優(yōu)點(diǎn)和合用轉(zhuǎn)速范圍。（5分）rLr[(usRsis)dtLsis]LmrLr[(uRis)dtLis]sssLm

矢量控制系統(tǒng)的基本思想：經(jīng)過坐標(biāo)變換在按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系中得到等效的直流電動機(jī)模型，模擬直流電動機(jī)的控制方法控制電磁轉(zhuǎn)矩與磁鏈，爾后將轉(zhuǎn)子磁鏈定向坐標(biāo)系中的控制量反變換獲得三相坐標(biāo)系的對應(yīng)量以推行控制。（4分）（2）作用：經(jīng)過按轉(zhuǎn)子磁鏈定向?qū)⒍ㄗ与娏鞣纸鉃閯畲胖亓縤sm和轉(zhuǎn)矩重量ist，使轉(zhuǎn)子磁鏈僅由定子電流勵磁重量產(chǎn)生，而電磁轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)子磁鏈和定子電流轉(zhuǎn)矩重量的乘積實(shí)現(xiàn)了定子電流兩個重量的解耦。（3分）說明：控制定子電流勵磁重量控制轉(zhuǎn)子磁鏈（1分）；控制定子電流轉(zhuǎn)矩重量控制電磁轉(zhuǎn)矩（1分）。(3)該模型為電壓模型（1分），特點(diǎn)是該模型受電機(jī)參數(shù)變化影響小，算法簡單，便于應(yīng)用（2分）。合用于中高速（2分）。第4頁(共4頁)五、綜合題（共18分）直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制此后的又一種高性能溝通調(diào)速系統(tǒng)控制策略。（1）聯(lián)合系統(tǒng)構(gòu)造圖闡述直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本工作原理（5）。（2）第1扇區(qū)的定子磁鏈與電壓空間矢量圖以以下列圖，定子磁鏈?zhǔn)噶喀譻1位于前30，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與d同向，忽略定子電阻壓降對磁鏈幅值的影響，并假設(shè)電流的變化足夠快，以電壓矢量u1為例分析電壓矢量對定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩的控制作用。（5分）（3）寫出系統(tǒng)中A~H這八個環(huán)節(jié)的名稱（8分）；異步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)構(gòu)造ψu(yù)3u2du4u1s1u5u6

答：依照定子磁鏈幅值偏差（的正負(fù)符號）和電磁轉(zhuǎn)據(jù)偏差（的正負(fù)符號），再依照目前定子磁鏈?zhǔn)噶克诘牡攸c(diǎn)，直接采用合適的電壓空間矢量，減小定子磁鏈幅值的偏差和電磁轉(zhuǎn)矩的偏差，實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈的控制。（2）當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動且定子磁鏈?zhǔn)噶喀孜挥趫D示第I扇區(qū)前30時，電壓矢量u1的ds1軸重量大于零（1分），q軸重量也小于零（1分），所以施加u1時，定子磁鏈幅值增大（1分），電磁轉(zhuǎn)矩快速減小后變負(fù)（2分）。（3）（各1分，共8分）模塊A：轉(zhuǎn)速調(diào)治器。模塊B：磁鏈調(diào)治器。模塊C：給定轉(zhuǎn)矩極性鑒識器。模塊D：轉(zhuǎn)矩調(diào)治器。模塊E：電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊。模塊F：電壓矢量選擇模塊。模塊G：定子磁鏈計(jì)算模塊。模塊H：3/2變換模塊。六、綜合題（共7分）試就控制方法、系統(tǒng)性能比較直接轉(zhuǎn)矩控制及矢量控制系統(tǒng)。性能與特