2022年运动控制系统习题集 .pdf

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1、1 电力拖动自动控制系统运动控制系统习题第一篇直流调速系统习题一闭环控制的直流调速系统1-1 为什么 PWM-电动机系统比晶闸管-电动机调速系统能够获得更好的动态性能？1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？1-3 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静态速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易多了”？1-4 某一直流调速系统，测得的最高转速特性为nmax=1500 r/min,最低转速特性为nmin=150 r/min 电动机额定转速为，带额定负载时的速度速降nN=15r/min，且在转速下额定速降nN

2、如不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？1-5 某闭环调速系统的调速范围1500150 r/min，要求系统的静差率S20%，那么系统允许的静态速降是多少？，如果开环系统的静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大倍数是多少？1-6 某闭环调速系统的开环放大倍数为15 时,额定负载下电动机的速降为8 r/min，如果将开环放大倍数提高到30,它的速降为多少?在相同静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？1-7 某调速系统的调速范围D=20,额定转速 nN=1500 r/min 开环转速降落nOP为 240r/min，如果要求系统的静差率由10%减少到 5%,则系统

3、的开环放大倍数将如何变化？1-8 转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变？调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有克服着种干扰的能力？1-9 在转速负反馈调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测速发电机的励磁各量发生变化时，都会引起转速变化，问系统有没有调节能力?1-10 有一 VM 调速系统，电动机参数为PN2.2KW，UN220V，IN=12.5A,nN=1500r min，Ra1.2，整流装置内阻Ra1.5，触发整流环节的放大系数Ks35，要求调速范围D20，静差率s1

4、0。试：计算开环系统的稳态速降nOP和调速要求所允许的闭环稳态速降nCL。采用转速负反馈组成闭环系统,试画出系统的原理图和静态结构图。调整该系统参数，使u*n 15V 时,IN=Id n=nN，此时转速反馈系数应为多少?(unu*n)计算所需的放大器放大系数。1-11 在题 1-10 的转速负反馈系统中增设电流截止环节,要求堵转电流Idbl=2IN,临界截止电流Idcr=1.2IN,minmaxnnD0Nnns名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 25 页 -2 应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻?要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的31,如果做不到,需要增加

5、电流反馈放大器,试画出系统的原理图和静态结构框图,并计算电流反馈放大系数.这时电流反馈采样电阻和比较电阻各为多少?1-12 某调速系统原理图如下图所示,，已知数据如下:电动机 PN18KW，UN220V，IN=94A,nN=1000rmin，Ra0.15，整流装置内阻Ra 0.3，触发整流环节的放大系数Ks40，最大给定电压u*nm15V,当主电路电流达到最大值时,整定电流反馈电压u*im10V,设计指标:要求系统满足调速范围D20，静差率 s10,Idbl=1.5IN,Idcr=1.1IN。试画出系统的静态结构框图,并计算：转速反馈系数。调节器放大系数KP。ASR 转速调节器R1的数值(放大

6、器输入电阻R0=20K)ASR 转速调节器R2的数值和稳压管的击穿电压值.1-13、在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时，系统是否有调节作用？为什么？1-14 有一 VM 调速系统，已知:电动机 PN2.8KW，UN220V，IN=15.6A,nN=1500r min，Ra1.5，整流装置内阻Rrec 1，触发整流环节的放大系数Ks35，系统开环工作时,试计算调速范围D30 时的静差率s值.当 D30,s=10,计算系统的稳态速降。如组成转速负反馈有静差调速系统,要求 D30,s=10,在 u*n10V 时,IN=Id,n=nN，计算转速反馈系数 和放大器放大系数KP.如将

7、上述调速系统该为电压负反馈有静差调速系统,还要求在u*n10V 时,IN=Id,n=nN，并保持原来的开环放大系数K 不变,试求在 D30 时的静差率。1-15 在题 1-10 的系统中,若主电路电感L=50mH,系统运动部分的飞轮惯量GD2=1.6Nm2,整流装置采用三相零式电路,试判断按题1-10 要求设计的转速反馈系统能否稳定运行?如要保证系统稳定运行,允许的最大开环放大系数K 是多少?1-16、电机的分类？发电机（其他能电能）直流发电机交流发电机 电动机（电能其他能）直流电动机：有换向器直流电动机（串励、并励、复励、他励）无换向器直流电动机（又属于一种特殊的同步电动机）交流电动机：同步

8、电动机异步电动机：鼠笼式绕线式：伺服电机旋转变压器控制电机自整角机力矩电机测速电机步进电机（反应式、永磁式、混合式）1-17 为什么用积分调节的调速系统是无静差的?在转速单闭环调速系统中,当积分调节器的输入偏差为零时,调节器的输出电压是多少?它取决于哪些因素?名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 25 页 -3 无静差的转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？。1-19 采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是否有静差?为什么?试说明理由。1-20 请比较直流电机调速系统、交流异步电机调速系统、同步电机调速系统的

9、优缺点,并说明今后电力传动系统的发展的趋势.1-21：衡量调速系统的性能指标是哪些？（D、S、和负载匹配）1-22：直流电机有哪几种？直流电机调速方法有几种?请从调速性能、应用场合和优缺点等方面进行比较.哪些是有级调速？哪些是无级调速？1-23：带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（）A、零；B、大于零的定值C、小于零的定值；D、保持原先的值不变1-24、直流调速系统用的可控直流电源有：旋转变流机组（G-M 系统）、静止可控整流器（V-M 系统）、直流斩波器和脉宽调制变换器（PWM）。1-25、名词解释G-M 系统V-M 系统PWM PFM 1-2

10、6、哪些是控制系统的稳态性能指标、稳定性指标和动态性能指标？稳态性能指标是：调速范围D=nmax/nmin=nnom/nmin 和静差率 S=nnom/n0*100%稳定性指标：柏德图（对数幅频特性和对数幅频特性）典型型系：对数幅频特性以20dB/dec 的斜率穿越零分贝线，只有保证足够的中频带宽度，系统就一定是稳定的，且有足够的稳定裕量。=90 -tg-1 cT 45 典型型系统：对数幅频特性以20dB/dec 的斜率穿越零分贝线。=180-180 +tg-1ct-tg-1cT=tg-1ct-tg-1cT 动态性能指标分跟随性能指标和抗扰性能指标：跟随性能指标上升时间：在典型的阶跃响应跟随过

11、程中，输出量从零起第一次上升到稳态所经过的时间（有些教材定义为10%-90%）超调量：在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量超出稳态值的最大偏移量与稳态值之比。调节时间：又称过度过程时间原则上是系统从给定量阶跃变化到输出量完全稳定下来的时间。一般在阶跃响应曲线的稳态值附近，取 5%（或 2%）的范围作为允许误差。抗扰性能指标：动态降落：在系统稳定时，突加一个约定的标准的扰动量，在过度过程中引起的输出量最大降落值。恢复时间：从阶跃扰动作用开始，到输出量基本恢复稳态，距新稳态值之差进入某基准量的5%（或 2%）范围之内所需的时间。1-27、在单闭环调速成系统中，为了实施限流保护，可以引进（）环节。A、

12、电流截止正反馈；B、电流截止负反馈；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 25 页 -4 C、电压截止正反馈；D、电压截止负反馈1-28、电流正反馈可以作为调速系统的补偿控制，在实际系统中应用的是电流正反馈的（）A、欠补偿;B、全补偿;C、过补偿;D、临界补偿1-29、直流调速系统的可控直流电源可以用旋转变流机组组成，它是由交流电动机拖动直流发电机实现变流。1-30、晶闸管整流器的输出电压是用晶闸管的触发控制角来控制导通的，晶闸管是半控器件。1-31、某调速系统的调速范围：100r/min 1000r/min，要求静差率S=2%，此时系统允许的稳态速度降是；如果开环系统

13、的稳态速降是150r/min，此时闭环系统的开环放大系数为。1-32 什么叫 PWM？直流可逆PWM 变换器主电路有哪几种结构型式，试简述其优缺点。1-33 对于 H 型 PWM 变换器电路，采用何种控制方式可使输出电压频率为两倍开关频率？试简述这种电路的工作原理和优点，并画出VT1VT4的控制电压和输出电压等波形。解答见参考资料1的 P86 例题 4-4 1-35 为什么晶体管PWM 电动机系统比晶闸管电动机系统能获得更高的动态性能？1-36 什么是脉宽调制器，常用的脉宽调制器有哪几种？请分别简述其工作原理。1-37 PWM 变换器的输出电压要等到下一周期才能改变，可看成一个滞后环节；当整个

14、系统开环频率特性截止频率时，滞后环节可看成一个一阶惯性环节；因此，脉宽调制器和变换器（简称PWM 装置）的传递函数可看成：一阶惯性环节W（S）=1SSTK1-38 PWM 变换器中电力晶体管工作在什么状态？PWM 变换器带电动机负载怎样避开击穿？1-39 什么是泵升电压？应采用什么电路限制泵升电压？在单极性可逆PWM 变换器中，随着负载的减小，电流将（）。A、断续，不改变方向;B、保持连续，不改变方向C、断续，来回变向;D、保持连续，来回变向在型可逆PWM 变换器主要电路中，只有二个三极管交替通断，而其它二个的通断是受电动机转向控制的是（）A、双极性;B、单极性C、受限单极性;D、受限双极性1

15、-42 当脉宽调速系统减速时，电能通过PWM 变换器回送给 滤波电容，而使电源电压升高。1-43 脉宽调速系统中，电流脉动量大的是_单极式 H 型式 PWM 变换器。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 25 页 -5 在 SPWM 逆变器的控制中，对SPWM 波有几种调制方式，并分别指出其优、缺点。习题二转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法2-1 在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速,应调节什么参数?改变转速调节器的放大倍数 Kn 行不行?改变电力电子变换器的放大倍数Ks 行不行?改变转速反馈系数行不行?若要改变电动机的堵转电流,应调节系统

16、中的哪些参数?2-2 在转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为什么?2-3 在转速、电流双闭环调速系统的转速调节器不是PI 调节器，而是P 调节器，对系统的静、动态性能将会产生什么影响?2-4 试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统：调速系统的静态性能；动态限流性能；启动的快速性 抗负载扰动的性能；抗电源波动的性能2-5 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器均采用PI 调节器。当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，当系统重新进入稳定运行时电流调节器的输入偏差信号Ui是否为零?2-6 在转速、电流双

17、闭环调速系统中，给定信号U*n未变，增加转速反馈系数，系统稳定后转速反馈电压 Un是增加、减小还是不变？2-7 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器均采用PI 调节器。已知电动机参数为：PN3.7KW，UN 220V，IN=20A，nN=1000r min，电枢绕组总电阻Ra1.5，U*nm=U*imU*cm=8V，电枢回路最大电流Idm=40A,电力电子变换器的放大倍数Ks=40,试求:电流反馈系数和转速反馈系数 当电动机在最高转速发生堵转时的Ud0、U*I、Ui、Uc值.2-8 在转速、电流双闭环调速系统中，ASR、ACR 两个调节器均采用PI 调节器。当ASR 的输出达到U*im=8

18、V 时，主电路电流达到最大电流80A，当负载电流由40A 增加到 70A，试问：U*I如何变化？Uc如何变化？Uc值.由哪些条件决定？2-9 在转速、电流双闭环调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因使电动机励磁电源突然下降一半，系统工作情况会如何变化？写出Ud0、U*i、Uc、Id、n 在系统重新进入稳定后的表达式。2-10 某反馈控制系统已校正成典型型系统。已知时间常数T=0.1S，要求阶跃响应超调量10%求系统的开环增益；计算过渡过程时间ts和上升时间tr 画出开环对数特性。如要求上升时间tr0.25s,则 K=？,=？2-11 有一个系统,其控制对象的 传递函

19、数为Wobj(S)=11TSk=101.010S，要求设计一个无静差系统,在阶跃输入下系统超调量 5%(按线性系统考虑),试决定调节器的结构,并选择其参数。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 25 页 -6 2-12 有一个系统,其控制对象的 传递函数为Wobj(S)=)1(1TSSk=)102.0(10SS，要求校正为典型型系统,在阶跃输入下系统超调量 25%(按线性系统考虑),试决定调节器的结构,并选择其参数。2-13 调节对象的 传递函数为Wobj(S)=)102.0)(125.0(18SS，要求分别校正成典型型系统和典型型系统,求调节器的结构和参数。2-14

20、在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机额定参数:PN360KW，UN220V，IN=308A，nN=1000r min，电动势系数Ce=0.196V.minr,主回路总电阻 R0.18，触发整流环节的放大倍数Ks=35,电磁时间常数Tl=0.012S,机电时间常数Tm=0.12S,电流反馈滤波时间常数Toi=0.0025S 转速反馈滤波时间常数Ton=0.015S.额定转速时给定电压U(*n)N=10V,调节器 ASR、ACR 饱和输出电压U*im=8V，Ucm=6.5V,系统的静、动态指标为：稳态无静差，调速范围D=10，电流超调量i5%,空载启动到额定转

21、速时的转速超调量 n5%,试求:电流反馈系数(假定启动电流限制在339A 以内)和转速反馈系数 试设计电流调节器ACR，计算其参数Ri、Ci、Coi，画出其电路图（调节器输入回路电阻R0=40K 设计转速调节器ASR，计算其参数Rn、Cn、Con，R0=40K 计算电动机带40%额定负载启动到最低转速时的转速超调量n 计算空载启动到额定转速的时间2-15 有一个转速、电流双闭环调速系统，主电路采用三相桥式整流电路,已知电动机额定参数:PN555KW，UN750V，IN=760A，nN=375rmin，电动势系数Ce=1.82V.minr,主回路总电阻R0.14，允许电流过载倍数=1.5,触发整

22、流环节的放大倍数Ks=75,电磁时间常数Tl=0.03S,机电时间常数Tm=0.112S,电流反馈滤波时间常数Toi=0.002S 转速反馈滤波时间常数Ton=0.02S.设调节器输入电压U*nm=U*im=Ucm=10V,调节器输入回路电阻R0=40K设计指标：稳态无静差，电流超调量i 5%,空载启动到额定转速时的转速超调量n10%,可电流调节器已按典型型系统设计，并取参数KT=0.5,试求:选择转速调节器ASR 结构，计算其参数Rn、Cn、Con，R0=40K 计算电流环的截止频率wc和转速环的截止频率wn，并考虑他们是否合理.2-16 在一转速、电流双闭环V-M 系统中，转速调节器ASR

23、、电流调节器ACR 均采用 PI 调节器。在此系统中,当转速给定信号最大值U*nm=15V,n=nN=1500r min;电流给定信号最大值U*im=10V,允许最大电流Idm=30A,电枢回路总电阻R2,晶闸管装置的放大倍数Ks=30,电动机的额定电流IN=20A,电动势系数Ce=0.128V.minr,现系统在 U*n=5V,IdL=20A 时稳定运行.求此时的稳态转速n=?,ACR 的输出电压UC=?当系统在上述情况下运行时,电动机突然失磁(=0),系统将会发生什么现象?试分析并说明.若系统能够稳定下来,则稳定后n=?,Un=?,U*I=?,Ui=?,Id=?,UC=?,该系统转速环按典

24、型型系统设计,且按 Mmin 准则选择参数,取中频宽h=5,转速环小时间常数 Tn=0.05,求转速环在跟随给定作用下的开环传递函数,并计算出放大系数及各时间常数.该系统由空载(IdL=0)突加额定负载时,电流 Id和转速 n的动态过程波形是怎样的?已知机电名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 25 页 -7 时间常数Tm=0.05S,计算其最大动态降落nmax和恢复时间tv.2-17 有一转速、电流双闭环控制的H 型双极式PWM 直流调速系统,已知电动机参数为:PN200KW，UN 48V，IN=3.7A，nN=200rmin，电枢电阻Ra6.5,电枢回路总电阻R8，

25、允许电流过载倍数=2,电动势系数Ce=0.12V.min r,电磁时间常数Tl=0.015S,机电时间常数Tm=0.2S,电流反 馈 滤 波 时 间 常 数Toi=0.001S 转 速 反 馈 滤 波 时 间 常 数Ton=0.005S.设 调 节 器 输 入 电 压U*nm=U*im=Ucm=10V,调节器输入回路电阻R0=40K,已计算出电力晶体管D202 的开关频率f=1kHz,PWM环节的放大倍数Ks=4.8 试对该系统进行动态参数设计,设计指标：稳态无静差，电流超调量 i5%,空载启动到额定转速时的转速超调量n20%,过渡过程时间ts 0.1S 问题 2-18：哪些是控制系统的稳态性

26、能指标、稳定性指标和动态性能指标？2-19 转速、电流双闭环调速系统启动过程的特点是饱和非线性控制、转速超调和 准时间最优。2-20、调节器的设计顺序是先内环后外环:从内环开始,逐步向外扩展。常用的调节器设计方法有工程设计方法、调节器最佳整定方法、模型系统法和振荡指标法。2-21、转速、电流双闭环调速系统中，转速环按典型型系统设计，抗扰能力强，稳态无静差。2-22、转速、电流双闭环调速系统中，电流环按典型型系统设计，抗扰能力较差，超调小。2-23、在电机调速控制系统中，对于（）的扰动，系统是无能为力的。A、运算放大器的参数的变化；B、电机励磁电压的变化；C、转速反馈参数的变化；D、电网电压的变

27、化2-24 带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（）A、零；B、大于零的定值C、小于零的定值；D、保持原先的值不变2-25 带有比例积分调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（）A、零；B、大于零的定值C、小于零的定值；D、保持原先的值不变无静差调速系统的P调节器中P 部份的作用是（）A、消除稳态误差；B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应C、既消除稳态误差又加快动态响应；D、加快动态响应2-27、双闭环调速系统在稳定时，控制电压Uct 的大小取决于（）。P51 A、转速 n;B、负载电流IdlC、转速 n 和负

28、载电流Idl;D、电流反馈系数2-28 转速电流双闭环调速系统在起动的恒流升速阶段中，两个调节器的关系为（）A、A和 AC 均饱和限幅输出;B、A不饱和，AC饱的限幅输出C、A饱和限幅输出，AC不饱和;D、A和 AC 均不饱和名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 25 页 -8 2-29、带电流变化率内环的三环调速系统中的电流变化率调节器一般采用积分调节器.2-30、带电压内环的三环调速系统中的电压调节器一般采用积分调节器.2-31 转速微分负反馈的引入，可使转速调节器在起动时转速调节器退饱和时间提前dn,使得转速调节器提前进入调节状态，从而抑制了超调。2-32、带比例

29、调节器的单闭环调速系统的开环放大系数_大于 _临界放大系数时，系统将不稳定。P29 2-33、有一采用PI 调节器的双闭环调速系统，已知电动机参数：Unom220V，Inom=100A，nnom=1000rmin，=1.5,U*n10V,Ks=30,ASR、ACR 限幅值为 U*im10V，Uctm8V，电枢主回路总电阻R1，系统的转速反馈系数10/1000=0.001,10/150=0.067，系统原来稳定运行在额定工作状态，突然转速反馈线断线，系统重新稳定后，U*i_10V_，n=_1000r min_，Uct_8V_，Id=_100A_.2-34、在转速、电流双闭环调速系统中，电流环为什

30、么校正成典型型系统，转速环为什么校正成典型II 型系统？2-35、弱磁控制的直流调速系统属于（）。A、恒转矩调速B、恒功率调速C、恒磁通调速；D、不能确定2-36、典型系统在阶跃输入：R(t)=R0的稳态误差是（）。A、0；B、R0C、R0/K；D、无穷大2-36、典型系统在阶跃输入：R(t)=R0的稳态误差是（）。A、0；B、R0C、R0/K；D、无穷大2-37、典型系统在斜坡输入：R(t)=V0t的稳态误差是（）。A、0；B、v0C、v0/K；D、无穷大2-38、典型系统在加速度输入：R(t)=220taR0的稳态误差是（）。A、0；B、a0C、a0/K；D、无穷大2-39、典 II 型系

31、统在阶跃输入：R(t)=R0的稳态误差是（）。A、0；B、R0C、R0/K；D、无穷大2-40、典型系统在斜坡输入：R(t)=V0t的稳态误差是（）。A、0；B、v0C、v0/K；D、无穷大名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 25 页 -9 2-41、典型系统在加速度输入：R(t)=220taR0的稳态误差是（）。A、0；B、a0C、a0/K；D、无穷大习题三直流调速的数字控制3-1 直流 电动机额定转速nN=1000r min，电枢电流额定值IdN=760A，允许过流倍数=1.5,计算机内部定点数占一个字的位置（16 位），试确定数字控制系统的转速反馈存储系数和电流

32、反馈存储系数，适当考虑余量。解答见参考资料1的 P86 例题 4-6 3-2 旋转编码光栅数为1024，倍数系数为4，高频时钟脉冲频率f0=1MHZ，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16 位计数器，M 法和 T 法测速时间均为0.1S，求转速n=1500rmin 和n=150rmin 时的测速分辨率和误差率最大值.解答见参考资料1的 P87 例题 4-7 3-3 将习题 2-14 设计的模拟电流调节器进行数字化,采样周期Tsam=0.5ms,调节器输出限幅及积分限幅均为 Um,写出位置式和增量式数字PI 调节器的表达式,并用已掌握的汇编语言设计实时控制程序.i=Tl=0.012

33、S Ki=0.222 解答见参考资料1的 P87 例题 4-8 3-4 根据习题2-15 电流调节器的设计结果(电流调节器按典型型系统设计,KT=0.5),按离散系统设计方法设计转速调节器,要求转速无静差,已知电动机额定功率PN555KW，额定电压UN750V，I，额定电枢电流N=760A，额定转速nN=375rmin，电动势系数Ce=1.82V.minr,主回路总电阻R0.14，允许电流过载倍数=1.5,机电时间常数Tm=0.112S,转速反馈滤波时间常数Ton=0.02S,转速反馈存储系数 K=67min r 和电流反馈存储系数K=23A-1转速调节器采样时间Tsam=0.01S,电流环最

34、小时间常数 Ti=TS+Toi=0.00167+0.002=0.0037S 解答见参考资料1的 P88 例题 4-9 习题四可逆直流调速系统和位置随动系统4-1 晶闸管-电动机系统需要快速回馈制动时,为什么必须采用可逆线路?晶闸管装置供电的晶闸管-电动机(V-M)系统,在整流和逆变状态下的机械特性,并分析这种机械特性适合于何种性质的负载.单组晶闸管装置供电的V-M 系统在拖动起重机类型的负载时也可能出现整流和有源逆变状态a）整流状态：提升重物，a E，n 0 由电网向电动机提供能量。b）逆变状态：放下重物n-nId Te 提升放下T名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共

35、25 页 -10 a 90，Ud0 E，n 0 由电动机向电网回馈能量。整流状态：电动机工作于第1 象限；逆变状态：电动机工作于第4 象限。4-3 分析配合控制的有环流可逆系统反向启动和制动的过程。画出各参变量的动态波形，并说明在每个阶段中 ASR 和 ACR 各起什么作用，VF 和 VR 各处于什么状态。4-4 试分析图4-13 所示逻辑选触无环流可逆系统的工作原理，说明正向制动时各处电压极性及能量关系。4-5 试分析位置随动系统和调速系统在哪些方面是不同的。4-6 环流可逆调速系统有哪几种?试简述每种系统的优缺点，并就与 的配合关系、均衡电抗器体积大小、环流的利弊分析、正反向过渡过程的平滑

36、性与快速性以及适用场合等项目，列表作一比较。解答见参考资料1的 P58 例题 3-4 4-7 环流可逆系统中除了会产生静态环流外，当系统处于过渡过程时还可能产生动态环流。试说明动态环流产生的原因。解答见参考资料1的 P59 例题 3-54-8 错位无环流系统中，采用电压内环的重要作用之一是防止动态环流，保证电流安全换向，试简述其工作原理。解答见参考资料1的 P61 例题 3-74-9 晶闸管-电动机系统中改变转矩方向的办法有几种？它们各有何特点4-10 什么叫环流？环流有几种？怎样抑制直流平均环流？怎样抑制瞬时脉动环流？4-11 什么时候要消除环流？什么时候要利用环流？4-12 简述逻辑控制的

37、无环流可逆调速系统的组成和工作原理，无环流逻辑控制器DLC 的由哪四个基本环节组成？逻辑控制环节的的组成如下图4-13 什么叫错位选触无环流系统，此时Uct起什么作用？4-14 带电压内环的错位控制无环流系统中电压内环的作用是哪些？4-15 简述 DLC（无环流逻辑控制器）的组成和工作流程。4-16 DLC 切换的条件是什么？为什么要考虑封锁延时与开放延时？为保证两组晶闸管装置可靠切换，需要有两个延时时间：4-17 V-M 系统中实现电枢反接的方法有哪些？电平检测逻辑判断延时电路连锁保护Ui0U*i Ublf Ublr 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 25 页

38、-11 4-18 V-M 系统中实现励磁反接的方法有几种？存在什么缺点?应怎样解决？4-19 试比较发电回馈制动与带位势性负载反转制动状态不同之处。4-20 什么叫=配合控制？实际应用中为什么要使？4-21 可控环流的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变阶段和它组制动阶段。第一阶段的主要特征是电流的迅速上升；第二阶段的主要特征是转速调整，它又可进一步分成它组建流、它组逆变和 反向减流三个子阶段。4-22 在 =配合控制可逆调速系统中当 f=60。时，r=（）A、60;B、120C、180;D、2404-23=配合控制有环流可逆调速系统中存在的是（）环流。A、直流;B、动态;C、平均;D、脉动4-

39、24 逻辑控制的无环流可逆调速系统中逻辑装置的转矩极性信号采样于（）A、转速给定电压Un;B、转速反馈电压Un;C、电流给定电压UI;D、电流反馈电压Ui4-25 配合控制可逆调速系统运行在第二象限（），整流装置的输出电压方向与电机反电势方向相反，此时是（）状态。A、正组待整流，反组逆变，电机电动;B、正组待逆变，反组整流，电机反接制动;C、正组待整流，反组逆变，电机回馈制动;D、正组待逆变，反组整流，电机回馈制动4-26 在晶闸管反并联线路中，两组晶闸管的电源是_三相工频交流电源_。.4-27 错位控制的无环流可逆调速系统的零位在ro=_150 度或 180 度_（一般选180 度_）。4-

40、28=配合控制的制动过程分哪些阶段？请分别写出每个阶段的本组、它组晶闸管及电机的工作状态。4-29 可控环流的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变阶段和它组制动阶段。第一阶段的主要特征是电流降落；第二阶段的主要特征是速度降落。4-30：什么是检测误差、原理误差和扰动误差？哪些无法克服？哪些能克服？4-31：什么是串联校正、并联校正和复合控制？试举例说明它们的使用场合。4-32：常用的转子位置检测方法（含直接的和间接的）有哪几种？选择其中12 种进行论述它们的工组原理和特点及其应用场合？直接位置检测方法具体工作原理见陈伯时主编.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社教材P154-163。名师资料总结

41、-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 25 页 -12 间接位置检测方法工作原理请上网查相关资料。第二篇交流调速系统习题五闭环控制的异步电动机变压调速系统-一种转差功率消耗型调速系统5-1 按照交流异步电从定子传入转子的电磁功率Pm可分成两部分：一部分是拖动负载的有效功率P2，称作机械功率；另一部分是传输给转子电路的转差功率PS,根据对 PS的处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统效率高低的标志。从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类。转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差

42、功率都转换成热能消耗在转子回路中，上述的第降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速这三种调速方法都属于这一类。在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。.转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，上述第绕线电机串级调速或双馈电机调速方法属于这一类。无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设

43、备。转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，上述的变极对数调速和变压变频调速等调速方法属于此类。其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5KW,频率为 50HZ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率P1为 6.32 KW，定子铜损耗Pcu1为 341W，转子铜损耗Pcu2为 237.5 W，铁心损耗 PFe为 167.5 W，机

44、械损耗Ps为 45 W，附加损耗Pf为 29 W，是绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。答：根据异步电动机的功率流图，可以求出该电动机的效率：=1211PPPPPPPfscuFecu=100032.629455.1675.237341100032.6=87%Pm=P1-Pcu1-Pfe=6320-341-167.5=5811.5Ps=S Pm=45 W S=0.0077 三相四极异步电动机n0=pf160=1500r/min n=n0(1-s)=1384 r/min P1 Pm Pout P2 Pcu1 PFe Pcu2 Ps+

45、Pf 电机功率流图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 25 页 -13 5-3 简述交流变压调速系统的优缺点和适用场合.答:变压调速是异步电机调速方法中比较简便的一种。由电力拖动原理可知，当异步电机等效电路的参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系，从而改变电机在一定负载转矩下的转速。当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值

46、大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者 在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1 以上的场合应采用反馈控制 以达到自动调节转速目的。调压调速的 主要装置 是一个能提供电压变化的电源。目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。其中以晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点：调压调速线路简单，易实现自动控制。调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。5-4 何谓软起动器?交流异步电动机采用起启动器有什么好处?答：现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来，起动时间也短于一级降压

47、起动。主电路采用晶闸管交流调压器，用连续地改变其输出电压来保证恒流起动，稳定运行时可用接触器给晶闸管旁路，以免晶闸管不必要地长期工作.视起动时所带负载的大小，起动电流可在(0.54)IsN 之间调整，以获得最佳的起动效果，但无论如何调整都不宜于满载起动。负载略重或静摩擦转矩较大时，可在起动时突加短时的脉冲电流，以缩短起动时间。软起动的功能同样也可以用于制动，用以实现软停车。常用的三相异步电动机结构简单，价格便宜，而且性能良好，运行可靠。对于小容量电动机，只要供电网络和变压器的容量足够大（一般要求比电机容量大4 倍以上），而供电线路并不太长（起动电流造成的瞬时电压降落低于10%15%），可以直接

48、通电起动，操作也很简便。对于容量大一些的电动机，问题就不这么简单了当电压降低时，起动电流将随电压成正比地降低，从而可以避开起动电流冲击的高峰。但是起动转矩与电压的平方成正比，起动转矩的减小将比起动电流的降低更快，降压起动时又会出现起动转矩够不够的问题。为了避免这个麻烦，降压起动只适用于中、大容量电动机空载（或轻载）起动的场合。5-5、用三个晶闸管接成星点三角形的三相交流调压电路，给电阻性负载供电。(1)试画出当150 时的 A相输出电压波形。(2)说明对触发脉冲的宽度有何要求。(3)求控制角最大移相范围。见 参考文献 1 的 P117 例题 6-1 5-6、衡量调速系统的性能指标是调速范围D、

49、静差率S、和负载匹配情况。调速范围D=nmax/nmin=nnom/nmin名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 25 页 -14 静差率 S=nnom/n0*100%对转差率要求高，同时要求调速范围大（D大 S小）时，只能用闭环调速系统。和负载匹配情况：一般要求：恒功率负载用恒功率调速，恒转矩负载用恒转矩调速。5-7：请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点,并说明今后电力传动系统的发展的趋势.答：*直流电机调速系统优点：调速范围广,易于实现平滑调速,起动、制动性能好，过载转矩大，可靠性高，动态性能良好。缺点：有机械整流器和电刷，噪声大，维护困难；换向产生火花，使用

50、环境受限；结构复杂，容量、转速、电压受限。*交流电机调速系统（正好与直流电机调速系统相反）优点：异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉，使用环境广，运行可靠，便于制造大容量、高转速、高电压电机。大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。缺点：调速性能比直流电机差。发展趋势：用直流调速方式控制交流调速系统，达到与直流调速系统相媲美的调速性能;或采用同步电机调速系统.5-8、从定子传入转子的电磁功率Pm=轴上输出功率+转差功率，其中转差功率消耗型的调速系统有降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速；转差功率不变型的调速系统有变压变频调速、变极对数调速；转差功回馈型的调速系统有绕线式电动机串