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最新电力拖动自动控制系统第3版复习要点

最新电力拖动自动控制系统第3版复习要点
最新电力拖动自动控制系统第3版复习要点

复习提示:

1.在使用本复习题(要点)之前,务必要将教材的相关章节至少通读2遍以上,以免造成知识不系统、不连贯。切记!切记!

2.本复习题(要点)覆盖了《运动控制系统》考试所要求的所有知识点,要求理解加记忆,但这绝不是考试原题。切记!

3.有些是书中例题和课后习题。

第1章 闭环控制的直流调速系统

1 直流电机主要有哪几种基本调速方法?通过性能比较,你认为哪一种方法最好? 答:直流电动机稳态表达式

Φ

-=

e K IR

U n 式中:n —转速(r/min ),U —电枢电压(V ),I —电枢电流(A ),R —电枢回路总电阻(Ω),Φ—励磁磁通(Wb ),e K —电动势常数。

直流电机主要有三种基本调速方法:调节电枢供电电压 U ,减弱励磁磁通 Φ,改变电枢回路电阻 R 。

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说,以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速;减弱磁通虽然能够平滑调速,但调速范围不大,往往只是配合调压方案,在基速(即电机额定转速)以上作小范围的弱磁升速。因此,自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。

2 常用的可控直流电源主要有哪些? 答:常用的可控直流电源有以下三种:

(1)旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组,以获得可调的直流电压。 (2)静止式可控整流器——用静止式的可控整流器,以获得可调的直流电压。 (3)直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电,利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制,以产生可变的平均电压。

3.静差率s 与空载转速n 0的关系如何?

答:静差率s 与空载转速n 0成反比,n 0下降,s 上升。所以检验静差率时应以最低速时的静差率 min

o n n

s ?=为准。

5转速控制的要求是什么?

答:1)调速-在一定的最高转速和最低转速的范围内,分档的或平滑的调节转速。

2)稳速-以一定的精度在所需转速上稳定运行,在各种可能的干扰下不允许有过大的转速波动,以确保产品质量。

3)加、减速-频繁起、制动的设备要求尽量快的加、减速以提高生产率;不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。

6 解释反馈控制规律? 答(1)被调量有静差 (2)抵抗扰动与服从给定

(3)系统精度依赖于给定和反馈检测精度

7 闭环空载转速cl n 0比开环空载转速op n 0小多少? 答: cl n 0是op n 0的1/(1+K )。

8 试说明转速负反馈调速系统工作原理。

答:转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASR 、触发器GT 、晶闸管变流器VT 、测速发电机TG 等组成;

当电动机负载T L 增加时,电枢电流I d 也增加,电枢回路压降增加,电动机转速下降,

则转速反馈电压n U 也相应下降,而转速给定电压*n U 不变,n n

n U U U -=?*

增加。转速调节器ASR 输出c U 增加,使控制角α 减小,晶闸管整流装置输出电压d U 增加,于是电动机转速便相应自动回升,其调节过程可简述为:

上述过程循环往复,直至0=?U 为止。

9下图带转速负反馈的闭环直流调速系统原理图,各部件的名称和作用。

)(≠?↑

↑↑→↑→↑→↑→?↑→↓→↑→+↑→↑→∑U n U U U U n R R I I T d c fn d d d L α

答: 1)比较器: 给定值与测速发电机的负反馈电压比较,得到转速偏差电压n U ?。 2)比例放大器A :将转速偏差电压n U ?放大,产生电力电子变换器UPE 所需的控制电压c U 。 3)电力电子变换器UPE :将输入的三相交流电源转换为可控的直流电压d U 。 4)M 电机:驱动电机。

5)TG 发电机:测速发电机检测驱动电机的转速。

6)电位器:将测速发电机输出电压降压,以适应给定电压幅值*n U 。

10 说明单闭环调速系统能减少稳态速降的原因,改变给定电压或者调整转速反馈系数能否改变电动机的稳态转速?为什么?

答:负反馈单闭环调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用,在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压,以补偿电枢回路电阻压降的变化。

稳态转速为:

cl cl e d e n S P n n K C R I K C U K K n ?-=+-+=0*

)

1()1(

从上式可可得:改变给定电压能改变稳态转速;调整转速反馈系数,则e

s p C K K K α=也

要改变,因此也能改变稳态转速。

11闭环系统静特性的定义?与开环系统比较有何特点?

答(1)定义:表示闭环系统电动机转速与负载电流的稳态关系。

)

1()1(*

K C R I K C U K K n e d e n S P +-+=

(2)特点:

1)闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多,

2)如果比较同一N 0的开环和闭环系统,则闭环系统的静差率要小的多。 3)当要求的静差率一定时,闭环系统可以大大提高调速范围。 4)要取得上述三项优势,闭环系统必须设置放大器。

12 闭环控制系统具有良好的抗扰能力和控制精度的原因?

答:闭环控制系统是建立在负反馈基础上,按偏差进行控制。当系统中由于某种原因使被控量偏离希望值而出规偏差时,必定产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差,使被控制量与希望值趋于一致,所以闭环控制系统具有良好的抗扰动能力和控制精度。

13反馈控制系统为什么极性不能接错?

答:控制系统一般都是负反馈系统。如果错接成正反馈系统,对调速系统造成超速“飞车”或振荡等故障,后果非常严重。

14 有静差系统与无差系统的区别?

答:根本区别在于结构上(控制器中)有无积分控制作用,PI 控制器可消除阶跃输入和阶跃扰动作用下的静差,称为无静差系统,P 控制器只能降低静差,却不能消除静差,故称有静差系统。

15比例积分(PI)调节器的特点 ?

答: PI 调节器的输出电压U c 由两部分组成。第一部分K P U i 是比例部分,第二部分

dt U T i l ?

1

是积分部分。当t =0突加U i 瞬间,电容C 相当于短路,反馈回路只有电阻R f ,此时相当于P 调节器,输出电压i p o U K U -=,随着电容C 被充电开始积分,输出电压U c 线性增加,只要输入U i 继续存在,U c 一直增加饱和值(或限幅值)为止。

16 PID 控制各环节的作用是什么? 答:PID 控制器各环节的作用是:

(l) 比例环节P :成比例地反映控制系统的偏差信号,偏差一旦出现,控制器立即产生控制作用,以便减少偏差,保证系统的快速性。

(2) 积分环节I :主要用于消除静差,提高系统的控制精度和无差度。

(3) 微分环节D :反映偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号变得过大之前,在系统中引入一个早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。

17下图为带电流截止负反馈的闭环调速系统稳态结构图,说明电流截止负反馈的工作原理,及这种调速系统的静特性特点?

答:当 I d ≤ I dcr 时,电流负反馈被截止,静特性和只有转速负反馈调速系统的静特性式

相同,现重写于下)

1()1(*

K C R

I K C U K K n e d e n S P +-+=

当 I d > I dcr 时,引入了电流负反馈,静特性变成

)

1()()

1()

(*

K C I R K K R K C U U K K n e d

s s p e com n s p ++-

++=

特点:

(1)电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻s s p R K K ,因而稳态速降极大,特性急剧下垂。

(2)比较电压 com U 与给定电压*

n U 的作用一致,好象把理想空载转速提高到

)

1()

('*0K C U U K K n e com n s p ++=

(1-1)

为什么 PWM —电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能? 答:PWM —电动机系统在很多方面有较大的优越性: (1) 主电路线路简单,需用的功率器件少。

(2) 开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗及发热都较小。 (3) 低速性能好,稳速精度高,调速范围宽,可达 1:10000 左右。

(4) 若与快速响应的电动机配合,则系统频带宽,动态响应快,动态抗扰能力强。 (5) 功率开关器件工作在开关状态,导通损耗小,当开关频率适当时,开关损耗也不大,因而装置效率较高。

(6) 直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高。 (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?

答:在制动状态中, d i 为负值,VT 2 就发挥作用了。这种情况发生在电动运行过程中需要降速的时候。这时,先减小控制电压,使1g U 的正脉冲变窄,负脉冲变宽,从而使平均电枢电压d U 降低。但是,由于机电惯性,转速和反电动势还来不及变化,因而造成d U E >,很快使电流d i 反向,VD 2截止,在T t t on <≤,2g U 变正,于是VT 2导通,反向电流沿回路3 流通,产生能耗制动作用。在 on t T t T +<≤时,VT 2关断,d i -沿回路 4 经VD 1续流,向电源回馈制动,与此同时,VD 1两端压降钳住VT 1使它不能导通。在制动状态中,VT 2和VT 1轮流导通,而VT 1始终是关断的。

在轻载电动状态,这时平均电流较小,以致在VT 1关断后d i 经VD 2续流时,还没有达到周期T,电流已经衰减到零,这时VD 2两端电压也降为零, 便提前导通了,使电流反向,产生局部时间的制动作用。 (1-3)

调速范围和静差率的定义是什么?调速范围、静差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得多了”?

答:生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围,用字母D表示,即

m in

m ax

n n D =

其中,m ax n 和m in n 一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速,对于少数负载很轻的机械,可以用实际负载时的最高和最低转速。

当系统在某一转速下运行时,负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落,与理想空载转速之比,称作静差率s ,即0n n s N ?=

或用百分比表示

%1000

??=n n s N

在直流电动机变压调速系统中,一般以电动机的额定转速作为最高转速N n 则N

N

N n n n n n s ?+?=?=

min 0 ∴s

n s n s n n N

N N ?-=?-?=

)1(min )

1(min max s n s n n n D N N -?==

由上式可看出调速系统的调速范围、静差速降和最小静差率之间的关系。对于同一个调速系统,N n 值一定,如果对静差率要求越严,即要求s 值越小时,系统能够允许的调速范围也越小。一个调速系统的调速范围,是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。 (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,系统有无克服这种干扰的能力?

答:(1)转速单闭环调速系统有以下三个基本特征:1)只用比例放大器的反馈控制系统,其被被调量仍是有静差的。 2)反馈控制系统的作用是:抵抗扰动,服从给定。扰动性能是反馈控制系统最突出的特征之一。3)系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。 (2)改变给定电压会改变电动机的转速,因为反馈控制系统完全服从给定作用。 (3)如果给定电压不变,调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化,它不能得到反馈控制系统的抑制,反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是 被反馈环包围的前向通道上的扰动。 (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、测速发电机励磁各量发生变化时,都会引起转速的变化,问系统对上述各量有无调节能力?为什么? 答:当电网电压发生变化时,系统对其有调节能力。因为电网电压是系统的给定反馈控制系 统完全服从给定。

负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时系统对其有调节能力。因为他们的变化最 终会影响到转速,都会被测速装置检测出来。再通过反馈控制作用,减小它们对稳态转速的 影响。

测速发电机励磁各量发生变化时,它不能得到反馈控制系统的抑制,反而会增大被调量 的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。 (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)放大器的放大系数 p K ;(2)供电电网电压;(3)电枢电阻a R ;(4)电动机励磁电流;(5)电压反馈系数γ。

答:在电压负反馈单闭环有静差调速系统中,当放大器的放大系数p K 发生变化时系统有调 节作用再通过反馈控制作用,因为他们的变化最终会影响到转速,减小它们对稳态转速的影 响。

电动机励磁电流、电枢电阻 a R 发生变化时仍然和开环系统一样,因为电枢电阻处于反 馈环外。

当供电电网电压发生变化时系统有调节作用。因为电网电压是系统的给定反馈控制系统 完全服从给定。

当电压反馈系数γ发生变化时,它不能得到反馈控制系统的抑制,反而会增大被调量的 误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。 (1-16)

为什么用积分控制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电压0=?U 时,调节器的输出电压是多少?它取决于那些因素?

答:在动态过程中,当n U ?变化时,只要其极性不变,积分调节器的输出c U 便一直增长;

只有达到n n U U =*

,0=?n U 时,c U 才停止上升;不到n U ?变负, c U 不会下降。当

0=?n U 时,c U 并不是零,而是一个终值;如果n U ?不再变化,这个终值便保持恒定而

不再变化,这是积分控制的特点。因此,积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行,实现无静差调速。

比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状,而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。虽然现在0=?n U ,但历史上有过n U ? ,其积分就有一定数值,足以产生稳态运行时需要的控制电压 c U 。 (1-17)

在无静差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?并说明理由。

答:系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。 因此转速的稳态精度还受给定电源和测速发电机精度的影响。 (1-18)

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。

答: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无静差的。 电压负反馈实际是一个自动调压系统,只有被包围的电力电子装置内阻引起的稳态速降被 减小到 1/(1+K ),它的稳态性能比带同样放大器的转速负反馈系统要差。但基本控制原 理与转速负反馈类似。它与转速负反馈一样可以实现无静差调节。

(例题1-1 )

某直流调速系统电动机额定转速为N n =1430r/min ,额定速降N n ?=115r/min ,当要求静差率s ≤30%时,允许多大的调速范围?如果要求静差率s ≤20%,则调速范围是多少?如果希望调速范围达到10,所能满足的静差率是多少? 解:在要求s ≤ 30%时,允许的调速范围为

若要求s ≤ 20%,则允许的调速范围只有

3

.5)

3.01(1153

.01430)1(=-??=-?=

s n s n D N N 1

.3)

2.01(1152

.01430=-??=

D

若调速范围达到10,则静差率只能是

(例题1-2 )

某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机,其额定数据如下:60kW ,220V ,305A ,1000r/min ,采用V-M 系统,主电路总电阻R =0.18Ω,电动机电动势系数C e =0.2V min/r 。如果要求调速范围D=20,静差率s ≤5%,采用开环调速能否满足?若要满足这个要求,系统的额定速降N n ?最多能有多少?

解:当电流连续时,V-M 系统的额定速降为

开环系统在额定转速时的静差率为

如要求 20=D ,%5≤s ,即要求

(例题1-3 )

在例题1-2中,龙门刨床要求D =20,s ≤5%,已知 K s =30,σ= 0.015Vmin/r ,C e =0.2Vmin/r ,采用比例控制闭环调速系统满足上述要求时,比例放大器的放大系数应该有多少? 解:

已知开环系统额定速降为op n ? =275 r/min , 闭环系统额定速降须为≤?cl n 2.63 r/min , 由式K

n n op cl +?=?1可得6.103163

.2275

1=-≥

-??=

cl

op n n K 则得462

.0/015.0306

.103/=?≥=e s p C K K K α

%

6.44446.0115

101430115

10==?+?=?+?=

N N N n D n n D s 3050.18

=275r/min 0.2

dN N e I R n C ??=

=275

0.21621.6%

1000275

N N N N n s n n ?=

===+?+10000.05

2.63/min

(1)20(10.05)

N N n s n r D s ??=

≤=-?-

即只要放大器的放大系数等于或大于46。

1在例题1-3中,系统采用的是三相桥式可控整流电路,已知电枢回路总电阻Ω=18.0R ,电感量=L 3mH ,系统运动部分的飞轮惯量2

2

60m N GD ?=,试判别系统的稳定性。 解:电磁时间常数s R L T l 0167.018

.0003.0===

机电时间常数s C C R

GD T m

e m 075.02

.030

2.037518

.0603752=????=

晶闸管装置的滞后时间常数为s T s 00167.0= 为保证系统稳定,应满足的稳定条件:

5.4900167

.00167.000167.0)00167.00167.0(075.0)(22=?++?=++

闭环系统的动态稳定性和例题2-3中稳态性能要求6.103≥K 是矛盾的。

2 在上题的闭环直流调速系统中,若改用全控型器件的PWM 调速系统,电动机不变,电枢回路参数为:Ω=1.0R ,=L 1mH ,44=s K ,PWM 开关频率为8kHz 。按同样的稳态性能指标D =20,s ≤5%,该系统能否稳定?如果对静差率的要求不变,在保证稳定时,系统能够达到的最大调速范围有多少? 解:

电磁时间常数s R L T l 01.01

.0001

.0===

机电时间常数s C C R

GD T m

e m 0417.02

.030

2.03751

.0603752=????=

晶闸管装置的滞后时间常数为s T s 000125.08000

1

==

为保证系统稳定,应满足的稳定条件:

按照稳态性能指标 、 要求 (见例题1-2)

4

.339000125.001.0000125.0)000125.001.0(0417.0)(22=?++?=++

n ?

≤3050.1152.5r/min 0.2

N op e I R n C ??=

==

PWM 调速系统能够在满足稳态性能指标要求下稳定运行。 若系统处于临界稳定状况,

152.5

11572.63

op cl

n K n ?=

-≥

-=?4

.339=K min

/45.04

.33915.1521r K n n op cl

=+=+?=?10000.05

117

(1)0.45(10.05)

N cl

cl n s D n s ?===?--

第2章 转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法

1 转速电流双闭环系统中,转速调节器、电流调节器的作用?

答:转速调节器和电流调节器的作用: (1) 转速调节器ASR 的作用:

1)转速n 跟随转速给定电压*

n U 变化,稳态无静差。

2) 突加负载时转速调节器ASR 和电流调节器ACR 均参与调节作用,但转速调节器ASR 处于主导作用,对负载变化起抗扰作用。 3)其输出电压限幅值决定允许最大电流值。 (2) 电流调节器ACR 的作用

1) 起动过程中保证获得允许最大电流。

2) 在转速调节过程中,使电流跟随其电流给定电压*n U 变化。

3) 电源电压波动时及时抗扰作用,使电动机转速几乎不受电源电压波动的影响。 4) 当电动机过载、堵转时,限制电枢电流的最大值,从而起到安全保护作用。

2 在转速、电流双闭环调速系统中,出现电网电压波动与负载扰动时,哪个调节器起主要调节作用?

答:电网电压波动时,ACR 起主要调节作用;负载扰动时,ASR 起主要抗扰调节作用。

3下图为双闭环直流调速系统的稳态结构图,如果要改变双闭环有静差V-M 系统的转速,可调节什么参数?改变转速调节器放大系数p K 触发整流环节放大系数s K 和改变转速反馈系数 能行否?如果要改变堵转电流应调节什么参数?

α-转速反馈系数 β-电流反馈系数

答:要改变转速,可以调节给定电*

n U 或转速反馈系数α。,要改变堵转电流,应调节转速调节器的限幅值*

i U 或改变电流反馈系数β

4 转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是什么? 答:转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是: 1) 饱和非线性控制

ASR 饱和,转速环开环,恒值电流调节的单闭环系统; ASR 不饱和,转速环闭环,无静差调速系统.

2)准时间最优控制,恒流升速可使起动过程尽可能最快。 3)转速超调:只有转速超调才能使ASR 退饱和。

5下图为转速、电流反馈控制直流调速系统原理图,ASR 、ACR 均采用PI 调节器。(1)突增负载后又进入稳定运行状态,则ACR 的输出电压c U 、变流装置输出电压d U ,电动机转速n ,

较之负载变化前是增加、减少,还是不变?为什么?(2) 如果速度给定*n U 不变时,要改

变系统的转速,可调节什么参数?

答:(1)

c

n c U U K U K R

I U C K R I n C U I T n c s d s dL n e s L e c dL

L ==↑

=↑→+=+=↑→↑→,*

*

(2) 因为,,**

α

αn

n n

U n n U U =

==所以调节α可以改变转速n 。

6 直流调速系统有哪些主要性能指标?

答:直流调速系统主要性能指标包括静态性能指标和动态性能指标两个部分。

静态主要性能指标有调速范围D 、静差率s 、N n ?。动态性能指标分成给定控制信号和扰动信号作用下两类性能指标。给定控制信号作用下的动态性能指标有上升时间r t ,调节时间s t (亦称过滤过程时间)和超调量%σ。扰动信号作用下的动态性能指标有最大动态速降max n ?、恢复时间v t 。

7调节器的设计过程可以简化为哪两步? 答:1.选择调节器的结构

2.选择调节器的参数

8转速、电流双闭环调速系统中分别按什么典型型系统进行设计?为什么? 答:转速环按典型(II )型系统设计,抗扰能力(强),稳态(无静差)。

电流环按典型(I )型系统设计,抗扰能力(稍差),超调 (小)。

(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n K 行不行?改变电力电子变换器的放大倍数s K 行不行?改变转速反馈系数α 行不行?若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的什么参数?

答:双闭环调速系统在稳态工作中,当两个调节器都不饱和时,各变量之间有下列关系

0*n n U U n n αα===

因此 转速 n 是由给定电压*

n U 决定的;改变转速反馈系数也可以改变电动机转速。改

变转速调节器的放大倍数n K 和电力电子变换器的放大倍数s K 不可以。 (2-2)

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?

答:当两个调节器都不饱和时,它们的输入偏差电压都是零。

转速调节器 ASR 的输出限幅电压*

im U 决定了电流给定电压的最大值;电流调节器 ACR 的输出限幅电压cm U 限制了电力电子变换器的最大输出电压dm U 。 (2-3)

如果转速、电流双闭环调速系统中的转速调节器不是 PI 调节器,而改为 P 调节器,对系统的静、动态性能将会产生什么影响?

答:改为 P 调节器时其输出量总是正比于输入量,PI 调节器的输出量在动态过程中决定于 输入量的积分,到达稳态时,输入为零,输出的稳态值与输入无关而是由它后面环节的需要 决定的。 (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:(1)调速系统的静态特性;(2)动态限流性能;(3)起动的快速性;(4)抗负载扰动的性能;(5)抗电源电压波动的性能。

答:(1)转速、电流双闭环调速系统在稳态工作点上,转速n 是由给定电压*

n U 决定的。

ASR 的输出量 *i U 是由负载电流dL I 决定的。控制电压c U 的大小则同时取决于n 和d I ,或

者说,同时取决于*n U 和 dL I 。双闭环调速系统的稳态参数计算是和无静差系统的稳态计算

相似。

(2)带电流截止环节的转速单闭环调速系统静态特性特点:电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻s s p R K K ,因而稳态速降极大,特性急剧下垂;比较电压com U 与给

定电压 *n U 的作用一致,好象把理想空载转速提高了。这样的两段式静特性常称作下垂特性

或挖土机特性。

(3)双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点:饱和非线性控制、转速超调、准时间最优控制。

(4)由动态结构图中可以看出,负载扰动作用在电流环之后,因此只能靠转速调节器ASR 来产生抗负载扰动的作用。在设计 ASR 时,应要求有较好的抗扰性能指标。

(5)在单闭环调速系统中,电网电压扰动的作用点离被调量较远,调节作用受到多个环节的延滞,因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差一些。双闭环系统中,由于增设了电流内环,电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节,不必等它影响到转速以后才能反馈回来,抗扰性能大有改善。

第3章直流调速系统的数字控制

1光电式旋转编码器的数字测速方法主要有哪几种?各用于何种场合?

答:采用中光电式旋转编码器的数字测速方法主要有M 法测速,T 法测速,M/T 法测速,M法适用于测高速,T法适用于测低速,M/T 法即适用于测低速,又适用于测高速。

第5 章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

1 常用的异步电动机调速有哪些?哪些属于转差功率消耗型?哪些属于转差功率不变型?哪些属于转差功率回馈型?

答:1) 异步电动机调速方法有:降电压调速、绕线式异步电机转子串电阻调速、串级调速、变极调速、变频调速等。

2)降电压调速、绕线式异步电机转子串电阻调速属于转差功率消耗型

3)串级调速属于转差功率回馈型

4)变极调速、变频调速属于转差功率不变型。

2变频器调速系统一般分为哪几类?

答:(1)变频调速系统一般可分为交流-交流变频和交流-直流-交流变频两大类,一般常用的都是交流-直流-交流变频器。

(2)按中间回路对无功能量处理方式的不同分为电压型和电流型两类;

(3)按控制方式的不同分为U/f比例控制、转差频率控制及矢量控制等三类。

(5-1)

异步电动机从定子传入转子的电磁功率

P中,有一部分是与转差成正比的转差功率s P根

m

据对

P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。

s

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功率都转换成热能消耗在转子回路中,降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速属于这一类。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,绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。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

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