电力拖动与运动控制系统复习内容

《电力拖动自动控制系统》复习重点 一、基本概念 1、直流调速的方法，可控直流电源的类型，直流调速的指标及指标间的关系。

2、P 调节器、I 调节器以及PI 调节器的作用。

3、双闭环直流调速系统的优势。

4、可逆直流调速中环流的定义及类型。

抑制环流的方法。

5、异步电机进行变频调速时的基本原则。

基频以下几类控制方式及特点。

6、变频调速系统类型。

二、分析要点 1、单闭环直流调速系统中，有静差、无静差的理解。

2、双闭环系统启动过程及特点。

双闭环系统突发状况下的运行情况分析（如反馈线突然断了，
励磁突然下降了等等）
3、工程设计法的特点及基本步骤。

4、直流可逆PWM 变换器的结构及工作原理、波形分析。

5、变频调速的控制方式分析。

6、交流PWM 控制类型、控制目标及方法。

三、计算相关
1、单闭环系统的稳态参数计算及动态稳定性判定。

（参见教材P31：1-12；p32：1-13）
2、工程设计法的应用。

（参见教材例题2-3；P67：2-10）
装
订
线。

总复习⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧、使用和继电接触控制交流异步电动机的原理变压器原理单相、三相、正弦交流电路、电路的暂态分析本定律和基本分析方法、电路的基本概念、基电路分析电工学)(321 重点：电路的分析方法、交流电路、电动机控制。

复习方法：(1)看书，按课堂要求；(2)作业会做，错的要订正。

一 电路的基本概念和基本定律1． 电流、电压的实际方向和参考方向 (1)实际方向大小相等，方向相反。

”方向“”为电源“电源端电压：实际方向”方向“”部由“电动势：规定为电源内表示。

”，还可用双下标符号、”、“方向，用“电压：规定为电压降落。

电流：正电荷运动方向⎭⎬⎫-→++→--+→ (2)参考方向电路较复杂，无法事先判断支路电流和电压实际方向时或交变电流实际方向不断变化，无法标出时，分析电路时，可任意假设方向，并在电路图中标出，这种假设的方向称为参考方向。

当参考方向与实际方向一致时，电流或电压取正值。

当参考方向与实际方向一致时，电流或电压取负值。

2． 欧姆定律 (1)当U 和I 的参考方向一致时，U=IR ；(2)当U 和I 的参考方向相反时，U=-IR 。

3．功率的计算一个电动势在电路中既可作为电源，也可作负载，如右图所示。

1E 输出功率I E 1，2E 被充电，吸收功率I E 2。

如何根据功率计算结果判断是作电源，还是负载ER RR1E 2E 总复习图-1 复习图-2呢？ (1)当二端网络电压、电流参考方向一致时UI P = )(0P )(0P 放出功率，作电源吸收功率，作负载<> (2)当二端网络电压、电流参考方向相反时UI P -= )(0P )(0P 放出功率，作电源吸收功率，作负载<>4． 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是分析电路的基本定律，由KCL 和KVL 二个定律组成。

(1)KCL 定律：0I i =∑。

(流入结点时，取正号；流出结点时，取负号。

) (2)KVL 定律：0U =∑。

一．判断题1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。

（Ⅹ）2. 带电流截止负反馈的速度反馈调速系统是单闭环调速系统（√）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。

（√）5静差率和机械特性硬度是一回事。

（Ⅹ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。

（Ⅹ）7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk的大小并非仅取决于速度给定值Ug的大小。

（√）8.临界截止电流应大于电动机额定电流（√）。

9.双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。

（Ⅹ）10.可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。

（√）11.电流滞环控制器的滞环宽度越窄，则开关频率越高（√）12.电压源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速系统中，I*R补值，保证 U/f=常数。

（√）。

偿环节的作用是适当提高US13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。

（Ⅹ）14.在矢量控制系统中，通过转子磁链定向的目的是可以实现定子电流的转矩分量和励磁分量完全解耦。

（√）二．选择题2．静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,静差率(B)越大 B. 越小 C. 不变 D.先大后小4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是(B) A．比例控制 B．积分控制C．微分控制 D．比例微分控制5．控制系统能够正常运行的首要条件是 (B)A.快速性B.稳定性C. 稳态误差小D.扰动小8．转速电环调速系统中电流调节器的英文缩写是 (A)A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR A.9. 当静差率相同，带P调节的转速反馈系统比开环系统的调速范围大（）倍。

A. KB. 1+KC. 2D. 110. 双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 (A)A. 转速调节阶段B.电流上升阶段C.恒流升速阶段D.电流下降阶段11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 (C)A. 准时间最优控制B.饱和非线性控制 C．饱和线性控制 D．转速超调12. SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的 (A)A．正弦波 B．方波 C．等腰三角波 D．锯齿波14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是 (B)A．高阶 B．低阶 C．非线性 D．强耦合15. 比例微分的英文缩写是(B)A. PIB. PD C I D PID16. 调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准(C)A. 平均速度B. 最高速 C 最低速 D 理想空载速度17. 在理想空载转速下，带P调节的单闭环调速系统静差率为开环系统静差率的（）倍。

20 年月日A4打印/ 可编辑电力拖动运动控制复习资料全《电力拖动控制》复习卷一、填空题1.电动机按用电类型可分为直流电动机和交流电动机。

2.产生旋转磁场的必要条件是在三相对称定子绕组中通入对称三相交流电流。

3.电动机的转动方向与旋转磁场的转动方向相同，它由通入三相定子绕组的交流电流的相序决定。

4．他励直流电动机的机械特性是指在电动机处于稳态运行的条件，转速和电磁转矩的关系。

5．直流电动机的起动方法有电枢回路串电阻和降压起动。

6．一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏磁通抗压降的条件下，其主磁通的大小决定于输入电压的大小，而与磁路的基本无关，其主磁通与励磁电流成正比关系。

7.三相电动机定子绕组的连接方法有星形和三角形两种。

8.三相笼型异步电动机常用的启动方法有自耦变压器降压启动、星形-三角形降压启动、延边三角形降压启动和定子绕组串电阻降压启动。

9.三相异步电动机通常采用的电气制动方法有反接制动、能耗制动和再生制动三种。

10.所谓脉动磁场，是说它的磁通大小随电流瞬时值的变化而变化，但磁场的轴线空间位置不变。

因此，磁场不会旋转，当然也不会产生起动转矩。

11．变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将不变，铜损耗增大（忽略漏磁阻抗压降的影响）12.当变压器负载一定，电源电压下降，则空载电流I减小，铁损耗Pfe减小。

13．采用短距绕组和分布绕组绕组可以有效地削弱谐波分量，同时使基波分量增大。

14.根据获得启动转矩的方法不同，电动机的结构也存在较大差异，主要分为罩极式电动机和分相式电动机两大类。

15.单相电容运行电动机的结构简单、使用维护方便，堵住电流小，有较高的效率和功率因数；但启动转矩较小，多用于电风扇、吸尘器等。

16.电容启动电动机具有较大的启动转矩（一般为额定转矩的1.5～3.5倍），但启动电流增大，适用于重载启动的机械，如小型空压机、洗衣机、空调器等。

17.当S在0~1范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时电磁转矩性质为驱动性质，在小于1的范围内运行于发电状态，此时电磁转矩性质为制动性质。

直流调速系统一、判断题1、弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒定性质，所以只能拖动恒转矩负载。

（Ⅹ）2、采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。

（√）3、只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。

（√）4、直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。

（√）5、静差率和机械特性硬度是一回事。

（Ⅹ）6、带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。

（Ⅹ）7、α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√）8、双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。

（Ⅹ）9、双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。

（Ⅹ）10、转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PI调节器时转速总有超调。

（√）11、自动控制的直流调速系统，往往以调节电枢供电电压为主。

（√）12、在V-M系统中，设置平波电抗器可以抑制电流脉动。

（√）13、按典型II型系统设计转速调节器时，中频宽h可任意选择。

（Ⅹ）二、 选择题1、直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，（ A ）。

A ACR 抑制电网电压波动，ASR 抑制转矩波动B ACR 抑制转矩波动，ASR 抑制电压波动C ACR 放大转矩波动，ASR 抑制电压波动D ACR 放大电网电压波动，ASR 抑制转矩波动2、桥式可逆PWM 变换器给直流电动机供电时采用双极性控制方式，其输出平均电压d U 等于（B ）。

As on d U T t U ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1 B s on d U T t U ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=12 Cs on d U T t U = D s on d U T t U 2=3、系统的静态速降△ned 一定时，静差率S 越小，则（ ）。

A 调速范围D 越小B 额定转速ed n 越大C 调速范围D 越大 D 额定转速ed n 越大4、α＝β配合控制有环流可逆调速系统的主回路中（D ）A 既有直流环流又有脉动环流B 有直流环流但无脉动环流C 既无直流环流又无脉动环流D 无直流环流但有脉动环流5、 转速PID 调节器的双闭环系统与转速PI 调节器的双闭环系统相比，（C ）A 抗负载干扰能力弱B 动态速降增大C 恢复时间延长D 抗电网电压扰动能力增强6、输入为零时输出也为零的调节器是A、 P调节器B、 I调节器C、 PI调节器D、 PID 调节器三、填空题1、典型I型系统的超调量比典型II型系统（小），抗扰动性能比典型II型系统（差）。

1.运动控制系统是由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。

2.V-M系统：晶闸管整流器—电动机调速系统；SPVWM：电压空间矢量PWM控制3.直流PWM调速系统：脉宽调整变换器—直流电动机调速系统；脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速4.泵升电压：当系统工作在逆变状态时，会对滤波电路中滤波电容进行充电，使电容两端电压升高5.静特性：表示闭环系统电动机转速与负载电流（转矩）间的稳态关系6.有静差调速系统：在比例控制调速系统中，存在扰动引起的稳态误差；7.无静差调速系统：对于积分控制和比例积分控制系统，由阶跃扰动引起的稳态误差为0；8.电流截止负反馈：当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

9.准时间最优控制：在设备物理上的允许条件下，实现最短时间的控制；10.双闭环调速系统：在电流、转速反馈控制系统中，从闭环结构上看，由电流环在里面构成的内环和由转速环在外面构成的外环，两个闭环构成的控制系统称作双闭环调速系统；11.可逆调速系统：可以实现电机正反转，具有四象限运行功能的调速系统称为可逆调速系统；12.环流的定义：采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流（1）静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。

瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。

（2）动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。

1) 有三种方法调节电动机的转速：（1）调节电枢供电电压 U ；（2）减弱励磁磁通 Φ；（3）改变电枢回路电阻 R 。

对于要求在一定围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调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。

3、常用的可控直流电源有以下三种旋转变流机组静止式可控整流器直流斩波器或脉宽调制变换器4、V-M 系统的问题由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。

晶闸管对过电压、过电流和过高的d V /d t 与d i /d t 都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间损坏器件。

由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成“电力公害”。

5、斩波电路三种控制方式根据对输出电压平均值进行调制的方式不同而划分，有三种控制方式：T 不变，变 t on —脉冲宽度调制（PWM ）；t on 不变，变 T —脉冲频率调制（PFM ）；t on 和 T 都可调，改变占空比—混合型。

6、PWM 系统的优点（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，调速围宽，可达1:10000左右；（4）若与快速响应的电机配合，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。

R = R rec + R a + R Lti L R i E u d d dd d0++=7、只要电流连续，晶闸管可控整流器就可以看成是一个线性的可控电压源。

Φ-=e K IR U n 一、复习：直流调速系统问题1-1：电机的分类？ ① 发电机（其他能→电能）直流发电机 交流发电机② 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）问题1-2：衡量调速系统的性能指标是哪些？① 调速范围D=n max /n min =n nom /n min② 静差率S=△n nom /n 0*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。

③ 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。

问题1-3：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.* 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.问题1-4：直流电机有哪几种？直流电机调速方法有哪些?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？直流电动机中常见的是有换向器直流电动机，可分为串励、并励、复励、他励四种，无换向器直流电动机属于一种特殊的同步电动机。

根据直流电机的转速公式，调速方法有变压调速、变电阻调速和变转差率调速。

电力拖动自动控制系统复习（14电气工程本）一．题型填空（20）、选择（10）、简答（30）、计算（40）二．各章节内容提要（一）绪论——基本概念1.运动控制系统的组成（电动机、功率放大与变换装置、控制器、相应的传感器）【P1】【填空】2.直流电机的数学模型简单，转矩易于控制。

交流电机具有结构简单等优点，但其动态数学模型具有非线性多变量强耦合的性质。

【P3】【填空】3.转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。

【P5】【填空】4.典型的生产机械负载转矩特性主要包含恒转矩负载特性、恒功率负载特性、风机与泵类负载特性。

【P5】【填空】（二）第2章1．基本概念（1）直流调速转速公式、方法。

【P7】【填空】公式：方法：1）调节电枢供电电压U；2）减弱励磁磁通；3）改变电枢回路电阻R（2）可控直流电源（G-M系统、V-M系统、PWM变换器）【P9】【填空】（3）增设平波电抗器来抑制电流脉动，总电感量的计算。

【P12】【选择题】三相桥式三相半波单相桥式（4）失控时间的选择【p15】【选择题】★★★★（5）PWM调速系统的优越性表现【p16】【简答题】○主电路简单，需要的电力电子器件少；○开关频率高，电路容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；○低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；○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；○电力电子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；○直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高（6）不可逆PWM系统中，γ与ρ的关系。

【P17】γ=ρ（7）泵升电压【P20】【填空题】对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高（8）调速系统的稳态性能指标S与D及相互之间的关系。

【P21-22】【填空题】○、——额定负载时的最高和最低转速 =>○最低速 => 空载转速○例：★★★★（9）开环系统与闭环系统比较（4点结论）【P29-30】【简答题】○闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。

《电力拖动自动控制系统》综合复习资料一、填空题1、直流调速系统的主要形式是晶闸管－电动机调速系统，简称为系统。

2、对调速系统的转速控制的要求主要集中在以下三个方面：、和。

3、在闭环调速系统中，常优先考虑串联校正方案。

用运算放大器实现的串联校正装置可有、和三类调节器。

4、常用的H型PWM变换器按控制方式分为、型和等。

5、常用的可逆PWM变换器的主电路的结构的结构型式有、型和等。

6、在随动系统动态校正中，常用的有、和。

7、位置随动系统一般由五个部分组成，这五个部分分别是：位置传感器、电压比较放大器、、和减速器与负载。

8、可逆V—M系统存在环流的问题，环流可以分为静态环流和动态环流两种，静态环流由可分为和两种。

9、对于可逆调速系统来说，要实现有源逆变必须满足以下两项条件：和。

10、调速系统实际的转矩和功率究竟有多少，要由具体的负载决定。

不同性质的负载要求也不一样，对矿井卷扬机和载客电梯，当最大载重量相同时，无论速度大小，负载转矩都一样，属于“”的负载；机床主轴传动，调速时允许的最大切削功率一般不变，属于“”的负载。

11、转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程有三个特点，具体如下：、和。

12、对调速系统转速控制的要求主要集中在三个方面，具体为、和。

其中和稳态性能指标相对应的是：和。

二、选择题1、在直流电动机调速方法中，调速性能最好的是（）A、减弱励磁磁通B、调节电枢供电电压C、改变电枢回路电阻D、改变负载2、在直流电动机变压调速中，最常用的得到可变电压的方法为（）A、旋转变流机组B、直流斩波器C、脉宽调制变换器D、静止可控整流器3、与开环系统相比，闭环系统增加了反馈电路，反馈电路对干扰（）不起作用。

A、电压扰动B、负载扰动C、反馈电路元件的本身影响D、负载冲击4、调速系统和随动系统在控制中十分常用，两者的主要性能不同。

对随动系统来说，主要是要求输出量准确地跟随给定量的变化，因此它的（）成了主要指标。

A、快速性B、灵活性C、跟随性能D、准确性三、简答题1、直流调速方法有哪几种?2、双闭环调速系统中转速环的作用？3、某双闭环调速系统，ASR、ACR均采用近似PI调节器，试问①调试中怎么才能做到U im*=6V时，I dm=20A；如欲使U nm*=10V时，n=1000r/min，应调什么参数？②如发现下垂特性不够陡或工作段特性不够硬，应调什么参数？4、试比较闭环控制系统中串联校正方案中PD、PI、PID三种方法。