交直流调速系统大作业部分习题答案提纲
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扬州大学广陵学院交直流调速复习题答案(试卷)一、单项选择题在下列答案中选出一个正确的答案,并将其字母标号填入题干的括号内。
1. 三相异步电动机由转向改变可通过下面什么方法获得(D )。
A降低电压B定子串电阻C转子串电阻D改变相序2. 三相异步电动机串级调速是(C )A在转子回路串电阻B在定子回路串电阻C在转子回路串电源D在定子回路串电源3.针对三相异步电动机变频调速,下面说法正确的是( C )A属于恒转矩调速B属于恒功率调速C频率低时需电压补偿D转速正比于频率4. 在单闭环反馈控制系统中,不能抑制干扰是(B )。
A.放大器输出电压漂移B.测速反馈系数变化C.电动机励磁变化D.主电路电阻增大5. 在调速系统中为了获得挖土机特性,可以引入(D )。
A.电压负反馈B.电压微分负反馈C.电流正反馈D.电流截止负反馈6. 对于调速系统,最重要的动态性能是(C )性能。
A.稳定B.快速C.抗扰D.跟踪7. 某一控制系统的动态结构图如题8图所示第1页其中T2=0.01s。
要求超调量σ%≤40%(取h=5),那么K应为( D )A.1.0×102 B.1.2×102 C.1.0×103 D.1.2×1038. 既没有直流平均环流,又没有瞬时脉动环流(B )。
A.采用α≥β配合控制的可逆系统B.逻辑控制无环流可逆系统C.两组晶闸管反并联的可逆V-M系统D.采用α=β配合控制的可逆系统9. 交流电动机带恒转矩负载作调压调速时,其转差功率与转差率()A.成正比B.成反比C.相等D.没有关系10. 在低频采用异步调制方式,高频切换到同步调制方式是(D )。
A.同步调制B.异步调制C.分段同步调制D.混合调制11. 异步电动机变压变频调速时,获得一线性机械特性,采用控制方式是(B )。
A. Us/ω1=恒值B. Er/ω1=恒值C. Eg/ω1=恒值D. Eg/f1=恒值12. 下面哪种情况不适合使用矢量控制方式( B )A. 一台变频器控制一台电动机B. 力矩电动机C.电动机容量和变频器的配用容量之间最多只差一档D.磁级数为2二、填空题1. 三相异步电动机的电磁制动状态分为(回馈制动)、(反接制动)和能耗制动2. 根据异步电动机转子形式的不同,可分为鼠笼式异步电动机和(绕线)式异步电动机,其中(绕线)式异步电动机实现转子串电阻。
一、填空题(每空2分)1、变频器升速时间设置太短,在起动时容易出现过流跳闸;变频器降速时间设置太短,在停机时容易出现过压跳闸。
2、双闭环直流调速系统由电流环和转速环组成,其中,电流环为内环;转速环为外环。
3、双闭环调速系统启动过程中分为3个阶段,即:电流上升阶段、恒流升速、转速调节。
4、转速负反馈有静差直流调速系统有3个基本特征,分别是:被控量有静差、抵抗扰动服从给定、系统精度依赖于给定和反馈检测精度。
5、V–M系统的可逆方案就有两种方式,即电枢反接可逆线路和励磁反接可逆线路。
6、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。
7、带比例放大器的反馈控制闭环调速系统是单闭环直流调速系统,采用比例积分(PI)调节器闭环调速系统是双闭环直流调速系统。
8、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,称作转差率。
9、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。
这种方法叫做电流调节控制。
10、根据对环流的不同控制方式,逆调速系统。
111213、比例调节器的输出只取决于输入差量的现状,而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的历史全部,比例积分控制,其比例部分能迅速响应控制,其积分部分则最终消除稳态偏差。
14、调速系统的静态性能指标是指调速范围和静差率;动态调速性能指标主要包括跟随性能指标和抗扰性能指标两类。
15、变频器输入控制端子分为数字量端子和模拟量端子。
16、变频器的PID功能中,P D指微分。
17、变频器的通、18、交-直-19、SPWM202124、25、变频器运行控制端子中,FWD代表正转运行;REV代表反转运行;代表点动;STOP代表停止命令。
26、通过通信接口可以实现变频器与变频器之间或变频器与计算机之间进行联网控制。
27、变频器可以在本机控制,也可在远程控制,本机控制是由面板来设定运行参数,远控时,通过外部端子来对变频调速系统进行外控操作。
交流调速期末考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 交流调速系统的主要功能是什么?A. 调节电流大小B. 调节电压大小C. 调节频率大小D. 调节相位大小答案:C2. 下列哪个不是交流调速器的组成部分?A. 电源模块B. 控制模块C. 显示模块D. 电阻模块答案:D3. 交流调速器在工业自动化中的主要应用是什么?A. 温度控制B. 速度控制C. 压力控制D. 湿度控制答案:B4. 交流调速器的调速范围通常是多少?A. 0-10%B. 10-50%C. 50-100%D. 100-200%答案:C5. 交流调速器的调速精度可以达到多少?A. 0.1%B. 0.5%C. 1%D. 5%答案:B...10. 交流调速器的控制方式有哪些?A. 开环控制B. 闭环控制C. 混合控制D. 所有以上答案:D二、填空题(每空2分,共20分)1. 交流调速器的基本原理是通过改变________来实现对电机速度的控制。
答案:频率2. 在交流调速系统中,________是实现精确控制的关键。
答案:反馈3. 交流调速器的输出频率范围通常在________到________之间。
答案:40Hz,50Hz4. 交流调速器的调速方式可以分为________和________两种。
答案:恒压调频,恒频调压5. 交流调速器在运行过程中,________是保证系统稳定运行的重要参数。
答案:负载...三、简答题(每题10分,共30分)1. 请简述交流调速器的工作原理。
答案:交流调速器的工作原理是通过改变输入到电机的交流电的频率来改变电机的转速。
当频率增加时,电机的转速也会相应增加;反之,频率减少时,电机的转速也会减少。
2. 交流调速器在工业自动化中有哪些优势?答案:交流调速器在工业自动化中的优势包括:调速范围广,精度高,响应速度快,可靠性好,维护成本低,以及与现代控制技术兼容性好等。
3. 请列举交流调速器在实际应用中的几种常见问题,并简述其解决方法。
交直流传动系统备考题库(100 道含答案)一、单选题1.限止电流冲击的最简单方法是采用(B)(A)转速微分负反馈(B)电流截止负反馈(C)电压负反馈(D)带电流正反馈的电压负反馈2.双闭环调速系统中,在恒流升速阶段时,两个调节器的状态是(A)。
(A)ASR饱和、ACR不饱和(B)ACR饱和、ASR不饱和(C)ASR和ACR都饱和(D)ACR和ASR都不饱和3.在双闭环调速系统稳态特性的平直段,ASR工作在(A)状态、ACR工作在( A )状态;而在双闭环调速系统稳态特性的下垂段,ASR工作在(C)状态、ACR工作在(B)状态(A)ASR工作在线性状态(B)ACR工作在线性状态(C)ASR工作在限幅状态(D)ACR工作在限幅状态4.在PWM技术中,改变占空比ρ值,可以实现调压的目的,试选择:T on 保持一定,使T off 在0~∞范围内变化,属于(B);T off 保持一定,使T on在0~∞范围内变化,属于(C);T on+T off =T保持一定,使T on在0~T范围内变化,属于A)P 调节器(B)PD 调节器(C)PI 调节器(A)(A)定频调宽法(B)定宽调频法(C)调宽调频法5.无静差调速系统中,调节器一般采用(C)调节器。
A)P 调节器(B)PD 调节器(C)PI 调节器7.下列各项指标中,反应系统抗干扰性能指标的是( D )A ) t r (B ) t s (C ) σ (D ) t f8.在速度负反馈单闭环调速系统中,当下列( C )参数变化时系 统无调节能力。
( A ) 放大器的放大倍数 Kp ( B )负载变化(C )转速反馈系数 ( D )供电电网电压9.在转速负反馈单闭环有静差调速系统中, 突减负载后又进入稳 定运行状态,此时晶闸管装置的输出电压 Ud 较之负载变化前 是( B );在无静差调速系统中,突加负载后进入稳态时转速 n 较之负载变化前是( C ),整流装置的输出电压Ud 是( A )。
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α行不行若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的哪些参数答:①在转速、电流双闭环调速系统中,若要改变电动机的转速,应调节的参数有:转速给定电压U*n,因为转速反馈系统的转速输出服从给定。
②改变转速调节器的放大倍数Kn,只是加快过渡过程,但转速调节器的放大倍数Kn的影响在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统有调节和抑制能力。
因此,不能通过改变转速调节器的放大倍数Kn,来改变转速③改变改变电力电子变换器的放大倍数Ks,只是加快过渡过程,但转电力电子变换器的放大倍数Ks的影响在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统有调节和抑制能力。
因此,不能通过改变电力电子变换器的放大倍数Ks,来改变转速④改变转速反馈系数α,能改变转速。
转速反馈系数α的影响不在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统没有调节和抑制能力。
因此,可以通过改变转速反馈系数α来改变转速,但在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行最终的转速还是服从给定。
⑤若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的参数有:转速的给定U*n、转速调节器的放大倍数Kn、转速调节器的限幅值、转速反馈系数α等,因为它们都在电流环之外。
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答:在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行时,转速调节器退饱和,PI的作用使得转速调节器的输入偏差电压为0,转速调节器的输出电压由于维持在U*im(n*)。
在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行时,电流调节器不饱和,PI的作用使得电流调节器的输入偏差电压为0,形成一个电流随动子系统,力图使I d尽快跟随其给定U*i. 电流调节器的输出电压U C又后面的环节决定。
1.设控制对象的传递函数为11234()(1)(1)(1)(1)obj K W s T s T s T s T s =++++,式中K 1=2;T 1=;T 2=;T 3=;T 4=。
要求阶跃输入时系统超调量σ%<5%。
用PI 调节器将系统设计成典型I 型系统,试设计调节器参数并计算调节时间t s 。
解:用PI 调节器校正时,调节器传递函数为1()i PI pi i W s K sττ+= 取10.4i T s τ==,并将2T 、3T 、4T 看成小时间常数,令2340.080.0150.0050.1T T T T s s s s =++=++=则按典型I 型系统校正时系统开环传递函数为1111()(1)(1)(1)pi i pi i i K s K K W s K s T s Ts s Ts τττ+==+++ 取112pi iK K K Tτ==,则 10.412220.1ipi K K Tτ===⨯⨯调节时间 660.10.6s t T s s ≈=⨯= 所以PI 调节器的参数0.4i s τ=,1pi K =;调节时间0.6s t s =。
2.画出直流电动机理想启动时的转速、电流与时间的关系曲线。
采用理想启动的目的是什么?如何实现?,(∞)(a)(b)di n ,dmI LI n (∞)图1-30 调速系统启动过程的电流和转速波形t理想启动是使启动电流一直保持最大允许值,此时电动机以最大转矩启动,转速迅速以直线规律上升,以缩短启动时间。
工程上常采用转速电流双闭环负反馈调速系统。
启动时,让转速外环饱和不起作用,电流内环起主要作用,调节启动电流保持最大值,使转速线性变化,迅速达到给定值;稳态运行时,转速负反馈外环起主要作用。
3.在单闭环转速负反馈调速系统中引入“电流截止负反馈环节”的作用是什么?其中“截止”的含义是什么?转速、电流双闭环调速系统是否也需要引入电流截止负反馈?为什么? 答:单闭环转速负反馈调速系统不能限制过电流,引入电流截止负反馈可以对电机过载起到保护作用。
交直流传动系统装调维修实操试题
1.交直流传动系统的主要作用是什么?其优点与缺点分别是什么?
答:交直流传动系统主要用于将交流电变换成直流电来驱动电动机。
其优点是稳定性好、噪音低、效率高,适合长时间工作;缺点是建设和维
护成本较高,需要较复杂的电路。
2.交直流传动系统中的主要元器件有哪些?
答:交直流传动系统中的主要元器件包括交流变压器、整流器、滤波器、逆变器、电容器等。
3.在交直流传动系统的调试中,常用的方法有哪些?
答:常用的方法包括检查工作状态、测量电压和电流、调整初始参数、改变控制策略等。
4.在交直流传动系统的维护过程中,应注意哪些问题?
答:应注意强电部分的安全问题、电子元器件的保护问题、检查电路
并清障等。
5.在交直流传动系统的实操中,需要掌握哪些技能?
答:需要掌握基本的电工知识、掌握仪器的使用、了解交直流传动系
统的工作原理和维护方法、具备实际操作经验。
1、 试述交流异步电动机调速的方法,分类及其特点。
常见的交流调速方法有:①降电压调速;②转差离合器调速;③转子串电阻调速;④绕线电机串级调速或双馈电机调速;⑤变极对数调速;⑥变压变频调速等等。
分类及其特点: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 :1. 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,上述的第①、②、③三种调速方法都属于这一类。
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。
可是结构简单,设备成本最低2.转差功率馈送型调速系统, 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④种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,但要增加一些设备。
3. 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,上述的第⑤、⑥两种调速方法属于此类。
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。
2、 请叙述交流异步电动机电压频率协调控制的方式及其各自的特点1. 恒压频比控制( U s /ω1 ),由气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值 , 只要控制好 E g 和 f 1 ,便可达到控制磁通Φm 的目的,当频率 f 1 从额定值 f 1N 向下调节时,必须同时降低 E g ,使 常值,然而,绕组中的感应电动势是难以直接控制的,当电动势值较高时,可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降,而认为定子相电压 U s ≈ E g , 则得 , 即恒压频比的控制方式。
1-17闭环调速系统的调速范围是1500----150r/min ,要求系统的静差 S<=2%,那末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应有多大?1,min /06.3%)21(10%21500)1(101501500m in m ax r S D S n n n n D N =-⨯≤-=∆===则 2,7.31106.31001=-≥+=∆∆K K n n clop则 1-21 某调速系统原理图如图所示,已知数据如下:电动机Ω=====15.0min;/1000;94;220;18a n N N N R r n A I V U KW P Pn=18KW,Un=220V,In =94A,整流装置内阻Ω=3.0rec R ,触发整流环节的放大倍数40=S K 。
最大给定电压V U nm 15=,当主电路电达到最大值时,整定电流反馈电压V U im 10=。
设计指标:要求系统满足调速范围D=20,静差率S≤10%,N dbl I I 5.1=,N dcr I I 1.1≤。
试画出系统的静态结构框图,并计算:(1) 转速反馈系数a。
(2) 调节器放大系数P K 。
(3) 电阻1R 的数值。
(放大器的输入电阻Ω=K R 200)(4) 电阻2R 的数值和稳压管VS的击穿电压值。
解:(1) min /56.518/10009201.01000)1(r S D S n n N cl ==**=-=∆ r V n R I U C N a N N e min/20597.0100015.094220⋅=⨯-=-= min /44.2052059.045.094r C R I n e N op =⨯==∆ )取36(95.35156.54.2051=-≥-∆∆=cl opn n K 同1-10可得a=0.0145 (2) )取13(8.122059.0/400145.095.35/=⨯==e S p C K K K α (3)Ω=⨯==k R K R p 260201301(4)141945.15.1=⨯==N dbl I I A ;4.103941.11.1=⨯==N dcr I I A ;当主电路电流最大即为dbl I 时,V U im 10=而当主电路电流为dcr I 时,i U 为:dcri dbl im I U I U = 33.71414.10310=⨯=⨯=dbl dcr im i I I U U V 此时电流反馈起作用,稳压管的击穿电压vs U 可根据i U 确定取稍大值:V U vs 4.7= 当主电路的电流增大到dbl I 时,为起到保护作用应使流过2R 的电流2R I 等于流过0R 的电流,以使电机转速迅速降落。
直流调速部分附加习题1.某一调速系统,测得的最高转速特性为n0max=1500r/min,最低转速为n0min=150r/min,带额定负载时的速度降落为⊿n N=15r/min,且在不同转速下额定转速降⊿n N不变,试问系统能达到的调速范围为多大?系统允许的静差率是多少?2.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转速降为8r/min,如果开环放大倍数提高到30倍,它的速降为多少?在同样静差率要求下,调速范围可以扩大多少倍?3.某调速系统的调速范围D=20,额定转速n N=1500r/min,开环速度降落⊿n op=240r/min,若要求系统的静差率由10%减少到5%,则系统的开还增益将如何变化?4.某龙门刨床工作台采用V-M调速系统。
已知直流电动机P N=60KW,U N=220V,I dN=305A,n N=1000r/min,主回路总电阻为R=0.18Ω,C e=0.2V∙min/r,求:(1)当电机电流连续时,在额定负载下的转速降落⊿n N为多少?(2)开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率s N为多少?(3)若要满足D=20,s≤5%的要求,额定负载下的转速降落⊿n N又为多少?5.有一V-M调速系统,电动机参数为:P N=2.2KW,U N=220V,I N=12.5A,n N=1500r/min,电枢电阻为R a=1.2Ω,整流装置内阻为R rec=1.5Ω,触发整流环节的放大倍数K s=35。
要求系统能满足调速范围D=20,静差率s≤10%。
(1)计算开还系统的静态速度降落⊿nop和调速要求所允许的闭环静态速度降落⊿ncl;(2)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框图;(3)调整该系统参数,使当U*N=15V时,I d=I N,n=n N,则转速负反馈系数α应为多少?(4)计算放大器所需的放大倍数?6.有一V-M调速系统,电动机参数为:P N=2.8KW,U N=220V,I N=15.6A,n N=1500r/min,电枢电阻为R a=1.5Ω,整流装置内阻为R rec=1Ω,触发整流环节的放大倍数K s=35。
交直流调速考试试题交直流电机调速考试重点⼀、填空题(每空1分)1.调速有两种含义变速、稳速。
2.按电动机调速⽅法分类,常见的交流调速⽅法有变极对数调速、变压变频调速、降电压调速、转差离合器调速、转⼦串阻调速、绕线式电机串级调速等。
3.在PWM-M系统实现电动机平滑调速的⽅法有定频调宽法、调宽调频法、定宽调频法。
4.位置随动系统的输出量跟随输⼊量的变化⽽变化。
5.感应同步器是⼀种感应式⾓度或位移检测元件,分为旋转式和直线式两种。
直线式感应同步器定尺、滑尺组成。
6.晶闸管调压器的控制⽅式有通断控制、相位控制。
7.SPWM中的调制波信号采⽤正弦波、载波信号采⽤三⾓波。
8.交直交通⽤型变频器通常采⽤调整调制波的幅值改变输出电压的幅值,调整调制波的频率改变输出电压的频率。
9.⽆换向器电动机可⽤作直流调速,还可⽤作交流调速。
10.V-M调速控制系统电流断续时机械特性特点:理想空载转速升⾼、机械特性变软。
11.普通交流异步电动机采⽤变频调速,当长期处于低频下运转时电机的温升与长期在额定频率下电机温升相⽐较⾼;原因是变频调速属于转差功率不变型⽽低频时电机冷却风扇速度慢了。
12.位置随动系统由位置检测器、电压⽐较放⼤器、可逆功率放⼤器、执⾏机构四⼤部分组成。
13.直流电动机的调速⽅法有调电枢电压、调励磁磁通、改变电枢附加电阻。
14.变频调速过程中,按载波⽐的不同,控制⽅式分为同步控制、异步控制、分段同步控制。
15.位置随动系统常⽤的检测装置有⾃整⾓机、旋转变压器、感应同步器、光电编码器、磁尺。
16.调压调速即通过调节通⼊异步电动机的三相交流电压⼤⼩来调节转⼦转速的⽅法。
理论依据来⾃异步电动机的机械特性⽅程式。
17.晶闸管调压器的控制⽅式有通断控制、相位控制。
18.变频调速时,基频以下属于恒转矩调速性质,基频以上属于恒功率调速性质。
19.调压调速适⽤于风机、泵类负载。
20.SPWM称为正弦波脉宽调制。
21.⽆刷直流电动机调速系统属于同步电动机电动机调速系统范畴,其转⼦采⽤永磁体,⽤逆变器和转⼦位置检测器组成的电⼦换向器取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。
1、 试述交流异步电动机调速的方法,分类及其特点。
常见的交流调速方法有:①降电压调速;②转差离合器调速;③转子串电阻调速;④绕线电机串级调速或双馈电机调速;⑤变极对数调速;⑥变压变频调速等等。
分类及其特点: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 :1. 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,上述的第①、②、③三种调速方法都属于这一类。
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。
可是结构简单,设备成本最低2.转差功率馈送型调速系统, 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④种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,但要增加一些设备。
3. 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,上述的第⑤、⑥两种调速方法属于此类。
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。
2、 请叙述交流异步电动机电压频率协调控制的方式及其各自的特点1. 恒压频比控制( U s /ω1 ),由气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值 , 只要控制好 E g 和 f 1 ,便可达到控制磁通Φm 的目的,当频率 f 1 从额定值 f 1N 向下调节时,必须同时降低 E g ,使 常值,然而,绕组中的感应电动势是难以直接控制的,当电动势值较高时,可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降,而认为定子相电压 U s ≈ E g , 则得 , 即恒压频比的控制方式。
烟台工程职业技术学院08/09学年第二学期期末考试试卷考试科目:交直流调速控制系统 试卷类别:A 考试时间90分钟一、填空(每空1分,共35分)1、调速控制系统是通过对 的控制,将 转换成 ,并且控制 按给定的运动规律运行的装置。
2、当 且 时,一相晶闸管导通时的电感储能较少,在下一相未触发前,电流衰减到零,电流断续。
3、根据系统的有无反馈可分为 、 。
4、在电流、转速双闭环调速系统中 是内环 是外环。
5、如图所示:指出是什么调节器 。
6、为了完全消除静差,实现转速无静差调节,根据控制理论,可以在调速系统中引入 规律。
7、双闭环系统起动过程分为 、 、 。
8、对典型I 系统进行工程设计时,通常选用 或 为典型参数,称为“典型I 系统工程最佳参数”。
9、在直流脉宽调速系统中为了改变占空比ρ的值,实现电动机的平滑调速,其控制方法有 、 、 。
10、能够控制环流的方法有: 、 、 。
11、为了实现配合控制,可将两组晶闸管装置的出发脉冲零位定在 。
12、调压调速方式用于 类负载,至于恒转矩,不易在,以免电动机过热。
13、交流电动机的调速方法有 、 、 。
14、变流器的工作状态有 、 。
15、交直流调速系统中按电动机的类型分类可分为 、 。
16、交直流调速系统中按电动机对转差功率P S 的不同处理分为 、 、 。
二、选择题(每空1分,共25分,请将正确的答案的序号填在括号内) 1.无静差调速系统的调节原理是( )。
A 、依靠偏差的积累 B 、依靠偏差对时间的积累C 、依靠偏差对时间的记忆D 、用偏差进行调节2、在变频调速时,若保持U/F=常数,可实现( ),并能保持过载能力不变。
A 、恒功率调速 B 、恒电流调速 C 、恒效率调速 D 、恒转矩调速 3 在调速系统中为了获得挖土机特性,可以引入( )。
A 、电压负反馈B 、电压微分负反馈C 、电流正反馈D 、电流截止负反馈 4、在转速负反馈系统中,系统对( )调节补偿作用.A,反馈测量元件的误差有 B,给定电压的漂移误差有 C,给定电压的漂移误差无 D,温度变化引起的误差 5、有静差调速系统,当负载增加以后转速下降,可通过反馈环节的调节作用使转速有所回升。
一.判断题(正确的打√,错误的打×,答案填在题号的前面)1. (dui )交 - 直 - 交电压型变频器采用电容滤波,输出交流电压波形是规则矩形波。
2. (错)变频调速效率高,调速范围大,但转速不能平滑调节,是有级调速。
3. (对)有静差调速系统是依靠偏差进行调节的,而无静差调速系统则是依靠偏差对作用时间的积累进行调节的4. (错)电动机的机械特性愈硬,则静差度愈大,转速的相对稳定性就愈高。
5. (dui )转速负反馈调速系统能够有效抑制一切被包围在负反馈环内的扰动作用。
6. ( dui)SPWM 即正弦脉宽调制波形,是指与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲列。
7. (cuo )在一些交流供电的场合,可以采用斩波器来实现交流电动机的调压调速。
8. (错)转速负反馈单闭环无静差调速系统采用比例调节器。
9. (dui ) PWM 型变频器中的逆变器件采用高频、大功率的半控器件。
10. (对)矢量变换控制的实质是利用数学变换把三相交流电动机的定子电流分解成两个分量,一个是用来产生旋转磁动势的励磁电流分量,一个是用来产生电磁转矩的转矩分量。
二.填空题1. 根据公式,交流异步电动机有三种调速方法:① _调压 __ 调速、②__ 串电阻 __ 调速、③ ___变励磁磁通 _ 调速。
3. IGBT 全称为 __绝缘栅双极晶闸管__ ,GTO 全称为 _门极可关断晶体管__ , GTR 全称为 _电力晶体管______________ 。
4. 异步电动机的变频调速装置,其功能是将电网的恒压恒频交流电变换成变压变频的交流电,对交流电动机供电,实现交流无级调速。
三、选择题1、变频调速中的变频电源是(C )之间的接口。
(A)市电电源(B)交流电机(C)市电电源与交流电机(D)市电电源与交流电源2、调速系统的调速范围和静差率这两个指标( B )。
(A)互不相关(B)相互制约(C)相互补充(D)相互平等3、电压型逆变器的直流端( D )。
1、写出直流电动机的转速表达式,说明它有哪3种调速方式?每种调速方式的优、缺点是什么?
答:转速表达式ΦK R I U ΦK E
n e d d e -==
;
有三种调速的方法,即调节电枢电压0d U ;减弱励磁磁通Φ;改变电枢回路电阻R 。
(1)调0d U 可平滑地调节转速n ,机械特性将上下平移。
但电压只能向小于额定电压的方向变化。
(2)弱磁调速是在额定转速以上调速,其调速范围不可能太大。
但所需功率小。
(3)改变电枢电阻调速简单,但是损耗较大,只能进行有级调速。
2、画出直流电动机理想启动时的转速、电流与时间的关系曲线。
采用理想启动的目的是什么?如何实现?
,
(∞)
(a)
(b)
i n I 图1-30 调速系统启动过程的电流和转速波形
理想启动是使启动电流一直保持最大允许值,此时电动机以最大转矩启动,转速迅速以
直线规律上升,以缩短启动时间。
工程上常采用转速电流双闭环负反馈调速系统。
启动时,让转速外环饱和不起作用,电流内环起主要作用,调节启动电流保持最大值,使转速线性变化,迅速达到给定值;稳态运行时,转速负反馈外环起主要作用。
3、分别画出单闭环转速负反馈调速系统和单闭环电压负反馈调速系统的静态结构图;标出静态结构图中各个环节的信号;再分别说明两种系统在电网电压降低后如何进行恒压调节?从而说明哪种系统对电网电压的扰动具有更强的抗扰能力?
答:(1)单闭环转速负反馈调速 静态结构图和信号标注
图1-11 转速负反馈单环调速系统稳态结构图
恒压调节过程:
↑↑→↑→-=∆↓→↓→↓→↓→↓→0*
0)(d ct n n n n d d U U U U U U n I U 电网电压(2)单
闭环电压负反馈调速 静态结构图和信号标注
1-20 电压负反馈调速系统稳态结
(a)
U
K 1C
U
U
(b)
+
-
恒压调节过程:
↑↑→↑→-↑=∆↓→↓→↓→d0ct u *
n n u 0)(U U U U U U U d 电网电压
(3)单闭环电压负反馈调速系统对电网电压的扰动具有更强的抗扰能力
4、交流异步电机变频调速有3种基本控制方式,在额定频率以下的变频调速控制方式是哪2种?在额定频率以上的变频调速控制方式是哪种?(6分)
答:额定频率以下:恒压频比控制。
一种恒气隙电势/频率控制,一种带定子阻抗压降补偿的恒定子电压/频率控制。
额定频率以上,恒功率控制。
5、基频以下异步电机电压-频率协调控制有哪三种方法?
答:
1.) 恒压频比控制( U s /ω1 )
2. )恒 E g /ω1 控制。
3. )恒 E r /ω1 控制。
6、从直流电动机的电磁转矩表达式说明:要改变其转向,可以采用什么方法?为此,直流可逆调速系统可以分为哪两类?
答:电磁转矩表达式d M e I K T φ=,要改变转向则要使φ或d I 可逆。
为此,有电枢可逆和磁场可逆两种方案。
7、在单闭环转速负反馈调速系统中引入“电流截止负反馈环节”的作用是什么?其中“截止”的含义是什么?转速、电流双闭环调速系统是否也需要引入电流截止负反馈?为什么?
答:单闭环转速负反馈调速系统不能限制过电流,引入电流截止负反馈可以对电机过载起到保护作用。
;“截止”指的是电流不过载时,去掉电流负反馈。
;转速、电流双闭环调速系统不需要引入电流截止负反馈。
;因为转速调节器的输出限幅值限制了最大电流给定值,再通过电流环的电流调节作用,即可实现限流。
8、试画出异步电机转子磁链定向矢量控制原理结构框图,对照框图简述矢量控制原理。
(1)、按转子磁链定向:d 轴沿着转子总磁链矢量的方向,并称之为 M (Magnetization )轴,q 轴逆时针转90°,即垂直于转子总磁链矢量,称之为 T (Torque )轴。
在此坐标系下的异步电机数学模型得到简化,定子电流的励磁分量与转矩分量得以解耦。
(2)设计两个调节器:ASR 、A ψR 。
ASR 的输出信号除以ψr ,当控制器的坐标反变换与电机中的坐标变换对消,且变频器的滞后作用可以忽略时,此处的(÷ ψr )便可与电机模型中的(⨯ ψr )对消,两个子系统就完全解耦。
带除法环节的矢量控制系统可以看成是两个独立的线性子系统,可以采用经典控制理论的单变量线性系统综合方法或相应的工程设计方法来设计两个调节器A ψR 和ASR 。
9、交流电机矢量控制中用到的坐标变换基本思想及原则是什么?
答:以产生同样的旋转磁动势为准则,在三相坐标系上的定子交流电流 i A 、 i B 、i C ,通过三相/两相变换可以等效成两相静止坐标系上的交流电流 i α、i β ,再通过同步旋转变换,可以等效成同步旋转坐标系上的直流电流 i m 和 i t 。
经过3/2变换和同步旋转变换,将三相交流电机等效成一台由 i m 和 i t 输入,由 ω 输出的直流电机。
矢量变换的基本原则:保持变换前后磁势不变或功率不变。
1、不作近似处理,分别将具有开环传递函数(1)的单位反馈系统校正成具有三阶最佳参数的典型II 型系统,将具有开环传递函数(2)的单位反馈系统校正成具有二阶最佳参数的典型I 型系统,写出串联调节器的类型和传递函数,并求出调节器的参数。
(1))
101.0(5.0100+s s ; (2))102.0)(125.0(80
++s s ;
答:(1)调节器为PI 结构:3.0p =K 、05.0=τ ;(6分) (2)调节器为PI 结构:64/5p =K ;s 25.0=τ。
(6分)
2、有一系统,已知,要求将系统校正
成典型I 型系统,试选择调节器类型并计算调节器参数。
(8分)
答:调节器为PI 结构:25.1p =K ;s 25.0=τ
3、有一V-M 系统,已知:P nom =2.8kW ,U nom =220V ,I nom =15.6A ,n nom =1500r/min ,
R a =1.5Ω,R n =1Ω,K s =37。
(1) 当D =30、s =10%时,计算系统允许的稳态速降。
(2) 如为转速负反馈有静差系统,要求D =30,s =10%,在V 10*=n U 时,
使电机在额定点工作,计算放大器放大系数K p 和转速反馈系数α。
答: (1)
22015.6 1.5
0.131(.min/)1500
d d a
e U I R C v r n --⨯=
== 15.6 2.5297.71(/min)0.13115000.1
5.56(/min)
(1)300.9
d op
e cl I R n r C n s n r D s ⨯∆===⋅⨯∆=
==-⨯
(2)8.27=p K ;0067.0=αV.min/r
()()()1005.0125.020++=s s s W obj。