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机械电子工程专业《电力传动控制系统》期末考试复习题，模拟题《电力传动控制系统》作业一(绪论、第一篇)一、 选择题（每小题2分，共计20分）1、负载转矩的大小恒定，方向不变，称作（ D ）。
A ．反抗性恒转矩B ．风机、泵类负载C ．恒功率负载D ．位能性恒转矩负载2、忽略传动机构的损耗，多轴电力传动系统的等效原则是折算前后（ A ）。
A ．传递的功率及储存的动能相同B ．传递的功率相同、储存的动能不同C ．传递的功率不同、储存的动能相同D ．传递的功率及储存的动能都不同3、电力传动系统稳定运行的充分必要条件是（ C ）。
A ．e L 0T T -=、e L d d 0d d T T n n -= B ．e L 0T T -<、e L d d 0d d T T n n-= C ． e L 0T T -=、e L d d 0d d T T n n -< D ．e L 0T T -<、e L d d 0d d T T n n -< 4、直流电机的励磁方式如下图所示，其中（ A ）是他励式。
5、直流电动机带载运行时，（ B ）。
A ．只产生力矩、不产生感应电动势B ．即产生力矩、又产生感应电动势C ．不产生力矩、只产生感应电动势D ．即不产生力矩、又不产生感应电动势6、人为改变直流电动机参数引起的机械特性称人为机械特性，可以改变的参数为（ D ）。
A ．改变电枢电压U aB ．改变励磁电流I fC ．电枢外接电阻RD ．以上三者均可7、三相交流产生圆形旋转磁场的必要条件是（ C ）。
A ．三相绕组在空间对称B ．通入三相对称电流C ．三相绕组在空间对称、通入三相对称电流D ．以上三者均不是8、异步电动机等效电路，需要对转子电路做（ C ）III f I I f1A B C DA ．频率折合B ．匝数折合C ．频率折合和匝数折合D ．不需要任何折合9、异步电动机的机械特性为一条（ D ）A ．上翘的直线B ．水平的直线C ．下垂的直线D ．非线性的曲线10、同步电动机的机械特性为一条（ C ）A ．上翘的直线B ．水平的直线C ．下垂的直线D ．非线性的曲线二、 填空题（每题2分，共计28分）1、 当T e = T L 时，电动机 运行，为稳态或静态。
电力拖动自动控制系统1. 介绍1.1 任务背景电力拖动自动控制系统是一种能够通过电力传动实现自动控制的技术系统。
该系统通过电动机驱动机械传动装置，实现对机械设备的运动控制和工作过程的自动化。
在工业生产中，电力拖动自动控制系统被广泛应用于各种生产过程中，提高了生产效率、质量和安全性。
1.2 目标本教案旨在介绍电力拖动自动控制系统的原理、应用和发展趋势，帮助学生理解和掌握该技术的基本概念、工作原理和应用场景，并培养学生的动手实践能力和解决问题的能力。
2. 原理2.1 电力拖动原理电力拖动自动控制系统的核心是电动机，通过电动机的转动来驱动机械设备。
电动机将电能转化为机械能，通过机械传动装置将动力传递给工作设备。
电动机的转速和扭矩可以通过控制电机的电压、电流等参数来实现调节。
2.2 控制原理电力拖动自动控制系统通过控制电动机的参数来实现对设备的自动控制。
控制系统可以根据预设的工艺要求和工作条件，自动调节电动机的转速、运行时间等参数。
控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组成部分。
3. 应用3.1 工业应用电力拖动自动控制系统在工业领域有广泛的应用，例如生产线上的输送系统、机械加工设备、装配线等。
通过电力拖动自动控制系统，可以实现设备的精确控制，提高生产效率和质量，同时减少人力投入和工作风险。
3.2 交通运输应用电力拖动自动控制系统在交通运输领域也有重要的应用。
例如，电动车、地铁、高铁等交通工具都采用了电力拖动自动控制系统来驱动车辆。
通过该系统，可以实现对车辆的自动运行、刹车和悬挂等控制，提高了交通运输的安全性和舒适性。
4. 发展趋势4.1 智能化随着人工智能和物联网技术的发展，电力拖动自动控制系统也呈现出智能化的趋势。
未来的电力拖动自动控制系统将更加智能化，能够自动学习和优化控制策略，实现更高效、更精准的控制。
4.2 节能环保电力拖动自动控制系统也将朝着节能环保的方向发展。
通过优化控制策略和节能设备的应用，可以减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展。
第 1 章电力传动掌握系统的根本构造与组成1.依据电力传动掌握系统的根本构造，简述电力传动掌握系统的根本原理和共性问题。
答：电力传动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种传动方式，由于电力传输和变换的便利，使电力传动成为现代生产机械的主要动力装置。
电力传动掌握系统的根本构造如图 1-1 所示，一般由电源、变流器、电动机、掌握器、传感器和生产机械〔负载〕组成。
电源掌握指令掌握器变流器电动机负载传感器图1-1电力传动掌握系统的根本构造电力传动掌握系统的根本工作原理是，依据输入的掌握指令〔比方：速度或位置指令〕，与传感器采集的系统检测信号〔速度、位置、电流和电压等〕，经过肯定的处理给出相应的反响掌握信号，掌握器按肯定的掌握算法或策略输出相应的掌握信号，掌握变流器转变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机转变转速或位置，再由电动机驱动生产机械依据相应的掌握要求运动，故又称为运动掌握系统。
虽然电力传动掌握系统种类繁多，但依据图 1-1 所示的系统根本构造，可以归纳出研发或应用电力传动掌握系统所需解决的共性问题：1）电动机的选择。
电力传动系统能否经济牢靠地运行，正确选择驱动生产机械运动的电动机至关重要。
应依据生产工艺和设备对驱动的要求，选择适宜的电动机的种类及额定参数、绝缘等级等，然后通过分析电动机的发热和冷却、工作制、过载力量等进展电动机容量的校验。
2）变流技术争论。
电动机的掌握是通过转变其供电电源来实现的，如直流电动机的正反转掌握需要转变其电枢电压或励磁电压的方向，而调速需要转变电枢电压或励磁电流的大小；沟通电动机的调速需要转变其电源的电压和频率等，因此，变流技术是实现电力传动系统的核心技术之一。
3）系统的状态检测方法。
状态检测是构成系统反响的关键，依据反响掌握原理，需要实时检测电力传动掌握系统的各种状态，如电压、电流、频率、相位、磁链、转矩、转速或位置等。
因此，争论系统状态检测和观测方法是提高其掌握性能的重要课题。
电力传动与自动控制系统教学设计一、前言电力传动与自动控制系统是电气工程的重要分支之一，它涉及到信号处理、控制理论、计算机技术等多个领域。
在现代工业制造中，电力传动与自动控制系统已成为必不可少的一环。
为提高学生的实际能力和理论知识，本教学设计主要针对电力传动与自动控制系统的学生开展。
二、课程目标本课程旨在通过对电力传动与自动控制系统的教学，使学生掌握以下内容：1.了解电力传动与自动控制系统的基本原理；2.掌握信号处理和控制理论的基本知识；3.了解计算机技术在电力传动与自动控制系统中的应用；4.清楚电力传动与自动控制系统的工作流程；5.掌握电力传动与自动控制系统的故障分析和排除技术。
三、教学内容1. 电力传动系统基础电力传动系统是实现机械设备运转的关键之一，本部分主要讲解电动机的种类、结构和工作原理，电机的选型及运行控制，以及各种传动机构的种类、结构和使用。
2. 自动控制系统基础本部分主要介绍自动控制系统的基本原理、运行模式、控制策略和相关技术，以及相关的传感器、执行器和控制器的种类、结构和使用。
同时，本部分还要求学生能够独立完成简单的控制系统设计和调试。
3. 电力传动和自动控制系统的应用在本部分中，将重点介绍电力传动和自动控制系统的应用场景，主要包括机械制造、能源、石化、控制工程等行业。
通过实际案例分析和模拟实验，让学生了解电力传动和自动控制系统的实际应用和现状。
4. 工程实践在本部分中，将组织学生参与实际项目，通过实践操作，掌握常用技术手段、工具的使用和设计过程中的注意事项，并针对设计过程中遇到的问题进行分析和解决，培养学生的实践能力和团队协作精神。
四、教学方法本课程的教学方法主要包括以下几种：1.理论讲解：通过讲解电力传动与自动控制系统的基本原理、控制策略和技术，让学生对课程内容有深入的了解；2.案例分析：通过案例分析的方式，让学生了解电力传动与自动控制系统实际应用的情况，进一步加深学生对课程内容的理解；3.实验操作：通过实验操作的方式，让学生亲身参与到课程中，掌握电力传动与自动控制系统的实际操作技能；4.课程设计：通过课程设计的方式，让学生能够将课程所学知识运用到实际工程中，同时起到锻炼团队协作精神和创新能力的作用。
电力传动系统控制技术研究随着现代工业的发展，机器设备和工业生产过程也越来越复杂。
如何高效、稳定地控制这些设备，使其能够按照预期的方式运行，成为了工程师们所面临的一项重要挑战。
电力传动系统作为工业生产中最基本的部分，其控制技术也受到了广泛关注和研究。
本文将对电力传动系统控制技术进行详细分析和讲解。
一、电力传动系统控制技术的发展历程电力传动系统控制技术是一个相对成熟的领域，其历程可以追溯到20世纪初。
当时，人们开始尝试使用电力传动系统来控制工业设备的运行，并且将电机制成了一种经典的传动装置。
为了提高电力传动系统的运行效率和控制精度，人们陆续发明了许多控制技术和方法。
其中最重要的技术包括PID控制技术、模糊控制技术、神经网络控制技术等。
这些技术不仅使电力传动系统控制更加灵活和稳定，也为其他工业生产领域的自动化控制提供了思路和方法。
二、电力传动系统控制技术的现状在现代工业生产中，电力传动系统控制技术已经广泛应用。
例如，机床、船舶、汽车、机器人等各种工业设备都需要使用电力传动系统实现运动控制和动力传递。
同时，随着工业4.0和智能制造的发展，电力传动系统控制技术也面临着新的挑战。
例如，如何实现多机协同控制、如何利用大数据技术优化传动系统效率等等。
目前，电力传动系统控制技术的主要研究方向包括以下几个方面：1. 高精度电机控制系统高精度电机控制系统主要关注如何通过控制电机的转速、角度、位置等参数，实现更加精确、高效的运动控制。
现代电机控制系统通常采用数字控制技术，并结合PID或者模糊控制方法实现控制。
2. 高效能量转换技术高效能量转换技术是电力传动系统能效提升的重要途径之一。
通过采用新型的功率器件、基于矢量控制的调速技术等手段，可以有效提升传动系统的能效。
3. 智能化电力传动控制系统智能化电力传动控制系统是近年来电力传动系统研究的一个热点方向。
该方法通过集成计算机、网络、传感器等多种技术手段，实现传动系统的自动化控制和智能化管理。
电力传动自动控制系统2013-03-30第1章电力传动系统基础1.1 电力传动系统的目的、要求和分类主要讨论电力传动系统的基本概念及其发展概况。
一．电力传动及其基本组成1．传动以原动机带动生产机械运行，完成一定的生产任务。
古代动力的来源是人力、畜力。
后来出现了借助于风力、水力传动的生产机械。
再以后，发明了热机(蒸汽机、内燃机、柴油机)，就以高温蒸汽为动力。
直到十九世纪出现了电能，就以电能为动力带动生产机械，从此，人类从繁重的体力劳动中解放出来。
气动、液压传动、电动(电力传动或电气传动)电力传动以电动机作为原动机，带动生产机械运行。
早期的机械能来源于水力、蒸汽。
比如，水车、蒸汽机车等。
电、电机出现以后，由于电能具有变换、传输、分配、使用和控制都非常方便、经济，而且易于大量生产、集中管理和实现自动控制的优点，就由电力传动代替了水力和蒸汽。
在现代工业生产中，大量的生产机械采用电力传动，电力传动极为普遍，约占80%。
如机床、汽车、电车等。
2．电力传动系统的基本组成电力传动系统是电气与机械综合的系统。
由以下四部分组成：1)电动机及其供电电源——把电能转换成机械能2)传动机构——把机械能转化成所需要的运动形式并进行传递与分配3)工作机构——完成生产工艺任务(或称为执行机构)4)电气控制装置——控制系统按照生产工艺的要求来工作，并对系统起保护作用或进行更高层次的自动化控制。
工作机械的运动形式是多种多样的。
车床的主轴做旋转运动，龙门刨床的工作台做直线往复运动，吊车的卷扬机构做上下直线运动，冲剪床的执行机构做简谐运动。
在电力传动系统中，原动机是电动机，一般做旋转运动。
通过传动机构可获得各种不同形式的运动。
以车床为例的电力传动系统如图1-1所示。
图1-1 车床的电力传动系统示意图绘成方框图如图1-2所示。
— 1 —图1-2 电力传动系统方框图随着生产的发展，生产工艺对电力传动系统在准确性、快速性、经济性、先进性等方面提出愈来愈高的要求，因此，需要不断地进行改进和完善电气控制设备，使电力传动自动化得到不断发展。
电力牵引传动控制系统：核心技术与应用优势一、电力牵引传动控制系统概述电力牵引传动控制系统，作为现代轨道交通领域的关键技术，以其高效、环保、低噪音等优势，逐渐成为我国铁路、城市轨道交通等领域的主流驱动方式。
该系统主要包括电力变换、电机控制、传动装置及监控系统等部分，通过先进的控制策略，实现列车牵引与制动的高效运行。
二、电力牵引传动控制系统的核心技术1. 电力变换技术电力变换技术是电力牵引传动控制系统的核心，主要包括整流、逆变和滤波等环节。
通过对输入的电能进行高效转换，为电机提供稳定、可靠的电源供应，确保列车在各种工况下都能实现优异的牵引性能。
2. 电机控制技术电机控制技术主要针对牵引电机进行精确控制，包括速度、转矩和位置控制等。
采用矢量控制、直接转矩控制等先进控制策略，实现电机的高效、稳定运行，降低能耗，提高列车运行品质。
3. 传动装置技术传动装置技术主要包括齿轮箱、联轴器等部件，将电机输出的动力传递到车轮，实现列车的牵引和制动。
通过优化传动装置的设计，降低噪音、提高传动效率，确保列车运行的安全性和舒适性。
4. 监控系统技术监控系统技术负责对整个电力牵引传动控制系统进行实时监控，包括故障诊断、保护、数据处理等功能。
通过集成化、智能化的监控手段，提高系统的可靠性和运行稳定性。
三、电力牵引传动控制系统的应用优势1. 节能环保电力牵引传动控制系统采用电能作为动力来源，相较于传统燃油驱动方式，具有显著的节能环保优势。
同时，系统的高效运行有助于降低能源消耗，减少污染物排放。
2. 运行速度快电力牵引传动控制系统具有较高的功率密度，能够实现列车的快速启动、加速和制动，提高运行速度，缩短运行时间。
3. 维护成本低相较于传统传动系统，电力牵引传动控制系统结构简单，故障率低，维护方便。
通过智能化监控手段，可实现故障预警和远程诊断，降低维护成本。
4. 噪音低、舒适性高电力牵引传动控制系统采用交流电机驱动，相较于直流电机，噪音更低，振动更小，提高了乘客的舒适度。
电力拖动自动控制系统介绍电力拖动自动控制系统是一种基于电力传动原理的自动控制系统，广泛应用于机械设备的驱动和控制中。
该系统通过电动机将电能转化为机械能来驱动机械设备，利用传感器感知环境信号并通过自动控制器对电机进行控制，实现对机械设备的自动化控制。
电力拖动自动控制系统主要由电动机、传感器、自动控制器和驱动装置组成。
电动机是系统的动力源，通过电能转换为机械能来驱动机械设备。
传感器用于感知机械设备的状态和环境参数，如位置、速度、力等。
自动控制器负责接收传感器的信号并根据预设的控制策略对电动机进行控制，实现对机械设备的自动化控制。
驱动装置用于将控制信号转化为电机驱动信号，控制电机的启停、转速和转向。
首先，系统的控制精度高。
由于电力传动具有快速响应、高精度和可调性的特点，可以实现对机械设备的精确控制。
其次，系统的抗干扰能力强。
电力传动系统能够通过电机的转矩调节来适应外部负载的变化，从而保持机械设备的稳定运行。
再次，系统的可靠性高。
电力拖动系统中的关键部件如电动机和传感器都经过严格的测试和筛选，能够在长时间运行过程中保持稳定和可靠的性能。
此外，电力拖动自动控制系统还具有节能和环保的优势。
通过合理的控制策略和调节机制，可以减少系统的能耗，并减少对环境的影响。
电力拖动自动控制系统广泛应用于各个领域，如工业制造、交通运输、石油化工等。
以工业制造为例，电力拖动系统可以用于汽车生产线、机械加工设备、输送线等机械设备的驱动和控制。
通过自动控制，可以提高生产效率和产品质量，减少人力投入和人为错误，实现机械设备的自动化生产。
总之，电力拖动自动控制系统是一种利用电力传动原理实现对机械设备自动化控制的系统。
它具有控制精度高、抗干扰能力强、可靠性高、节能环保等优势。
在工业制造、交通运输、石油化工等领域得到广泛应用，为提高生产效率和产品质量发挥了重要作用。
电力拖动自动控制系统1. 系统简介电力拖动自动控制系统是一种基于电力传动和自动控制的系统，用于驱动和控制各种机械设备的运动。
该系统通过电动机将电能转化为机械能，实现对设备的拖动和控制。
电力拖动自动控制系统广泛应用于工业生产、交通运输、能源领域等各个行业。
2. 系统架构电力拖动自动控制系统主要由以下几个部分组成：2.1 电动机电力拖动自动控制系统的核心部件是电动机。
电动机负责将电能转化为机械能，驱动机械设备的运动。
根据实际需求，电动机可以采用不同的类型，如直流电动机、交流电动机等。
2.2 控制器控制器是电力拖动自动控制系统的核心部分，用于监测和控制电动机的运行。
控制器接收来自传感器的反馈信号，根据预设的控制算法和逻辑，控制电动机的启动、停止、速度调节等操作。
2.3 传感器传感器用于获取与机械设备运动相关的物理量信息，如速度、位置、温度等。
传感器通过将物理量转化为电信号，传递给控制器进行处理和决策。
2.4 电源系统电源系统为电力拖动自动控制系统提供稳定可靠的电能供应。
电源系统可以采用市电供电、蓄电池供电或者发电机供电等多种方式，以满足不同场景的需求。
2.5 人机界面人机界面是用户与电力拖动自动控制系统进行交互的窗口。
通过人机界面，用户可以设置运行参数、监测系统状态、获取报警信息等。
人机界面通常采用触摸屏、按钮、指示灯等形式，具备直观、便捷的操作方式。
3. 工作原理电力拖动自动控制系统的工作原理如下：1.用户通过人机界面设置运行参数，如设备运行速度、运行时间等。
2.人机界面将参数传递给控制器。
3.控制器根据参数和实时反馈信号来控制电动机的启动、停止和调速。
4.传感器将机械设备运动相关的物理量信息转换为电信号，传递给控制器。
5.控制器根据传感器的反馈信号进行实时监测和控制，调整电动机的运行状态。
6.电动机将电能转化为机械能，驱动机械设备的运动。
7.控制器不断与人机界面进行信息交互，向用户显示设备状态、报警信息等。
第1章 电力传动控制系统的基本结构与组成1. 根据电力传动控制系统的基本结构，简述电力传动控制系统的基本原理和共性问题。
答：电力传动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种传动方式，由于电力传输和变换的便利，使电力传动成为现代生产机械的主要动力装置。
电力传动控制系统的基本结构如图1-1所示，一般由电源、变流器、电动机、控制器、传感器和生产机械（负载）组成。
图1-1 电力传动控制系统的基本结构电力传动控制系统的基本工作原理是，根据输入的控制指令（比如：速度或位置指令），与传感器采集的系统检测信号（速度、位置、电流和电压等），经过一定的处理给出相应的反馈控制信号，控制器按一定的控制算法或策略输出相应的控制信号，控制变流器改变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机改变转速或位置，再由电动机驱动生产机械按照相应的控制要求运动，故又称为运动控制系统。
虽然电力传动控制系统种类繁多，但根据图1-1所示的系统基本结构，可以归纳出研发或应用电力传动控制系统所需解决的共性问题：1）电动机的选择。
电力传动系统能否经济可靠地运行，正确选择驱动生产机械运动的电动机至关重要。
应根据生产工艺和设备对驱动的要求，选择合适的电动机的种类及额定参数、绝缘等级等，然后通过分析电动机的发热和冷却、工作制、过载能力等进行电动机容量的校验。
2）变流技术研究。
电动机的控制是通过改变其供电电源来实现的，如直流电动机的正反转控制需要改变其电枢电压或励磁电压的方向，而调速需要改变电枢电压或励磁电流的大小；交流电动机的调速需要改变其电源的电压和频率等，因此，变流技术是实现电力传动系统的核心技术之一。
3）系统的状态检测方法。
状态检测是构成系统反馈的关键，根据反馈控制原理，需要实时检测电力传动控制系统的各种状态，如电压、电流、频率、相位、磁链、转矩、转速或位置等。
因此，研究系统状态检测和观测方法是提高其控制性能的重要课题。
4）控制策略和控制器的设计。
任何自动控制系统的核心都是对控制方法的研究和控制策略的选择，电力传动控制系统也不例外。
根据生产工艺要求，研发或选择适当的控制方法或策略是实现电力传动自动控制系统的主要问题。
2．直流电动机有几种调速方法，其机械特性有何差别？ 答：直流电动机转速和其他参量之间的稳态关系为a ae U RI n C Φ-=考虑到他励直流电动机电枢电流与电磁转矩e T 的关系e T a T C I Φ=，可以将其机械特性写成如下形式：0e n n T β=-式中0a e /n U C Φ=称作理想空载转速，2e T /R C C βΦ=为机械特性的斜率。
由上式可知，有以下三种调节直流电动机转速的方法： 1）改变电枢回路电阻R （图1-2）。
n e图1-2 改变电枢电阻的人为机械特性2）减弱励磁磁通Φ（图1-3）。
n n e图1-3 改变磁通的人为机械特性3）调节电枢供电电压a U （图1-4）。
T e图1-4 调压调速的机械特性比较三种调速方法可知，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，实现一定范围内的弱磁升速；调节电枢供电电压的方式既能连续平滑调速，又有较大的调速范围，且机械特性也很硬。
因此，直流调速系统往往以变压调速为主，仅在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
3. 从异步电动机转差功率sl P 的角度，可把交流调速系统分成哪几类？并简述其特点。
答：异步电动机按其转子构造可分为笼型转子异步电动机和绕线转子异步电动机，可以根据实际应用要求选择电动机。
异步电动机的转速方程为()p601sf n s n =-由上式可知，若改变供电频率s f 或改变电动机极对数p n 则可调速，这就是变频调速和变极对数调速的由来。
另外，通过改变定子电压、绕线转子异步电动机转子串电阻或外接可变电源可以改变转差率s 来实现异步电动机的转速调节。
为更科学地进行分类，按照交流异步电动机的原理，从定子传入转子的电磁功率em P 可分成两部分：一部分mem (1)P s P =-是拖动负载的有效功率，称作机械功率；另一部分em sl P sP =是传输给转子电路的转差功率，与转差率s 成正比。
从能量转换的角度看，转差功率sl P 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，又可以把异步电动机的调速系统分成三类：1）转差功率消耗型。
调速时全部转差功率都转换成热能消耗掉，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低（恒转矩负载时），这类调速方法的效率最低，越向下调效率越低。
2）转差功率馈送型。
调速时转差功率的一部分消耗掉，大部分则通过变流装置回馈电网或转化成机械能予以利用，转速越低时回收的功率越多，其效率比前者高。
3）转差功率不变型。
这类调速方法无论转速高低，转速降都保持不变，而且很小，因而转差功率的消耗基本不变且很小，其效率最高。
目前通常采用笼型转子异步电动机实现低于同步转速的调速，调速方法可选择定子变压调速、定子变压变频调速等方案；当需要高于同步转速运行或其他特殊应用场合时，则需采用绕线转子异步电动机，通过定子和转子实行双馈调速。
4. 利用电力电子器件，可以构成哪几种直流输出变换器？试简述各自的基本拓扑结构和换流模式。
答：利用电力电子器件，可以构成相控整流器、直流斩波器和PWM 整流器等三种直流输出变换器。
1）相控整流器（图1-5）。
图1-5 V-M 系统的结构示意图AC~2）直流斩波器（图1-6、图1-7）。
图1-6 采用二极管整流与斩波器的直流变换器结构图1-7 直流斩波器-电动机系统原理与电压波形b ）电压波形图u U++_3）PWM 整流器（图1-8）。
图1-8 单相全桥PWM 整流器（b ）换流模式I（c ）换流模式II （d ）换流模式III（a ）电路原理图d5. 试简述交流变频器的分类，分析比较各自的特点。
答：由于高性能的交流调速系统需要现代电力电子变流器既能改变电压又能改变频率，因此，交流输出变流器是一种变压变频装置，通常称为变频器。
目前，交流输出变换器主要有交-直-交变频器和交-交变频器两大类：（1）交-直-交变频器交-直-交变频器的基本原理是：首先将交流电通过整流器变成直流电，然后再通过逆变器变成交流电。
由于中间直流环节的存在，故而称为交-直-交变频器，又可称为间接式的变压变频器。
目前，有多种方式实现交-直-交变频器的电能变换，主要应用于电力传动控制系统的有下面四种方式：1）采用相控整流器与六拍逆变器组成的交-直-交变频器（图1-11、图1-13）。
六拍变流器的优点是：在整流环节进行调压控制，在逆变环节进行调频控制，两种控制分开实现，概念清楚，控制简便。
但由于早期采用晶闸管整流和逆变，带来了如下不足：○1 如果采用晶闸管相控整流，在交流输入端造成网侧功率因数低和高次谐波大的问题； ○2 六拍逆变器由于晶闸管的工作频率的限制，变频控制范围有限，且输出不是正弦波，谐波含量高。
图1-11 晶闸管交-直-交变频器逆变器~图1-13 六拍逆变器的两种类型（b ）电流源逆变器（a ）电压源逆变器2）PWM 变频器（图1-14、图1-15）。
PWM 变频器的调制方法主要包括正弦波脉宽调制（SPWM ）、消除指定次数谐波的PWM 控制（SHEPWM ）、PWM 跟踪控制、电压空间矢量PWM （SVPWM ）等。
PWM 变频器的优点如下：○1 在主电路整流器和逆变器两个单元中，只有逆变单元是可控的，通过它同时调节电压和频率，结构简单。
采用全控型的功率开关器件，通过驱动电压脉冲进行控制，驱动电路简单，效率高。
○2 输出电压波形虽是一系列的PWM 波，但由于采用了恰当的PWM 控制技术，正弦基波的比重较大，影响电动机运行的低次谐波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提高了系统的调速范围和稳态性能。
○3 逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响，系统的动态性能也得以提高。
○4 采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因数较高，且不受逆变器输出电压大小的影响。
图1-14 PWM 变频器的构成（b ）PWM 调制原理（a ）主电路拓扑结构图1-15 PWM 逆变器的主电路拓扑及工作原理3) 双PWM 变频器（图1-26）。
双PWM 变频器的特点是： ○1 可方便的实现四象限运行； ○2 采用PWM 整流控制，可任意调节网侧功率因数，使功率因数小于1、等于1或大于1； ○3 可大大减小电流谐波。
～图1-26 双PWM 变频器的基本结构4）多电平逆变器（图1-27）。
多电平逆变器的优点主要有：○1 多电平逆变电路对器件的耐压要求不高，其开关器件所承受的关断电压由所串联的各开关器件分担；○2 多电平逆变器输出的负载相电压为多电平的阶梯波，相对于两电平电路其输出波形阶梯增多，其形状更接近于正弦波，且阶梯波调制时，开关损耗小，效率高；○3 多电平逆变器随着输出电平数的增加，各电平幅值变化降低，这就使得它对外围电路的干扰小，对电机的冲击小，在开关频率附近的谐波幅值也小。
在开关频率相同的条件下，谐波比两电平要小得多。
图1-27 二极管中点钳位三电平变频器的拓扑结构（2）交-交变频器（图1-28、图1-30）。
与交-直-交变频器相比，交-交变频器的优点是：○1 采用电网自然换流，由一次换流即可实现变压变频，换流效率高； ○2 能量回馈方便，容易实现四象限运行； ○3 低频时输出波形接近正弦。
但是，交-交变频器也存在一些缺点： ○1 使用晶闸管数量多，接线复杂； ○2输出频率范围窄，只能在1/2~1/3电网频率以下调频； ○3 由于采用相控整流，功率因数低。
VR~~图1-28 单相交-交变频器的电路结构图1-30 三相交-交变频器的电路结构6．有哪些转速检测方法？如何获得数字转速信号？答：常用的转速检测传感器有测速发电机、旋转编码器等。
测速发电机输出的是转速的模拟量信号；旋转编码器则为数字测速装置。
转速检测传感器输出的模拟信号先经过信号调节器，进行放大、电平转换、滤波、阻抗匹配、调制和解调等信号处理过程，然后进行A/D 转换，实现模拟信号到数字信号的转换，包括离散化和数字化。
离散化是以一定的采样频率s f 对模拟信号进行采样，即在固定的时间间隔s 1/t f ∆=上取信号值。
数字化是将所取得信号值进行数字量化，用一组数码来逼近离散的模拟信号的幅值，逼近程度由A/D 芯片的位数来决定。
7. 调速范围和静差率的定义是什么? 调速范围与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得多了”？答：生产机械要求电动机提供的最高转速max n 和最低转速min n 之比，称为调速范围，用字母D 来表示，即max minn D n =式中，max n 和max n 一般都指电动机额定负载时的最高转速和最低转速。
