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电力拖动自动控制系统期末考试复习资料

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电力拖动自动控制系统期末考试复习资料

-CAL-FENGHAI.Network Information Technology Company.2020YEAR 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】

整流电路形式 最大失控时间

单相半波 20 10 单相桥式（全波） 10 5 三相半波 6.67 3.33 三相桥式 3.33 1.67

★★★★（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。 ○ 闭环系统的静差率要比开环系统小得多。 ○ 当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。 ○ 要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。

★★★★（10）闭环系统能减少稳态转速降的实质问题是什么？结合图形分析【P31】【简答题】 闭环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。

（11）反馈控制规律（3点）【P31】【简答题】 ○ 比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统 ○ 反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定 ○ 系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度 （12）积分与比例积分调节器的作用，无静差的实现。【P35】【填空题】 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。

（13）香农采样定理【P41】

（14）数字测速方法及特点（3类）【P42-44】【简答/填空题】 1、M法测速 高速段

2、T法测速 低速段 3、M/T法测速 高低速

★★★★（15）电流截止负反馈系统稳态结构图及静特性名称及图形【P48】【简答题】 1、稳态结构图如下：（3分）

2、静特性方程： 当 Id ≤ Idcr )1()1(*kCRIkCUKKnedensp（2分）

当 Id  Idcr )1()()1()(*kCIRKKRkCUUKKnedsspecomnsp（2分） （16）截止电流和堵转电流的选择【填空题】 带有电流截止负反馈的单闭环直流调速系统其静特性通常被称为 挖土机 特性，其中堵转电流一般取Idbl =（1.5～2）IN，临界截止电流一般取Idcr =（1.1～1.2）IN。

（17）稳态计算。习题2-9类型【P58】 （三）第3章 ★★★★（1）双闭环的起动过程分析（各阶段的名称、转速与电流图形绘制、调节器ASR\ACR的状态）【P63-64】 起动电流和转速波形： （4分） 1、电流上升阶段：ASR迅速达到限幅值，电流很快达到最大电流Idm，ACR不饱和以保证电流环的调节作用。（1分） 2、恒流升速阶段：ASR饱和，转速环相当于开环，电流Id恒定略小于Idm，以保证电流环的调节作用以抵消反电动势的影响，转速呈线性增长，最终打到给定值n*值。同时晶闸管也不应饱和使Udom留有余量。（1分） 3、转速调节阶段：转速出现超调，使ASR退饱和，电流下降到略小于IL后马上又升到Id=IL值，转速也很快达到给定值n*直到稳定。（1分）

（2）双闭环起动过程的特点（3点）【P64】【填空题】 1、饱和非线性控制 2、转速超调 3、准时间最优控制

（3）抗扰性能分析【P64】 ★★★★（4）两个调节器的作用【P65】【简答题】 1、转速调节器的作用 ○转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。 ○对负载变化起抗扰作用。 ○其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。 2、电流调节器的作用 ○作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流静静跟随其给定电压变化。 ○对电网电压的波动起及时抗扰动的作用。 ○在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。 ○当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。

（5）工程设计法  典Ⅰ型、典Ⅱ型系统传递函数，参数关系  二阶最佳、三阶最佳概念  工程近似处理方法  已知系统模型（传递函数），根据给出指标要求按典Ⅰ型、典Ⅱ型系统进行设计，确定调节器的结构和参数（习题3-7）【P94】  双闭环调速系统的工程设计（习题3-8）

（四）第四章 ×（1）桥式可逆PWM变换器电路的分析（重载）（脉冲的波形、输出电压、电流波形）

【P97】 （2）γ与ρ的关系及与电机运行状态的关系【P98】【选择题】

（3）动力润滑的概念【P98】 在电动机停止时仍有高频微振电流，从而消除了正、反向时的静音磨擦死区，起着所谓“动力润滑”的作用。

（4）V-M可逆系统的可逆线路（电枢反接与励磁反接）【补充内容】 ★★★★（5）V-M系统反并联可逆线路的四种工作状态（列表说明）【补充内容】

（6）环流的概念及分类【103】【填空题】 两组装置同时工作时，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。

（7）直流平均环流的抑制【P103】 （8）瞬时脉动环流的抑制；不能电路增设环流电抗器的个数【P105-106】【选择题】【填空题】 对瞬时脉动环流的抑制主要通过设置（环流电抗器）来实现；在反并联连接可逆线路中一般设置（4）个，三相零式整流电路中设置（2）个，交叉连接可逆线路中一般设置（2）个。

★★★★（9）配合控制有环流可逆V-M系统制动过程分析【补充内容】  制动过程的名称及特点  各信号的极性  正反组桥的工作状态  能量转换问题  波形图

V-M系统的工作状态 正向运行 正向制动 反向运行 反向制动 电枢端电压极性 电枢电流极性 电动机旋转方向 电动机运行状态 晶闸管工作组别和状态 机械特性所在象限 + + - - + - - + + + - - 电动 回馈制动 电动 回馈制动 正组整流 反组逆变 反组整流 正组逆变 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ （10）逻辑无环流控制的可逆V-M系统中的DLC组成（电平检测、逻辑判断、延时电路、联锁保护）及输入信号（转矩极性鉴别信号、零电流检测信号）【P107】【填空题】 V-M系统中的DLC一般由：电平检测、延时电路、逻辑判断、联锁保护

（五）第5章 ×（1）交流调速的应用领域（3点）【P113】【多选题】 1、一般性能调速和节能调速。 2、高性能的交流调速系统和伺服机系统。 3、特大容量、极高转速的交流调速。 （2）交流电动机的转速公式【P116】

1、改变频率 2、改变极对数 3、改变转差率 （3）交流电机的调速方法【P114】【填空题】  异步电动机的调速方法： 1、转差功率消耗型 调速系统 2、转差功率馈送型 调速系统 3、转差功率不变型 调速系统  同步电机的调速方法：只能靠变压变频调速 （4）调压调速的基本特征是电动机同步转速保持为额定值不变，其气隙磁通随定子电压的降低而减小，属于弱磁调速【P118】

（5）交流力矩电机【119】 高转子电阻电动机 （6）交流调压调速的主电路主要有哪些【P118】

（7）带恒转矩负载的交流调压调速的实质问题【P119】【填空题】 带转矩负载的降压调速就是靠（增大转差功率）、（减小输出功率）来换取转速的降低。

（8）变压变频调速是改变异步电动机同步转速的调速方法【P122】 变压变频调速是改变异步电动机（同步转速）的一种调速方法，在基频以下主要采用（电动势频率比为恒值）的控制方式，当忽略定子电阻和漏感压降时可采用（恒压频比）控制方式，但在低频时要进行（低频补偿）。

（9）变压变频调速的基本原理分析（基频以下和基频以上）【P123】 图4-10 系统本组逆变阶段中各处的电位极性和能量流向

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电力拖动自动控制系统第4版复习要点.doc

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电力拖动自动控制系统第4版复习要点第2章 转速反馈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 IRU 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 ）,eK —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 ns ∆=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opn 0小多少? 答： cl n 0是opn 0的1/（1+K ）。

电力拖动考试复习资料

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1、根据直流电机转速方程式中 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 ）； — 励磁磁通（Wb ）；Ke — 由电机结构决定的电动势常数。

由上式可以看出，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 。

2、常用的可控直流电源有以下三种⏹ 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。

⏹ 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。

⏹ 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、转速控制的要求和调速指标（1）调速——在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（有级）或 平滑地（无级）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、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起，制动尽量平稳调速指标：调速范围、静差率称为调速系统的稳态性能指标⏹ 调速范围：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 其中nmin 和nmax 一般都指电机额定负载时的转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的转速⏹ 静差率：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 ∆nN ，与理想空载转速 n0 之比，称作静差率 s ，即 或用百分数表示 式中 ∆n N = n 0 - n N 显然，静差率是用来衡量调速系统在负载变化时转速的稳定度的。

它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速的稳定度越高。

因此，调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。

电力拖动自动控制系统考纲及试题

电力拖动自动控制系统考纲及试题

电力拖动自动控制系统考纲及试题直流调速系统一判断题5串级调速系统的容量随着调速范围的增大而下降。

（Ⅹ）6交流调压调速系统属于转差功率回馈型交流调速系统。

（Ⅹ）7普通串级调速系统是一类高功率因数低效率的仅具有限调速范围的转子变频调速系统。

（√）9交流调压调速系统属于转差功率不变型交流调速系统。

（Ⅹ）13转差频率矢量控制系统没有转子磁链闭环。

（Ⅹ）计算转子磁链的电压模型更适合于中、高速范围，而电流模型能适应低速。

9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。

（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。

（√）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。

（Ⅹ）16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。

二选择题2绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（B）A0S1，输出功率低于输入功率BS0，输出功率高于输入功率C0S1，输出功率高于输入功率DS0，输出功率低于输入功率4绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（C）Ａnn1，输出功率低于输入功率Bnn1，输出功率高于输入功率Cnn1，输出功率高于输入功率Dnn1，输出功率低于输入功率5与矢量控制相比，直接转矩控制（D）A调速范围宽B控制性能受转子参数影响大C计算复杂D控制结构简单7异步电动机VVVF调速系统中低频电压补偿的目的是A补偿定子电阻压降B补偿定子电阻和漏抗压降C补偿转子电阻压降D补偿转子电阻和漏抗压降8异步电动机VVVF调速系统的机械特性最好的是（D）A恒压频比控制B恒定子磁通控制C恒气隙磁通控制D恒转子磁通控制9电流跟踪PWM控制时，当环宽选得较大时，A开关频率高，B电流波形失真小C电流谐波分量高D电流跟踪精度高4系统的静态速降△ned一定时，静差率S越小，则（）。

电力拖动自动控制系统复习题

电力拖动自动控制系统复习题

电 力 拖 动 自 动 控 制 系 统 复 习 题 一、填空题1. 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 统）、 直流斩波器和脉宽调制变换器（PWM ）。

2. 转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是 饱和非线性控制、准时间最优控制 和转速超调 。

3. 交流异步电动机变频调速系统的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制 和恒电流控制三种。

4. 变频器从结构上看，可分为 交交变频、交直交变频 两类，从变频电源性质看，可分为 电流型 、电压型两类。

6. 异步电动机动态数学模型是一个 高阶、非线性、强耦合 的多变量系统 。

7. 常见的调速系统中，在基速以下按 恒转矩调速方式，在基速以上按恒功率调速方式。

8. 调速系统的稳态性能指标包括 调速范围 和静差率 。

9. 反馈控制系统的作用是：抵抗扰动 ， 服从给定 。

10. VVVF 控制是指逆变器输出 电压 和频率 可变的控制11.转速、电流双闭环调速系统当中，两个调节器采用 串级 联接，其中转速反馈极性为 负反馈 、电流反馈极性为 』反馈。

1. 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. 无静差调速系统的 PI 调节器中P 部份的作用是（D ） 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3. 异步电动机变压变频调速时，采用（ B ）控制方式，可获得一线性机械特性。

A 、U1 / f1 =常值； B 、Eg/f1=常值； C 、Es/f1 =常值；D 、Er/f 仁常值 4. 一般的间接变频器中，逆变器起（ B ）作用。

A 、调压；B 、调频；C 、调压与逆变；D 、调频与逆变5. 转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制（ C ）oA 、电机的调速精度；B 、电机的动态转矩；C 、电机的气隙磁通；D 、电机的定子电流6 •转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是（B ）A • PIDB • PIC . PD • PD7 •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，则静差率 （A ）5.相异步电动机的数学模型包括: 电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程 12、 直流斩波器的几种常用的控制方法：①T 不变，变ton ―― 脉冲宽度调制（PWM ）:②ton 不变，变 T ―― 脉冲频率调制（PFM ）；3ton 和T 都可调，改变占空比一一混合型 。