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自动化（本科）专业电力拖动自动控制系统辅导材料（2014年4月）一、单选1磁平衡式霍尔电压传感器电压的测量范围为 【 】A10V-6400VB1V-1000V C0.25V-10000V D无穷大2不是典型系统的是【 】A“0”型系统B型系统 C型系统 D型系统3不是开环伺服系统的组成的是 【 】A驱动电路 B执行元件 C被控对象 D中间环节 4变频器故障失速指的是 【 】A变频器有输出，电动机自由停车 B变频器停止输出，电动机正常运行 C变频器停止输出，电动机自由停车 D变频器有输出，电动机正常运行 5、象限的PWM变换电源工作在象限时是 【 】A降压斩波方式 B升压斩波方式 C升降压斩波方式 Dzeta方式 6对电流互感器描述不正确的是 【 】A可以在不切断电路的情况下，测得电路中的电流 B二次侧必须可靠接地 C不允许二次侧开路 D快速性要求比较高的过电流保护采用电流互感器作为电流检测元件7将模拟量送入计算机前必须进行数字量化，量化系数K的定义为 【 】A计算机内部存储值/物理量的实际值 B计算机外部存储值/物理量的实际值 C计算机内部存储值/外部存储器的实际值 D计算机物理量/内部存储值的实际值 8机械特性下倾的斜率大小称为机械特性的硬度，下倾斜率越大，硬度【 】A越大 B越小 C不变 D为0 9直流电动机调压调速系统的核心部件是 【 】A可控直流电源 B他励直流电动机 C平波电抗器 D电枢电阻 10霍尔电流传感器电流的测量范围为【 】A0.25A-10000A B10A-6400A C-0.25A-0.25A D无穷大11不在机电装置能量方程等式右侧项的是【 】A耦合电磁场内储能的增加B机电系统内部的能量损耗C输出的机械能 D由电源输入的电能12PWM单象限变换电源是一个 【 】A降压斩波电路 B升压斩波电路 C升降压斩波电路 D电流可逆斩波电路 13调速系统的动态指标的扰动静差为 【 】A B C D 14同步电动机以同步转速旋转，转速与频率固定关系为 【 】A B C D 15典型型系统当以开环频率特性相角裕量最大为设计目标时，应将交越频率设计在两个角频率几何中点处，这种设计准则称为【 】A对称最佳准则 B准时间最优准则 C准则 D寻优准则16直流电动机励磁磁通与励磁电流关系为【 】A两者成正比 B两者成反比 C两者不成比例 D两者相等17半控型或有续流二极管的相控整流电路输出平均电压为 【 】A负值 B零值 C小于等于零 D大于等于零18不属于可逆直流调速系统的控制器的是 【 】A转速调节器 B电流调节器 C转速和电流检测单元 D电压调节器19不是交-直-交方波逆变器变压变频调速系统中晶闸管移相调压缺点的是【 】A可控整流带来功率因数滞后B电容充放电带来电压调节延时 C不能平滑调节电动机的转速 D电压和频率的分开调节所带来的动态不协调20串级控制系统的动态设计的顺序是【 】A从内环到外环 B从外环到内环 C从前到后 D从大到小21配合控制时可逆相控整流供电的直流调速系统两组变流器设定min为了防止 【 】A出现直流环流 B出现逆变失败 C出现交流环流 D出现逆变颠覆 22不是DSP实现直流电动机双环控制的软件组成的是 【 】A初始化程序 B主程序 C中断程序 D判断程序 23电流跟踪型PWM方法中,决定逆变电路相应功率开关器件的通断的是 【 】A指令信号和反馈信号的瞬时值比较 B电压信号和电流信号的瞬时值比较 C输入信号和输出信号的瞬时值比较 D输入信号和反馈信号的瞬时值比较 24半控型或有续流二极管的相控整流电路对应于直流电动机工作状态为 【 】A正向电动运行 B制动运行 C反向电动运行D发电制动运行 25不是通用变频器主电路的构成的是 【 】A整流电路 B中间直流环节 C逆变器 D中间交流环节26弱磁调速属于 【 】A恒功率调速 B恒转矩调速 C恒磁通调速 D恒电压调速27配合控制时可逆相控整流供电的直流调速系统两组变流器设定min为了防止 【 】A出现直流环流 B逆变失败 C出现交流环流 D整流失败 28三相相控整流电路输出的脉波数为 【 】A4 B2 C6 D3 29机电装置能量方程等式左侧的量是【 】A耦合电磁场内储能的增加 B机电系统内部的能量损耗C输出的机械能 D由电源输入的电能30正弦波永磁同步电动机可以像异步电动机一样超过基频弱磁升速，运行于 【 】A恒电流区 B恒转矩区 C恒转速区 D恒功率区31不是数字控制电力拖动系统的优点的是 【 】A集成度高，降低成本 B不存在温漂，计算准确 C可以实现复杂的功能，连线少 D不会给被控对象带来较大的扰动 32不是风机类负载的是【 】A通风机B水泵 C油泵 D车床 33感应同步器是一种电磁式的 【 】A位置检测元件B位移检测元件 C速度检测元件D角度检测元件34调制度m的定义为 【 】A调制波和载波的电压峰值之比 B调制波和载波的电流峰值之比C调制波和基波的电压峰值之比 D调制波和谐波的电流峰值之比35转速开环电压型变频调速系统中环形分配器的触发器为 【 】AD触发器 BT触发器 CRS触发器 DJK触发器36不是模拟检测技术的是 【 】A直流测速发电机 B电流互感器 C感应同步器 D霍尔电流电压传感器 37直流电动机长时间运行发热主要取决于 【 】A电枢电流 B励磁电流 C额定电流D励磁电压38不是磁路中铁心的作用的是 【 】A增磁作用 B串联磁路中的磁隙降低铁心的增磁功能 C使磁通在空间沿一定的路径分布 D增大励磁电流39PWM-M系统工作在第、象限时会出现 【 】A电压泵升现象 B电流突变现象 C能量回馈现象 D能量吸收现象 40可逆相控整流电路的构成是【 】A半控晶闸管整流装置 B全控晶闸管整流装置C正反向晶闸管反并联整流装置 D不可控整流装置 41直流脉宽调制变换电源，是可控直流电源的另一种主要形式，它亦称为 【 】A直流斩波器 B静止变流器 C相控变流器 D旋转变流机组 42不是PID调节参数的整定方法的是 【 】A积分分离法 B扩充阶跃响应曲线法 C试凑法确定PID参数 D扩充临界比例度法43确定运动电动势的方向习惯用的定则是 【 】A右手定则 B左手定则 C右手螺旋定则 D左手螺旋定则44不是交-直-交方波逆变器变压变频调速系统中斩波调压的优点 【 】A输入功率因数高 B动态响应快 C使用较高的斩波频率缩短调节时间延迟 D能平滑调节电动机的转速45调制度m的范围为 【 】A小于1 B01之间 C小于0 D大于1 单选答案1.A 2.D 3D 4.C 5.B 6.D 7.A 8.A 9.B 10.A11.D 12.A13.A 14.D 15.A16.A 17.D18.D 19.C 20.A21.A 22.D23.A 24.A 25.D26. A 27.B28.C 29.D 30.D31.D 32.D33.B 34.A 35.A36. C 37.A38.D 39.A 40.C41.A 42.A43.A 44.D 45.C二、多选1调速技术中调转差率的是【 】A变压恒频调速B绕线转子异步电动机转子串级调速 C变极对数调速 D转差离合器调速 E变压变频调速2交流电动机的特点有【 】A结构简单，无电刷 B制造成本低 C使用环境要求低 D制造成本高 E最高电枢电压能达到1KV 3属于交流电动机的是【 】A笼型异步电动机B永磁同步电动机C步进电动机D开关磁阻电动机E绕线转子异步电动机4数字控制系统的不足之处是【 】A存在采样和量化误差 B响应速度往往慢于专用的硬件和模拟电路 C采样时间造成的延时可能引起系统的不稳定D软件编写人工费用高 E对于软件实现的功能，不容易使用仪器观测，不容易调试 5与直流电动机的相似性在自控同步电动机发展中得到了多种称谓，它们是【 】A无刷直流电动机 B电子换向电动机 C无换向器无刷电动机 D永磁同步电动机 E有刷直流电动机 6同步电动机的有 【 】A直流励磁同步电动机 B永磁同步电动机C正弦波永磁同步电动机 D梯形波永磁同步电动机E步进电动机7对机床伺服系统的基本要求是 【 】A稳定性好 B精度高 C动态响应好 D转子内阻特别 E控制绕组电压可以调节 8属于模拟检测技术的是 【 】A直流测速发电机 B电流互感器C取样电阻测电流 D霍尔电流电压传感器 E感应同步器 9电力拖动电梯位置控制系统对于电梯速度控制的要求 【 】A满足轿厢的运行规律 B准确地进行搜索和判断C平层功能 D忽略不计转矩控制环的响应时间E不限制加速度的变化率 10运动控制系统常用的传动方式 【 】A液压传动 B气压传动 C电力传动 D机械传动E电子传动11属于数字检测技术的是【 】A增量式光电旋转编码器的转速检测原理B绝对式光电编码器的位置检测原理C旋转变压器的测角原理 D无刷旋转变压器与数字转角变换器 E感应同步器12调速系统动态指标的跟踪性能是 【 】A上升时间 B超调量 C调节时间 D调速范围 E稳定性13自控同步电动机的特点有【 】A用电子换向器取代了机械式换向器和电刷 B自我控制 C动态响应达到类似直流电动机的水平D电流和磁链之间的相位角可以加以控制 E使用高能磁材料14按气隙磁链定向的直流励磁同步电动机矢量控制系统为了突出主要问题，作了以下假定【 】A同步电动机为隐极结构B忽略阻尼绕组 C忽略磁路的非线性D忽略定子电阻和漏抗的影响 E不用必须限制电枢动态电流的幅值15对于转矩角的描述正确的是【 】A，定、转子磁极在同一轴线上，磁拉力最大B，转矩与转矩角成正弦函数关系C，转矩最大D，定、转子磁极在同一轴线上，斥力最大E，转矩为负值多选答案1. ABD 2. ABC 3. ABCDE 4. ABCDE 5. ABC6. ABCD 7. ABC 8. ABCD 9. ABC 10. ABC11. ABCDE 12. ABC 13. ABCDE 14. ABCD 15. ABCDE三、填空1在载流导体周围存在磁场，磁场与产生磁场的电流之间的关系由（ ） 表述。2同步调制低速下载波频率过低，谐波频率也过低，实用中常采用（ ） 方法。3可逆直流调速系统要求直流可调电源、控制器都是可以（ ） 。4一般为了实现转速无差调节，转速调节器都选用PI调节器，使得转速环一般总是设计成（ ）系统。5转速电流双闭环直流调速系统通过反馈控制系统的设计来提高系统的动态抗干扰性的 前提是（ ）。6转速开环电压型变频调速系统给定积分器的功能是将阶跃给定信号转变成（ ） 。7异步电动机的转矩公式为Te= （ ） 。8带电流截止负反馈的机械特性可称为 （ ） 。9工作在超前功率因数下的同步电动机定子绕组中的感应电动势可以实现晶闸管换流， 使驱动它的逆变器既简单又经济，这样的逆变器称为（ ） 。10交-直-交电流型方波逆变器电路6个电容起到 （ ） 作用。11衡量一个速度控制系统性能优劣的指标，一般分为稳态指标、动态指标、（ ） 指标。12自控变频同步电动机调速的特点是在转子轴上安装 （ ） 。13四相开关磁阻电动机调速系统中相电流稳态值的大小使用（ ）技术控制。14绕线转子异步电动机串级调速系统中转差电压需要经过二极管整流为直流，再经过晶 闸管（ ） ，才能将转差能量回送电网。15转矩磁链闭环转差控制电流跟踪PWM变频调速系统采用磁链闭环是为了缓解（ ） 问题。16交-直-交电压型方波逆变器电路每只晶闸管导通时间为（ ）电角度所对应的时间。17转速开环电压型变频调速系统电压频率转换器的功能是将与速度给定对应的电压信号 转换成相应频率的（ ） 。18同步电动机自控运行方式所用变频器不是独立的，受安装在转子轴上的（ ）控制。19转速闭环转差频率控制有 （ ） 的缺点。 20步进电动机基本上属于 （ ） 电动机，每一个数字脉冲对应移动一步或者旋转一个确定的角度。21电磁铁以磁场作为耦合场的机电装置，它由固定铁芯、（ ）和两者之间的气 隙组成一个磁路。22交流电动机的基本原理之一是在电动机空气隙中产生一个旋转的、（ ）的磁场。23恒转矩负载特性分为反抗性恒转矩负载和 （ ） 。24若存在两个或两个以上的线圈，处于同一介质，则两线圈之间就会有磁通的交链，可 以用 （ ） 来表征。25铁心损耗包括涡流损耗和 （ ） 。26用转速表示的电力拖动系统的运动方程式为 （ ） 。27同步电动机他控运行方式是用独立的变频电源控制（ ）的速度。28固定调制比P值的调制叫做（ ） 。29转速、电流双闭环直流调速系统中有3个主要的扰动输入，它们分别是负载电流、电网电压和 （ ） 。30转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是（ ）。填空答案1. 安培环路定律2. 分段同步调制 3. 有源逆变 4. 典型型 5. 由扰动引起输出偏差 6. 斜坡信号7. 8. 挖土机特性9. 负载换流逆变器 10. 强迫换流 11. 抗扰性 12. 位置传感器13. 滞环PWM 14. 可逆运行 15. 磁通漂移 16. -1800 17. 脉冲信号 18. 位置传感器 19. 磁通漂移 20. 数字电动机 21. 可动衔铁 22. 正弦分布 23. 位能性恒转矩负载 24. 互感25. 磁滞损耗 26. 27. 同步电动机 28. 同步调制 29. 电枢电流断续 30. ACR四、名词解释1调速范围调速范围也称调速深度，是指在能满足一定的调速性能指标的条件下，调速系统所能稳定运行的最高转速和最低转速的比值。用D表示。2串联磁路 组成该磁路各段的刺痛是一个磁通，分段均匀磁路，这种磁路称为串联磁路。3连续导电模式 连续导电模式 是指电感电流在一个周期内是断续的也就是有一段时间电感电流为零。4转速调节器积分退饱和超调 起动将结束时的转速超调是由于ASR中的积分作用的退饱和引起的，因此也称为转速调节器积分退饱和超调。5智能功率模块一种先进的功率开关器件，具有GTR(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点,以及MOSFET(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。6简述通用变频器基本结构的主要组成。通用变频器主要由主电路、控制电路、检测与保护电路、接口电路和各种外设组成。7简述双闭环系统直流可调电源的设计。 电流调节器ACR的输出是可调直流电源的输入值，首先选定ACR的输出限幅值，对应于直流电源最大输出电压。根据直流电动机的稳态电压平衡方程，保证额定转速时，直流电源仍能提供最大电枢电流。并留有一定余量选择适当的电源放大倍数。8简述前馈控制的原理。 前馈控制又称扰动补偿，它与反馈调节原理完全不同，是按照引起被调参数变化的干扰大小进行调节的。在这种调节系统中要直接测量负载干扰量的变化，当干扰刚刚出现并能被测出时，调节器就能发出调节信号使调节量作相应的变化，使两者在被调量发生偏差之前抵消。9写出典型型和型系统的开环传递函数。10V-M系统采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统（即晶闸管电动机调速系统，简称V-M系统，又称静止Ward-Leonard系统。V是晶闸管可控整流器，它可以是任意一种整流电路，通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，从而改变整流输出电压平均值 ，实现电动机的平滑调速。11磁阻转矩 永磁同步电机在不考虑齿槽效应的前提下，磁阻转矩主要来自于电机的凸极效应，即PMSM电机转子为内嵌磁钢，电机转子会受到一个朝向磁阻小的方向一个力，我们称之为磁阻转矩12扰动 电力系统中的”扰动”的概念大多数情况下是指功率的波动，而其中又主要是有功功率波动，即是负荷的变动和发电机出力的变动或者由于系统参数的突然改变带来的系统功率波动。13准则设计法 以闭环谐振峰值最小为准则的设计方法称为准则设计法14准则 以开环频率特性相角裕量最大为设计目标时，应将交越频率设计在和的几何中点处，称为电子最佳设计，这种设计准则亦称为准则。五、简答1简述典型系统类型。r=1称为型系统，它是阶跃输入无静差的；r=2称为型系统，它是斜坡输入无静差的。r2的情况较为少见，且r2时对系统的稳定性设计较为复杂， 在实际工程应用中较少采用。2简述转速单反馈闭环直流调速系统的局限性。1）响应速度慢，由于电气的时间常数Tl一般较大，使得Rn(s)的调节作用要经过Tl的延时才能产生相应的电枢电流Id(电磁转矩Te)，调节转速偏差，使转速调节的速度受到限制。2）抗扰性能差，主要是当可调直流电源参数发生扰动时，例如电网电压变化会引起电源放大倍数Ks的变化；或者相控整流电源电流断续时使得电源放大倍数Ks和电枢电阻R等效大幅变化使得闭环系统的开环传递函数发生变化。3）电枢电流动态过冲大，由于电枢的大惯性，在动态过程中很容易发生电枢电流大幅过冲，对电动机和直流电源的安全运行不利。3简述逆变器产生谐波对电动机有害的影响。逆变过程中产生的谐波，进入电动机后，可能会导致电机发生：1）、剧烈震动；2）、巨大噪音；3）、绝缘快速老化，乃至烧毁；4简述双闭环系统电流调节器的设计。电流反馈控制内环以Ui*为给定输入，以Id为输出。电流环设计时，可以近似认为Ea保持不变，暂时不考虑Ea的作用。为了抑制检测噪声干扰，为电流检测环节设计一个时间常数为Toi的惯性滤波环节。为了设计上的方便处理，在电流给定通道中也设置一个相同的惯性滤波环节。根据Tl和TSi的取值不同可以对电流环采取不同的设计方法。一般来说将电流环设计成典型型系统，可以满足电流调节的要求。5隐极同步电动机同步电动机的结构和同步发电机基本相同，转子也分凸极和隐极。隐极式转子与定子相仿，在圆周上刻有槽和齿，有槽部份约占三分之二，激励绕组分布于槽中，无槽部分为大齿。凸极式多为低速的水轮发电机，转子激励绕组绕在磁极上，磁极再安装在轴幅上，磁极表面还有阻尼绕组。6开环调速系统转速开环，就是信号不反馈给输入端参与调节控制，这种系统由给定值直接控制被控量，信号的流向是单方向传递。7空间矢量矢量空间（或称线性空间）是现代数学中的一个基本概念。是线性代数研究的基本对象。 矢量空间是可以缩放和相加的对象的集合。矢量空间的一个直观模型是矢量几何，几何上的矢量及相关的运算即矢量加法，标量乘法，以及对运算的一些限制如封闭性，结合律，已大致地描述了“矢量空间”这个数学概念的直观形象。8间接型矢量控制系统 磁链开环转差频率矢量控制系统的磁场定向由磁链和转矩给定信号确定，靠矢量控制基本方程保证，并没有用磁链模型实际计算转子磁链及其相位角，所以属于间接型磁场定向，也可以称为间接型矢量控制系统。9最大速降时间 从扰动开始到出现最大转速降所经历的时间，称为最大速降时间。10简述开环直流调速系统的局限性。在启动或大范围阶跃升速时，电枢电流可能远远超过电机额定电流，可能会损坏电动机，也会使直流可调电源因过流而烧毁。因此必须设法限制电枢动态电流的幅值。开环系统的额定速降一般都比较大，使得开环系统的调速范围D都很小，对于大部分需要调速的生产机械都无法满足要求。因此必须采用闭环反馈控制的方法减小额定动态速降，以增大调速范围。开环系统对于负载扰动是有静差的。必须采用闭环反馈控制消除扰动静差11简述直流调速系统增加电流内环的优点。电枢电流的快速变化不再受大的电气时间常数的限制，使响应速度更快。在电流内环前向通道中的各种扰动量，都会被有效抑制。使得系统抗电网电压扰动的能力更强，也使得电枢电流断续引起的系统非线性不再会威胁闭环系统的稳定性。利用转速调节器的输出限幅特性，可自然实现“电流截止特性”12简述绕线转子异步电动机调速的方法。 1） .转子串电阻调速2） .串级调速3） 双馈调速13简述双闭环系统转速调节器的设计。对于转速外环而言，设计成典型型系统之后的电流环只是一个被控对象环节。因此转速环设计的第一步是求出电流环的闭环传递函数。然后将转速环设计成某种典型系统。六、论述1.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速降为8 r/min。（1）如果将开环放大倍数提高到30，计算它的速降的值。 闭环系统的转速降n1为开环系统转速降n的1/(1+K)，按已知条件K=15可以求出开环系统的转速降 n=n1(1+K)=8*(1+15)=128r/min K=30时的转速降n2=n/(1+K)=128/(1+30)=4.13r/min（2）在同样静差率要求下，调速范围可以扩大的倍数。 调速范围可以扩大n1/n2=8/4.13=1.94倍 2.转速、电流双闭环调速系统中，ASR、ACR均采用PI调节器，已知参数：电动机：PN=3.7KW，UN=220