电力拖动自动控制系统.doc

1,什么是脉宽调速系统？直流脉宽调速系统有什么特征？答：直流毛宽调速系统通常是指，由门极可关断晶闸管（GTO）双极型电力晶体管（BJT）电力场效应管，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等电力电子器件构成脉宽调制放大器对直流电动机电枢供电的自动调速系统。主要特征：主电路线路简单。使用功率元件少；开关频率高，电流容易连续，脉动小，电机运转平稳，损耗少。系统低速性能好。稳态精度高，调速范围宽；系统的频带宽，快速性能好，动态抗扰能力强；调速装置效率和电网功率因素高等特点2单极式和双极式脉宽调制变换器的主要区别是什么？答：在一个周期内，电枢两端UAB只有正或负一种极性，为单极式脉宽调制变换器；若在一个周期内，电枢两端UAB有正有负两种极性，为双极式脉宽调制变换器3泵升电压是怎样产生的？对系统有什么影响，如何抑制？答：当脉宽调速系统的电动机减速或停车时，存在电动机和负载转动部分的动能将变成电能，并通过PWM变换器电路回馈给直流电源，一般直流电源由不可控整流器供电，不可能向电网回馈电能，只好对滤波电容器充电而使电源电压升高，产生所谓的泵升电压。影响：使脉宽调制变换器电路过电压抑制：适当的增大电容的容量，限制泵升电压的数值，在大容量或负载惯量变化大的调速系统中，不能仅用贮能电容器来限制泵升电压。还应采用泵升电压限制电路来抑制泵升电压的数值。4在同一臂的两个电力晶体管的导通和关断的转换过程中，为什么要设置先关后开的死区时间？答：避免发生同臂的上下两答有通的事故5脉宽调速系统的开关频率是否越高越好，为什么？答，不是，脉宽调制变换器的开关频率越高，电机电枢电流脉动越小，且容易连续，从而提高了调速系统低速运行的平稳性，同时。电流脉动小时，电动机的附加损耗也小，因此。从这些方面看，脉宽调制变换器的开关频率越高越好，但对于开关损耗，随着开关频率的提高，电力晶体管的动态开关损耗便会成比例增加，从脉宽调制变换器传输效率最高的角度出发，能使总损耗最小的开关频率。6双闭环脉宽调速系统的动态结构和双闭环晶闸管直流调速系统有什么不同？答：唯一不同之处是用脉宽调制变换器取代晶闸管整流装置。7转速，电流双闭环调速系统起动过程有哪几个主要阶段？在第2阶段中转速调节器，电流调节器的输出是否饱和？为什么？答：有不饱和，饱和，退饱和3个阶段，一直饱和，第I阶段为电流上升阶段，第II阶段为恒流升速阶段，第III阶段为转速调节阶段，在第II阶段中转速调节器，ASR一直是饱和的，转速环相当于开环状态，而电流调节器不饱和，电流调节器对系统进行恒流调节。8双闭环调速系统在起动过程的第II阶段中，电流调节器如何进行调节以维持电流恒定？答：在这个阶段中，因为NN，ASR一直是饱和的，转速环相当于开环状态，而电流调节器不饱和，电流调节器对系统进行恒流调节，I基本恒定。因而电动机恒加速起动，转速线性上升，电动机反电动势W随着转速的上升也线性增大，这是电流调节系统的一种线性渐增扰动量，它使Id略低于Im，Ui也略为下降，Ui0，ACR则及时调节，NEImUiUiUctUdoId，知道Id恢复为Im为止，在n不断上升至n过程中，这种调节过程也不断的进行，可见，由于ACR的调节，Uct和Udo也基本上按线性增长，以此克服E渐增的扰动，维持IdIm9双闭环调速系统稳定运行时，两个带有限副输出的PI调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为什么？答：Un=Un-Un=0 Ur=Uv-Uv=0Un=Un=an Ud=UdoKS=Cen+RIdKS=CenUm*d+RIdKS10.在双闭环调速系统中，转速调节器，电流调节器各起什么作用？答：在电流调节器的作用1在起动过程第II阶段里，在ASR的配合下，保证电动机在允许最大电流下恒加速起动，起到最短时间控制作用2对电网电压的波动起及时抑制作用3当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流最大值，从而起到快速的过电流保护作用，当过电流故障清除时，系统又能自动回复正常工作4在转速调节作用中。使电流跟随给定电压Ui*的变化转速调节器的变化1在起动过程第II阶段里。输出电压饱和，为电流环进行恒流调节提供最大电流给定的条件，以实现最快起动过程2对发生在转速环内的扰动，在它的调节下，均能实现转速无静差，起到抗扰作用3其输出限副值决定余允许的最大电流，间接起到限流作用4在系统稳态运行时，使转速N跟随其给定信号电压U的变化，起到现实转速无静差的控制作用11.改变闭环调速系统开环放大系统K的大小，这对闭环系统的静态指标和动态性能将有什么影响？答：K值变大，静态性能指标变好，动态性能变差，K值变小，静态指标变差，动态性能变好；两者如果发生矛盾，只能采用恰当的动态校正措施加以调节解决12对于V-M开环系统，电压负反馈系统，转速负反馈系统。在相同的转速，开环放大系数K和负载下，哪一种调速系统精度最高？哪一种居中？哪一种最差？为什么？答：转速负反馈精度最高，电压负反馈居中。开环系统最差13增加负载后V-M开环调速系统的转速会降低的根本（实质性）原因是什么?但V-M转速负反馈调速系统又能使转速回升的根本原因是什么? 解：当负载发生变化，例如负载电流增加时，如果没有人进行干预，由于主回路电阻压降Rid增大，使加到电枢两端的电压减小，从而导致转速降低，V-M转速负反馈调速系统，当负载变化时，整流器输出电压也相应变化，从而维持转速不变。14.当交流电源电压下降时，试分析V-M转速负反馈有静差调速系统对这种扰动的调节过程答：Un*UnUdaUdonUnUnUdaUdU15积分调节器有哪些主要功能特点？采用积分调节器的转速负反馈调速系统。为什么能使转速无静差？答 1缓解作用 2积累作用 3记忆作用 4动态放大作用16.采用PI调节器的转速负反馈调速系统，为什么能够较好的解决系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾？答：若I调节器初始状态为零，随着时间的增长输出逐渐增大，这表明I调节器的动态放大系数是自动变化的。当停止积分输出时。放大系数达到最大，等于放大器本身的开环放大系数，利用I调节器这一重要特点，就能巧妙的处理好调速系统静态和动态性能之间的矛盾。因为它能使系统在稳态时有很大的放大系数，从而使静态偏差极小，理论上消除偏差；而在动态时又能使放大系数大为降低。从而保持系统具有良好的稳定性。17. 试比较反馈控制与补偿控制差别。解:电流正反馈和电压（或转速）负反馈是两种性质完全不同的控制作用，后者属于被调量的负反馈，体现反馈控制规律，在有差调速系统中，放大系数K值越大，静差越小，但不能消除，但前者作用不同，从静态特性方程可以看出，它不是用（1+k）去除n项以减小静差而是用一个正项去削弱甚至抵消系统中负的速降项，从这个特点来看，电流正反馈不属于“反馈控制”，而称为“补偿控制”切当。一，直流他励电动机的调速方法：1，改变电枢供电电压Ud2,改变励磁磁通3，改变串接于电枢回路中的附加电阻二，Ce=Ke%n 电动机在额定磁通下的电动势转化三，V-M调速系统的机械特性四，当负载电流较小或回路电感量不够大，致使电动机电流断续时，调速系统的机械特性变得复杂。五，比较电流断续和连续的机械特性：电流断续时的机械特性显著特点是：机械特性很软，呈显著非线性，表明晶闸管整流器等效内阻陡增；理想空载速n0变得较高。六，生产机械要求电动机在额定负载时所提供的最高转速nmax与最低转速nmin之比称为调速范围，表示为D=nmax/nmin七，系统在某一转速下稳定运行，当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之比叫做静差率 S=nn/n0 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，它跟机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速稳定度越高。八，D=nnS/nn(1-S)上式未调速范围，静差率和转速降落三者之间的关系1）调速范围和静差率这两项指标是相互联系的。2）上述是按最低转速时对应的静差率推到出来的，设计时必须按照最低转速的静差率进行设计，如果低速时的静差率 能满足设计要求，那么高转速的静差率自然就能更好地满足要求了。3）各类生产机械的工艺要求不同，对调速系统提出的静态指标（D与S）往往也有不同。九，开环调速系统存在一个主要问题是：开环调速系统在满足静差率要求下能达到的调速范围是很小的，其根本原因就是额定负载时静态速降太大。十，转速负反馈闭环调速系统是由一些典型环节组成的。十一，闭环调速系统的静态性能可知，在闭环系统中设置一个比例放大器，增大开环放大系数K值，对扩大调速范围减少静态速降非常有利。十二，检测的质量直接关系到系统的品质，因此对检测环节的主要要求是：其输入输出呈现线性相关系，精度高，响应快，稳定，应与主回路相互隔离。第二章一，