陈伯时电力拖动自动控制系统Ⅳ复习题考试题

1、1 判断题（ 20 分，1020 小题）范围广，2 选择题（ 20 分，1020 小题）内容深，细节区分3 填空题（ 10 分， 10 小题）4 设计题（ 10 分， 2 小题）5 简述题（ 10 分， 2 小题）6 无传感器算法：磁链、转矩的计算算法异步电动机转子磁链和定子磁链的估算、转矩的估算7 分析计算题（ 20 分， 3 小题）直流调速系统一 判断题1 弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。（X）2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（V）3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实

2、现制动。（V）4 直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（V）5 静差率和机械特性硬度是一回事。 （ X ）6 带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（ X ）Uk的大小并非仅取决于V)7电流转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压速度定 Ug* 的大小。8 双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（ X ）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。（V）11双闭环可逆系统中， 电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（X）与开环系统相比，单闭环调速系

3、统的稳态速降减小了。（ X ）12a = B配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（V）13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为 PID调节器时转速总有超调。（X）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。 （V）15 闭环系统可以改造控制对象。 （V）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。17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（V）18直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（X）乜圧坏涯右 个車鉴的缺点足：电压反诙信号屮所含储渣分品牝從较山 然府为了保讥 系统的动

4、态性能电斥反诸虺波时制常蠶兄不能*大a这样+常常给调节泵统带来瞎菠卜扰: 严遼时甚至造応奚统航荡，只有用谨樹滙波的方法才能脾决u肖然，炖抗扰作川:,电压环疑冇址扰越性的阖曲对电网电理波动来说，电圧环比电 流坏的调节更为陵时19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。（V）20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。（V）的工柞妆芯1E伺运行正向制动1丑向劃韵皑輻端电施餐性*丰电枢电谎拽性十+电动机徒转方向十+=區愤盘电电动届闸世工作的组厠釉vt态itfl.整淵丄:纽一道亚机械抽性所声猱限1*二注I盂中答緻的扱崔力口正河电动运行吋为*十*二选择题1直流双闭环调速系统中出现电源电压

5、波动和负载转矩波动时，（A ）。A ACR抑制电网电压波动，ASR抑制转矩波动B ACF抑制转矩波动，ASR抑制电压波动C ACR放大转矩波动，ASF抑制电压波动D ACR放大电网电压波动，ASR抑制转矩波动2桥式可逆PW变换器给直流电动机供电时采用双极性控制方式，其输出平均电压Ud等于（B）C UdA UdtonTUBsUd2tonUTs3与机组相比，相控整流方式的优点是（A、B、C D），缺点是（E、F ）A功率放大倍数小于1000倍 BC控制作用的快速性是毫秒级DE高次谐波丰富F可逆运行容易实现 占地面积小，噪音小 高速时功率因数低4系统的静态速降厶ned定时，静差率S越小，则（A调速范

6、围D越小B额定转速ned越大C调速范围D越大额定转速ned越大5当理想空载转速no相同时，闭环系统的静差率 $与开环下的Sk之比为（D ）A 1B 0C 1+KD 1/6速度单闭环系统中，不能抑制（A调节器放大倍数BC负载D（K为开环放大倍数）（1+K）D ）的扰动。电网电压波动 测速机励磁电流7转速一电流双闭环不可逆系统正常稳定运转后，发现原定正向与机械要求的正方向相反，需改变电机运行方向。此时不应（ C ）。A调换磁场接线B调换电枢接线C同时调换磁埸和电枢接线D同时调换磁埸和测速发电机接线8 一个设计较好的双闭环调速系统在稳态工作时（C ）0A两个调节器都饱和B两个调节器都不饱和C ST饱

7、和，LT不饱和 D ST不饱和，LT饱和9a = B配合控制有环流可逆调速系统的主回路中（D）A既有直流环流又有脉动环流B有直流环流但无脉动环流C既无直流环流又无脉动环流D无直流环流但有脉动环流10普通逻辑无环流（既无推B又无准备）可逆调速系统中换向时待工作组投入 工作时，电动机处于（B ）状态。A 回馈制动 B 反接制动 C能耗制动 D 自由停车11双闭环直流调速系统电流环调试时，如果励磁电源合闸，电枢回路亦同时通电，给定 由ACR输入端加入且产生恒定的额定电流，则（）。（假定电机不带机械负载）A电机会稳定运转B电机不会运转 C 电机会加速到最高转速D过流跳闸12速度单闭环系统中，不能抑制（

8、）的扰动。A调节器放大倍数B电网电压波动C负载D测速机励磁电流13 a = B配合控制有环流可逆调速系统的主回路采用反并联接线，除平波电抗 器外，还需要（）个环流电抗器。A 2 B 3 C 4 D 114转速PID调节器的双闭环系统与转速 PI调节器的双闭环系统相比，（C） A抗负载干扰能力弱B动态速降增大C恢复时间延长D抗电网电压扰动能力增强15输入为零时输出也为零的调节器是A P调节器B I调节器C PI调节器D PID调节器16下列电动机哪个环节是比例惯性环节Ud(s)n(s)Ud(s)I(s)ld(s)Ud(s)-E(s)E(s)ld(s)-lfz(s)17直流电动反并联晶闸管整流电源

9、供电的可逆调速系统给定为零时，主要停车 过程是A本桥逆变，回馈制动B它桥整流，反接制动C它桥逆变，回馈制动D自由停车18直流电动一组晶闸管整流电源供电的不可逆调速系统给定为零时，主要停车 过程是A本桥逆变，回馈制动 C它桥逆变，回馈制动B它桥整流，反接制动D自由停车C6、C7是输入滤波电7典型I型系统的超调量比典型II型系统小，抗扰动性能比典型II型系统差。三填空题1如图，埸效应管VT5的作用是零速封锁即在给定为零且反馈为零使调节器 输出为零，以防止由于 PI中由于积分作用输出不为零，使得移相控制角可能处 于最小，出现全压启动导致过电流故障。电位器 RP1可调整输出正限幅值,RP2 可调整输出

10、负限幅。C11是积分电容,C5和R9接入速度反馈构成微分调节器。2电流断续时KZ D 系统的机械特性变 软，相当于电枢回路 的电阻值增大。4脉宽调速系统中， 开关频率越咼，电流 脉动越小，转速波动 越小，动态开关损耗 越大。5采用转速一电流双闭环系统能使电动机按允许的最大加速度起动，缩短起动时间8下图为单闭环转速控制系统(1) 图中V是(2) 图中Ld是，它的作用是图中采用的是调节器，它的主要作用(4) 此系统主电路由 相交流电供电；(5) 此系统具有负反馈环节；(6) 改变转速，应调节 电位器；(7) 整定额定转速1500转/分，对应8V，应调节 位器；(8) 系统的输出量(或被控制量)是。

11、解：(1)图中V是晶闸管整流器;(2)图中Ld是平波电抗器，它的作用是 抑制电流脉动和保证最小续流电流；图中采用的是PI即比例积分调节器，它的主要作用是保证动静态性能满足系统要求;(4) 此系统主电路由 三 相交流电供电;(5) 此系统具有转速(速度)负反馈环节;(6) 改变转速，应调节_RP1_电位器；整定额定转速1500转/分，对应8V，应调节_RP2_电位器；(8)系统的输出量(或被控制量)是转速_。四分析与计算题1如下图，转速、电流双闭环调速系统中，ASR ACR匀采用PI调节器。已知参数：电动机：Pn =3.7KW， Un =220V， I n =20A， n” =1000r/mi

12、n，电枢回路总电器的放大系数Ks =40阻R=1.5，设U；m二5； =10 V ,电枢回路最大电流为ldm=30A，电力电子变换(1) 电流反馈系数一：和转速 反馈系数；(5分)(2) 突增负载后又进入稳定 运行状态，则ACR的输出 电压5、变流装置输出电压Ud，电动机转速n，较之负载变化前是增加、减少，还是不变？为什么？(5分)(3) 如果速度给定un不变时，要改变系统的转速，可调节什么参数？ (5分)(4) 若要改变系统起动电流应调节什么参数？此时，设un为正电压信号，在右图 ASR中应调节中哪个电位器？ ( 5分）（5）当电动机在最高转速发生堵转时的Ud,u*,Ui,Uc值；（10分）

13、UnUir解：评分标准：各2.5分，分。公式对数值结果错扣1分，量纲错扣0.5分，公式错不给Un 二 c, n 二CCen IlR _CeUnIdLRKs一KsUKsUc因为 Un =Un = : n,n =a虫,所以调节：可以改变转速n o因为U*刃id，起动时转速调节器ASF饱和,输出限幅值UimnIdm，所以Un Unm 100.01V / rpm n nm 1000如 d =0.33/A1 dm 30改变ASR限幅值可以改变起动电流Idm , u；为正时，起动时ASR输出为负，所以应调节RP5来改变起动电流。不能改变电流反馈系数，因为它还影响电流环的动 特性。U n =Un nU； =

14、10V,Un =0V,|Ui* 片Ui |=10V,U d =ldmR =30 1.5 =45V,UcKs_Cn IdR _ IdR-Ks Ks30 1.540=1.13V评分标准：分析出起动 ASR饱和，结果全对，满分；没有分析出起动 ASR饱和, 没写公式扣3分，其它扣4-5分。2双闭环调速系统中如 反馈断线会出现什么情况，正反馈会出什么情况？答：反馈断线后，Un =0，ASR饱和，输出为限幅值，转速环开环，相当于堵 转，电流给定为ASR的输出最大值，电流闭环，按最大电流值恒流加速，转速 上升，但由于转速反馈断线，触发移相控制电压增大到极限，触发角最小移至：min，转速达到最高值Ud Id

15、iR二UdoCOS -斷一 gR，同样，正反馈时，也是一样CeCe五（10分）下图所示为控制系统实验装置中的过流保护单元电路原理图，试简述其工作原理解： 当主电路电流超过某一数值后(2A左右)，由9R3, 9R2上取得的过流 信号电压超过运算放大器的反向输入端， 使D触发器的输出为高电平，使晶体三 极管V由截止变为导通，结果使继电器K的线圈得电，继电器K由释放变为吸引， 它的常闭触点接在主回路接触器的线圈回路中，使接触器释放，断开主电路。并 使发光二极管亮，作为过流信号指示，告诉操作者已经过流跳闸。SA为解除记忆的复位按钮，当过流动作后，如过流故障已经排除，则须按 下以解除记忆，恢复正常工作。

16、六设计题1校正为典型I型系统的几种调节器选择|1K士1盘，T$+ J11； | tflS+ i 丁 1)(r3s+ j【1 ,1*1 w 1 )1l|丁詰不步尢 或丁腐小iTi5丄沖-色-iKir1叮 1J5il3呈数配岗=1|I严儿“丁土)1 Tt=- t . Tj校正为典型II型系统的几种调节器选择1Kx2W小一 1 )Cis+KTxs+i)i(T2i+ 1 )ttjs+ 1 Ji( T i Ad- 1 )(7 1-S + 1)iJ + Hr3Ti.匚和近4都较小(T 1 )1f1 .剝窄器；k,.十！KTjr-1 LX (1S+ 1斗 1 )x,In 沖 f -rIji占IIT,=ftl

17、 jt,=肌八 4-TjJ参数配合11xhTifThT,)TE(n:A ,fj1-I j S + i111T 1. t j.K2已知控制对象开环传递函数G(S)Ns 1)(1严T1，试加入串联调节器心 将其校正为开环典型I型系统，并求调节器结构和参数 (15分)W(S)=s(Ts 1) K2T2 Ti . s 1 =T2S 1, . =T2K pi1K2Kpi1s(T1S 1)TK2KpiTTTTT2TiWob(S).KT_丄=22T1K22T1K2所以，调节器的结构为pi调节器，参数如上式。评分标准写出结构为PI，并计算参数.,Kpi给全分；如只计算.，而没有计算Kpi扣5分；如将.=Ti写

18、错者，扣2分；没写出结构，扣5分。RiRUrUcR丄CSRCS 1:RCSR1RCS 11 TS 1TS 1KP * :R1 TSTSKp占，T RCK2KWc(s)G(s) =Wob(s)KWc (s)s(Ts+1)(T1s+1)(T2s+1) K(T1S+1XT2S+1)_/ 爭+1K pi4计算电机空载时恒流升速到额定转速时间2GD nN Te375 t2丄 GD nNt375 TeGD2R Ceff/RCnN375CeCm： 2InIn五证明题（10分）而最高转速nmax定义调速范围二嗨，静差率s二辿，nminn0二nN （额定转速）试证明(1) D二nNSnN (1 s)(5 分)(

19、2)单转速闭环系统稳态结构如左图所示，如所要求的开环靜差率与闭环靜差率Sp相等，即s二Sp,而闭环调速范围为Dcl，开环调速范围为Dop。试证明 Dcl =(1 K )Dop，式中KpKs (5 分)CeDnmin证毕。2=npRidCe丄nk_1 KDkDpn N Skk(1 -Sk)nN Sp-Sp 二 SkDk，npD p kp (1 - Sp)Dp =(1 - K)Dp证：1s4nonmin + 仙N如 n a (1 S)*n minn NnNSSmaxnNnN Sn min =nN (1 S)证毕。UnpRidC?纸1 KDkDp试证明(1)nN Sk-nk (1 - Sk)nn S

20、p-n p (1 Sp)S 旦 nN JnD Sp 二SkD k，：n pDpInk1_1 KDp =(1 K)Dp(5 分)(2)单转速闭环系统稳态结构如左图所示， 假定开环理想空载转速nok与闭环理 想空载转速 nop 相等，即 nok =nop，K k rz试证明开环静差率Sk二(1 - K)Sp( Sp为开环静差率)，式中K二p * ( 5 分)Ce证:n min1 S _ nN _nNnorimin +S二沁-.lnNS).-：nNSNSNnmaxnNnN SD =_nminnmin:门“(1-$)nN Ds .n n nD证毕nkSS也npCeSk =, Sp =n ok = no

21、p n oknop=npSk =(1 K)Sp1+K交流调速系统一判断题1交一交变频器的输出频率低于输入频率。（V）2普通VVVF变频器可以直接突加转速给定起动。（X）3转差频率控制的转速闭环异步电动机变频调速系统实际动静态性能达到直流 双闭环调速系统的水平。（X）4 SVPW控制方法的直流电压利用率比一般 SPW提高了 15% （V）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。（V）8永磁同步电动机自控变频调速中， 需增设位置检测装置保证转子转速与供

22、电频 率同步。（V）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）10同步电动机只需改变定子频率就可调节转速，不必采用VVVF控制。（X）11SVPW以圆形旋转磁场为控制目标，而 SPW以正弦电压为控制目标。（V） 12SVPWM输出电压比SPWM高出15%,即直流电压的利用率高。（V） 串级调速系统能够实现电气制动。（X）13转差频率矢量控制系统没有转子磁链闭环。（X）14异步电动机的状态方程至少是一个 5阶系统。（V）15异步电动机VVVF调速系统中速度给定信号可以是阶跃信号。（X）16气隙磁链是定子、转子通过气隙相互交链的那部分磁链。（V）计算转子磁链的电压模型更适合于中、高速

23、范围，而电流模型能适应低速。17在串级调速系统故障时，可短接转子在额定转速下运行，可靠高。（V）1. 气隙磁链Waa是定子、转子通过气隙相互交链的那部分磁链旷二 Lmi S Lmi r2. 定子磁链屮s屮s是气隙磁链 屮“与定子漏磁链w S.-之和。屮 S 屮：_ = LmiS LmirLsJ3转子磁链屮屮r是气隙磁链 屮“与转子漏磁磁链 w :一之和屮 r .w a W： =Lmi s Lmi r LJ r= LmiS Lwa、Ws、W r均以同步速3 S旋转，三者的差距为漏磁链二选择题1带二极管整流器的SPWM频器是以正弦波为逆变器输出波形，是一系列的（A）矩形波。A幅值不变，宽度可变B幅

24、值可变，宽度不变C幅值不变，宽度不变D幅值可变，宽度可变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）A0:：:S1，输出功率低于输入功率BS ：0 ,输出功率高于输入功率C0:S1，输出功率高于输入功率DS ：0，输出功率低于输入功率3普通串级调速系统中，逆变角一：，则（C）。A转速上升，功率因数下降B转速下降，功率因数上升C转速上升，功率因数上升D转速下降，功率因数下降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）A n ：n

25、，输出功率低于输入功率 B n ： n，输出功率高于输入功率Cn “，输出功率高于输入功率D n ni，输出功率低于输入功率（注：n为电动机实际转速，口为电动机同步转速）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6异步电动机VVVF调速系统的机械特性最好的是（C）A恒uj，X控制B恒Eg控制C恒Er.”控制D恒I1 控制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开关频率咼，B电流波形失真小C电流谐波分量咼D电流跟踪精度咼三填空题（10分）下图为异步电动机矢量控制原理结构图，A, B, C, D分别为坐标变换模块，请指出它们分别表示什么变换？（8分）这些变换的等效原则是什么（2分）？解：A矢量旋转逆变换 VR，B二相静止坐标变成三相静止坐标变换C三相静止坐标系变成二相静止坐标变换D矢量旋转变换VR，将二相静止坐标下的互相垂直的交流信号变换成二相旋转 的互相垂直的直流信号。 等效变换的原则是旋转磁场等效或磁动势等效 下图为异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型，A，B分别为