《电机控制》试卷-A卷-2014年-12级-答案

1、电机控制2014 年 a 卷 第 1 页 共 6 页 电机控制2014 年 a 卷 第 1 页 共 6 页 诚信应考诚信应考,考试作弊将带来严重后果！考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试华南理工大学期末考试电机控制） （电机控制） （2014 年年 a 卷）卷） 注意事项：注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚；考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上；所有答案请直接答在试卷上； 3考试形式：开卷；考试形式：开卷； 4. 本试卷共四大题，满分本试卷共四大题，满分 100 分，分， 考试时间考试时间 120 分钟分钟。 题号题号/题型题型/题量题量/ 满分满分 一一

2、/判断题判断题/ 10 个个/10 分分 二二/选择题选择题/10 个个/20 分三分三/简答题简答题/6 个个/30 分四分四/计算题计算题/ 3 个个/40 分分 总分总分/ 100 分分 得得 分分 评卷人评卷人 一、判断题：对者填“” ，错者填“” ；均填入左侧的括号中（每小题一、判断题：对者填“” ，错者填“” ；均填入左侧的括号中（每小题 1 分，共分，共 10 分） 。分） 。 【 】1电机控制是一个单纯的电机学问题。 【 】2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，m 法适用于测低速，t法适用于测高速。 【 】3可逆脉宽调速系统中直流电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定

3、。 【 】4交流调速有基于稳态模型的方法和基于动态模型的方法，其中基于稳态模型的方法具有更高的稳态精度和稳定性。 【 】5运动控制问题，归根结底是电机的转矩控制问题，即电动机的电流控制问题。 【 】6异步电动机调压调速时，气隙磁通不变。 【 】7异步电机闭环的调压调速系统和转差频率控制的变压变频调速系统的静特性都是平行横轴的直线，且无极限。 【 】8在电机驱动用的电力电子电路中，全控型的 gto 之类的开关往往和电力二极管配合使用，其主要目的是为了保护全控开关。 【 】9cfpwm 的器件开关频率不固定。 【 】10感应电动机转差频率控制是基于动态模型的一种控制方法。 二、不定项选择题：将正确

4、的答案写在括号中（每小题二、不定项选择题：将正确的答案写在括号中（每小题 2 分，共分，共 20 分） 。分） 。 【a 】1关于变压与弱磁配合控制的调速系统中，下面说法正确的是 a 当电动机转速低于额定转速时，变压调速，属于恒转矩性质调速。 b 当电动机转速高于额定转速时，变压调速，属于恒功率性质调速。 c 当电动机转速高于额定转速时，弱磁调速，属于恒转矩性质调速。 d 当电动机转速低于额定转速时，弱磁调速，属于恒功率性质调速。 【ab 】2晶闸管整流与直流 pwm 变换器两种方法提供直流电压，二者的差别有： _ _ 姓名 学号 学院 班名 （电气 12 级） 座位号 ( 密 封 线 内 不

5、 答 题 ) 电机控制2014 年 a 卷 第 2 页 共 6 页 电机控制2014 年 a 卷 第 2 页 共 6 页 a. 前者的控制延长时间长； b. 后者的开关频率高； c. 前者提供恒定的直流电压 d. 后者将交流变成可变的直流电压。 【d 】3关于电机测速的 t 法、m 法、m/t 法，正确的有： a. t 法适合于高速； b. m 法是测量周期来得到速度的； c. m/t 法适合于中等速度； d. 它们不适合于测速发电机测速的场合。 【a cd 】4关于速度单闭环直流调速系统，在阶跃速度输入时，正确的说法有： a. 采用比例调速器时，速度有静差； b. 采用积分（i）调节器时，速

6、度有静差； c. 采用 pi 调节器时，速度无静差； d. pi 调节器比 i 调节器更快速。 【d 】5关于转速、电流双闭环直流调速系统，正确的有： a. 转速调节器的输出为转速指令； b. 电流调节器的输出为电流指令； c. 速度环要比电流环快； d. 限流作用是通过对速度调节器的输出进行限幅来实现的。 【abcd 】6采用 pi 调节器的转速、电流双闭环直流调速系统，关于空载起动过程，正确的有： a. 起动可分三个阶段； b. 加速阶段基本是匀加速运动； c. 加速阶段里，速度调节器饱和；d. 速度调节阶段，速度调节器退饱和。 【abcd 】7关于可逆调速系统，正确的有： a. 可以对电

7、机进行反向调速； b. 可以对电机进行四象限控制； c. 电流可以反向； d. 电压可以反向。 【a d 】8以下关于无环流可逆 v-m 系统的说法，正确的是： a 不能实现电流平滑过渡 b 需要测量电流的极性和幅值 c asr 的输出信号极性变化时应切换正反组 d 正反组控制信号需要互相连锁 【c 】9异步电动机变压变频调速系统的机械特性最好的是 a 恒11u控制 b 恒1ge控制 c 恒1re控制 d 恒11i控制 【bc 】10以下开关状态对应的是有效电压空间矢量的是： a 111 b 110 c 001 d 000 三、简答题：在述及要点的前提下，尽量简单回答（每小题三、简答题：在述及

8、要点的前提下，尽量简单回答（每小题 5 分，共分，共 30 分） 。分） 。 1. 参考书上的图 3-2 和图 3-3，某双闭环调速系统，asr、acr 均采用 pi 调节器，调试中： （1）怎样才能做到当 asr 输出最大值 uim*=6v 时，电流最大值为idm=20a？（2）欲使 un*=10v 时，转速 n=1000r/min，应调什么参数？ 答： （1）调调电流反馈增益； （2）条速度反馈增益。 电机控制2014 年 a 卷 第 3 页 共 6 页 电机控制2014 年 a 卷 第 3 页 共 6 页 2 转速、电流双闭环的直流调速系统，原来调节器均采用 pi 调节器。现做如下改动：

9、 （1）要么将速度调节器改为比例调节器； （2）要么将电流调节器改为比例调节器。请问这两种做法对稳态性能（静差率、调速范围等）各有何种影响？为什么？ 答： （1）速度改为比例调节器后，阶跃速度输入是，将有静差，静差率将增大，调速范围将变小。 （2）电流调节器改为比例调节器后，稳态性能不变，因为稳态性能由速度外环决定，还是无静差系统。 3.画出交直交电压型变频器主电路，并说明各部分功能。 答：1）变流器，二极管整流器，它将工频交流电变成直流电。由于电压型变频器中大电容的存在，直流电压极性不变，而且半导体元件的单方向导通性，直流电流方向不变，故对于大容量有再生制动要求的场合，为实现功率方向可逆，可

10、将两组晶闸管桥反并联构成可逆整流器。3）平滑回路，在整流器后的直流电压中，含有脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电容和电感吸收脉动电压（电流） 。 4 在两组晶闸管反并联的可逆 vm 系统中，什么是环流？有几种不同性质的环流？并说明其含义。 答： 如果两组装置的整流电压同时出现，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，成为环流。 在不同情况下，会出现下列不同性质的环流： 1）静态环流。两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类： a 直流平均环流：由晶闸管装置输出的直流平均电压差所产生的环流称作直流平均环流。 b 瞬时脉

11、动环流：两组晶闸管输出的直流平均电压差虽为零，但因电压波形不同， 存在瞬时的电压差， 仍会产生脉动的环流， 称作瞬时脉动环流。 2）动态环流。仅在可逆 vm 系统处于过渡过程中出现的环流。 5. 感应电机作变压变频调速时，低速下为什么要进行电压补偿？从原理上讲，有哪几种补偿方案？ 答： （1）低速下电阻、漏抗压降比重大，v/f 比值偏离了 e/f 比值。 （2）恒定定子磁通的方案、恒定气隙磁通的方案、恒定转子磁通的方案。 电机控制2014 年 a 卷 第 4 页 共 6 页 电机控制2014 年 a 卷 第 4 页 共 6 页 6. 在直流电机变压调速以及感应电机变频调速时，为什么会有“额定速

12、度以下恒转矩、额定速度以上恒功率”的说法？这是指电机在额定速度以下始终输出恒转矩、额定速度以上始终输出恒功率吗？ 答： （1）额定速度以下，保持磁通基本不变，故转矩输出能力由电流大小决定，基本为常常，故称额定速度以下恒转矩。额定速度以上，电压基本不变，磁通与速度成反比，转矩输出能力与速度成反比，功率输出能力基本不变，故称高速恒功率。 （2）电机的实际输出转矩、功率是由负载需要决定的。 四、计算题：数值计算要求先写公式再代入数据（共四、计算题：数值计算要求先写公式再代入数据（共 40 分） 。分） 。 1（20 分）. 某直流调速系统，额定转速 nn=1500r/min，额定速降nn=125r/

13、min。 （1）当要求静差率 s20%时，可以获得多大的调速范围 d？ （2）如果要求调速范围为 8，静差率将为多少？ （3）如何要求调速范围为 8，且静差率不大于 20%，那么应将额定速降nn限制为多少？ （4）如果引入速度单闭环比例控制，闭环系统的开环放大系数应为多少，才能满足（3）的额定速降要求？ 答：(1) d = nn*s/nn/(1-s) =1500*0.2/125/(1-0.2)=300/(125*0.8)=3 (2)nn*d/ nn =s/(1-s) = s= nn*d/ nn /(1+nn*d/ nn ) = nn*d/(nn+nn*d) =125*8/(1500+125*8

14、)=1000/2500=40% (3) nn = nn/d*s/(1-s)=1500/8*0.2/(1-0.2)=300/6.4=46.875(r/min) (4)因为开环速降与闭环速降的关系为 nnclose= nnopen/(1+k) 所以有 k=nnopen/nnclose=125/46.875=2.67 2. (10 分)采用运算放大器来实现 pi 调节器 kp+ki/s， 电路如下所示。 要求 kp=100，ki1000，选取 r0=40k。请确定参数 r1和 c1。 电机控制2014 年 a 卷 第 5 页 共 6 页 电机控制2014 年 a 卷 第 5 页 共 6 页 答：i=

15、uin/r0 uex =-i*r1-1/c1 i dt =-uin*r1/r0 - uin/r0/c1i dt 所以 kp=r1/r0 ki=1/r0/c1 r1=kp*r0=40k*100=4m() c1=1/r0/ki =1/40k/1000=0.025(f) 电机控制2014 年 a 卷 第 6 页 共 6 页 电机控制2014 年 a 卷 第 6 页 共 6 页 3.（10 分）在三相异步电动机 svpwm 控制方式下，直流母线电压du ，开关周期t0=1ms，若期望输出电压矢量u us与u u1的夹角为 150 度，幅值为22dsuu =， （1）应选择哪些有效工作矢量来合成 us（2 分） （2）计算各有效工作矢量及零矢量的作用时间（3 分） （3）若采用零矢量集中作用的方式，请选择一个零矢量，并作出相应的 abc 三点电压波形。 （5 分） 解： （1）u3（010）u4（011）各 1 分 （2） s012sin()3du ttu=，s022usindttu= 6=，t1=t2=1/4ms 零矢量2100tt