2025年自考《03802电力拖动控制系统》真题附答案

2025年自考《03802电力拖动控制系统》练习题附答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是最符合题目要求的，请将其选出）1.转速负反馈闭环调速系统中，若仅增大比例调节器的放大系数，系统的静差率将（）A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B2.晶闸管-电动机（V-M）系统中，当整流电路为三相半波整流时，电流脉动频率为（）A.50HzB.100HzC.150HzD.300Hz答案：C（三相半波整流电路输出电压脉动频率为3×50=150Hz，电流脉动频率与电压一致）3.下列不属于PWM变换器优点的是（）A.主电路简单B.低速运行平稳C.开关损耗大D.动态响应快答案：C（PWM变换器开关频率高但损耗较小）4.异步电动机矢量控制系统中，通过坐标变换将定子电流分解为（）A.励磁分量和转矩分量B.有功分量和无功分量C.直轴分量和交轴分量D.电枢分量和励磁分量答案：A（矢量控制的核心是将定子电流解耦为励磁和转矩两个独立分量）5.双闭环调速系统中，电流环的主要作用是（）A.保持转速稳定B.限制最大电流C.消除静差D.提高系统动态硬度答案：B（电流环作为内环，主要抑制电流波动并限制最大电流）6.直流电动机弱磁升速时，其允许输出的转矩（）A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B（弱磁升速时，磁通减小，为保证电枢电流不超过额定值，转矩与磁通成正比，故转矩减小）7.交流调速系统中，恒压频比控制适用于（）A.精密调速场合B.风机、泵类负载C.高动态响应场合D.同步电动机调速答案：B（恒压频比控制属于开环控制，精度较低，适合对调速要求不高的风机、泵类负载）8.转速电流双闭环系统启动过程中，当转速达到给定值后，转速调节器（ASR）的输出（）A.保持饱和状态B.退出饱和，进入线性调节C.立即归零D.随电流波动变化答案：B（启动后期转速超调后，ASR退出饱和，电流环开始调节使转速稳定）9.下列电力电子器件中，属于全控型器件的是（）A.普通晶闸管（SCR）B.门极可关断晶闸管（GTO）C.二极管（VD）D.双向晶闸管（TRIAC）答案：B（GTO可通过门极信号关断，属于全控型器件；SCR和TRIAC为半控型，二极管不可控）10.静差率s的定义是（）A.额定负载时的转速降落与理想空载转速之比B.理想空载转速与额定负载时转速降落之比C.实际转速与给定转速之差与给定转速之比D.最大转速与最小转速之差与额定转速之比答案：A（静差率s=Δn_N/n_0×100%，其中Δn_N为额定负载转速降落，n_0为理想空载转速）11.直接转矩控制系统（DTC）的特点是（）A.需要复杂的坐标变换B.转矩响应较慢C.磁链轨迹为圆形D.直接控制转矩和磁链答案：D（DTC直接对转矩和磁链进行砰-砰控制，无需复杂坐标变换，转矩响应快）12.三相桥式全控整流电路带电动机负载时，触发角α的有效移相范围是（）A.0°~90°B.0°~120°C.0°~150°D.0°~180°答案：A（带电动机负载时，为保证整流状态下电流连续，α通常不超过90°）13.采用比例积分（PI）调节器的闭环系统，其稳态误差为（）A.零B.与比例系数成反比C.与积分时间常数成正比D.与输入信号有关答案：A（PI调节器的积分作用可消除稳态误差）14.异步电动机变频调速时，若保持U/f恒定，其机械特性的硬度（）A.变软B.变硬C.不变D.先软后硬答案：B（恒压频比控制下，异步电动机的机械特性硬度接近直流电动机的特性）15.下列不属于直流调速系统调速方法的是（）A.改变电枢电压B.改变励磁磁通C.改变电枢回路电阻D.改变电源频率答案：D（改变电源频率是交流调速方法，直流调速通过调压、调磁、串电阻实现）二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其选出，错选、多选、少选均无分）1.转速电流双闭环调速系统中，电流调节器（ACR）的作用包括（）A.对电网电压波动起及时抗扰作用B.限制最大电流，保护电动机C.作为内环，提高系统动态响应D.消除转速静差E.对负载变化起主要调节作用答案：ABC（ACR作为内环，主要抗电网扰动、限制电流、提高动态响应；消除静差由ASR的积分作用完成）2.PWM变换器的控制方式包括（）A.单极性调制B.双极性调制C.正弦波调制D.梯形波调制E.方波调制答案：AB（PWM变换器常用单极性和双极性调制方式；正弦波调制属于SPWM）3.异步电动机矢量控制需要的坐标变换包括（）A.三相/两相静止变换（3s/2s）B.两相静止/两相旋转变换（2s/2r）C.三相/三相旋转变换（3s/3r）D.直流/交流变换（DC/AC）E.电压/电流变换答案：AB（矢量控制需通过3s/2s变换将三相电流转换为两相静止坐标系，再通过2s/2r变换转换为同步旋转坐标系）4.直流电动机电枢回路串电阻调速的缺点有（）A.调速范围小B.能量损耗大C.低速运行稳定性差D.机械特性变硬E.需复杂控制电路答案：ABC（串电阻调速时，电阻消耗大量能量，低速时静差率大、稳定性差，调速范围有限）5.交流调速系统中，属于转差功率消耗型的调速方法有（）A.降电压调速B.绕线转子异步电动机串电阻调速C.变极对数调速D.变频调速E.串级调速答案：AB（转差功率消耗型调速中，转差功率全部转化为热能消耗，如降电压和串电阻调速）6.电力拖动控制系统的动态指标包括（）A.上升时间B.超调量C.调节时间D.静差率E.稳态误差答案：ABC（动态指标描述系统过渡过程，包括上升时间、超调量、调节时间；静差率和稳态误差为稳态指标）7.晶闸管整流电路中，影响电流脉动的因素有（）A.整流电路形式（相数）B.触发角αC.平波电抗器电感量D.负载大小E.电源频率答案：ABCDE（相数越多、触发角越小、电感量越大、负载越重、频率越高，电流脉动越小）8.转速负反馈闭环调速系统能够减小静差率的原因是（）A.闭环系统有自动调节作用B.比例调节器放大系数增大C.引入了转速检测反馈D.消除了系统中的扰动E.提高了系统的开环放大倍数答案：ABCE（闭环系统通过反馈调节和增大开环放大倍数减小静差，但无法消除所有扰动）9.直接转矩控制与矢量控制的区别在于（）A.直接转矩控制不需要坐标变换B.矢量控制需要精确的电动机参数C.直接转矩控制转矩响应更快D.矢量控制磁链轨迹更圆E.直接转矩控制属于闭环控制答案：ABCD（直接转矩控制和矢量控制均为闭环控制，但DTC无需坐标变换，对参数鲁棒性更强，转矩响应更快）10.选择电力电子器件时需要考虑的参数有（）A.额定电压B.额定电流C.开关频率D.通态压降E.驱动功率答案：ABCDE（器件选型需考虑电压、电流、频率、损耗及驱动要求）三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。判断下列各题正误，正确的打“√”，错误的打“×”）1.开环调速系统的静差率仅由系统本身的参数决定，与负载无关。（）答案：×（开环静差率Δn=I_aR_c/C_e，与负载电流I_a有关）2.双闭环调速系统中，启动过程的恒流升速阶段，转速调节器（ASR）处于饱和状态。（）答案：√（ASR饱和输出限幅值，使电流保持最大值）3.晶闸管整流电路带电动机负载时，若触发角α>90°，电路工作在逆变状态。（）答案：√（α>90°时，整流输出电压为负，能量回馈电网，即逆变状态）4.PWM变换器的开关频率越高，电流脉动越小，但开关损耗越大。（）答案：√（频率提高可减小脉动，但开关次数增加导致损耗增大）5.异步电动机变频调速时，若频率低于额定频率，需保持U/f恒定以维持磁通恒定。（）答案：√（低频时定子电阻压降不可忽略，需适当提高电压补偿，保持磁通恒定）6.直接转矩控制系统中，磁链控制采用砰-砰控制，转矩控制采用连续调节。（）答案：×（DTC对转矩和磁链均采用砰-砰控制）7.转速电流双闭环系统中，电流环的跟随性能优于抗扰性能。（）答案：√（电流环设计为典型I型系统，跟随性能好；转速环为典型II型系统，抗扰性能好）8.绕线转子异步电动机串级调速属于转差功率回馈型调速方法。（）答案：√（串级调速将转差功率通过变流器回馈电网或负载，属于回馈型）9.比例调节器（P调节器）能够消除系统的稳态误差。（）答案：×（P调节器只能减小静差，无法消除；积分（I）调节器可消除静差）10.三相桥式全控整流电路的输出电压脉动频率为300Hz（电源频率50Hz）。（）答案：√（三相桥式整流输出电压脉动频率为6×50=300Hz）四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）1.简述转速电流双闭环调速系统的启动过程分为哪几个阶段，并说明各阶段的特点。答案：双闭环系统启动过程分为三个阶段：（1）电流上升阶段：ASR迅速饱和，ACR调节使电流快速上升至给定最大值I_dm，转速开始缓慢上升；（2）恒流升速阶段：电流保持I_dm不变，电动机恒加速，转速线性上升，ASR维持饱和状态；（3）转速调节阶段：转速超调后，ASR退出饱和，电流下降，转速在ASR调节下逐渐稳定到给定值，最终电流等于负载电流。2.什么是SPWM调制？其基本原理是什么？答案：SPWM（正弦波脉宽调制）是一种通过对正弦波进行脉宽调制的方法，提供一系列等幅不等宽的脉冲波，其面积与正弦波下的面积相等。基本原理是用正弦波作为调制波，三角波作为载波，通过两者的比较提供PWM脉冲。当调制波高于载波时，输出高电平；反之输出低电平。SPWM波经低通滤波后可得到近似正弦波的输出电压，实现变频变压控制。3.异步电动机变频调速时，为什么要进行电压补偿？答案：异步电动机定子电动势E_g≈4.44f_1N_1Φ_m，当频率f_1降低时，若保持电压U_1不变，磁通Φ_m=E_g/(4.44f_1N_1)≈U_1/(4.44f_1N_1)将增大，导致磁路饱和、励磁电流增大、铁损增加。因此，低频时需适当降低电压U_1，保持U_1/f_1≈常数，维持磁通Φ_m基本恒定。但由于定子电阻R_s的存在，U_1=E_g+I_1R_s，当f_1降低时，I_1R_s压降占比增大，需适当提高U_1补偿电阻压降，确保E_g/f_1恒定，此即电压补偿（或转矩补偿）。4.简述PID控制器中比例（P）、积分（I）、微分（D）环节的作用。答案：（1）比例环节（P）：成比例地反映系统偏差，偏差越大，调节作用越强，可加快系统响应速度，减小静差；（2）积分环节（I）：累积偏差，消除稳态误差，提高系统无差度；但积分作用过强会使系统超调增大，稳定性下降；（3）微分环节（D）：反映偏差的变化趋势（变化率），提前引入调节作用，抑制偏差的过度变化，减小超调，提高系统动态性能。5.比较V-M系统与PWM系统的优缺点。答案：（1）V-M系统（晶闸管整流）：优点：技术成熟，装置容量大，适用于大功率场合；缺点：电流脉动大（需平波电抗器），低速运行性能差；晶闸管为半控型器件，无法实现快速关断；电网侧功率因数低，谐波污染大。（2）PWM系统（电力电子开关变换器）：优点：开关频率高，电流脉动小，低速运行平稳；全控型器件（如IGBT）可实现快速通断，动态响应快；功率因数高，谐波少；主电路简单，效率高；缺点：开关器件容量有限，适用于中、小功率场合；开关损耗随频率升高而增大。五、分析计算题（本大题共3小题，第1、2小题各10分，第3小题15分，共35分）1.某直流调速系统，电动机额定数据为：P_N=10kW，U_N=220V，I_N=55A，n_N=1000r/min，电枢电阻R_a=0.3Ω，电动势系数C_e=0.2V·min/r。系统采用转速负反馈闭环控制，开环放大倍数K=30。（1）计算开环系统的额定转速降落Δn_op；（2）计算闭环系统的额定转速降落Δn_cl；（3）若要求静差率s≤5%，求闭环系统的调速范围D。解：（1）开环额定转速降落Δn_op=I_NR_a/C_e=55×0.3/0.2=82.5r/min（2）闭环额定转速降落Δn_cl=Δn_op/(1+K)=82.5/(1+30)≈2.66r/min（3）静差率s=Δn_cl/n_0_cl×100%，其中n_0_cl=n_N+Δn_cl=1000+2.66≈1002.66r/min调速范围D=(n_Ns)/[Δn_cl(1-s)]=(1000×0.05)/[2.66×(1-0.05)]≈50/(2.527)≈19.8≈202.某双闭环调速系统，转速调节器（ASR）采用PI调节器，已知：转速给定最大值U_n^=10V（对应n_max=1500r/min），转速反馈系数α=0.0067V·min/r（U_n=αn），电流给定最大值U_i^=8V（对应最大电流I_dm=60A），电流反馈系数β=0.133V/A（U_i=βI_d）。ASR的输出限幅为±8V，输入偏差电压ΔU_n=U_n^-U_n。（1）计算转速反馈系数α是否正确（