《电力拖动自动控制系统》试题及答案

《电力拖动自动控制系统》试题及答案一、填空题（每题1分，共10分）1.直流调速系统中，生产机械要求电动机提供的最高转速与最低转速之比称为\\\\\\\\。答案调速范围2.在闭环调速系统中，当负载增加时，转速降落比开环系统小，其根本原因是闭环系统具有\\\\\\\\作用。答案反馈（或转速负反馈）解析转速负反馈闭环系统的静特性硬度远高于开环系统，调速系统能够自动调节电枢电压以补偿由负载引起的转速降落。3.转速电流双闭环调速系统中，两个调节器分别采用\\\\\\\\和\\\\\\\\。答案转速调节器（ASR）；电流调节器（ACR）4.V-M系统中，整流装置输出电压的脉动会产生\\\\\\\\电流，对电动机的换向和发热不利。答案脉动（或谐波）5.在PWM变换器中，电力电子器件工作于\\\\\\\\状态，开关频率通常较高。答案开关（或导通/截止）6.异步电动机变频调速时，为了保持气隙磁通恒定，在基频以下通常采用\\\\\\\\控制方式。答案恒压频比（U/f=常数）7.转差功率不变型调速系统包括\\\\\\\\和\\\\\\\\。答案变极对数调速；变频调速8.异步电动机串级调速系统中，转差功率的\\\\\\\\部分被回馈到电网。答案大部分（或转差功率）9.矢量控制的基本思想是将异步电动机等效为\\\\\\\\电动机，分别控制励磁电流和转矩电流。答案直流（或他励直流）10.直接转矩控制系统中，转矩和磁链的控制通常采用\\\\\\\\调节器。答案滞环（Bang-Bang）二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列哪项不是衡量调速系统性能的静态指标？A.调速范围B.静差率C.超调量D.额定转速降落答案C解析调速范围、静差率、额定转速降落是静态指标，超调量是动态指标。2.开环调速系统不能实现无静差调速，是因为缺少\\\\\\\\。A.给定环节B.放大环节C.反馈环节D.执行环节答案C3.在转速负反馈单闭环调速系统中，若增大给定电压，则\\\\\\\\。A.电动机转速升高，反馈电压增大B.电动机转速升高，反馈电压减小C.电动机转速降低，反馈电压减小D.电动机转速不变答案A解析给定电压增大，偏差电压增大，整流电压升高，转速上升，反馈电压随之增大。4.双闭环调速系统中，电流调节器ACR的输出限幅值决定了\\\\\\\\。A.最大给定电压B.最大电流（电枢电流峰值）C.最大转速D.最小电枢电流答案B5.采用比例积分（PI）调节器的调速系统，在稳态运行时\\\\\\\\。A.有静差B.无静差C.静差率随负载变化D.转速随负载线性变化答案B解析PI调节器在稳态时积分环节起作用，可使偏差电压为零，实现无静差调速。6.下列电力电子器件中，最适合用于大功率PWM变换器的是\\\\\\\\。A.晶闸管B.GTOC.IGBTD.电力二极管答案C解析IGBT具有开关频率高、驱动功率小、通态压降低等优点，是PWM变换器的理想器件。7.异步电动机变压调速时，其机械特性的临界转差率sm\\\\\\\\A.与电压成正比B.与电压平方成正比C.与电压无关D.与电压成反比答案C8.转差功率馈送型调速系统中，转差功率的流向是\\\\\\\\。A.全部消耗在转子回路B.部分回馈电网或转化为机械能C.全部转化为机械能D.全部回馈电网答案B9.在异步电动机变频调速的基频以上调速时，若电压保持额定值不变，则\\\\\\\\。A.气隙磁通近似不变B.气隙磁通随频率升高而减小C.气隙磁通随频率升高而增大D.转子电流增大答案B解析基频以上调速时，电压不变而频率升高，U/10.矢量控制系统中，转子磁链观测的准确性直接影响\\\\\\\\。A.电流内环的动态响应B.解耦效果与转矩控制精度C.逆变器的开关频率D.直流母线电压答案B三、简答题（每题6分，共30分）1.什么是静差率？静差率与调速范围之间有什么关系？答案静差率是指电动机由理想空载到额定负载时转速降落与理想空载转速之比，即s调速范围D与静差率s的关系为：D当要求的静差率s一定时，调速范围D与额定转速降落Δn2.简述转速负反馈单闭环调速系统的基本工作原理。答案转速负反馈单闭环调速系统由转速给定、转速检测、比较环节、调节器、电力电子变换器和电动机组成。其工作原理为：转速检测装置测取电动机实际转速并转换为反馈电压Un，与给定电压Un*3.双闭环调速系统中，转速调节器和电流调节器各起什么作用？答案转速调节器（ASR）的作用是：作为主导调节器，对转速进行无静差调节，其输出限幅值决定允许的最大电枢电流；在突加给定或负载扰动时，ASR迅速饱和，系统进入电流恒值调节阶段，实现快速起动。电流调节器（ACR）的作用是：作为从属调节器，对电枢电流进行调节，使电流紧紧跟随ASR的输出（即电流给定），在起动过程中保持最大电流恒定，实现快速起动；在堵转或过载时限制最大电流，起安全保护作用；还能抑制电网电压波动对电流的影响。4.异步电动机变频调速时，为什么要保持电压与频率的比值恒定？答案异步电动机气隙磁通Φm近似与E1/5.什么是矢量控制？其基本思想是什么？答案矢量控制（磁场定向控制）是一种异步电动机高性能调速控制方法。其基本思想是通过坐标变换，将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁通的励磁电流分量ism和产生转矩的转矩电流分量四、计算分析题（每题10分，共20分）1.某V-M直流调速系统，电动机额定数据为：PN=10kW，UN=220V，IN=55A，（1）该系统能否满足调速要求？（2）若采用转速负反馈单闭环系统，当给定电压Un*=答案（1）电枢回路总电阻R额定负载时电动机电动势E电动势常数C开环额定转速降落Δ满足D=20，Δ由于Δn（2）闭环系统的开环放大系数K其中ΔnK实际闭环额定转速降落Δ答案：额定负载时的稳态转速降落约为2.63r/min2.一台三相异步电动机，额定数据为：PN=30kW，UN=380（1）额定运行时的转差率sN（2）频率降为f1=40（3）基频以下调速时最大转矩的变化规律（近似说明）。答案（1）同步转速n额定转差率s（2）当f1n恒压频比控制时，额定转矩对应的转差率近似不变，即s≈n（3）恒压频比控制时，最大转矩近似为T在基频以下保持U1/f1恒定时，忽略定子电阻答案：额定转差率为0.0267；40Hz时同步转速为1200r/min，额定转矩对应的转速约为五、综合分析题（共20分）1.某转速电流双闭环直流调速系统，采用三相桥式晶闸管整流装置供电。电动机额定数据为：PN=30kW，UN=220V，（1）画出双闭环调速系统的原理框图，并标注各环节；（2）说明系统起动过程中电流和转速的变化规律，分为哪几个阶段；（3）计算起动过程中的最大电流给定值Idm*（4）若在稳定运行中突加负载，分析系统如何自动恢复稳态。答案（1）双闭环调速系统原理框图如下：U↑U系统由转速给定环节、转速调节器ASR、电流调节器ACR、晶闸管整流装置、直流电动机、转速检测环节和电流检测环节组成。ASR的输出作为ACR的给定，ACR的输出控制整流装置的触发角。（2）起动过程可分为三个阶段：阶段一（电流上升阶段）：突加给定电压Un*，ASR输出迅速增大，ACR输出增大，整流电压升高，电枢电流id阶段二（恒流升速阶段）：电流保持最大值Idm不变，电动机以最大加速度起动，转速近似线性上升。此时ASR饱和不起调节作用，电流环处于恒值调节状态，保证阶段三（转速调节阶段）：转速上升到给定值n*附近时，ASR退饱和，开始起调节作用。电流迅速下降到负载电流I（3）最大电流IASR输出限幅值（电流给定最