运动控制点题答案

1、为什么直流P变换器- 电动机系统比晶闸管整流器电动机系统能够获得更好得动态性能?答: 与V M系统相比 , 直流PW调速系统在很多方面具有较大得优越性：(1) 主电路简单，需要得电力电子器件少( ) 开关频率高, 直流容易连续 ,谐波少 , 电动机损耗及发热都较小(3) 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽（）若与快速响应得电动机配合, 则系统频带宽, 动态响应快 , 动态抗扰能力强（) 电力电子开关器件工作在开关状态, 导通损耗小, 当开关频率适当时, 开关损耗也不大，因而装置效率较高（6) 直流电源采用不控整流时, 电网功率因素比相控整流器高 1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点?答

2、: 调压调速 , 弱磁调速 , 转子回路串电阻调速, 变频调速。特点略22 简述直流 PWM变换器电路得基本结构。答: 直流 PWM变换器基本结构如图，包括IGBT与续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流 PW 变换器，通过改变直流P M 变换器中 IGBT 得控制脉冲占空比 , 来调节直流 PWM变换器输出电压大小 , 二极管起续流作用。23 直流 P M 变换器输出电压得特征就是什么？答: 脉动直流电压 .2- 为什么直流 W变换器电动机系统比V M 系统能够获得更好得动态性能?答：直流 PW变换器与晶闸管整流装置均可瞧作就是一阶惯性环节。其中直流WM变换器得时间常数 T 等于其 I

3、GT 控制脉冲周期 (1/ c ）, 晶闸管整流装置得时间常数T通常取其最大失控时间得一半 ( / （2mf）因 fc通常为 z 级，而 f 通常为工频 ( 0 或 6 z) 为一周内 ) ，m整流电压得脉波数 , 通常也不会超过 0 直流 P变换器间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好.*2 5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时, 电枢两端就是否还有电压？电路中就是否还有电流?为什么？答: 电枢两端还有电压, 因为在直流脉宽调速系统中, 电动机电枢两端电压仅取决于直流PM变换器得输出。电枢回路中还有电流, 因为电枢电压与电枢电阻得存在。26 直流 PW变换

4、器主电路中反并联二极管有何作用?如果二极管断路会产生什么后果 ?答 : 为电动机提供续流通道 . 若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。直流 PWM变换器得开关频率就是否越高越好 ?为什么 ?答：不就是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时, 有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时, 就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流, 电机无法运转。 8 泵升电压就是怎样产生得？对系统有何影响?如何抑制？答: 泵升电压就是当电动机工作于回馈制动状态时, 由于二极管整流器得单向导电性, 使得电动机由动能转变为得电能不能通过整流装置反馈回交流电网, 而只能向滤波电容充电，

5、造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容得容量, 或采用泵升电压限制电路。29 在晶闸管整流器电动机开环调速系统中, 为什么转速随负载增加而降低?答 : 负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于就是电枢电流增大 , 从而使电磁转矩增加 , 达到与负载转矩平衡，电机不再减速 , 保持稳定 . 故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。-10 静差率与调速范围有何关系 ?静差率与机械特性硬度就是一回事吗？举个例子。答： D=(nN/ n) （s/ （ s ）。静差率就是用来衡量调速系统在负载变化下转速得稳定度得，而机械特

6、性硬度就是用来衡量调速系统在负载变化下转速得降落得21调速范围与静态速降与最小静差率之间有何关系?为什么必须同时提才有意义?答: =( / ）（s/(1-s)。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下, 允许得调速范围就小得不能满足要求; 而若只考虑增大调速范围, 则在一定静态速降下,允许得最小转差率又大得不能满足要求. 因此必须同时提才有意义。31 在恒流起动过程中, 电枢电流能否达到最大值I dm?为什么？答：不能。因为恒流升速过程中，电流闭环调节得扰动就是电动机得反电动势，就是一个线性渐增得斜坡扰动量, 而电流闭环采用得PI斜坡扰动无法消除静差, 故 Id略低于I m32由于机械原

7、因，造成转轴堵死, 分析双闭环直流调速系统得工作状态。( 未验证)答：电动机堵转则转速恒为零, 在一定得给定下, 偏差电压相当大，从而使 ASR 迅速达到饱与 , 又电动机转速由于转轴堵死无法提升，故ACR 无法退饱与调节器对, 因此系统处于ASR饱与状态。33双闭环直流调速系统中, 给定电压 Un* 不变 , 增加转速负反馈系数，系统稳定后转速反馈电压Un与实际转速n就是增加、减小还就是不变？（已验证)答: 转速反馈系数增加 , 则转速反馈电压 N 增加 , 给定电压 UN, 则转速偏差电压减小 , 则 AT 给定电压 Ui* 减小 , 则控制电压Uc 减小 ,则转速 n 减小；则转速反馈电

8、压Un 减小 , 知道转速偏差电压为零 ; 古稳态时转速反馈电压Un 不变。且实际转速减小。5-1 对于恒转矩负载，为什么调压调速得调速范围不大?电机机械特性越软调速范围越大?答: 带恒转矩负载工作时，普通龙型异步电动机降压调速时得稳定工作范围为0 ssm,sm本来就不大 , 因此调速范围也不大 , 降压调速时 ,机械特性变软 , 但 sm不变 , 故调速犯胃不变。=2 异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制？在整个调速范围内, 保持电压恒定就是否可行？为何在基频以下时 , 采用恒压频比控制 , 而在基频以上保持电压恒定？答：因为定子电压频率变化时 , 将导致气隙磁通变化, 影响电动机工作

9、. 在整个调速范围内, 若保持电压恒定，则在基频以上时, 气隙磁通将减少 , 电动机将出力不足 ; 而在基频以下时 , 气隙磁通将增加，由于磁路饱与，励磁电流将过大, 电动机将遭到破坏。因此保持电压恒定不可行 . 在基频以下时，若保持电压不变, 则气隙磁通增加 , 由于磁路饱与，将使励磁电流过大 , 破坏电动机 , 故应保持气隙磁通不变 , 即保持压频比不变 , 即采用恒压频比控制；而在基频以上时，受绕组绝缘耐压与磁路饱与得限制, 电压不能随之升高，故保持电压恒定。5 异步电动机变频调速时，基频以下与基频以上分别属于恒功率还就是恒转矩调速方式?为什么 ?所谓恒功率或恒转矩调速方式, 就是否指输

10、出功率或转矩恒定？若不就是，那么恒功率与恒转矩调速究竟就是指什么？答: 在基频以下调速 , 采用恒压频比控制，则磁通保持恒定，又额定电流不变, 故允许输出转矩恒定 , 因此属于恒转矩调速方式。在基频以下调速，采用恒电压控制, 则在基频以上随转速得升高 , 磁通将减少 , 又额定电流不变，故允许输出转矩减小 , 因此允许输出功率基本保持不变, 属于恒功率调速方式。恒功率或恒转矩调速方式并不就是指输出功率或输出转矩恒定,而就是额定电流下允许输出得功率或允许输出得转矩恒定。 4 基频以下调速可以就是恒压频比控制，恒定子磁通ms、恒气隙磁通m与恒转子磁通mr 得控制方式 , 从机械特性与系统实现两个方

11、面分析与比较四种控制方法得优缺点.答: 恒压频比控制最容易实现, 其机械特性基本上就是平行下移，硬度也较好, 能满足一般调速要求 , 低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。恒定子磁通ms、恒气隙磁通与恒转子磁通mr 得控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。恒定子磁通s 与恒气隙磁通m 得控制方式虽然改善了低速性能, 机械特性还就是非线性得, 仍受到临界转矩得限制. 恒转子磁通r 控制方式可以获得与直流她励电动机一样得线性机械特性，性能最佳。61 结合异步电动机三相原始动态模型, 讨论异步电动机非线性、强耦合与多变量得性质, 并说明具体体现在哪些方面?答：异步电动机具有非线性、

12、强耦合与多变量得性质, 要获得良好得调速性能，必须从动态模型出发, 分析异步电动机得转矩与磁链控制规律，研究高性能异步电动机得调速方案。矢量控制与直接转矩控制就是两种基于动态模型得高性能交流电动机调速系统. 矢量控制系统通过矢量变换与按转子磁链定向 , 得到等效直流电动机模型，然后按照直流电动机模型设计控制系统; 直接转矩控制系统利用转矩偏差与定子磁链幅值偏差得符号，根据当前定子磁链矢量所在得位置，直接选取合适得定子电压矢量, 实施电磁转矩与定子磁链得控制.6-14 按定子磁链控制得直接转矩控制（DTC） 系统与磁链闭环控制得矢量控制（ VC） 统 系 在控制方法上有什么异同?答:1 ）转矩与

13、磁链得控制采用双位式砰- 砰控制器 , 并在 PWM 逆变器中直接用这两个控制信号产生电压得S WM波形， 从而避开了将定子电流分解成转矩与磁链分量, 省去了旋转变 换与电流控制 , 简化了控制器得结构。2) 选择定子磁链作为被控量，而不象 VC系统中那样选择转子磁链 , 这样一来，计算磁 链得模型可以不受转子参数变化得影响，提高了控制系统得鲁棒性. 如果从数学模型推导按 定子磁链控制得规律，显然要比按转子磁链定向时复杂，但就是，由于采用了砰- 砰控制 , 这 种复杂性对控制器并没有影响。 ) 由于采用了直接转矩控制 , 在加减速或负载变化得动态过程中, 可以获得快速得转 矩响应 ,但必须注意

14、限制过大得冲击电流 ,以免损坏功率开关器件， 因此实际得转矩响 应得 快速性也就是有限得2、 某一调速系统 , 在额定负载下，最高转速特性为, 最低转速特性为, 带额定负载时得速度降落，且在不同转速下额定速降不变 , 试问系统能够达到得调速范围有多大?系统允许得静差率就是多少？解:1) 调速范围 （均指额定负载情况下)?2) 静差率 *2 、4 直流电动机为P = kW,UN=22V,I N 3 A, N= 43 r m ,Ra=0 、0 3。相控整流器内阻Rrec=、 022。采用降压调速。当生产机械要求s=2 %时, 求系统得调速范围。如果s 3%时 , 则系统得调速范围又为多少？解： C

15、e (UNIR )n(220 378 0.023) 1430 0.1478V rpmN aN*2 、5 某龙门刨床工作台采用在额定负载下得转速降落为多少？-M 调速系统。已知直流电动机, 主电路总电阻R=0、18,Ce=0、 2? i , 求： (1 ）当电流连续时，(2) 开环系统机械特性连续段在额定转速时得静差率多少？(3) 若要满足D 2,s 5%得要求，额定负载下得转速降落又为多少？解: （）（ 2)(3)2、 9有一 V调速系统: 电动机参数P =、 2kW, U 22V， I N =12、 5,nN1500 r/min,电枢电阻Ra =1、 5，电枢回路电抗器电阻 RL=0、 ,

16、整流装置内阻 e、 0, 触发整流环节得放大倍数K =5. 要求系统满足调速范围D=20,静差率 S 10。（1) 计算开环系统得静态速降no 与调速要求所允许得闭环静态速降ncl 。(2) 采用转速负反馈组成闭环系统, 试画出系统得原理图与静态结构图。 (3 ）调整该系统参数, 使当 U =15V 时,I I N，n=nN , 则转速负反馈系数 应该就是多少？(4 ）计算放大器所需得放大倍数.解 :(1 ）所以 ,（2)(3 ）( ） nK p K sU nI d R / Ce 1KKU n /1KI d R / Ce 1K可以求得 ,也可以用粗略算法:,2、1有一个晶闸 - 电动机调速系统

17、，已知: 电动机 :,r/mi , 1、5 , 整流装置内阻 =1， 电枢回路电抗器电阻=、 8， 触发整流环节得放大倍数。(1) 系统开环工作时，试计算调速范围时得静差率值(2 ）当，时，计算系统允许得稳态速降。(3 ）如组成转速负反馈有静差调速系统, 要求 , ，在时 , ，计算转速负反馈系数与放大器放大系数解 :（ 1）（ 2）(3)、 1 双闭环调速系统得ASR与 AR 均为 PI 调节器 , 设系统最大给定电压15,=150 /m n,=20A, 电流过载倍数为2, 电枢回路总电阻 =2,=2 ,=0 、127Vmi/r ，求 : （1）当系统稳定运行在=5V，=1 A 时 , 系统

18、得、与各为多少 ?(2) 当电动机负载过大而堵转时,与各为多少 ?解： (1)(2) 堵转时 , ，3、2 在转速、电流双闭环调速系统中, 两个调节器AS ,A R 均采用 PI 调节器。已知参数 : 电动机 : 3、7kW,=220V, =2 , = 000 /m , 电枢回路总电阻=1、5 , 设 =8V，电枢回路最大电流=40A，电力电子变换器得放大系数=40。试求：（1）电流反馈系数与转速反馈系数。（ 2) 当电动机在最高转速发生堵转时得值。解： 1)2 ）这时：,ASR 处于饱与 , 输出最大电流给定值。?*5 、当三相电压分别为、 、，如何定义三相定子电压空间矢量、与合成矢量 , 写出她们得表达式。解： A， B， C为