电拖简答课后习题资料.docx

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电拖简答课后习题资料

电拖简答（课后习题）

课后习题

1.V-M系统。

当电流连续和断续时机械特性特点？

答：

断续：

理想空载转速提高，机械特性较软；连续：

机械特性较硬。

什么是电流截止负反馈？

答：

正常情况下，该反馈不起作用，当电机电流超过所测定的电流时它才起作用，是转速下降，直至堵转。

开环机械特性和闭环机械特性的比较？

答：

闭环机械特性硬；闭环的静差率比开环小；闭环调速范围宽。

闭环要获得比开环机械特性好的措施是增设电压放大器及检测与反馈装置。

1-1什么叫调速范围？

什么叫静差率？

调速范围与静态速降和最小静差率有什么关系？

如何扩大调速范围?

答：

最高转速和最低转速之比叫做调速范围,静差率是负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落ΔnN与理想空载转速n0之比。

调速范围、静差率和额定速降之间的关系是：

1-2在直流调速系统中，改变给定电压能否改变电动机的转速？

为什么？

若给定电压不变，调整反馈电压的分压比，是否能够改变转速？

为什么？

答：

改变给定电压可以电动机的转速，因为系统对给定作用的变化唯命是从；调整反馈电压的分压比可以改变转速，

1-6在转速负反馈系统中，当电网电压、负载转矩、励磁电流、电枢电阻、测速发电机磁

场各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对它们有无调节能力？

为什么？

答：

系统对反馈环内前向通道上的扰动作用能够调节，其它无能为力。

测速发电机磁场发生变化不能调节

1-7积分调节器有哪些主要功能特点？

采用积分调节器的转速负反馈调速系统为什么能使转速无静差？

答：

积分调节器主要功能特点：

延缓作用；积累作用；记忆作用；动态放大系数自动变

化的作用。

在动态过程中，当ΔUn变化时，只要其极性不变，积分调节器的输出Uc便一直增长；Uc并不是零，而是一个终值；如果ΔUn不再变化，这个终值便保持恒定而不再变化，这是积分控制的特点。

因此，积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。

1-8采用PI调节器的转速负反馈调速系统，为什么能够较好地解决系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾？

答：

采用比例积分控制的转速负反馈调速系统，其输出有比例和积分两部分组成，比例部分快速响应输入信号的变化，实现系统的快速控制，发挥了比例控制的长处，同时，可以满足稳态精度的要求。

此后，随着电容电压的电压不断变化，输出电压逐步增长，直到稳态，可以实现稳态无静差，又可以保证系统的稳定。

因此，采用PI调节器的转速负反馈调速系统能够较好地解决系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾。

1-9采用PI调

节器的电压负反馈调速系统能实现转速无静差吗？

为什么？

答：

不可以，还有部分因为电机转子电阻引起的转速降无法减小。

1-10在无静差调速系统中，如果转速检测环节参数或转速给定电压发生了变化，是否会影响调速系统的稳态精度？

为什么？

答：

受它们的影响。

因为给定电源和测速发电机的扰动系统无法克服。

因为闭环系统的运作是依靠给定的电源电压发号施令的，如果“指令”发生偏差，系统必然依令运作，偏离原来的给定值，可见系统的精度有赖于给定电源的精度，高精度系统需要有高精度的给定电源。

反馈检测装置的误差也是反馈控制系统无法克服的。

比如测速发电机励磁不稳定，转速反馈回路中电位器阻值在运行中变大，直流测速发电机输出电压中出现纹波等，闭环系统对这些误差引起转速的变化是无法克服的。

2-1在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？

改变转速调节器的放大系数行不行？

改变触发整流装置的放大系数行不行？

改变转速反馈系数？

答：

改变电动机的转速,应调节给定电压。

改变转速调节器的放大系数和触发整流装置的放大系数不可以。

2-2在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器在动态过程中的作用？

电流调节器作用？

答：

1.转速调节器的作用

（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它能使转速n很快地跟随给定电压的变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。

（2）对负载变化起抗扰作用。

（3）其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。

2.电流调节器的作用

（1）作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压U*i（即外环调节器的输出量）的变化。

（2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。

（3）在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。

（4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。

2-3转速、电流双闭环调速系统起动过程的3个阶段中，转速调节器是不是都在起调节作用？

电流调节器呢？

答：

电流上升阶段和恒流升速阶段转速调节器不起调节作用；电流调节器3个阶段均起作用。

2-4在转速电流双闭环调速系统的（电流环）动态结构图中，为什么常可略去电动机的电动势反馈回路？

答：

因为电动机的电动势和电机的转速成正比，相对于电流环而言是一个缓变的干扰信号，可以视为常数而略去。

2-6在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器与电流调节器为什么采用PI调节器？

它们的输出限幅如何整定？

答：

为了

获得良好的静态和动态性能，通常转速调节器ASR和电流调节器ACR均采用PI调节器，两个调节器的输出均带有限幅。

转速调节器（ASR）的输出限幅值：

电流调节器（ACR）的输出限幅值：

2-7双闭环调速系统和单闭环调速系统相比，系统的动态性能有那些改进？

答：

双闭环调速系统和单闭环调速系统相比，可以使调速系统在最大电流下迅速起动，提高电机启动性能；可以在故障情况下获得快速保护；可以获得很好的挖土机特性；可以获得比单闭环调速系统小得多的动态超调。

2-8转速、电流双闭环调速系统中，改变那些参数才能调节堵转电流的大小？

堵转电流为何受限制？

答：

改变基准电压可以调节堵转电流的大小，调节堵转电流限制是因为电机本身的负载承受能力受限。

2-9转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，转速调节器与电流调节器输入偏差各为多大？

答：

系统稳定运行时，两个调节器都不饱和，它们的输入偏差电压都是零。

2-10转速、电流双闭环调速系统的转速调节器在哪些情况下会出现饱和？

电流调节器在启动过程中能否饱和？

为什么？

答：

转速调节器在启动过程的电流上升阶段、恒流升速阶段、电动机突然失磁、转速反馈突然断线等情况下会出现饱和。

电流调节器在启动过程中不能饱和：

启动时，ACR应保证获得电机允许的最大电流Idm恒定，从而加快转速动态过程。

2-12在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网电压波动与负载扰动时，哪个调节器起作用？

答：

转速调节器对负载变化起抗扰作用；电流调节器对电网电压波动起及时抗扰作用。

2-13试从下述几方面来比较双闭环调速系统和带电流截止负反馈的单闭环调速系统。

（1）静特性。

（2）动态限流特性。

（3）起动快速性。

（4）抗负载扰动性能。

（5）抗电源电压波动的性能。

答：

（1）调速系统的静态特性一样。

（2）动态限流性能，双闭环调速系统好。

（3）起动的快速性，双闭环调速系统好。

（4）抗负载扰动的性能，双闭环调速系统好。

（5）也是双闭好。

3-1.环流分为哪几类？

有什么优缺点？

答：

环流分为两大类：

静态环流和动态环流。

静态环流又分为直流平均环流和瞬时脉动环流。

优点：

在保证晶闸管安全工作的前提下，适度的环流能使晶闸管-电动机系统在空载或轻载时保持电流连续，避免电流断续对系统性能的影响。

缺点：

环流的存在会显著地加重晶闸管和变压器负担，消耗无用功率，环流太大时甚至会损坏晶闸管，为此必须予以抑制。

3-2改变直流电动机转矩有哪几种方式？

改变电枢电流方向；改变电动机励磁磁通方向

3-10.试简述瞬时脉动环流

及其抑制方法。

答：

由于整流器电压和逆变器电压瞬时值不相等从而产生瞬时脉动环流。

在环流回路串入环流电抗器

3-11.两组晶闸管反并联调速时为什么要限制最小逆变角βmin？

答：

为了防止晶闸管有源逆变器因逆变角β太小而导致环流失败，出现“逆变颠

覆”，必须在控制电路中进行限幅，形成最小逆变角βmin保护。

3-13无环流逻辑控制环节的任务是什么？

答：

当需要切换到正组晶闸管工作时，封锁反组触发脉冲而开放正组脉冲，当需要切换到反组工作时，封锁正组而开放反组。

3-15.试分析逻辑无环流直流调速系统正向电动和制动时晶闸管的状态。

答：

正向电动：

VF整流；VR封锁。

正向制动：

本组逆变阶段，VF逆变回馈电能，封锁它组；它组反接制动状态，VR整流，封锁正组；它组回馈制动阶段，VR逆变回馈电能，封锁正组。

5-1,调压调速原理：

随着电压的减少，在某一负载情况下，电机所对应的转差率，电机转速降低，为调压调速。

6-1变频调速的原理：

根据只要改变电源频率就能调节电机转速

6-2变极调速的原理：

根据只要改变极对数就能调节电机转速

1直流电动机的调速方法1调节电枢供电电压2减弱励磁磁通3改变电枢回路电阻。

特点：

调节电枢供电电压其机械特性是一组平行线。

弱励的机械特性比1较软，所有起点在同一点，当增大电阻时特性变软。

2有静差：

调节器有偏差输入。

无静差：

要求稳态时，调节器的稳态输入为0，输出不为0。

区别：

输出转速是否随负载的变化而变化。

3双闭环调速系统具有良好的挖土机特性:

在设定的电流范围内，电机具有很硬的机械特性，但当电机电流达到最大电流时，负载增加，电流环

保持电机最大电流不变，电机转速迅速下降，获得陡峭的下垂特性，从而其静特性具有很好的挖土机特性。

4在调压调磁系统中电动势负反馈可否用转速负反馈代替？

不可以，以为电动势与转速的关系是非线性的。

5PWM斩波器的工作原理：

斩波周期一定时，调节导通时间，即调节占空比，从而改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。

6PFM斩波器的工作原理：

维持导通时间不变，调节周期T、输出电业的波形是周期变化的，因而频率也是变化的。

7两级时控制直流斩波器的工作原理：

输出控制在给定上下一个小的误差带内，随着误差带的减小，转差脉冲频率越高。

8V-M和PWM相比，PWM的优点：

1主电路线路简单，需用的功率器件少。

2开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都低3直流电源采用不控整流时，电网功率因数逼相控整流器高。

9V-M系

统中电流脉动会产生：

1电机输出脉动转矩，影响电机转速稳定，影响调速范围2增加电源输入的谐波，差生谐波损耗。

10V-M系统一直电流脉动的措施：

1增加整流电路相数2采用多重化技术3设置平波电抗器。

11V-M系统，当电流连续、断续时的机械特性特点：

断续：

理想空载转速提高，机械特性较软：

当电流连续时机械特性变硬。

12调速范围：

生产机械要求电动机提高的最高转速和最低转速之比

13静差率：

静差率是负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落ΔnN与理想空载转速n0之比

14调速范围、静差率和额定速降之间的关系是：

D=nNS/ΔnN（1-S）

只有设法减小静态速降ΔnN才能扩大调速范围，减小静差率，提高转速的稳定度。

15闭环系统静特性可以比开环特性硬的多，闭环系统的静差率要逼开环要小的多，如果所需要的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围，要取得上述3项优势，闭环系统必须设置前置放大器。

16闭环系统要获得比开环系统好的机械特性要增设电压放大器以及检测与反馈装置。

17闭环系统对前向通道上有抑制能力，对反馈通道上无抑制能力。

18在采用比例调节器的调速系统，调节器的输出是电力电子变换器的控制电压，只要电动机在运行就必须有控制电压，因而也必须有转速偏差电压，一次这类系统有静差。

19提高调速精度的条件是1高精度给定，2高精度检测环节。

20理想运放满足：

1输入信号为0时，输出端应恒定地处于0电位2输入阻抗无穷大3输出阻抗为04频带宽度为0到无穷大5开环电压放大倍数为无穷大。

21

22电流截至负反馈：

在正常情况下，该反馈环不起作用，当电机电流超过所测定的电流时他才起作用，使转速下降，直至堵转。

23给出一个系统的特性方程，他的稳定条件是：

劳斯判据各项系数均大于0。

24Bode的中频段以-20DB/dec的斜率穿越的频带越宽，稳定性越好。

25截至频率越高系统的快速性越好。

26低频断的斜率陡、增益高、系统的稳定精度高。

27高频断衰减越快系统抗高频噪声干扰能力越强。

28调节器对运放限幅：

1被控电量的限制2运算放大器工作范围的限制。

29PI调节器构成的闭环系统是无静差系统：

在动态过程中，当ΔnN变化时，只要极性不变，积分调节器的输出便一直增长，只有达到给定电压等于反馈电压，偏差为0时，Uc才停止上升且不为0，而是一个终值，如果ΔnN不再变化，这个终值便保持恒定而不再变化。

30电压负反馈系统：

电压调速系统随着负载的升高，电机转速下降：

变流器输出电压也要下降，点机端口电压引入到控制系统的输入端与

给定比较，可以调整变流器输出端电压，电机转速上升，就为电压负反馈系统。

在电动机转速很低时，电视电阻压降比电枢端电压要小的多，因而可以认为直流电动机的反电动势与端电压近似相等，在这种情况下，采用电压负反馈就基本上代替转速负反馈的作用了。

30、什么叫电压负反馈系统，说明它代替转速负反馈的指导思想？

答：

电压调速系统随着负载的升高电机转速下降，变流器输出电压也要下降，电机端口电压引入到控制系统的输入端与给定比较，可以调整变流器输出电压，电机转速上升，就为电压负反馈系统。

直流电动机的反电势与端电压近似相等，或者说，电机转速近似的与端电压成正比，在这种情况下，采用电压负反馈就能基本上代替转速负反馈的作用了。

31、可否用电流补偿来实现无静差？

答：

不可以，虽然用电流负反馈可以用来补偿一部分静差，以提高调速系统的稳态性能，但是，不能指望电流负反馈来实现无静差，因为这时，系统已经达到稳定的边缘了。

32、为什么采用P调节器双闭环转速超调是必然的？

答：

采用PI调节器双闭环调节系统，启动时，ASR调节器处于饱和开路状态，当转速上升到给定值n=n0时，转速调节器ASR的输入偏差减小到零，但其输出却由于积分作用还维持在限幅值，所以电动机仍在加速，使转速超调。

33、调节器工程设计的基本思想有那两步？

答、1、先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足所需要的稳态精度。

2、再选择调节器的参数，以满足动态性能指标要求。

34、试写出典型1和典型2开环传递函数表达式。

答

35、典型1和2相比超调量、抗干扰能力如何？

答：

在动态性能中，典型1系统可以在跟随性能上做到超调量小，但抗干扰性差，典型2系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较的好。

36、什么是上升时间？

答：

输出量从零起第一次上升到Cx所经过的时间称为上升时间。

37、什么是超调量？

答、Cmax超过稳态值Cx的百分数称为超调量。

38、什么是调节时间？

答、将输出量达到并不再超出稳定值5%的误差带所需的时间称为调节时间。

39、什么是动态降落？

答、系统稳定运行时，突加一个约定的标准负扰动量，所引起的输出量最大降落值称为动态降落。

40、什么是恢复时间？

答：

从阶跃扰动作用开始，到输出量基本上恢复稳定，距新稳态值Cx2之差进入某基准值Cb的5%范围之内所需的时间称为恢复时间。

41、小惯性环节近似处理的方法和条件是什么？

答：

合并

42、高阶系统降阶处理的方式和条件是什么？

答：

方法：

忽略高次项验证高次项是否远远小于1条件

43、大

惯性环节近似处理的方法和条件是什么？

答：

方法、近似成积分环节条件

44、说明转速微分负反馈的作用是什么？

答：

可预知系统速度响应趋势，可使系统速度调节器早点退出饱和，从而抑制超调。

45、为什么说调压调速系统恒转矩调速？

答：

由于电磁转矩在变压调速的范围内，因为励磁磁通不变，容许的转矩也不变，称为恒转矩调速方式。

46、为什么说弱磁调速是恒功率调速？

答：

在弱磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，容许的转矩不得不减小，转矩与转速的乘积则不变，即容许功率不变，是为恒功率调速方式

47、可逆调速线路有哪几种？

答：

电枢可逆和磁场可逆

48、晶闸管可你系统有源逆变的条件是什么？

答：

1、要有直流电动势，极性需和晶闸管导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压。

2、a小于90度，使Ud为负值。

49、什么是环流？

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接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。

50、环流的缺点是什么？

答：

环流不做功，但占据系统的容量，增加额外的功率损耗。

51、环流的优点是什么？

答：

在自然环流可逆系统中，由于环流的存在，使得晶闸管存在一个基本的负载电流，使电动机在空载或轻载时可工作在晶闸管装置的电流连续区，以避免电流断续引起的非线性，由于环流的存在系统可以快速可逆，从而有比较好的动态响应性能。

52、什么是静态环流？

什么是动态环流？

答：

两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流称为静态环流。

它包括直流平均环流和瞬时脉动环流。

仅在可逆V-M系统处于过度过程中出现的环流称为动态环流。

53、环流的抑制方法是什么？

答、增设环流电抗器或采用无环流控制方法。

54、无环流系统中变流器切换的条件是什么？

答：

电流给定信号变号，电机电流为零，满足前两个条件下还要有关断等待时间和开放等待时间。

55、什么是待整流和待逆变？

答：

待整流：

变流器处于整流状态，但没有电流输出；待逆变：

变流器处于逆变状态，但不进行有源逆变。

56、可逆PWM中逻辑延时环节的作用是什么？

答：

防止上下两管直通短路

57、可逆PWM中电路可关断器件可驱动隔离的必要性是什么？

答：

由于不同位置的开关管，它的发射极或漏极（场效应管）电位不同，在同一控制电路出来的驱动信号必须采用隔离措施，避免短路。

58：

可逆PWM中电路可关断器件设置缓冲电路的必要性

答：

防止开通时电流上升过快，烧坏器件。

防止关断时电压上升过快，器件击穿。

59、可逆PWM中为什么出现泵

升电压？

如何处理？

答：

电机制动时，电机存储的机械能量通过变流器回馈到直流侧，使直流侧电压升高为泵升电压。

处理的方法是采用放电电阻释放过剩的能量

60、试绘图说明电压调速的原理。

答、随着电压的减少，在某一负载情况之下，电机所对应的转差率，电机转速降低，为调压转速。

图

61、试说明变频调速的原理是什么？

答、根据n=60f/p只要改变频率就能改变电机转速。

62、试说明变极调速的原理是什么？

同上公式

63、试说明变压变频调速压频比为常数的调速方法的原因是什么？

答：

当电源频率变化时，为保持方程平衡，假定电源电压不变，磁通变化。

磁通增加会饱和，减小电机的定、转子的充分利用。

电压比频率为常数，电机磁通近似不变，当电机转速超过额定转速时，电源电压不可以再增高，为了保持电压不变，使频率增大，迫使磁通减小，电机转速上升。

64SPWM中的同步调制：

载波比N等于常熟，并在变频时使载波和信号保持同步的方式。

65SPWM中的异步调制：

载波信号和调制信号不保持听不的调制方式。

66转差频率控制的思想：

1、在ωs≤ωsm的范围内，转矩基本上与ωs成正比，条件是气隙磁通不变。

2、在不同的定子电流值时，按Us=f（ω1Is）韩式关系控制定子电压和频率，就能恒定保持气隙磁通恒定。

67串级调速的基本思想：

绕线式异步电动机运行过程中，如果在转子回路中串入反电动势，通过调节反电动势大小与相位就可以调节转速。