电力拖动自动控制综合系统期末考试复习资料.docx

电力拖动自动控制系统复习（14电气工程本）一 题型填空（20）、选择（10）、简答（30）、计算（40）二 各章节内容提要（一）绪论基础概念1. 运动控制系统组成（电动机、功率放大和变换装置、控制器、对应传感器）【P1】【填空】2. 直流电机数学模型简单，转矩易于控制。交流电机含有结构简单等优点，但其动态数学模型含有非线性多变量强耦合性质。【P3】【填空】3. 转矩控制是运动控制根本问题，磁链控制和转矩控制一样关键。【P5】【填空】4. 经典生产机械负载转矩特征关键包含恒转矩负载特征、恒功率负载特征、风机和泵类负载特征。【P5】【填空】（二）第2章1基础概念（1）直流调速转速公式、方法。【P7】 【填空】公式：n=UA-IARKe 方法：1）调整电枢供电电压U； 2）减弱励磁磁通； 3）改变电枢回路电阻R（2）可控直流电源（G-M系统、V-M系统、PWM变换器）【P9】【填空】（3）增设平波电抗器来抑制电流脉动，总电感量计算。【P12】【选择题】三相桥式L=0.693U2Idmin三相半波L=1.46U2Idmin单相桥式L=2.87U2Idmin（4）失控时间选择【p15】【选择题】整流电路形式最大失控时间Tsmax/ms平均失控时间Ts/ms单相半波2010单相桥式（全波）105三相半波6.673.33三相桥式3.331.67（5）PWM调速系统优越性表现【p16】【简答题】 主电路简单，需要电力电子器件少； 开关频率高，电路轻易连续，谐波少，电动机损耗及发烧全部较小； 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽； 若和快速响应电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强； 电力电子器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率合适时，开关损耗也不大，所以装置效率较高； 直流电源采取不控整流时，电网功率因数比相控整流器高（6）不可逆PWM系统中，和关系。【P17】=（7）泵升电压【P20】【填空题】对滤波电容充电结果造成直流侧电压升高（8）调速系统稳态性能指标S和D及相互之间关系。【P21-22】【填空题】 nmax、nmin额定负载时最高和最低转速 = D=nmaxnmin s=nNn0min 最低速 = 空载转速 D=nNsnN(1-s) 例： D=1430*0.3115*(1-0.3)=5.3（9）开环系统和闭环系统比较（4点结论）【P29-30】【简答题】 闭环系统静特征能够比开环系统机械特征硬得多。 ncl=nop1+K 闭环系统静差率要比开环系统小得多。 Scl=Sop1+K 当要求静差率一定时，闭环系统能够大大提升调速范围。 Dcl=(1+K)Dop 要取得上述三项优势，闭环系统必需设置放大器。（10）闭环系统能降低稳态转速降实责问题是什么？结合图形分析【P31】【简答题】闭环系统能够降低稳态速降实质在于它自动调整作用，在于它能伴随负载改变而对应地改变电枢电压，以赔偿电枢回路电阻压降。（11）反馈控制规律（3点）【P31】【简答题】 百分比控制反馈控制系统是被调量有静差控制系统 反馈控制系统作用是：抵御扰动，服从给定 系统精度依靠于给定和反馈检测精度（12）积分和百分比积分调整器作用，无静差实现。【P35】【填空题】百分比调整器输出只取决于输入偏差量现实状况，而积分调整器输出则包含了输入偏差量全部历史。（13）香农采样定理【P41】f2fmax（14）数字测速方法及特点（3类）【P42-44】【简答/填空题】1、M法测速 高速段 n=60M1ZTc2、T法测速 低速段 n=60f0ZM23、M/T法测速 高低速（15）电流截止负反馈系统稳态结构图及静特征名称及图形【P48】【简答题】1、稳态结构图以下：（3分） 2、静特征方程：当 Id Idcr （2分）当 Id Idcr （2分）（16）截止电流和堵转电流选择【填空题】带有电流截止负反馈单闭环直流调速系统其静特征通常被称为 挖土机 特征，其中堵转电流通常取Idbl =（1.52）IN，临界截止电流通常取Idcr =（1.11.2）IN。（17）稳态计算。习题2-9类型【P58】（三）第3章（1）双闭环起动过程分析（各阶段名称、转速和电流图形绘制、调整器ASRACR状态）【P63-64】起动电流和转速波形：（4分）1、电流上升阶段：ASR快速达成限幅值，电流很快达成最大电流Idm，ACR不饱和以确保电流环调整作用。（1分）2、恒流升速阶段：ASR饱和，转速环相当于开环，电流Id恒定略小于Idm，以确保电流环调整作用以抵消反电动势影响，转速呈线性增加，最终打到给定值n*值。同时晶闸管也不应饱和使Udom留有余量。（1分）3、转速调整阶段：转速出现超调，使ASR退饱和，电流下降到略小于IL后立即又升到Id=IL值，转速也很快达成给定值n*直到稳定。（1分）（2）双闭环起动过程特点（3点）【P64】【填空题】1、饱和非线性控制 2、转速超调 3、按时间最优控制（3）抗扰性能分析【P64】？（4）两个调整器作用【P65】【简答题】 1、转速调整器作用转速调整器是调速系统主导调整器，它使转速n很快地跟随给定电压Un*改变，稳态时可减小转速误差，假如采取PI调整器，则可实现无静差。对负载改变起抗扰作用。其输出限幅值决定电动机许可最大电流。 2、电流调整器作用作为内环调整器，在转速外环调整过程中，它作用是使电流静静跟随其给定电压Ui*改变。对电网电压波动起立即抗扰动作用。在转速动态过程中，确保取得电动机许可最大电流，从而加紧动态过程。当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流最大值，起快速自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。（5）工程设计法l 典型、典型系统传输函数，参数关系l 二阶最好、三阶最好概念l 工程近似处理方法l 已知系统模型（传输函数），依据给出指标要求按典型、典型系统进行设计，确定调整器结构和参数（习题3-7）【P94】l 双闭环调速系统工程设计（习题3-8）（四）第四章（1）桥式可逆PWM变换器电路分析（重载）（脉冲波形、输出电压、电流波形）【P97】（2）和关系及和电机运行状态关系【P98】【选择题】=2tonT-1（3）动力润滑概念【P98】在电动机停止时仍有高频微振电流，从而消除了正、反向时静音磨擦死区，起着所谓“动力润滑”作用。（4）V-M可逆系统可逆线路（电枢反接和励磁反接）【补充内容】（5）V-M系统反并联可逆线路四种工作状态（列表说明）【补充内容】（6）环流概念及分类【103】【填空题】两组装置同时工作时，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通短路电流，称作环流。（7）直流平均环流抑制【P103】（8）瞬时脉动环流抑制；不能电路增设环流电抗器个数【P105-106】【选择题】【填空题】对瞬时脉动环流抑制关键经过设置（环流电抗器）来实现；在反并联连接可逆线路中通常设置（4）个，三相零式整流电路中设置（2）个，交叉连接可逆线路中通常设置（2）个。（9）配合控制有环流可逆V-M系统制动过程分析【补充内容】l 制动过程名称及特点l 各信号极性l 正反组桥工作状态l 能量转换问题l 波形图（10）逻辑无环流控制可逆V-M系统中DLC组成（电平检测、逻辑判定、延时电路、联锁保护）及输入信号（转矩极性判别信号、零电流检测信号）【P107】【填空题】V-M系统中DLC通常由：电平检测、延时电路、逻辑判定、联锁保护（五）第5章（1）交流调速应用领域（3点）【P113】【多选题】 1、通常性能调速和节能调速。2、高性能交流调速系统和伺服机系统。3、特大容量、极高转速交流调速。（2）交流电动机转速公式【P116】n=(1-s)60f1np 1、改变频率 2、改变极对数 3、改变转差率（3）交流电机调速方法【P114】【填空题】l 异步电动机调速方法： 1、转差功率消耗型 调速系统 2、转差功率馈送型 调速系统 3、转差功率不变型 调速系统l 同时电机调速方法：只能靠变压变频调速（4）调压调速基础特征是电动机同时转速保持为额定值不变，其气隙磁通随定子电压降低而减小，属于弱磁调速【P118】（5）交流力矩电机【119】高转子电阻电动机（6）交流调压调速主电路关键有哪些【P118】（7）带恒转矩负载交流调压调速实责问题【P119】【填空题】带转矩负载降压调速就是靠（增大转差功率）、（减小输出功率）来换取转速降低。（8）变压变频调速是改变异步电动机同时转速调速方法【P122】变压变频调速是改变异步电动机（同时转速）一个调速方法，在基频以下关键采取（电动势频率比为恒值）控制方法，当忽略定子电阻和漏感压降时可采取（恒压频比）控制方法，但在低频时要进行（低频赔偿）。（9）变压变频调速基础原理分析（基频以下和基频以上）【P123】图4-10 系统本组逆变阶段中各处电位极性和能量流向图4-12 系统它组逆变阶段中各处电位极性和能量流向某闭环调速系统开环放大倍数为15时，额定负载下电动机速降为8 r/min，假如将开环放大倍数提升到30，它速降为多少？在一样静差率要求下，调速范围能够扩大多少倍？解： 假如将开环放大倍数提升到30, 则速降为：在一样静差率要求下，D能够扩大倍2.9 有一V-M调速系统：电动机参数PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，电枢电阻Ra=1.5，电枢回路电抗器电阻RL=0.8，整流装置内阻Rrec=1.0,触发整流步骤放大倍数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S=10%。（1）计算开环系统静态速降nop和调速要求所许可闭环静态速降ncl 。（2）采取转速负反馈组成闭环系统，试画出系统原理图和静态结构图。（3）调整该系统参数，使当Un*=15V时，Id=IN，n=nN ，则转速负反馈系数 应该是多少？（4）计算放大器所需放大倍数。解：（1）所以，（2）（3）（4）能够求得，也能够用粗略算法：，2.10 在题2.9转速负反馈系统中增设电流截止步骤，要求堵转电流，临界截止电流，应该选择多大比较电压和电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超出主电路总电阻1/3 ,假如做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？ 解：（1） ，（2）因为需要检测电阻值大，说明要求电流信号值也大。要同时满足检测电阻小和电流信号大要求，则必需采取放大器，对电流信号进行放大。为此， 取，则（3） 当初，有 当n=0时，旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率，旋转编码器输出脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采取16位计数器，M法测速时间为0.01s，求转速和时测速分辨率和误差率最大值。解：（1）M法：分辨率最大误差率：时， 时，时，时，可见M法适合高速。（2）T法：分辨率：时，时，最大误差率：，当初，当初，时，时，可见T法适合低速2.已知调整器对象为试将其校正为经典I型系统，要求设计成二阶工程最好系统，求出调整器传输函数。解:将对象化简得，因为要校正成二阶最好则，系统按经典1型系统校正得 ,而且.所以可采取调整器PI调整器。由上可知 所以，即3. 一个经整流变压器由三相全控桥式晶闸管整流装置供电转速电流双闭环直流调速系统，其基础数据以下：直流电动机额定参数为：UN=220V，IN=136A，nN=1460r/min,Ce=0.132v.min/r，过电流倍数=1.5,Ks=40，R =0.5，Ta=0.03s，Tm=0.18s，Toi=0.002s，Ton=0.01s，=0.007（r/min）=0.05(v/A),设计指标：电流超调量i%5%，空载起动到额定转速时转速超调量n%10%。（1） 电流环按典型系统设计，取KT=0.5(=0.707)，选择调整器结构和参数。（2） 转速环按典型系统设计，并按h=5设计，选择调整器结构和参数。解： （1）电流调整器结构G(S)=Ki（is+1）/is i=Ta=0.03s KI=1/2Ti=129.26(s-1) Ki= KI iR/Ks= 0.97 （2） 电流环作为转速环一个步骤则传输函数为：，转速环按典二型系统设计，调整器采取PI调整器，传输函数为。又h=5所以由按典二型设计原理可知：