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电气控制技术 技师口试问答题（2006）
单闭环直流调速系统
转速负反馈直流调速系统的组成：一般由转速给定、转速调节器ASR、触发器CF、晶闸管变流器U、测速发电机TG等组成。当电动机负载TL增加时，电枢电流Id也增加，电枢回路压降增加，转速下降，则转速反馈电压Ufn也下降，而给定电压Ugn不变，ΔU＝Ugn-Ufn增加。转速调节器ASR输出电压Uc增加，使控制角α减小，晶闸管输出电压Ud增加，于是转速便相应自动回升。
调节过程：
TL↑→Id↑→Id（R∑+Rd）↑→n↓→Ufn↓→ΔU↑→Uc↑→α↓→Ud↑→n↑

1、 转速单闭环系统的主要特点是什么？
①、要稳定哪个物理量就引入该物理量的负反馈。
②、凡被包围在系统前向通道中的各种扰动（如负载变化、交流电压波动、电动机励磁电流的变化）对被调量（如转速）的影响都有强烈的抑制作用。
③、反馈环外扰动不能被抑制。
④、K越大，稳态误差越小，但K过大可能导致不稳定。
⑤、负反馈系统稳定，正反馈系统不稳定。

2、 为什么改变给定电压能够改变电动机转速？
答：因为改变给定电压改变了系统的给定参数。

3、 若改变分压比是否可以改变电动机转速？为什么？
答：改变分压比可以改变电动机转速。
因为调节分压比就改变了反馈量，从而改变了系统的给定参数。

4、 如果测速机励磁发生变化，系统有无克服这种扰动能力？
答：测速机励磁发生变化，系统无法克服这种扰动，因为故障点超出了系统的闭环范围。

5、 转速负反馈单闭环调速系统，电机参数PN=2.2KW、UN=220V、IN=12.5A、 NN =1500r/min、Rd=2Ω、RS=1Ω
KS=30、D=20、静差率S≤10%
试求：①、若采用开环控制系统能否满足要求？
机械特性方程：
：电动机结构常数 ：电枢电阻
所以：= =0.13 V.min/r
==288.46 r/min
==0.16=16%
因为大于10%，所以不能满足。
Ce：电动势常数 Δn开：电枢电阻引起转速降 S开：静差率
②、给定信号U*n=10V，N=1000r/min时，α=？
放大器放大倍数Kp多大时才能满足要求？
==0.01
转速降落：
=288.46
=8.33r/min
闭环系统开环放大倍数：
= 33.63
因为：
所以：=14.6

③、加入电流负反馈在系统中起到什么作用？
答：起到抑制过电流Imax作用。
④、给定电源扰动或测速电机误差是否会影响系统稳定特性？
答：给定电源扰动或测速电机误差都会影响系统给定参数的变化，从而引起系统振荡，使系统不稳定。
⑤、改变转速应调节那些参数？若改变ASR放大倍数或晶闸管装置的放大倍数行不行？
答：因为
所以：改变转速应调节给定电压或改变转速反馈系数。
改变ASR放大倍数或晶闸管装置的放大倍数不行。
转速、电流双闭环直流调速系统
组成：系统由转速负反馈与转速调节器ASR组成转速环，由电流负反馈与电流调
节器ACR组成电流环。电流环为内环，转速环为外环。

1、双闭环直流调速系统稳定运行时，ASR和ACR两个调节器的
输入偏差是多少？写出ASR和ACR两个调节器的输入电压
表达式？
稳态运行时,输入偏差：
输出电压表达式：

2、若ASR和ACR两个调节器改为P调节器，对系统的静态性能有什么影响？
² 为有静差系统，系统静特性医硬度降低。
² 动态不理想（因为它没有积分，它的变化随参数的变化立即变化）。
² 稳定性差。

3、若改变双闭环直流调速系统的转速可调节什么参数？改变转速调节器放大倍
数Kp、可控整流装置放大倍数Ks或反馈系数α、β行不行？要整定堵转电
流Idm应调节什么参数？
答：因为：
①、改变转速可调节或α
②、调节Kp;Ks; β不行，调节α可以
因为：
③、要整定堵转电流应调节或β

4、描述电流环、速度环在系统中的实际调试过程？
先内环，后外环，调节器参数取决于稳态精度和动态校正要求。
电流环的调试；
a、 电流调节器ACR设为PI调节器
b、 直流电动机不加励磁且将其处于堵转状态
c、 通电后，调节给定电位器KP1，使其输出电流达到1/2Ie，用分流器和电流表结合，电流表应稳定指示，若电流不稳定，通过调节ACR的PI参数，先调节P。
d、 用突加给定信号的方法，使用示波器观察电流输出情况。

速度环的调试：
a、 电动机加额定励磁
b、 速度反馈极性判断

5、若发生电动机在运行中堵转时，电机是否会烧毁？为什么？
不会。
由于ACR作用，限制电枢电流最大值电流，系统表现为无静差，产生下垂
特性（挖土机特性）。堵转时，Id上升，同时n下降，使△Un上升，经PI调节器后，使Ui*下降，使α下降，Udα电压上升，电流上升至Idmax，长
时间堵转就会使电枢长时间通大电流而烧毁。

6、运行中突然转速反馈接线断开了，系统会发生什么现象？请分析？
答：将会使调速系统失控，电动机转速升至整流装置输出限幅值，对应
最高转速，因为：
Un=0→ΔUn=U*n-Un= U*n→U*i↑→U*im(ASR进入饱和状态) →ΔU*i↑→UC↑→Id↑→n↑→n=nmax

7、突加给定起动时，请说明起动过程，并画出n=f（t）和Id=f（t）的波形。

起动过程：
电流上升阶段：（t0～t1）：
起动开始时，转速给定电压突加于转速调节器的输入端，通过转速调节器、电流调节器的控制作用使Ud0，Id上升。电流调节器和电流环的调节作用使Id很快到达Idmax。在这个阶段转速调节器ASR由不饱和迅速达到饱和，而电流调节器ACR一般不饱和，起到调节作用。
恒流升速阶段：（t1～t2）：
从t1时刻电流上升到最大值Imax开始一直到t2，转速n上升到给定转速ng为止的这一阶段是起动的主要加速阶段。在这个阶段转速调节器ASR一直处于开环饱和（限幅）状态，转速环相当于开环状态，而电流调节器ACR的作用是力图使Id保持在Imax状态，系统表现为恒直电流调节系统。
转速调节阶段：（t2～t3～t4）：
在这个阶段转速调节器ASR和电流调节器ACR同时起调节作用。由于转速环是外环，转速调节器ASR的输出是电流调节器ACR的电流给定，ASR处于主导作用，ACR的作用是力图使电流Id跟随ACR的电流给定，因而电流环是一个电流随动系统。

8、双闭环直流调速系统在扰动作用下系统如何进行稳定？

（1）、电网电压出现波动时：
U2↓→Ud↓→Id↓→Ui↓→(ΔUi=U*i-Ui) ↑→Uc↑→α↓→Ud↑
电流调节器ACR起到调节作用：
①、启动过程时保证获得允许最大电流。
②、在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压U*i变化。
③、电源电压波动时的及时抗扰作用，使电动机转速几乎不受电源电压波动影响。
④、当电动机过载、堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到安全保护作用。
稳定：限幅值按

（2）、当负载大小改变时：
TL↑→Te<TL→n↓→Ufn↓→(ΔUn=U*n-Un) ↑→U*i↑→Uc↑→
α↓→Ud↑→n↑
转速调节器ASR起到调节作用：
①、使转速n跟随给定电压U*n变化，实现稳态无静差。
②、突加负载时转速调节器ASR和电流调节器ACR均参与调节作用，但转
速调节器ASR处于主导作用，对负载变化起抗扰作用。
③、其输出电压限幅值决定允许最大电流值。
稳定：限幅值按整定。
可逆直流调速系统
电枢反并联可逆系统可分为有环流和无环流可逆系统；无环流可逆系统又可分为逻辑无环流和错位无环流可逆系统。逻辑无环流可逆系统是通过逻辑装置来实现无环流；而错位无环流可逆系统是利用错开触发脉冲的位置来实现无环流。
1、逻辑无环流直流调速系统按图时试问？

①、逻辑控制器DLC有几部分电路组成？各电路的作用是什么？
对装置的要求：
在任何情况下，绝对不允许同时开放正反两组晶闸管变流器的触发脉冲，一组晶闸管工作时，而另一组晶闸管的触发脉冲必须封锁住。
由转速调节器ASR输出Ugi作为转矩（电流）极性鉴别信号。当此信号由负变正时，允许封锁正组，开放反组；当此信号由正变负时，允许封锁反组，开放正组；但必须等到零电流检测器发出“零电流”信号后，才正式发出逻辑切换指令。
发出切换指令后，经过关断等待时间t1＝2～3ms的延时，封锁原导通组脉冲；再经过触发等待时间t2≌7ms，才能开放另一组。
以下电路能实现：

a、 电平检测电路: 转矩极性电平检测器――采用具有正反馈的电平
检测器
零电流电平检测器――采用带偏置电压的具有正反馈的电平检测器
作用：将转矩极性信号Ugi的正负和主电路电流Id的有无变成
数字量“0”态和“1”态，“0”态对应低电平，“1”态
对应高电平。
b、 逻辑判断电路：
作用：根据转矩极性电平检测器输出UM和零电流电平检测器的输出UI状态，正确的判断系统是否需要切换。
逻辑电路可采用与非门电路（如HTL）组成。
c、 延时电路：
作用：是在逻辑判断电路发出逻辑切换指令后设置“封锁等待时间t1”和“开放等待时间t2”两段时间延时。
d 、逻辑保护输出电路：
作用：是逻辑装置的输出部分，两路输出信号反相，以保证正反向两组晶闸管变流器触发脉冲不会同时开放。
②、DLC控制电路为什么必须设置封锁延时电路和开关延时电路？延时过大或过小对系统有何影响？
答：设置封锁延时电路和开关延时电路后，能够保护两组晶闸管在切换时不发生短路，保证同一时间只有一组晶闸管开通。
延时过长会引起切换时间太长，延时过小会造成换流逆变失败。

③、 零电流检测环的位置及宽度对系统会产生什么影响？
答：宽度与电阻RF有关
宽度宽：灵敏度低
宽度窄：灵敏度高

④、设本系统α=30°时，电流调节器ACR限幅值为+8V，当ACR限幅值分别为-12V或-2V时，在电流逆变时会发生什么现象？（设每伏移相度数为线性）
答：移相范围为α=0°～90°，所以该电路的移相范围为30°～90°。
因为移相电压为0～8V，所以每一伏电压移动7.5°。
当限幅值为-12V时，已经超出移相范围即β＝0°，引起逆变失败
当限幅值为-2V时，β＝75°，可以实现逆变，但电流大，负面积比正面积大（α=105°），效果不是最好。

⑤、当系统突加正向给定运行，然后加速切换到反向运行时，给出n=f(t);Id=f(t)波形图？

由上图可知：在系统突加正向给定运行，然后加速切换到反向运行时，有三个阶段：
（1）、本桥逆变：这时转矩不变，转向不变，电流迅速下降。
（2）、自由运行：这时转向不变。
（3）、它桥逆变：这时转矩反向，转速迅速下降（方向不变）。
无环流逻辑控制器DLC 原理图：
VD1、C1组成封锁延时电路
VD2、C2组成开放延时电路
A点作用：正常工作时U´F与U´R总是有一个为“1”，当发生同时为“1”时（故障），联锁保护环节与非门输出A点为“0”，将 Ublf和Ublr都拉到“0”，使两组脉冲同时封锁，避免两组 晶闸管同时整流而造成短路事故。
三相交流变频器
分类：可分为交－交和交－直－交两种；
交－直－交变频器按直流电源的性质又分为电压型和电流型两种。
1、电压型变频器：

续流二极管的作用：能防止对VT管子的反向电流冲击。
选择：耐压及电流要等同于VT管子。
（1）、求Ud Ud ＝2.34U2Ф=1.35UL
（2）、选择变频器的容量、电流？
容量(KVA)≥ 电流（A）≥
(3)、是什么换流方式？是180还是120导通制，分析换流过程?

(4)、发生堵转时能否起到保护作用？

（5）、若要满足直流侧过电流和逆变侧过电压保护？应修改什么参数？
2、电流型变频器：

（1）、选择变频器的容量、电流？
容量(KVA)≥ 电流（A）≥
（2）、二极管和电容器起什么作用？
答：二极管起隔离作用；电容器起换流作用（即使晶闸管承受反压）。
（3）、采用什么换流方式?
答：采用强迫换流方式。
(4)、举例换流过程？
例： VT1导通时，C1正向充电；当VT3导通时，C1反向充电；从而
使VT1阴极电位升高，使VT1截止。
（5）、发生V1与V4直通形成短路，会不会烧坏变频器？
答：短时间不会烧坏。因为线路中接入了电抗器，电抗器能起到抑制电流和滤波的作用。
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