电力传动电力拖动控制系统卷附参考答案样本.doc

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— 年第二学期期末考试
课程名称: 电力传动控制系统 开 卷 B 卷 120分钟考试班级: 考试方式 : 开卷[√ ] 闭卷[ ]班级------------------- 学号-------------- 姓名----------------- 重修标记

题号
一
二
三
四

合计
满分
20
20
30
30

100
实得分

评阅人 得分

一、 选择题( 共20分, 每题2分)

1、 直流P W M变换器—电动机系统与晶闸管—电动机系统相比, B 。
A、 前者调速范围宽但谐波大 B、 前者调速范围宽且谐波少
C、 后者调整范围宽但谐波大
2、 静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,静差率 A 。
A、 越小 B、 越大 C、 不变
3、 在可逆直流调速系统当中, 抑制瞬时脉动环流的措施为 A 。
A、 采用均衡电抗器 B、 采用平波电抗器 C、 采用α=β配合控制
4、 带比例调节器的单闭环直流调速系统, 如果转速的反馈值与给定值相等, 则调节器的输出为 A 。
A、 零 B、 大于零的定值 C、 保持原先的值不变
5、 无静差调速系统的PI调节器中P部份的作用是 B 。
A、 消除稳态误差 B、 加快动态响应 C、 既消除稳态误差又加快动态响应
6、 转速、 电流双闭环调速系统中, 在恒流升速阶段时, 两个调节器的状态是 A 。
A、 ASR饱和、 ACR不饱和 B、 ACR饱和、 ASR不饱和 C、 ASR和ACR都饱和
7、 控制系统能够正常运行的首要条件是 B 。
A、 准确性 B、 稳定性 C、 快速性
8、 在直流电机调速系统中, 系统无法抑制 B 的扰动。
A、 电网电压 B、 电机励磁电压变化 C、 运算放大器参数变化
9、 α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程主要阶段是 C 。
A、 本组逆变阶段 B、 它组反接制动阶段 C、 它组逆变阶段
10、 在转速、 电流双闭环调速系统中, 以下哪一项影响最大电流Idm的设计 C
。
A、 运算放大器 B、 稳压电源 C、 电动机允许的过载能力
评阅人 得分
吗 二、 判断题( 共20分, 每题2分)

1、 双闭环调速系统中, 给定信号不变, 增加转速反馈系数α, 系统稳定运行时转速反馈电压不变。 ( 对 )
2、 I型系统工程最佳参数是指参数关系选用 K=1/( 2T) 或ξ=0.707。 ( 对)
3、 双闭环调速系统的设计过程中, 一般把h=4定义为按闭环幅频特性峰值最小准则设计的”三阶工程最佳”参数配置。 ( 错 )
4、 在双闭环调速系统的设计过程中, 若按”三阶工程最佳”设计系统时, 系统的超调量为37.6%。 ( 对 )
5、 在双闭环系统调试中, 若两个调节器采用PI调节器, 固定, 想得到固定的转速n只需调节给定电压即可。 ( 对 )
6、 积分或比例积分调节器的输出具有记忆和保持功能。 ( 对 )
7、 转速闭环系统对一切扰动量都具有抗干扰能力。 ( 错)
8、 比例积分调节器输入偏差电压为零时, 其输出电压也为零。 ( 错 )
9、 在双闭环调速系统的设计过程中, 一般将电流环校正为典型I型系统, 将转速环校正为典型II型系统。 ( 对)
10、 位置式PI调节器算法比增量式PI调节器算法更容易产生积分饱和现象, 必须同时设置积分限幅和输出限幅, 缺一不可 ( 对 )

评阅人 得分
吗
三、 简答题( 共30分, 每题6分)

1、 直流PWM变换器中, 泵升电压是怎样产生的? 对系统有何影响? 如何抑制?
答: 泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时, 由于二极管整流器的单向导电性, 使得电动机由动能转变为的电能不能经过整流装置反馈回交流电网, 而只能向滤波电容充电, 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的容量, 或采用泵升电压限制电路。

2、 在无静差转速单闭环调速系统中, 转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响? 试说明理由。
答: 依然受影响。因为无静差转速单闭环调速系统只是实现了稳态误差为零, 因此若给定电源发生偏移, 或者测速发电机精度受到影响而使反馈电压发生改变, 系统仍会认为是给定或转速发生改变, 从而改变转速, 以达到电压偏差为零。

3、 单闭环调速系统能减少或消除转速稳态误差的实质是什么?
答: 比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节 , 在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压, 以补偿电枢回路电阻压降的变化。

4、 在转速、 电流双闭环直流调速系统中, 若要改变电动机的转速, 应调节什么参数? 若要改变电动机的堵转电流, 应调节系统中的什么参数?
答: 在转速、 电流双闭环调速系统中, 若要改变电动机的转速,应调节的参数有: 转速给定电压, 因为转速反馈系统的转速输出服从给定。 
若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的参数有: 转速的给定、 转速调节器的放大倍数、 转速调节器的限幅值、 转速反馈系数等, 因为它们都在电流环之外。

5、 无环流逻辑控制器DLC中为什么必须设置封锁延时和开放延时? 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。延时过大会引起切换时间太长, 延时过小会造成换流逆变失败。

评阅人 得分

四、 计算题( 共30分)
1、 设控制对象的传递函数为, 式中=2; =0.4s, =0.08s, =0.015s, =0.005s。要求阶跃输入时系统超调量
用PI调节器将系统设计成典型I型系统, 试设计调节器参数并计算调节时间。( 10分)
解: 用PI调节器校正时, 调节器传递函数为
取, 并将、 、 看成小时间常数, 令

则按典型I型系统校正时系统开环传递函数为

取, 则

调节时间
因此PI调节器的参数, ; 调节时间。

2、 某转速、 电流双闭环直流调速系统, 主电路采用三相零式整流电路。已知电动机参数为: , , , , , 电枢回路总电阻R=0.18, 允许电流过载倍数, 触发整流环节的放大倍数, 电磁时间常数, 机电时间常数, 电流反馈滤波时间常数, 转速反馈滤波时间常数。额定转速时的给定电压, ASR调节器饱和输出电压=8V, ACR调节器饱和输出电压=6.5V。
系统的静、 动态设计指标为: 稳态无静差, 调速范围D=10, 电流超调量, 空载起动到额定转速时的转速超调量。试求:
电流调节器已按典型I型系统设计, 并取参数KT=0.5。
(1) 确定电流反馈系数和转速反馈系数。
(2) 选择转速调节器结构, 并计算其参数?
(3) 考虑转速超调, 试设计转速调节器ASR, 计算其参数。
设调节器输入电阻。 ( 20分)
解: ( 1)

( 2) 电流调节器设计
确定时间常数:

电流调节器结构确定:
因为, 可按典型I型系统设计, 选用PI调节器, ,
电流调节器参数确定: , 。
校验等效条件:

可见满足近似等效条件, 电流调节器的实现: 选,则:
, 取9K.
由此
( 3) 速度调节器设计
确定时间常数:
a) 电流环等效时间常数:因为
则
b)
c)
速度调节器结构确定:
按照无静差的要求, 应选用PI调节器,
, 速度调节器参数确定:

校验等效条件:

可见满足近似等效条件。
转速超调量的校验 (空载Z=0)

转速超调量的校验结果表明, 上述设计不符合要求。因此需重新设计。
查表, 应取小一些的h, 选h=3进行设计。
按h=3, 速度调节器参数确定如下:
校验等效条件:

可见满足近似等效条件。
转速超调量的校验:

转速超调量的校验结果表明, 上述设计符合要求。
速度调节器的实现: 选,则,取310K。