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1、削力传动控制糸统电力传动控制系统CHINA JII.IANG UNIVERSITY第一章 1.脉宽调制p11答:利用电力电子开关的导通与关断，将直流 电压变成连续可变的电压，并通过控制脉冲 宽度或周期达到变压变频的目的。 2 直流蓄电池供电的电流可反向的两象限直流斩波调速系统，已知:电源 电压Us=300V,斩波器占空比为30%, 电动机反电动势E=100V,在电机侧 看,050总由阻R=1Q。问蓄电池的电流Id是多少？是放电电流还是充 吐 电电流？ °， p13答:因斩波电路输出电压uO的平均值：UO=p X Us=30% X 300=90 V < Ea ld=( UO- E
2、)/ R=(90-100)/1 =-1 OA是充电电流，电动机工作在第II象限 的回馈制动状态，直流蓄电池吸收能第一章 3. PWM调速系统的开关频率答：电力晶体管的开关频率越咼，开关动态损 耗越大；但开关频率提高，使电枢电流的脉动 越小，也容易使电流连续，提高了调速的低速 运行的平稳性，使电动机附加损耗减小；从 PWM变换器传输效率最高的角度出发，开关 频率应肴一个最彳圭值；当开矣禺页率比调進系 统的最高工作频率高出10倍左右时，对系统的 动态特柱的影响可以忽略木计。电力传动控制系统53 i kJ/ CHINA JI LIANG UNIVERSITY第一章 4.静差率s与空载转速的关系p19
3、答：静差率s与空载转速成反比，口0下降，s 上升。所以检验静差率时应以最低速时的静差 率诗为准。 5 反馈控制有静差调速成系统原 理图，各部件的名称和作用。 p21答：比较器：给定值与测速发 电机的负反馈电压比较，得到转速 偏差电压Un。比例放大量A：将转速偏差电压 Un放人,产生电力电子麦换器 UPE所需的控制电压Uc。电力电子变换器UPE：将输入 的三相交流电源转换为可控的直 流电压Ud。M电机：驱动电机。TG发电机：测速发电机检测驱 动电机的转速。电位器：将测連发电机输出电 压隊压，以适应番定电压幅值UF。乜力传动控制系统#第一章 6.分析转速负反馈单闭环调速系统的基本性质，说明 单闭环
4、调速系统能减少稳态速降的原因，改变笙定电 压或者调整转速反馈系数能否改变电动机的稳态转速? 为什么？翳噩欝瞬牆系礬鬣耀蠶饗稱 P2325目应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变 丿oK K U* R无急态转速为："二Q(l+ K) 一 Q(l+ K厂%厂叽 从上式可可得：改变给定电压能改变稳态转速；调 整转速反馈系数，贝UK也要改变，因此也能改变稳态 转速。电力传动控制系统93 i kJ/ CHINA JI LIANG UNIVERSITY第一章舊 7.闭环空载转速n°b比开环空载转速n°k小多少？如哥 保证 n°b=n0k p23答：是的1/ （
5、1+K） o欲使n0b=n0k有两种办法： （1）若给定电源可变，贝0 u“=UgkQ+K）o （2） 般不能改变给定电源:则在盖制器中引入Kp 为好。8闭环系统为何不能开环运行？答：因为闭环故大倍数K* 為.，比开环小（1 + K）倍,一旦开环运行，KlKk扩丈了（1 + K）倍，输出量（被控量）将上升（1 + K】倍,后果是不堪没想的.乜力传动控制系统3 i kJ/ CHINA JI LIANG UNIVERSITY第一章 9.闭环控制系统具有良好的抗扰能力和控制 精度的原因答：闭环控制系统是建立在负反馈基础上，按 偏差进行控制。当系统中由于某种原因使被控 量偏离希望值而出规偏差时，必定产
6、生一个相 应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控 制量与希望值趋于一致，所以闭环控制系统具 有良好的抗扰动能力和控制精度。胡空删空制系统-般由哪几部分组成?有哪些作用量和定元件、比较元件、放大松正给象量 由对馈 般控於 统'、£)> 系件<< 制元以 控行饰 环执量闭、定L量 答元有出 11.调速系统中的调节器常用输出限幅电路有哪儿种？答：调节器放大器的输出限幅电路常用输出限幅电路有: 输岀外限幅电路：二极管箝位的输岀限幅电路。(2)反馈限幅电路：二极管箝位反馈限幅电路、三极管 箝位反馈限幅电路、稳压管箝位反馈限幅电路。电力传动控制系统153 i kJ/
7、CHINA JI LIANG UNIVERSITY第一章 12 试说明转速负反馈调速系统工作原理。答：转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASR、触 发器GT、晶闸管变流器V、测速发电机TG等组成；当电动机负载TL增加时，电枢电流币也增加，电枢回路压降增加， 电动机转速下降，贝9转速反馈电压味也相应下降，而转速给定电压 Uqn不变，AU=U -Ufn增加。转速调节器ASR输出Uc增加，使控制 角o减小，晶闸管壘流装置输出电压Ud增加，于是电动机转速便相 应自动回升，其调节过程可简述为：a * f 5 申卜上述过程循环往复，宣至AU二0为止。电力传动控制系统17第一童: 13.反馈控制系
8、统为什么极性不能接错答：控制系统一般都是负反馈系统。如果错接成正反 馈系统，对调速系统造成超速“飞车”或振荡等故障, 后果非常严重。 14.截流环节的主要作用和物理实现的方法 P2829答：电流截止负前（反）馈的作用是：（1）限流保护（过 载自动保护）；（2）加速起动过程。载流环节的物理实现方法有：（1）比较电压法;（2）稳压 管法;（3）圭#秋运放法。第章 15.有静差系统与无差系统的区别P 40 42答：根本区别在于结构上（控制器中）有无积分 控制作用，PI控制器可消除阶跃输入和阶跃扰 动作用下的静差，称为无静差系统，P控制器 只能降低静差，却不能消除静差，故称有静差 系统。电力传动控制系
9、统193 i kJ/ CHINA JI LIANG UNIVERSITY第一章 16.比例积分(PI)调节器的特点p42答:PI调节器的输出电压U。由两部分组成。第 一部分Kpl/是比例部分,第二部分和也是积分部 分。当t=0突加q瞬间，电容C相当于短路，反 馈回路只有电阻R”此时相当于P调节器，输出 电压冷3，随着电容C被充电开始积分， 输出电压U0线性增加，只要输入1/继续存在， U0直增加饱和值(或限幅值)为止。电力传动控制系统CHINA JI LIANG UNIVERSITY第二章- 1.双闭环调速系统拖 动恒转矩负 载在额定情 况下运行， 如调节转速 反馈系数a 使其逐渐减 小时，系
10、统 各环节的输 出量将如何 变化？ p54 4.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，哪个调节器起主要调 节作用？p5859答：电网电压波动时，ACR起主要调节作用； 负载扰动时，ASR起主要抗扰调节作用。电力传动控制系统233 i kJ/ CHINA JI LIANG UNIVERSITY第二章 5.转速电流双闭坏系统中，转速调节器、电流调节器的作用？ p59答：转速调节器和电流调节器的作用： （1）转速调节器ASR的作用。 1）转速n跟随转速给定电压Un *变化?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
11、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。 （2）电流调节器ACR的作用 1 ）起动过程中保证获得允许最大电流。 2）在转速调节过程中，使电流跟随其电流给定电压Un*变化。 3）电源电压波动时及时抗扰作用，使电动机转速几乎不受电源电压波 动的影响。护作用。 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 6.直流调速系统有哪些主要性能指标？p19, p62答：直流调速系统主要性能指标包括静态性能指标和 动态性能指标两个部分。静态主要性能指标有阔速范围D、静差率s、AnNo动 态性能指标分成给定控制信号和扰动信号作用下两类性能指标。给定控制信号作用下
12、的动态性能指标有上升时间tr，调节时间ts （亦称过滤过程时间）和超调量o %。扰动信号作用下的动态性能指标有最大动态速降Nmax、恢复时间tv。电力传动控制系统CHINA JI LIANG UNIVERSITY电力传动控制系统273 i kJ/ CHINA JI LIANG UNIVERSITY第三章 1 .数字PWM调速系统与PWM调速系统有多 大差异？P979答:两者之间没有本质的区别，主要区别是全 数字PWM调速系统的控制电路应用微机控制, 而一般PWM调速的控制电路应用集成电路控 制，（当然其控制性能比微机控制要差很 多）。第三章2.简述8031单片机全数字直流调速系统的工作原理。P
13、100-101答:主电路由4个电力晶体管模块构成的H型PWM变换o采用霍尔电流传感器经A / D转换后将电流反馈信号 Ui送给单片机，有四个电力晶体管的基极驱动电路， 内用光电隔离元件使单片机与主电路隔离，测速发电 机的输出由压Un、速度给定信号Un*,经A/D转换 器将模拟量变成数字量后输入单片机，单片机完成转 速、电流的PI调节控制算法，产生与V-M系统调速相 似的输出控制电力传动控制系统293 i kJ/ CHINA JI LIANG UNIVERSITY第四章 1.什么叫环流?有环流可逆系统和无环流可逆系统相比较，有何优 缺点？并说明有环流可逆系统的适用场合。 P124, P129答：
14、只限于两组晶闸管之间流通的短路电流称为环流。 环流具有二重性，缺点是:环流会显著地加重晶闸管和变压器的 负担，增加无功损耗，环流过大会损坏晶闸管，影响系统安全工 作。环流有可供利用之处，在电动机空载或轻栽时，环流可以保 证晶闸管装置工作在电流连续区，避免了电流断续引起的非线性 状况对系统动、静态性能的影响。环流还具有保证可逆系统的电 流实现无间断反向，加快反向时的过渡过程之优点。适用于中小容量系统，有较高快速性能要求的系统。电力传动控制系统第四章 3.可逆直流调速系统对逻辑装置的基本要求p131答:(1)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，必须是一组晶闸管变流器触
15、发脉冲开放工作时， 另一组晶闸管变流器触发脉冲封锁而关断。 (2)逻辑装置根据转矩极性信号(Ui * )和零电流信号进行逻辑判断。 当转矩极性信号(Ui*)改变极性时，必须等到有零电流信号后，才 允许进行逻辑切换。 (3)为了系统工作可靠，在检测出“零电流信号”后再经过“关 断等待时间tT (t仁23ms)延时后才能封锁原工作组晶闸管的触发 脉冲,再经过“触发等待时间t2”延时后，才能开放另一待工作组晶 闸管的触发脉冲。电力传动控制系统CHINA JI LIANG UNIVERSITY 第六章: 1 异步电动机变频调速系统中，为什么在实现变频的同时必须使心金也相应地变化（恒压频比的控制方式）？
16、在低频段为什么要对电压进 行提升补偿？在工频以上的范围变频时，电压还应当变化吗？刃什么?P158-160答：保持电动机中每极礙通量燮为额定值不变。磁通太弱，没有充分利用电机的铁心是种浪费；如果过分増大磁通，使铁心饱和，导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损 坏电机.保持戏不变，当频率办从甑定值心对向下调节时，使 常值，当电动势值较高时，忽略 定子绕组的漏磁阻抗压齡 而认为走子相电压U严Eg、则得巴=常值，这是恒压频比的控fl制方式"低频时，7和迟£都较小，定子漏磁阻抗压降所占的份量就比找显著，不再能忽略。这时，可以人为地把电压口抬高一些，以便近愎地补偿定子压降。在基频以
17、上调速时，频率从禺“向上升高，而电压超过额定电压调节囲难，保持心S 这将迫使磁通2频率成反比地降低°乜力传动控制系统23CHINA JII.IANG UNIVERSITY第六章 2问：变频器调速系统一般分为哪几类？ P165-168答：(1)变频调速系统一般可分为交流一交流 变频和交流一直流一交流变频两大类，一般常 用的都是交流一直流一交流变频器。 (2)按中间回路对无功能量处理方式的不同分 为电压型和电流型两类；(3)按控制方式的不同分为U / f比例控制、转 差频率控制及矢量控制等三类。电力传动控制系统#3 i kJ/ CHINA JI LIANG UNIVERSITY第六章 3
18、.通用变颇器一般分为哪几类?在选用通用变 频器时主要按哪些方面进行考虑？答：通用变频器通常分为简易型、多功能型、 高性能型等三类、在选择变频器时，一般根据 用途和需要进行选择，主要从变频器的类型、 性能和功能、容量的大小及输出电流大小等几 方面来进行考虑。 4.异步电动机变频调速系统常用的主电路形式有哪 几种？并画出它们的简图。答：间接变频装置（交直交变频装置）交一交一变频装置和直接变额装置（交一交一变频装置）。DCAC.整流逆变1 . 19 'r一SflHz _ <3交交变频ACACVVVF交直交卿装置 5SPWM控制方式p170答：SPWM即以正弦波作为调制信号对载波信 号进行调制后，产生一组等幅而脉冲宽度正比 干正弦波的矩形脉冲。将该组脉冲作为逆变器 开关元件的控制信号，从而在逆变器负载上 （多为异步电动机）得到与控制信号波形相同， 等效于正弦波的驱动电压。电力传动控制系统373 i kJ/ CHINA JI LIANG UNIVERSITY第六章 6.何谓单极性调制和双极性调制？P170-171答：在脉冲调制方式中，若载波信号与基准信 号在调制过程中，两者的极性关系始终保持不 变，则为单极性调制。若载波信号极性随时间变化而不断正、负变化, 即为双极性调制。电力传动控制系统CHINA JI LIANG UNIVERSITY