1、电力拖动试题及答案1.脉宽调制 p5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(三种方式)。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,回路的总电阻R=1。问蓄电池的电流Id是多少?是放电电流还是充电电流? 图见P103 答:因斩波电路输出电压u0的平均值: U0=Us=30%300=90 V EaId=( U0- E)/ R=(90-100)/1=-10A是充电电流,电动机工作在第象限的回馈制动状态, 直流蓄电池吸收能量。3
2、. PWM调速系统的开关频率答: 电力晶体管的开关频率越高，开关动态损耗越大；但开关频率提高，使电枢电流的脉动减小，也容易使电流连续，提高了调速的低速运行平稳性，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，开关频率应有一个最佳值；当 开关频率比调速系统的最高工作频率高出10倍左右时，对系统的动态特性的影响可以忽略不计。4静差率s与空载转速n0的关系 p11答：静差率s与空载转速n0成反比，n0下降，s上升。所以检验静差率时应以最低速时的静差率 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
3、电压Un。比例放大器A：将转速偏差电压Un放大，产生电力电子变换器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测速发电机：测速发电机检测驱动电机的转速。电位器：将测速发电机输出电压降压，以适应给定电压幅值U*n 。6分析转速负反馈单闭环调速系统的基本性质,说明单闭环调速系统能减少稳态速降的原因，改变给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? P2325答：负反馈单闭环调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，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。 稳态转速为
4、： 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，则K也要改变，因此也能改变稳态转速。7闭环空载转速n0b比开环空载转速n0k小多少?如何保证n0b=n0k p23 答: n0b是n0k的1/（1+K）。欲使n0b=n0k有两种办法：（1）若给定电源可变，则 。（2）一般不能改变给定电源，则在控制器中引入KP为好。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
5、控制精度。10闭环控制系统一般由哪几部分组成?有哪些作用量和被控制量? 答：闭环控制系统一般由给定元件、比较元件、放大校正元件、执行元件、被控对象、检测反馈元件等组成。系统有给定量(输入量)、反馈量、控制量、扰动量、被控量(输出量)。11调速系统中的调节器常用输出限幅电路有哪几种? 答：调节器放大器的输出限幅电路常用输出限幅电路有：(1)输出外限幅电路：二极管钳位的输出限幅电路。（2）反馈限幅电路：二极管钳位反馈限幅电路、三极管钳位反馈限幅电路、稳压管钳位反馈限幅电路。12试说明转速负反馈调速系统工作原理。 P49 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
6、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Id也增加，电枢回路压降增加，电动机转速下降，则转速反馈电压Ufn也相应下降,而转速给定电压Ugn不变，U=Ugn-Ufn增加。转速调节器ASR输出Uc增加，使控制角减小,晶闸管整流装置输出电压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： 上述过程循环往复，直至U=0为止。13反馈控制系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
7、载自动保护）;(2)加速起动过程。截流环节的物理实现方法有：(1)比较电压法;(2)稳压管法;(3)封锁运放法。15有静差系统与无差系统的区别4042 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。16比例积分(PI)调节器的特点 p42答:PI调节器的输出电压U0由两部分组成。第一部分KPUi是比例部分,第二部分 是积分部分。当t=0突加Ui瞬间，电容C相当于短路，反馈回路只有电阻Rf,此时相当于P调节器，输出电压 ，随着电容C被充电开始积分，输出电压U0线性增加，只要
8、输入Ui继续存在，U0一直增加至饱和值（或限幅值）为止。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使其逐渐减小时，系统各环节的输出量将如何变化？p544. 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。5转速电流双闭环系统中，转速调节器、电流调节器的作用? 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
9、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。(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)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。 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。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调速范围D、静差率s、nN。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
10、制信号作用下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。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。第三章1.数字PWM调速系统与PWM调速系统有多大差异? P9798 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）。2. 简述8031单片机全数字直流调速系统的工作原理。 p100101答: 主电路由4个电力晶体管模块构成的H型PWM变换器。采用霍尔电流传感器经AD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
11、电路，内用光电隔离元件使单片机与主电路隔离，测速发电机的输出电压Un、速度给定信号Un*，经AD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。124，129答：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
12、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。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t1” (t1=23ms)延时后才能
13、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。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电压也相应地变化（恒压频比的控制方式）？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？为什么？ P1581602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交流变频和交流直流交流变频两大类，一般常用的都是交流直流交流变频器。(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Uf比例控制、转差频率控制及矢量控制等
14、三类。3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)和直接变频装置(交交变频装置)。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)
15、得到与控制信号波形相同，等效于正弦波的驱动电压6何谓单极性调制和双极性调制？ P170171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。矢量控制 坐标变换 3/2, s/r 直流电机等效矢量控制解耦合方法 转子磁链 直接矢量控制间接矢量控制 定子磁链控制（DTC）第七章异步电机串级调速的特点串级调速系统的工作原理 串级调速系统的其他类型7.1.2 异步电机双馈调速的五种工况(自学）第八章自控变频同步电动机调速系统基本结构与原理梯形波永磁同步电动机（无刷直流电动机）的自控变频调速系统
16、正弦波永磁同步电动机的自控变频调速系统填空（共10分，每空0.5分）1、直流电机调节电动机的转速的方法是 ； ； ；选择题（共10分，每小题2分）1、带二极管整流器的SPWM变频器是以正弦波为逆变器输出波形，其控制波形是一系列（ ）的矩形波。A、幅值不变，宽度可变 B、幅值可变，宽度不变C、幅值不变，宽度不变 D、幅值可变，宽度可变三、判断题（共10分，每小题1分） 1、弱磁控制时直流电动机的电磁转矩属于恒功率性质，只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。（ ）简答题（共30分，每小题10分）1、简述直流调速系统的数字控制主要特点（10分）。五、设计和分析题（40分 每小题20分） 1、设计一
17、个单片机数字控制双闭环直流调速系统。（20分）1）画出硬件结构； （10分）2）简述各部分的组成和功能； （10分）实验报告 以班为单位 总成绩30% 注重错误分析和个人体会 实验补做与答疑 6月14日前上交（16周周5前） 5月24日（13周周53-4，电1S2） AM10:0011:30 答疑不分班级一、选择题1转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是B APID BPI CP DPD2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，则静差率A A越小 B越大 C不变 D不确定3下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是D A降电压调速 B串级调速 C
18、变极调速 D变压变频调速4可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是B A比例控制 B积分控制 C微分控制 D比例微分控制5控制系统能够正常运行的首要条件是B A抗扰性 B稳定性 C快速性 D准确性6在定性的分析闭环系统性能时，截止频率c越低,则系统的稳定精度A? A越高 B越低 C不变 D不确定 7常用的数字滤波方法不包括D A算术平均值滤波 B中值滤波 C中值平均滤波 D几何平均值滤波8转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是A AACR BAVR CASR DATR9双闭环直流调速系统的起动过程中不包括D A转速调节阶段 B电流上升阶段 C恒流升速阶段 D电流下降阶
19、段10三相全波整流电路的平均整流电压为2.34U2cos A B C D 11下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是D A饱和非线性控制 B转速超调C准时间最优控制 D饱和线性控制12下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是C A降电压调速 B变极对数调速 C变压变频调速 D转子串电阻调速13SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的A A正弦波 B方波 C等腰三角波 D锯齿波14下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是B A高阶 B低阶 C非线性 D强耦合15在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是A A故障保护 BPWM生成 C电流调节 D转速调节16比例微分的英文缩
20、写是B API BPD CVR DPID17调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准C A平均速度 B最高速 C最低速 D任意速度18下列异步电动机调速方法属于转差功率馈送型的调速系统是D A降电压调速 B串级调速 C变极调速 D变压变频调速19在定性的分析闭环系统性能时，截止频率c越高,则系统的稳定精度 A越高 B越低 C不变 D不确定20采用旋转编码器的数字测速方法不包括D AM法 BT法 CM/T法 DF法21转速电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是C AACR BAVR CASR DATR22下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是BA只用比例放大器的
21、反馈控制系统，其被调量仍是有静差的B反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动C反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定D系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度23笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速，下列哪种方式控制性能最好A A恒Er/1制 B恒 控制 C恒 控制 D恒 控制24SPWM技术中，载波是频率比期望波高得多的C A正弦波 B方波 C等腰三角波 D锯齿波25下列不属于交流异步电动机动态数学模型特点的是B A高阶 B线性 C非线性 D强耦合26在微机数字控制系统的故障保护中断服务子程序中，工作程序正确的是CA显示故障原因并报警分析判断故障封锁PWM输出系统复位 B
22、显示故障原因并报警封锁PWM输出分析判断故障系统复位 C封锁PWM输出分析判断故障显示故障原因并报警系统复位 D分析判断故障显示故障原因并报警封锁PWM输出系统复位27正弦波脉宽调制的英文缩写是C APID BPWM CSPWM DPD28转速负反馈调速系统的静特性方程中K的表达式为(Kp*Ks*)/Ce A B C D 29采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于A A无静差调速系统 B有静差调速系统C双闭环调速系统 D交流调速系统30异步电动机数学模型的组成不包括D A电压方程 B磁链方程 C转矩方程 D外部扰动二、填空题1常用的可控直流电源有 旋转交流机组 、静止式可控整流器、直流斩波器
23、或脉宽调制变换器.2调速系统的稳态性能指标包括调速范围和 静差率 。3反馈控制系统的作用是：抵抗扰动， 服从给定 。4当电流连续时，改变控制角，VM系统可以得到一组 平行的 机械特性曲线。5常见的调速系统中，在基速以下按 恒转矩 调速方式，在基速以上按恒功率调速方式。6自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的 抗扰性能指标7电力牵引设备上最先进的可控直流电源是 直流斩波器或脉宽调制变换器。8SPWM控制技术包括单极性控制和 双极性控制 两种方式。9常见的转速检测装置有测速发电机、光电式旋转编码器、电磁脉冲测速器.10VVVF控制是指逆变器输出 电压 和 频率
24、 可变的控制。11常用的可控直流电源有旋转变流机组、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器。12电流截止负反馈的作用是 限流 。13负反馈的作用是 抵制扰动 。14静态环流可以分为直流平均环流和 瞬时脉动换流 。15自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的 跟随性能指标 和对扰动输入信号的抗扰性能指标。16PWM变换器可以通过调节 电力电子开关 来调节输出电压。17SPWM控制技术包括单极性控制和双极性控制两种方式。18PWM逆变器根据电源类型不同可以分为电压型和 频率型 。19VVVF控制是指逆变器输出电压和 频率 可变的控制。20转速单闭环直流控制系统可以通过引入 电流环 环控
25、制以提高系统动态性能。21转速电流双闭环调速系统在启动过程中，转速调节器ASR将经历 不饱和 、饱和、退饱和三种情况。22交流调速的基本类型中最好的一种节能省力型调速方案是 变压变频调速 。23调速系统的稳态性能指标包括调速范围和静差率。24无静差直流调速系统的实质是调节器包含 比例积分 环节。25比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点， 比例 部分能迅速响应控制作用。26 转速电流双闭环调速系统在启动过程中，转速调节器ASR将经历不饱和、 饱和 、退饱和三种情况。27常见的调速系统中，在基速以下按恒转矩调速方式，在基速以上按 恒功率 调速方式。28电流调节器可以对电网电压的波动起
26、 及时抗扰 的作用。三、名词解释题1VM系统 晶闸管-电动机调速系统2串级调速 意为“级联控制”，系指当时异步机转子与外附的直流电动机两级联接所形成的调速，虽然后来改进，用静止的电力电子变流装置和变压器取代直流电动机，但串级调速的称谓被习惯地沿用下来。3. 静差率负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落与理想空载转速的比4. ASR 转速调节器5. 测速方法的分辨率 衡量一种测速方法对被测转速变化的分辨能力6PWM 可逆脉冲宽度调制7直接转矩控制 利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩8. 调速范围 电动机提供的最高转速与最低转速之比9. ACR 电流调节器10.测速误差率转速实际值和测量值之差
27、与实际值之比定义为测速误差率四、简答题1什么是环流？它是怎样产生的？它的二重性的含义是什么？2在变频调速时，为什么必须要进行电压、频率协调控制？3在双闭环调速系统中，如果转速负反馈断线，能否调速，为什么？此时电动机在最高转速时受什么限制？4什么叫同步调制？什么叫异步调制？它们各有什么优缺点？5电流截止负反馈起到什么作用的，其工作原理是什么？限流6双闭环直流调速系统的启动过程有什么特点？7常用的数字滤波方法有哪几种？1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）2、中位值滤波法3、算术平均滤波法4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）6、限幅平均滤波法8电压
28、负反馈调速系统中，当电网电压，放大器的放大倍数，电动机的电枢电阻，电动机的磁通，电压反馈系数等发生变化时，问系统对它们有无调节功能？9有环流可逆系统和无环流可逆系统相比较，有何优缺点？ 10什么是静态环流？什么是动态环流？11双闭环PWM直流调速系统中，属于PWM调速系统特有的控制电路有哪些？它们在系统中分别起何作用？12闭环调速系统的静态性表示哪两者之间的稳态关系？ 13在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器有哪些作用？其输出幅值应按什么要求整定？ 14异步电机中电磁功率与转差功率是什么关系？为什么变频调速的调速效率比绕线式异步电动机转子串电阻调速的调速效率高？15调节器的设计过程可以简化
29、为哪两步？1.选择调节器的结构2.先择调节器的参数五、计算题1 直流电机额定转速nN =375 r/min，电枢电流额定值IdN =760A，允许过流倍数 =1.5，计算机内部定点数占一个字的位置（16位），试确定数字控制系统的转速反馈存储系数和电流反馈存储系数（适当考虑余量Imax =1.8IN ，nmax =1.3nN ）。2某闭环调速系统，测得的最高转速为nmax =1500 r/min，最低转速为nmin =150 r/min，要求系统的静差率s2%，试计算：（1）该系统的调速范围D；（2）系统允许的静态速降nN ；（3）如果开环系统的静态速降为100 r/min，则闭环系统的开环放大
30、倍数K是多少？3某直流调速系统电动机额定转速为：nN =1230 r/min，额定速降nN =105 r/min，当要求静差率s30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s20%时，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？4某直流电机的额定电枢电流IN =115A，允许过流倍数 =1.5，额定转速nN =1260 r/min，计算机内部定点数占一个字的位置（16位），试确定电枢电流和转速存储系数（适当考虑余量Imax =1.8IN ，nmax =1.3nN ）。5有一VM调速系统，电动机参数为：PN=2.5KW，UN=220V，IN =15A，nN =1500r/min，Ra=2，可
