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运动控制练习题

一、填空题

1、直流电动机有三种调速方案：、、。

2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做负反馈。

3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成比。

4、他励直流电动机的调速方法中，调压调速是从基速（额定转速）往调，在不同转速下容许的输出恒定，所以又称为调速。调磁调速是从基速往调，励磁电流变小，也称为弱磁调速，在不同转速时容许输出基本相同，称为调速。

5、直流调速系统的静态性能指标主要包括和。

6、在比例积分调节调节过程中，比例部分的作用是，积分部分的作用是。

7、采用速度调节器的闭环调速系统是无静差的。

8、直流调速系统中常用的可控直流电源主要有、和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。

9、所谓稳态是指电动机的平均电磁转矩与相平衡的状态。

10、在额定负载下，生产工艺要求电动机提供的和之比叫做调速范围。

11、负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比叫做。

12、一个调速系统的调速范围，是指在转速时还能满足所需静差率的转速的可调范围。

13、反馈控制的作用是、。

14、脉宽调制的方法是把恒定的直流电源电压调制成幅值相同、一定、宽度可变脉冲序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节转速。

15、调速系统的要求有、稳速、。

16、直流电动机在调速过程中，若额定转速相同，则转速越低时，静差率越。

17、在转速、电流双闭环直流调速系统中转速调节器的输出作为的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。

18、双闭环调速系统在正常运行时，调节器是不会达到饱和的。

19、反馈控制系统所能抑制的知识被反馈环包围的通道上的扰动。

20、一般来说，调速系统的的动态指标以性能为主，而随动系统的动态性能指标则以性能为主。

21、转速、电流双闭环直流调速系统在起动过程中，转速调节器ASR经历了不饱和、、

三种情况。

22、双闭环调速系统的起动过程分为三个阶段，即、、。

23、双闭环系统由于起动过程中调节器饱和，使电动机一直处于最大起动电流。

24、转速、电流双闭环系统在恒流升速阶段调节器饱和，调节器不饱和。

25、在转速、电流双闭环系统中，出现电网波动时，调节器其主要作用；出现负载扰动时，调节器其主要作用。

26、在双闭环系统中中引入转速微分负反馈抑制转速超调，显著地（填增加或减少）动态速降，提高抗扰性能。

27、V-M系统的可逆线路有两种方法，即和。

28、变流装置有整流和两种状态，直流电动机有和制动两种状态。

29、逻辑无环流可逆调速系统的结构特点是在可逆系统增加DLC，称为，包括、、、四部分，它的功能是根据系统运行情况实时地封锁原工作的一组晶闸管脉冲，然后原封锁的一组晶闸管的脉冲。

30、环流是指不流过电动机或其他负载，而直接在两组晶闸管之间流通的电流。

31、无环流可逆调速系统可按实现无环流的原理的不同分为和。

32、有环流可逆调速系统中采用

控制时可消除环流；设置可抑制瞬时脉动换流。

33、在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器按典型型系统设计，其抗干扰能力，稳态误差；电流调节器按典型型系统设计，其抗干扰能力差，超调。

34、异步电动机变压变频调速系统必须具备能同时控制和的交流电源。

35、电压型变频器的主电路包括、、三部分。

36、根据直流环节的储能方式分，交-直-交变频器可分为和。

37、对异步电动机进行调速控制时，希望电动机的主磁通保持。磁通太，铁心

利用不充分；磁通太，则铁心饱和，导致过大。

38、异步电动机变频调速是靠改变电动机调速，而其转差频率控制方式中控制的

是，故可将电动机与电动机相加获得定子给定频率，就可对

定子频率进行控制。

39、异步电动机调速，按对转差功率处理方式的不同，交流调速系统可分为、、三类。

40、变频器的转差频率控制方式的控制思想是建立在异步电动机的数学模型的基础

上。

41、按照异步电动机的工作原理，电磁功率和机械功率的关系为mech P = m P ，电磁功率

和转差功率的关系为。

42、异步电动机变压调速系统，当电压减小时，最大电磁转矩，最大电磁转矩所对

应的转差率。（减小、增大、不变）

43、SPWM 的调制方式有、、分段同步调制和混合调制。

44、SPWM 逆变器是利用正弦波信号与三角波信号相比较后，而获得一系列的

脉冲波形。

45、矢量控制系统的基本思想是通过坐标变换得到等效的两相数学模型，然后按定

向，将交流电动机定子电流分解为分量和分量，从而可以获得和直流电动

机相仿的高动态性能。

46、异步电动机三相动态模型结构复杂，采用变换和变换可简化动态数学模

型，坐标变换的原则是磁动势不变。

47、同步电动机的转子旋转速度就是同步转速，转差S 恒等于。

48、同步电动机的变压变频调速系统属于转差功率型的调速系统。

49、就频率控制方式而言，同步电动机的变压变频调速系统可分为和两

大类。

50、同步电动机按转子结构分为和。

51、在串级调速系统处于次同步回馈制动状态时，电磁功率为负值，那么转差功

率为值，机械功率为值。

52、转差功率消耗型调速系统在带恒转矩负载时随着转差功率损耗的增加，系统

的转速会。

53、现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制并保持恒值，直到

转速升高后电流自动衰减下来。

54、串级调速系统属于转差功率调速方法。按转差功率转化形式不同，

低同步串级调速系统可分为：电气串级调速系统和串级调速系统。

55、按实现无环流原理的不同，无环流可逆调速系统可分为两类：和无环流系统。

56、变频调速系统在基频以下调速属于。

57、同步电机的转差S ω为零，所以其变压变频调速系统属于调速系

统。

58、串级调速系统中逆变变压器二次侧相电压可以表示为min

0max 02cos βr T E s U =，那么T U 2与系统的及电动机

有成正比的关系。

59、在机械串级调速系统中，当直流电动机的励磁电流增大时，电机转速

将。

60、变频调速系统在恒压频比控制时，最大转矩max e T 是随着1ω的降低

而。

61、在三相桥式逆变器中，有0180和0120导通型换相方式，其中同一排不同桥

臂的左、右两管之间互相换相称为型逆变器；同一时刻总有个开关器

件导通；每个开关器件一次连续导通。

62、在V-M 系统中抑制电流脉动的主要措施有：、

。

63、电压源型变压变频器由于受桥臂开关死区的影响，当每相电流为正时，输出

电压波形的负脉冲增宽，正脉冲变；相反电流为负时，输出电压波形负脉

冲变，正脉冲变。

64、由于存在强迫延迟换流现象，可以把转子整流回路的工作分为两个工作状态，

其换流重叠角γ和强迫延迟导通角p α的角度范围不同，即在第一工作状态

时，此时转子整流回路相当于一个整流电路；在第二工作状态时，此时转子整

流回路相当于一个整流电路。

65、在坐标变换时，不同电机模型彼此等效的原则是：。

66、转差功率消耗型调速系统在带恒转矩负载时随着转差功率损耗的增加，系统

的转速会。

67、生产机械要求电动机提供的最高转速m a x n 和最低转速m i n n 之比叫

做，用字母D 表示。

68、同步电动机变压变频调速系统中，转子的旋转速度为同步转速，所以其转差

角速度S ω为，该系统属于转差功率调速系统。

69、改变异步电机闭环调速系统的给定信号*n U ，可使静特性平行的移动。

70、现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制并保持恒值，直到

转速升高后电流自动衰减下来。

71、在电磁转差离合器调速系统中，通过调节来实现转速的变化。

72、在机械串级调速系统中，可以通过调节直流电机的来调节转速。

73、在电气串级调速系统中，通过控制逆变角的大小就可以调速，当逆变角变大

时，转速将，相反逆变角β变小时转速。

74、变频调速系统在基频以下调速属于；而基频以上属于。

75、在双馈调速系统中，当电机工作于反转倒拉制动运行时，转差率s 范围

是。

76、异步电动机串级调速时所能产生的最大转矩比正常接线时减少了。

77、串级调速系统通常有和两种起动方式。

78、变频调速系统在恒压频比控制时，最大转矩max e T 是随着1ω的降低

而。

79、如果在绕线转子异步电动机的转子回路串接一同相交流电动势，那么转子转

速将，并且电动势越大，转速越。

80、变频调速系统在基频以下调速时在调节频率的同时还要调节。

81、电压源型逆变器直流环节采用大滤波，输出的交流电压

是。

82、在三相桥式逆变器中，有0180和0120导通型换相方式，其中同一桥臂上、

下两管之间互相换相称为型逆变器；每一时刻总有个开关器件导通；

为防止上、下两管同时导通，须采取原则。

83、电压源型逆变器有3组、6个开关组成，这台逆变器共有开关状态，其中有种

工作开关状态，种零开关状态。

84、电动机磁链的电流模型精度在高速时不如模型。

85、直接转矩控制是直接在坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁

链和转矩。

86、在串级调速系统处于次同步回馈制动状态时，电磁功率为负值，那么转差功

率为值，机械功率为值。

87、变频调速系统在恒压频比控制时，最大转矩max e T 是随着1ω的降低

而。

88、串级调速系统属于转差功率调速方法。按转差功率转化形式不同，

低同步串级调速系统可分为：电气串级调速系统和串级调速系统。

89、在机械串级调速系统中，可以通过调节直流电机的来调节转速。

90、在电气串级调速系统中，通过控制逆变角的大小就可以调速，当逆变角变大

时，转速将，相反逆变角β变小时转速。

91、变频调速系统在基频以下调速属于；而基频以上属于。

92、在双馈调速系统中，当电机工作于反转倒拉制动运行时，转差率s 范围

是。

93、异步电动机串级调速时所能产生的最大转矩比正常接线时减少了。

94、串级调速系统通常有和两种起动方式。

95、变频调速系统在恒压频比控制时，最大转矩max e T 是随着1ω的降低

而。

96、如果在绕线转子异步电动机的转子回路串接一同相交流电动势，那么转子转

速将，并且电动势越大，转速越。

二、简答题

1、何谓电流截止负反馈？它主要解决什么问题？在电动机正常运行时它是否起作用？

2、在相同电压下，V-M 开环调速系统中为什么转速随负载增加而降低？

3、为什么采用积分调节器的调速系统是无静差的？在转速单闭环系统中，当积分调节器的

输入偏差为零时，输出电压是多少（写出表达式）？

4、无静差调速系统在突加负载后进入稳态时调节器的输出ct U 、变流装置的输出0d U 和转

速n 是增加、减小还是不变？

5、双闭环调速系统稳态运行时，两个PI 调节器的输入偏差电压是多少？输出电压是多少？

6、简述转速调节器的作用。

7、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？

8、什么是调速范围？什么是静差率？它们之间有什么关系？

9、简述光电旋转编码器T 法测速原理，给出转速、分辨率和误差公式。

10、在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，则放大

器的输出电压ct U 、整流装置输出电压d0U 、电动机转速n 较之负载闭环前是增加，减少还

是不变，为什么？在电动机运行中，若转速反馈线突然断线，会发生什么现象？

11、在转速电流双闭环直流调速系统中，ASR 和ACR 均采用PI 调节器，已知电动机额定

参数为N U ，N I ，N n ，

a R ，整流装置的放大倍数s K 和内阻rec R ，电动机允许过载倍数2=λ。设系统拖动恒转矩负载在额定情况下运行，励磁磁通Φ突然将为原来0.75倍，系统将如何

运行？若系统最终趋于稳定，则稳定后系统的i U ，ct U ，d I ，0d U 和n 多少？

12、直流可逆调速系统中静态环流有哪几种，如何抑制？

13、异步电动机变压变频调速为什么是转差功率不变型调速方法？

异步电动机的电磁转矩为：()()2'p s r e 2

'22

'1s r 1ls lr 3+++n U R s

T sR R s L L ωω=??????，异步电动机变压变频调

速在基频以下是恒转矩调速，在基频以上是恒功率调速。 ①基频以下：2s 1e p '1r 3U s T n R ωω??≈ ???，转差功率'2r e s m 1e 2s p 1=3R T P sP s T U n ωω=≈?? ???，带恒转矩负载

时，e L =T T ，s P 与转速无关为常数。 ②基频以上：2sN e p '1r 3U s T n R ω≈，转差功率'22r e 1s m 1e 2p sN

=3R T P sP s T n U ωω=≈，带恒功率负载时，222e 1L =T P ω，s P

与转速无关为常数。 14、简述SVPWM 技术。

15、在采用PI 调解器的双闭环调速系统中，给定信号*n U 未变，增加转速反馈系

数α，系统稳定后转速反馈电压n U 是增加、减小还是不变？试分析原因。

16、异步电动机调速时为什么希望保持每极磁通量m φ不变？

17、V-M 系统需要快速回馈制动时，为什么必须采用可逆线路？

18、简述基于稳态模型的转速闭环转差频率控制系统的两条基本规律。

三、判断题

1、1、串级调速系统的两个工作区的最大电磁转矩相同。

2、在异步电动机变压变频调速系统中，在工频以上的范围变频时，还应保持恒

压频比控制。

3、恒频变压调速的异步电动机在带恒转矩负载时不宜长期在低速下工作。

4、软起动器只适用于起动过程，不能用于制动。

5、串级调速系统在较高转速时，其总效率比串电阻调速的效率低。

6、电压、频率协调控制的变频调速系统，恒1g E 控制机械特性的线性段范围

要比恒压频比控制更宽一些。

7、电气串级调速系统的同步转速是可以调节的。

8、转子磁链的电流模型适合于微机数字控制。

9、恒频变压调速不适合于风机、泵类负载。

10、双闭环控制串级调速系统的电流调节器在输出电压为零时，应整定

m i n ββ= ，目的是防止逆变颠覆。

11、SPWM 逆变器的控制方式有单极式和双极式，其中采用双极式控制时在正弦

波的半个周期内每相只有一个开关器件开通和关断。

12、串级调速系统随着调速范围的增大，逆变变压器的容量会增大。

13、机械串级调速系统属于恒转矩调速方式。

14、电压源型变频器在动态响应性能上比电流源型变频器要差。

15、转速闭环、转差频率控制的变频调速系统中，在s 很小的范围内，只要保持

气隙磁通m φ不变，则异步电机的转矩近似的与转差频率s ω成正比。

16、三相异步电动机转子的转速越低，电机的转差率越大，转子电动势频率越高。

17、恒频变压调速比较适合于风机、泵类负载。

18、采用电压源型逆变器的调速系统能实现回馈制动。

19、交-交变频器特别适于低速大功率拖动。

20、异步电动机基频以上的变频调速属于弱磁恒转矩调速。

21、交-交变频器也称周波变换器，其输出频率不超过电网频率的1/2。

22、异步电机的闭环变压调速系统的静特性和直流转速闭环变压调速系统的静特性不同之处

在于其左右两边有极限。

23、同步电动机的功率因数不能等于1。

24、在同样条件下，同步电动机的调速范围比异步电动机更宽。

25、无刷直流电动机实质上是一种特定类型的的异步电动机。

26、只要有新的开关切换新号到来，逆变器的功率器件的开关状态就能切换。

27、磁链电流法模型的精度与转速有关，也受电动机参数，特别是转子时间常数的影响。

28、按转子磁场定向可以实现励磁电流分量、转矩电流分量两者解耦。

29、笼型异步电动机变压变频调速时，转差功率不随转速而变化。

30、直接矢量控制系统是一种磁链开环的矢量控制系统。

四、计算题

1、在转速、电流双闭环直流调速系统中，两个调节器ASR 、ACR 均采用PI 调节器。设系统

最大给定电压V U nm 12=*，电动机A I N 20=，min /1500

r n N =，r V C e min/127.0?=，2=λ。电枢回路电阻Ω=∑2R ，ASR 输出的限幅值V U im 10=*，触发整流环节的放大倍数

20=S K 。当系统稳定运行在V U n 4=*，A I L 10=时，求系统的ct i U U n 、、、、*βα。

2、某反馈控制系统已校对成典型Ⅰ型系统，已知T=0.1s ，要求%5≤σ，求系统的开环增

益K ，计算调节器时间S t （误差带为%5±）。

3、有一个系统，其控制对象的传递函数为1

01.0101)(1+=+=s Ts K s W obj ，要求设计成典型Ⅰ型系统，在阶跃输入下系统超调量%5≤σ（按线性系统考虑）。试对该系统进行动态校

正，选取调节器结构，并选择参数。

4、转速负反馈单闭环直流调速系统，已知数据为：

电动机：.2kW 2N =P ，V 220N =U ，A 5.12N =I ，min /r 1500N =n ，Ω=1a R ，22m .5N 1?=GD ；

晶闸管装置：采用三相桥式全控整流电路，电枢回路总电阻Ω=3R ，总电感

mH 42=L ，40s =K ；额定转速时V 15n =*U ；

要求的稳态指标为：15=D ，%5≤s 。

问：该系统能否稳定运行？为保证系统稳定的临界开环放大倍数为多大？

5、采用PI 调节器的双闭环直流调速系统已知参数为：电动机V 220N =U ，A 20N =I ，min /r 1000N =n ，整流装置40s =K ，电枢回路总电阻Ω=1R ，电枢回路最大电流

N dm 2I I =。最大给点电压*nm

U ，ASR 和ACR 的限幅值*im U 和ct U 都是V 10。试求：（1）转速反馈系数α和电流反馈系数β；

（2）电动机在最高转速发生堵转（0=n ）时0d U ，*i U ，d I 和ct U 的值。

6、某一调速系统，测得的最高转速特性为min /r 1500max 0=n ，最低转速特性min /r 150min 0=n ，带额定负载时的速度降落min /r 15N =?n ，且在不同转速下额定速降N n ?不变。试求：

（1）系统能达到的调速范围有多大；

（2）系统允许的静差率是多少。

7、某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其电机额定数据如下：60kW ，220V ，305A ，1000r/min ，采用V-M 系统，主电路总电阻Ω=18.0R ，电动机电动势系数r V C e min/2.0?=。如果要求调速范围D=20，静差率%5.0≤s ，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降最多能有多少？

8、某一转速单闭环直流调速系统，已知：直流电动机技术数据，KW P N 45=，V U dN 220=，A I dN 226=，min /1750r n N =，电枢电阻Ω=04.0a R ；V-M 系统电枢回路总电阻Ω=1.0R ；晶闸管变流装置的移相控制信号ct U 在0~7V 范围内调节时，对应的整流电压d U 在0~252V 范围内变化；转速反馈系数r V min/006.0?=α；设计要求的静态技术指标：D=10，s=0.05。

试求：静态速降；开环放大倍数K；调节器的放大倍数K P。

运动控制系统思考题课后习题答案完整版

思考题答案 1.1直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。 1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值； b 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。从而影响了电机的输出特性。答：直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM变换器的时间常数Ts 等于其IGBT控制脉冲周期（1/fc），晶闸管整流装置的时间常数Ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因fc通常为kHz级，而f通常为工频（50或60Hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20直流PWM变换器间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 1.4简述直流PWM 变换器电路的基本结构。答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 1.5 答：不会

电力拖动自动控制系统期末考试复习资料

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——基本概念 1.运动控制系统的组成（电动机、功率放大与变换装置、控制器、相应的传感器）【P1】【填空】 2.直流电机的数学模型简单，转矩易于控制。交流电机具有结构简单等优点，但其动态数学模型具有非线性多变量强耦合的性质。【P3】【填空】 3.转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。【P5】【填空】 4.典型的生产机械负载转矩特性主要包含恒转矩负载特性、恒功率负载特性、风机与泵类负载特性。【P5】【填空】（二）第2章 1．基本概念（1）直流调速转速公式、方法。【P7】【填空】公式：方法：1）调节电枢供电电压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，总电感量的计算。【P12】【选择题】三相桥式三相半波单相桥式（4）失控时间的选择【p15】【选择题】整流电路形式最大失控时间单相半波20 10 单相桥式（全波）10 5 三相半波 6.67 3.33 三相桥式 3.33 1.67 ★★★★（5）PWM调速系统的优越性表现【p16】【简答题】 ○1主电路简单，需要的电力电子器件少；

○2开关频率高，电路容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小； ○3低速性能好，稳速精度高，调速范围宽； ○4若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强； ○5电力电子器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高； ○6直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高（6）不可逆PWM系统中，γ与ρ的关系。【P17】 γ=ρ （7）泵升电压【P20】【填空题】对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高（8）调速系统的稳态性能指标S与D及相互之间的关系。【P21-22】【填空题】 ○1——额定负载时的最高和最低转速 => ○2最低速 => 空载转速 ○3例： ★★★★（9）开环系统与闭环系统比较（4点结论）【P29-30】【简答题】 ○1闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。 ○2闭环系统的静差率要比开环系统小得多。 ○3当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。 ○4要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。 ★★★★（10）闭环系统能减少稳态转速降的实质问题是什么？结合图形分析【P31】【简答题】闭环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。（11）反馈控制规律（3点）【P31】【简答题】 ○1比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统 ○2反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定 ○3系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度

运动控制系统思考题和课后习题答案

第2章 2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。 2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。2-8 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通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。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许）的调速范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围，则在一定静态速降下，允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁

(完整版)运动控制考试复习题

一、填空题 1、控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗扰指标，而调速系统的动态指标通常以抗扰性能指标为主 2、直流电机调速方法有变压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。异步电动机调速方式常见有6种分别是：降压调速、差离合调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变级调速、变压变频调速。其中转差率不变型有：变级调速、变压变频调速，只有变压变频应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统。同步电动机按频率控制方式不同分为：他控式变频调速和自控式变频调速。（变电阻调速：有级调速。变转差率调速：无级调速。调压调速：调节供电电压进行调速）按按转差功率可以怎么划分电动机:转差功率消耗型、转差功率不变型、转差功率馈送型 3、对于异步电动机变压变频调速，在基频以下，希望维持气隙磁通不变，需按比例同时控制定子电压和定子频率，低频时还应当抬高电压以补偿阻抗压降，基频以下调速属于恒转矩调速；而基频以上，由于电压无法升高，只好仅提高定子频率而迫使磁通减弱，相当直流电动机弱磁升速情况，基频以上调速属于恒功率调速。 4、对于SPWM型逆变器，SPWM的含义为正弦波脉宽调制，以正弦波作为逆变器输出的期望波形，SPWM波调制时，调制波为频率和期望波相同的正弦波，载波为频率比期望波高得多的等腰三角波，SPWM型逆变器控制方式有同步调制、异步调制、混合调制。

SPWM 型逆变器的输出的基波频率取决于正弦波。SPWM 控制技术包括单极性控制和双极性控制两种方式。 5、调速系统的稳定性能指标包括调速范围和静差率 6、供变压调速使用的可控直流电源有：旋转交流机组（G-M 系统）、静止式可控整流器（V-M 系统）与直流斩波器（PWM-M 系统）或脉宽调制变换器。 7、典型 I 型系统与典型 II 型系统相比, 前者跟随性能好、超调小，但抗扰性能差。典型I 型系统和典型Ⅱ型系统在稳态误差和动态性能上有什么区别？答：稳态误差：对于典型I 型系统，在阶跃输入下，稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态误差，且与K 值成反比；在加速度输入下稳态误差为∞ 。对于典型II 型系统，在阶跃和斜坡输入下，稳态时均无差；加速度输入下稳态误差与开环增益K 成反比。动态性能：典型 I 型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差；典型Ⅱ型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。 8、数字测速中,T 法测速适用于低速,M 法测速适用于高速。 9、PI 调节器的双重作用是指：一是比例部分加快动态进程；二是积分部分最终消除偏差。 10、直流调速系统的理论依据φ e n C R I U d d -= ，交流调速系统的理论依据)1(60n s p f -=。 11、交-直-交电压型变频器的主要电路基本组成为整流器、直流平滑电路、逆变器。 12、在交-直-交逆变器中，直流侧所用滤波元件为大电容，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻为零的恒压源，成

运动控制系统期末复习题(直流部分)

运动控制直流部分复习题一、填空： 1. 调速系统的稳态性能指标主要是指和静差率。 2. 采用V-M系统，当系统处于深调速状态时，功率因数将较。 3. 直流调速系统中，晶闸管触发和整流装置的传递函数可近似成环节，时间常数称为。 4. 晶闸管-电动机转速、电流双闭环调速系统中，环为内环，环为外环。 5. 双惯性环节校正成典型Ⅰ型系统，引入的调节器是调节器。 6 直流调速的方法包括改变电枢回路电阻调速、调速和减弱磁通调速。7．闭环调速系统对于_ 的扰动具有抑制作用，而对于_ _的扰动则无能为力。 8．转速、电流双闭环调速系统中，调节_ _的限幅值可以调节系统最大电流；调节_ _的限幅值可以调节UPE的最大输出电压。 9．双极性直流PWM变换器的占空比，当时，输出平均电压为正，要使输出平均电压为负，应使。二、选择题 1.下列说法正确的是（） A 积分调节器的输出决定于输入偏差量的历史过程。 B 比例控制可以使系统在偏差电压为零时保持恒速运行。 C 比例调节器可以实现无静差。 D 采用积分调节器动态相应快。 2.双闭环调速系统中电流调节器具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随转速给定电压变化。 3.双闭环调速系统中转速调节器不具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随给定电压变化。 4.在工程设计中，如果将系统校正成典型Ⅰ型系统的过程，KT值取为（）时为无超调。

A B C D 5. 采用工程设计法的双闭环直流调速系统中，电流环设计成典型（）型系统，引入的电流调节器为（）调节器。 A ⅠPI B ⅡPI C ⅠP D ⅡP 6. G-M直流调速系统中的G指的是哪一种直流电源（）。 A 直流发电机； B 静止整流器； C 脉宽调制电源； D 以上情况均可能。三、分析与简答 1.在调速系统中，为什么在开环系统中晶闸管整流装置的控制电压前面没有加放大器，而在闭环之后要添加放大器？ 2. 双闭环调速系统中，电流调节器的作用各是什么？ 3.采用双极型PWM变换器的调速系统，当电动机停止时，电枢电流是否等于零，为什么？ 4. 假设某转速单闭环调速系统的电源电压突然降低，则该调速系统将如何进行调节，请结合稳态结构图加以说明。 5. 转速、电流双闭环直流调速系统设计后，ASR限幅对应倍额定电流，但是在空载额定励磁稳速运行时突加额定转矩负载，转速不能回到给定转速，请分析原因？ 6. 在转速、电流双闭环直流调速系统中，两个调节器均采用PI调节器。当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，试分析系统进入稳态后调节器、转速、电枢电流的情况。 7. 写出直流电动机反馈闭环调速系统的临界放大系数表达式，并请说明表达式中各个参数含义。 8. 请写出双闭环调速系统起动过程的三个特点。 9. 请简述H型双极式PWM变换器的缺点。四、设计题 1、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：直流电动机220V、136A、1460r/min，C e=r，允许过载倍数λ=。晶闸管装置放大系数40。电枢回路总电阻Ω。时间常数T l=，T m=。电流反馈系数β=A（≈10V/），转速反馈系数α=r（≈10V/n N）。将电流环校正成典型Ⅰ型系统，取KT=；将转速环校正成典型Ⅱ型系统，取h=5。电流环滤波时间常数；转速环滤波时间常数。请选择并设计各调节器参数。 2、有一转速、电流双闭环调速系统,已知电动机参数为：P N =，U N =220V， I N=28A，n N=1490 r/min，电枢回路电阻R=Ω,允许电流过载倍数λ=，电磁时间常数T L=，机电时间常数T m=，主电路采用三相桥式整流电路，触发整流环节的放大倍数Ks=35，整流电装置内阻R res=Ω，平均失控时间常

运动控制系统课后习题答案

运动控制系统课后习题答案系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少解：10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速范围有多大系统允许的静差率是多少解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=Ω。相控整流器内阻Rrec=Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机

运动控制系统练习题

判断题 1弱磁控制时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。（Ⅹ） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 5静差率和机械特性硬度是一回事。（Ⅹ） 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（Ⅹ） 7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k的大小并非仅取决于速度定 U g*的大小。（√） 8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（Ⅹ） 9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（Ⅹ） 10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（Ⅹ）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（Ⅹ） 12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（Ⅹ） 14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√） 15 闭环系统可以改造控制对象。（√） 16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。 17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（√） 18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（Ⅹ） 19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。（√） 20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。（√）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 A．PID B．PI C．P D．PD 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．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不变型的调速系统是 A．降电压调速B．串级调速C．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 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 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ωc越低,则系统的稳态精度 A．越高B．越低C．不变D．不确定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．ACR B．AVR C．ASR D．ATR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A.转速调节阶段 B.电流上升阶段 C.恒流升速阶段 D.电流下降阶段

交直流调速系统期末考试(运动控制系统)资料

交直流调速系统期末考试(运动控制系统)

一．判断题（正确的打√，错误的打×，答案填在题号的前面） 1. （dui ）交 - 直 - 交电压型变频器采用电容滤波，输出交流电压波形是规则矩形波。 2. （错）变频调速效率高，调速范围大，但转速不能平滑调节，是有级调速。 3. （对）有静差调速系统是依靠偏差进行调节的，而无静差调速系统则是依靠偏差对作用时间的积累进行调节的 4. （错）电动机的机械特性愈硬，则静差度愈大，转速的相对稳定性就愈高。 5. （dui ）转速负反馈调速系统能够有效抑制一切被包围在负反馈环内的扰动作用。 6. （ dui）SPWM 即正弦脉宽调制波形，是指与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲列。 7. （cuo ）在一些交流供电的场合，可以采用斩波器来实现交流电动机的调压调速。 8. （错）转速负反馈单闭环无静差调速系统采用比例调节器。 9. （dui ） PWM 型变频器中的逆变器件采用高频、大功率的半控器件。 10. （对）矢量变换控制的实质是利用数学变换把三相交流电动机的定子电流分解成两个分量，一个是用来产生旋转磁动势的励磁电流分量，一个是用来产生电磁转矩的转矩分量。 __________________________________________________

二．填空题 1. 根据公式，交流异步电动机有三种调速方法： ① _调压 __ 调速、②__ 串电阻 __ 调速、③ ___变励磁磁通 _ 调速。 3. IGBT 全称为 __绝缘栅双极晶闸管__ ，GTO 全称为 _门极可关断晶体管__ ， GTR 全称为 _电力晶体管 ______________ 。 4. 异步电动机的变频调速装置，其功能是将电网的恒压恒频交流电变换成变压变频的交流电，对交流电动机供电，实现交流无级调速。三、选择题 1、变频调速中的变频电源是（C ）之间的接口。（A）市电电源（B）交流电机（C）市电电源与交流电机（D）市电电源与交流电源 2、调速系统的调速范围和静差率这两个指标（ B ）。（A）互不相关（B）相互制约（C）相互补充（D）相互平等 3、电压型逆变器的直流端（ D ）。（A）串联大感器（B）串联大电容 __________________________________________________

电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2-5章

习题解答（供参考） 2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的？解：减小控制电压，使U g1 得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d，电机流过反向电流，电机进入制动状态。0 t< t on 时，通过二极管VD1续流，在t on t

2.4 直流电动机为P N =74kW, U N =220V，I N =378A，n N =1430r/min， Ra=0.023Ω 。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 0.1478 当s=20%时 D n N s 1430 0.2 3.1 n(1 s) 115 (1 0.2) 当s=30%时 D n N s 1430 0.3 5.33 n(1 s) 115 (1 0.3) 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机 P N 60kW,U N 220V , I N 305 A, n N 1000r min ，主电路总电阻R=0.18 Ω ,Ce=0.2V?min/r,求： 1) 当电流连续时，在额定负载下的转速降落n N 为多少？ 2) 开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率S N 多少？ 3) 若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落n N 又为多少? 解：(1) n N I N R 305 0.18 C e 0.2 274.5rpm (2) s N n N 274.5 n 1000 274.5 21.5%

电力拖动自动控制系统--运动控制系统第四版复习题考试题目

考试题型及分数分配 1 判断题（20分，10~20小题）范围广， 2 选择题（20分，10~20小题）内容深，细节区分 3 填空题（10分，10小题） 4 设计题（10分，2小题） 5 简述题（10分，2小题） 6 无传感器算法：磁链、转矩的计算算法异步电动机转子磁链和定子磁链的估算、转矩的估算 7 分析计算题（20分，3小题）直流调速系统一判断题 1弱磁控制时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。（Ⅹ） 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（√） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√） 4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 5静差率和机械特性硬度是一回事。（Ⅹ） 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（Ⅹ）的大小并非仅取决于7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k *的大小。（√）速度定 U g 8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（Ⅹ）9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（Ⅹ） 10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（Ⅹ）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（Ⅹ） 12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（Ⅹ）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√）

运动控制系统课后答案

习题解答（供参考）习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落 15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降不变，统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511 D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?==

2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V ?min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?=

运动控制系统考试资料

问答题部分 1、试述交流调速系统要获得工业应用的条件，为什么条件：（1）使用高转子电阻电动机（2）系统工作点只是沿着极限开环特性变化原因：能够在恒转矩负载下扩大调整范围，并使电动机能够在较低转速下运行而不致过热。 2、简述交流软启动器的作用。定义：软启动器是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，它的主要构成是串接于电源与被控电极之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。作用：防止电动机启动电流过大损坏电机，或造成电网电压下降过大，使电机无法正常启动。 3、简述恒压频比控制方式。绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压s g U E ≈，则得：1 s U f =常值这是恒压频比的控制方式。但是，在低频时s U 和g E 都比较小，定子阻抗压降所占的分量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压s U 抬高一些，以便近似地补偿定子压降。 4、交流电机矢量控制的基本思想是什么基本思路：将异步电动机经过坐标变换等效在直流电动机，模仿直流电动机的控制策略，得到直流电动机的控制量，再经过相应的坐标反变换，控制异步电机。（关键词：坐标变换） 5、试分析矢量控制系统与直接转矩控制系统的优缺点。 VC 系统强调c T 与r ψ的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器，实现连续调节，可以获得较宽的调速范围，但是按定向受电动机转子参数的影响，降低了系统的鲁棒性。DTC 系统则实行e T 与r ψ的砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构，控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响，但不可避免的产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。 6、试分析什么是转差频率控制转差频率控制的规律是什么（P188、189）定义：控制转差频率就代表控制转矩，这就是转差频率控制的基本概念。控制规律：（1）在s sm w w ≤的范围内，转矩e T 基本上与s w 成正比，条件是气隙磁通不变。（2）在不同的定子电流值时，按下图的1s s U f w I =（）函数关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通m Φ恒定。

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目录㈠直流调速系统（复习）P4 ㈡交流调速系统（回顾）P9 ㈢交流异步电动机变频调速的理论基础P13 ㈣交流异步电动机矢量变换控制P17 ㈤交流异步电动机直接转矩控制P20 ㈥PWM 和 SPWM P31 ㈦双馈调速和内反馈P36 ㈧绕线转子异步电动机串级调速系统P42 ㈨无速度传感器调速系统P46 ㈩同步电机变频调速系统P52 (十一) 开关磁阻电动机调速控制技术P56 (十二) 双定子电机调速系统P75 (十三) 直线电机调速系统P82

一、复习：直流调速系统问题1-1：电机的分类？ ①发电机（其他能→电能）直流发电机 3

交流发电机 ②电动机（电能→其他能）直流电动机：有换向器直流电动机（串励、并励、复励、他励）无换向器直流电动机（又属于一种特殊的同步电动机）交流电动机：同步电动机异步电动机：鼠笼式绕线式：伺服电机旋转变压器控制电机自整角机力矩电机测速电机步进电机（反应式、永磁式、混合式）问题1-2：衡量调速系统的性能指标是哪些？ ①调速范围 D=n max/n min=n nom/n min ②静差率 S=△n nom/n0*100%对转差率要求高.同时要求调速范围大（D 大 S 小）时.只能用闭环调速系统。 ③和负载匹配情况：一般要求：恒功率负载用恒功率调速.恒转矩负载用恒转矩调速。问题1-3：请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点.并说明今后电力传动系统的发展的趋势. * 直流电机调速系统优点：调速范围广.易于实现平滑调速.起动、制动性能好.过载转矩大.可靠性高.动态性能良好。缺点：有机械整流器和电刷.噪声大.维护困难；换向产生火花.使用环境受限；结构复杂.容量、转速、电压受限。 * 交流电机调速系统（正好与直流电机调速系统相反）优点：异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉.使用环境广.运行可靠.便于制造大容量、高转速、高电压电机。大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。缺点：调速性能比直流电机差。 * 发展趋势：用直流调速方式控制交流调速系统.达到与直流调速系统相媲美的调速性能；或采用同步电机调速系统. 问题1-4：直流电机有哪几种？直流电机调速方法有哪些?请从调速性能、应用场合和优缺点等方面进行比较. 哪些是有级调速？哪些是无级调速？直流电动机中常见的是有换向器直流电动机.可分为串励、并励、复励、他励四种.无换向器直流电动机属于一种特殊的同步电动机。根据直流电机的转速速。n U IR K e 公式.调速方法有变压调速、变电阻调速和变转差率调调压调速：调节电压供电电压进行调速.适应于：U≤U nom.基频以下.在一定范围内无级平滑调速。弱磁调速：无级.适用于Φ≤Φnom.一般只能配合调压调速方案.在基频以上(即 4

运动控制系统试卷

南京农业大学试题纸 2011学年第一学期课程类型：必修试卷类型：A

基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点，但负载的变化将导致磁通的改变，因此采用定子电流补偿控制，根据定子电流的大小改变定子电压，可保持磁通恒定，从而解决了负载改变的扰动问题。 4. 变频能节能，请说明原因。三．问答（40’） 1. 画出运动控制系统以及组成，并分析各个组成单元的作用？请举例说明实际项目中各个组成部分及其对应关系？ 2. 直流电机的转速公式是什么？通常改变直流电机转速有哪几种方法，各有什么优缺点？可以用强磁的方式来调速吗，为什么？对于调节电枢电压调速，为什么必须在额定电压以下进行调速？答： n=U-IR/KeФ 方法有：1。调节电枢供电电压U；2。减弱励磁磁通Ф；3。改变电枢回路电阻R。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在额定转速以上做小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。对于调节电枢电压调速，必须在额定电压以下进行调速，因为当电枢电压大于额定电压时，电机电线的绝缘层会被烧坏 3．名词解释PWM、SPWM 、CFPWM 、SVPWM。 p.w.m。脉冲宽度调制。：控制逆变器中电力电子器件的开通或关断，输出电压为幅值相等，宽度为按一定规律变化的脉冲序列，用这样的高频脉冲序列代替期望的输出电压。 s.p.w.m。正弦脉冲调制。：以频率与期望的输出电压波形相同的正弦波作为调制波，以频率比期望高的多的等腰三角波作为载波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等，宽度按正弦规律变化的脉冲序

交直流调速系统期末考试(运动控制系统)

一．判断题（正确的打√，错误的打×，答案填在题号的前面） 1. （dui ）交 - 直 - 交电压型变频器采用电容滤波，输出交流电压波形是规则矩形波。 2. （错）变频调速效率高，调速范围大，但转速不能平滑调节，是有级调速。 3. （对）有静差调速系统是依靠偏差进行调节的，而无静差调速系统则是依靠偏差对作用时间的积累进行调节的 4. （错）电动机的机械特性愈硬，则静差度愈大，转速的相对稳定性就愈高。 5. （dui ）转速负反馈调速系统能够有效抑制一切被包围在负反馈环内的扰动作用。 6. （ dui）SPWM 即正弦脉宽调制波形，是指与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲列。 7. （cuo ）在一些交流供电的场合，可以采用斩波器来实现交流电动机的调压调速。 8. （错）转速负反馈单闭环无静差调速系统采用比例调节器。 9. （dui ） PWM 型变频器中的逆变器件采用高频、大功率的半控器件。 10. （对）矢量变换控制的实质是利用数学变换把三相交流电动机的定子电流分解成两个分量，一个是用来产生旋转磁动势的励磁电流分量，一个是用来产生电磁转矩的转矩分量。二．填空题 1. 根据公式，交流异步电动机有三种调速方法： ① _调压 __ 调速、②__ 串电阻 __ 调速、③ ___变励磁磁通 _ 调速。

3. IGBT 全称为 __绝缘栅双极晶闸管__ ，GTO 全称为 _门极可关断晶体管__ ， GTR 全称为 _电力晶体管______________ 。 4. 异步电动机的变频调速装置，其功能是将电网的恒压恒频交流电变换成变压变频的交流电，对交流电动机供电，实现交流无级调速。三、选择题 1、变频调速中的变频电源是（C ）之间的接口。（A）市电电源（B）交流电机（C）市电电源与交流电机（D）市电电源与交流电源 2、调速系统的调速范围和静差率这两个指标（ B ）。（A）互不相关（B）相互制约（C）相互补充（D）相互平等 3、电压型逆变器的直流端（ D ）。（A）串联大感器（B）串联大电容（C）并联大感器（D）并联大电容 4、变频器主电路中逆变器的任务是把（ B ）。（A）交流电变成直流电（B）直流电变成交流电（C）交流电变成交流电（D）直流电变成直流电 5、在转速负反馈系统中，闭环系统的转速降减为开环转速降的（ D ）倍。（A）1+K（B）1+2K（C）1/（1+2K）（D）1/（1+K） 6、无静差调速系统中，积分环节的作用使输出量（ D ）上升，直到输入信号消失。（A）曲线（B）抛物线（C）双曲线（D）直线

运动控制系统第四版思考题答案

电力拖动自动控制系统- 运动控制系统（阮毅伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章 2- 1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2- 2简述直流PWM变换器电路的基本结构。答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 2-3直流PWM变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。 2=4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？答：直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc ），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/ （2mf）。因fc 通常为kHz级，而f通常为工频（50或60Hz）为一周），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20 ,故直流PWM变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7直流PWM变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。 2-8 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通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。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。答：D=（ nN/△ n）（s/（1-s ）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？答：D=（nN/△ n）（ s/（1-s ）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许）的调速围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速围，则在一定静态速降下，允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁

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