交直流调速
第二章
1．直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
弱磁调速，改变电枢端电压调速，改变串入电枢回路的电阻调速；
弱磁调速是将转速向高速进行调节这种调速方法只需调节励磁回路的调节电阻j r ，控制比较方便，能量损耗较小，可达到平滑地连续调速。
改变电枢端电压调速一般只能从额定转速下向低速进行调节，调速时效率基本不变。 改变串入电枢回路的电阻调速只能在额定转速下向低速进行调节，在输入功率不变时，串入电枢回路中的电阻j R 越大，消耗在这些电阻上的功率越多，使电动机的效率越低。
2．简述直流PWM 变换器电路的基本结构
直流PWM 变换器包括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。
3．直流PWM 变换器驱动电路的特点是什么？
脉动直流电压。
用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，通过调节占空比改变平均输出电压的大小，以调节电动机的转速。（作用）
4．为什么直流PWM 变换器-电动机系统比晶闸管整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？
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s T 等于其IGBT 控制脉冲周期c
f 1，而晶闸管整流装置的时间常数s T 通常取其最大失控时间的一半f
m 21。因c f 通常为kHz 级，而f 通常为工频，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。
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？
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。
电枢两端没有电压，电路中亦没有电流。因为若电动机停转，则意味着电枢电压为零。（假设电机停转而电枢电压不为零，则电机转动，故反证而得电机停转电枢电压必为零）因为电枢电压为零，故电路电流为零。
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？
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。
7．直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？
不是。因为若开关频率非常高，开关损耗就会非常大，并且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。
8．泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？
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。
9．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？
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。
10．静差率与调速范围有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？
）
（s -1n s n N N D ?=。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。
11．调速范围与静态速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？
）
（s -1n s n N N D ?=。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。
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发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？
转速单闭环调速系统增加了转速反馈环节（由转速检测装置和电压放大器构成），可获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而保证在一定静差率下，能够提高调速范围；
改变给定电压能改变电动机转速。因为改变给定电压则改变实际转速反馈电压与给定电压的偏差，从而改变电力电子变换器的输出电压，即改变电动机的电枢电压，改变了转速；
调节转速反馈系数而不改变给定电压能改变转速。因为改变转速反馈系数则改变实际转速反馈电压，而给定电压不变，则电压偏差改变，从而电力电子变换器输出电压改变，即电动机电枢电压改变，转速改变；
若测速发电机励磁发生变化，则反馈电压发生变化，当给定电压一定时，则电压偏差发生变化，从而转速改变。故系统无克服测速发电机励磁发生变化干扰的能力。
13．为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压0=?U 时，调节器的输出电压是多少？它决定于哪些因素？
因为积分调节器能在电压偏差为零时仍有稳定的控制电压输出，从而克服了比例调节器必须要存在电压偏差才有控制电压输出这一比例控制的调速系统存在静差的根本原因。
当积分调节器的输入偏差电压为零时，调节器输出电压应为一个恒定的积分终值，它取决于Ud0/Ks 的值。
14．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。
仍然受影响。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，因此若给点电源发生偏移，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。
15．在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数变化时系统是否有调节作用？为什么？
1) 放大器的放大系数p K 。
2) 供电电网电压d U 。
3) 电枢电阻a R 。
4) 电动机励磁电流f I 。
5) 转速反馈系数α。
1) 有。因为p K 在被反馈包围的前向通道上，能被反馈控制系统所抑制。
2)
有。因为电网电压是系统的给定，反馈控制系统完全服从给定作用。 3)
没有。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈包围的前向通道上的扰动。 4)
没有。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈包围的前向通道上的扰动。 5)
没有。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈包围的前向通道上的扰动。
16．试回答下列问题：
1) 在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时
晶闸管整流装置的输出电压d U 较之负载变化前是增加、减少还是不变？
2) 在无静差调速系统中，突加负载后进入稳态时转速n 和整流装置的输出电压d U 是
增加、减少还是不变？
1) d U 减小。因负载减小，转速上升，反馈电压增加，给定电压一定，偏差电压减小，控
制电压减小，故输出电压减小。
2) n 不变，d U 增加。转速负反馈调速系统转速仅取决于给定电压，故不变。
17．闭环调速系统有哪些基本特征？它能减少或消除转速稳态误差的实质是什么？ 基本特征：闭环，有反馈调节作用，减小速降，降低静差率，扩大调速范围。
实质：闭环调速系统中参数变化时会影响到转速，都会被测速装置检测出来，再通过反馈控制的作用，减小它们对稳态转速的影响从而减小或消除转速稳态误差。
18．试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统进行制动时，两个VT 是如何工作的？
第三章
1．PWM 变换器在双极性调制时会不会产生电流断续现象？为什么？
2．在双极性PWM 变换器中，同桥臂上、下两个电力电子器件在导通和关断的转换过程中，为什么要设置先关后开的死区时间？在控制电路中如何实现？
3．双闭环直流调速系统中，给定电压*
n U 不变，增加转速负反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压n U 和实际转速n 是增加、减小还是不变？
转速反馈系数α增加，则转速反馈电压n U 增加，给定电压*n U ，则转速偏差电压减小，则ASR 给定电压*i U 减小，则控制电压c U 减小，则转速n 减小；转速n 减小，则转速反馈
电压n U 减小，直到转速偏差电压为零；故稳态时转速反馈电压n U 不变，且实际转速n 减小。
4．双闭环直流调速系统调试时，遇到下列情况会出现什么现象？
1) 电流反馈极性接反。
2) 转速极性接反。
1) 由于电流环的正反馈作用，电枢电流将持续上升，转速上升飞快，电动机飞车。
2) 由于转速环的正反馈作用，ACR 无法退饱和，电动机转速持续恒流上升。
5．某双闭环调速系统，ASR 、ACR 均采用PI 调节器，调试中怎样才能做到V U 6*im =时
A I 20dm =；如欲使V U 10*n =时，n=1000r/min ，应调什么参数？
调节电流反馈系数3.0=β；调节转速反馈系数01.0=α。
6．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？改变转速调节器的放大倍数n K 行不行？改变电力电子变换器的放大倍数s K 行不行？改变转速反馈系数α行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？
通常可以调节给定电压；改变n K 和s K 都不行，因为转速电流双闭环直流调速系统对前向通道内的阶跃扰动均有能力克服；也可以改变α，但目的通常是为了获得更理想的机械特性；若要改变堵转电流，应调节电流反馈系数β。
7．转速、电流双闭环直流调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为什么？
输入偏差电压皆是零。因为系统无静差。则ASR 输出电压dL d i *i I I U U ββ===；ACR 输出电压s
d *n
e s d e s 0d c n K R I U C K R I C K U U L +=+==α。 8．在双闭环系统中，若速度调节器改为比例调节器或电流调节器改为比例调节器，对系统的稳态性能影响如何？
速度调节器对阶跃扰动的静差由0变为)
1(1n K +，或电流调节器对阶跃扰动的静差由0变为)
1(1c K +，而对斜坡扰动的静差变得更大。 9．试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环直流调速系统和带电流截止环节的转速单闭环直流调速系统：
1)
调速系统的静态特性。 2)
动态限流性能。 3)
起动的快速性。 4)
抗负载扰动的性能。 5)
抗电源电压波动的性能。
10．根据速度调节器ASR 、电流调节器ACR 的作用，回答下面问题：（设ASR 、ACR 均采用PI 调节器）：
1) 双闭环系统在稳定运行中，如果电流反馈信号线断开，系统仍能正常工作吗？
2) 双闭环系统在额定负载下稳定运行时，若电动机突然失磁，最终电动机会飞车吗？
1) 稳态时转速不变，电流减小。
2) 不会飞车，而是停转。
11．在转速、电流双闭环直流调速系统中，调节器ASR 、ACR 均采用PI 调节器。当ASR
输出达到V U 8*im 时，主电路电流达到最大电流80A 。当负载电流由40A 增加到70A 时，
试问：
1) *i U 应如何变化？
2) c U 应如何变化？
3) c U 值由哪些条件决定？
第四章
1．分析直流脉宽调速系统的不可逆和可逆电路的区别。
2．晶闸管电路的逆变状态在可逆系统中的主要用途是什么？
3．V-M 系统需要快速回馈制动时，为什么必须采用可逆线路？
4．采用单组晶闸管装置供电的V-M 系统，画出其在整流和逆变状态下的机械特性，并分析该种机械特性适合于何种性质的负载。
5．晶闸管可逆系统中环流产生的原因是什么？有哪些抑制的方法？
6．试从电动机与电网的能量交换、机电能量转换关系及电动机工作状态和电动机电枢电流是否改变方向等方面对本组逆变和反组回馈制动列表作一比较。
7．试分析配合控制的有环流可逆系统正向制动过程中各阶段的能量转换关系，以及正、反组晶闸管所处的状态。
8．逻辑无环流系统从高速制动到低速时需经过几个象限？相应电动机与晶闸管状态如何？
9．从系统组成、功用、工作原理、特性等方面比较直流PWM可逆调速系统与晶闸管直流可逆调速系统的异同点。
10．试分析提升机构在提升重物和重物下降时，晶闸管、电动机工作状态及 角的控制范围。
11．在配合控制的有环流可逆系统中，为什么要控制最小逆变角和最小整流角？系统中如何实现？
12．何谓待逆变、本组逆变和它组逆变，并说明这三种状态各出现在何种场合下。
13．分析配合控制的有环流可逆系统反向起动和制动的过程，画出各参变量的动态波形，并说明在每个阶段中ASR和ACR各起什么作用，VF和VR各处于什么状态？
14．逻辑控制无环流可逆系统消除环流的出发点是什么？
15．为什么逻辑无环流系统的切换过程比配合控制的有环流可逆系统的切换过程长？这是由哪些因素造成的？
16．无环流逻辑控制器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？
17．弱磁与调压配合控制系统空载起动到额定转速以上，主电路电流和励磁电流的变
化规律是什么？
第五章
1．对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软，调速范围越大吗？
带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为m s s 0<<，m s 本来就不大，因此调速范围也不大。降压调速时，机械特性变软，但m s 不变，故调速范围不变。
2．异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制？在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保持电压恒定？
因为定子电压频率变化时，将导致气隙磁通变化，影响电动机工作；在整个调速范围内，若保持电压恒定，则在基频以上时，气隙磁通将减少，电动机将出力不足。而在基频以下时，气隙磁通将增加，由于磁路饱和，励磁电流将过大，电动机将遭到破坏，因此保持电压恒定不可行。在基频以下时，若保持电压不变，则气隙磁通增加，由于磁路饱和，将使励磁电流过大，破坏电动机，故应保持气隙磁通不变，即保持压频比不变，即采用恒压频比控制；而在基频以上时，受绕组绝缘耐压和磁路饱和的限制，电压不能随之升高，故保持电压恒定。
3．异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式？为什么？所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定？若不是，那么恒功率或恒转矩调速究竟是指什么？
在基频以下调速，采用恒压频比控制，则磁通保持恒定，又额定电流不变，故允许输出转矩恒定，因此属于恒转矩调速方式。在基频以下调速，采用恒电压控制，则在基频以上随转速的升高，磁通将减少，又额定电流不变，故允许输出转矩减小，因此允许输出功率基本保持不变，属于恒功率调速方式。恒功率或恒转矩调速方式并不是指输出功率或输出转矩恒定，而是额定电流下允许输出的功率或允许输出的转矩恒定。
4．基频以下调速可以是恒压频比控制、恒定子磁通ms Φ、恒气隙磁通m Φ和恒转子磁通mr Φ的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。
恒压频比控制最容易实现，其机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能满足一般调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。恒定子磁通ms Φ、恒气隙磁通m Φ和恒转子磁通mr Φ的控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。恒定子磁通ms Φ和恒气隙磁通m Φ的控制方式虽然改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，仍受
控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械到临界转矩的限制。恒转子磁通
mr
特性，性能最佳。
5．常用的交流PWM有三种控制方式，分别为SPWM、CFPWM和SVPWM，论述它们的基本特征、各自的优缺点。
SPWM：特征：以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波。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列。
优缺点：普通的SPWM变频器输出电压带有一定的谐波分量，为降低谐波分量，减少电动机转矩脉动，可以采用直接计算各脉冲起始与终了相位的方法，以消除指定次数的谐波。CFPWM：特征：在原来主回路的基础上，采用电流闭环控制，使实际电流快速跟随给定值。
优缺点：在稳态时，尽可能使实际电流接近正弦波形，这就能比电压控制的SPWM获得更好的性能。精度高、响应快，且易于实现。但功率开关器件的开关频率不定。SVPWM：特征：把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作，磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的。
优缺点：8个基本输出矢量，6个有效工作矢量和2个零矢量，在一个旋转周期内，每个有效工作矢量只作用1次的方式，生成正6边形的旋转磁链，谐波分量大，导致转矩脉动。用相邻的2个有效工作矢量，合成任意的期望输出电压矢量，使磁链轨迹接近于圆。开关周期越小，旋转磁场越接近于圆，但功率器件的开关频率将提高。用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简便。与一般的SPWM相比较，SVPWM控制方式的输出电压最多可提高15%。
6．分析电流滞环跟踪PWM控制中，环宽h对电流波动与开关频率的影响。
当环宽h选得较大时，开关频率低，但电流波形失真较多，谐波分量高；如果环宽小，电流跟踪性能好，但开关频率却增大了。
7．三相异步电动机Y联结，能否将中性点与直流侧参考点短接？为什么？
不宜。因为当电动机发生故障或不正常运行时其中性点可能会有不平衡电流流过。
8．当三相异步电动机由正弦对称电压供电，并达到稳态时，可以定义电压相量U 、电流相量I 等，用于分析三相异步电动机的稳定工作状态，5.4.5节定义的空间矢量s u、s i与相量有何区别？在正弦稳态时，两者有何联系？
u固定在A相绕组轴线上），但大小随时间变化；而相量空间矢量位置固定（如空间矢量
AO
大小是不变的（如有效值相量其大小即为稳态时的有效值），但位置随相角变化。稳态时，空间矢量相当于一种相角固定的瞬时值相量。
9．采用SVPWM控制，用有效工作电压矢量合成期望的输出电压矢量，由于期望输出电压矢量是连续可调的，因此，定子磁链矢量轨迹可以是圆，这种说法是否正确？为什么？
不正确。尽管期望输出电压矢量是连续的，然而其作用时间是断续的，因此定子磁链矢量只能是断续的。
10．总结转速闭环转差频率控制系统的控制规律，若)(f s 1s I U ，ω=设置不当，会产生什么影响？一般说来，正反馈系统是不稳定的，而转速闭环转差频率控制系统具有正反馈的内环，系统却能稳定，为什么？
控制规律：
1) 在sm s ωω≤的范围内，转矩基本上与转差频率成正比，条件是气隙磁通不变。
2) 在不同的定子电流值时，按定子电压补偿控制的电压-频率特性关系控制定子电压和频
率，就能保持气隙磁通恒定。
若)(f s 1s I U ，ω=设置不当，则不能保持气隙磁通恒定。
一般来说，正反馈系统是不稳定的，而转速闭环转差频率控制系统具有正反馈的内环，系统却能稳定，是因为还设置了转速负反馈外环。
11．异步电动机基频下调速时，气隙磁通量m Φ、定子磁通ms Φ和转子磁通mr Φ随负载的变化而变化，要保持恒定需采用电流补偿控制。写出保持三种磁通恒定的电流补偿控制的向量表达式，若仅采用幅值补偿是否可行，比较两者的差异。
12．两电平PWM 逆变器主回路，采用双极性调制时，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示上桥臂关断，共有几种开关状态，写出其开关函数。根据开关状态写出其电压空间矢量表达式，画出空间电压矢量图。
13．若三相电压分别为AO u 、BO u 、CO u ，如何定义三相定子电压空间矢量AO u 、BO u 、CO u 和合成矢量s u ？写出它们的表达式。
14．忽略定子电阻的影响，讨论定子电压空间矢量s u 与定子磁链s ψ的关系。当三相电压AO u 、BO u 、CO u 为正弦对称时，写出电压空间矢量s u 与定子磁链s ψ的表达式，画出各自的运动轨迹。
15．采用电压空间矢量PWM 调制方法，若直流电压d u 恒定，如何协调输出电压与输出频率的关系？
16．两电平PWM 逆变器主回路的输出电压矢量是有限的，若期望输出电压矢量s u 的幅值小于d 3
2U ，空间角度θ任意，如何用有限的PWM 逆变器输出电压矢量来逼近期望的输出电压矢量？
17．在转速开环变压变频调速系统中需要给定积分环节，论述给定积分环节的原理与作用。
18．论述转速闭环转差频率控制系统的控制规律、实现方法及系统的优缺点。
第六章
1．结合异步电动机三相原始动态模型，讨论异步电动机非线性、强耦合和多变量的性质，并说明具体体现在哪些方面？
异步电动机变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流）和频率两种独立的输入变量。在输出变量中，除转速外，磁通也是一个输出变量。
异步电动机无法单独对磁通进行控制，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通产生感应电动势，在数学模型中含有两个变量的乘积项。
三相异步电动机三相绕组存在交叉耦合，每个绕组都有各自的电磁惯性，再考虑运动系统的机电惯性，转速与转角的积分关系等，动态模型是一个高阶系统。
2．三相原始模型是否存在约束条件？为什么说“三相原始数学模型并不是其物理对象最简洁的描述，完全可以且完全有必要用两相模型代替”？两相模型为什么相差90°？相差180°行吗？
异步电动机三相数学模型中存在一定的约束条件。
三相变量中只有两相是独立的，因此三相原始数学模型并不是物理对象最简洁的描述。完全可以而且也有必要用两相模型代替。
两相模型相差90°才能切割d轴最大地产生磁通，产生电动势。相差180°不行，无法切割d轴产生磁通。
3．3/2坐标变换的等效原则是什么？功率相等是坐标变换的必要条件吗？是否可以采用匝数相等的变换原则？如可以，变换前后的功率是否相等？
三相绕组可以用相互独立的两相正交对称绕组等效代替，等效的原则是产生的磁动势相等。
功率相等不是变换的必要条件。
可以采用匝数相等的交换原则。变换前后的功率不相等。
4．旋转变换的等效原则是什么？当磁动势矢量幅值恒定、匀速旋转时，在静止绕组中通入正弦对称的交流电流，而在同步旋转坐标系中的电流为什么是直流电流？如果坐标系的旋转速度大于或小于磁动势矢量的旋转速度时，绕组中的电流是交流量还是直流量？
旋转变换的等效原则是磁动势相等。
因为当磁动势矢量幅值恒定、匀速旋转时，在静止绕组中通入正弦对称的交流电流，同步旋转坐标系以与磁动势矢量转速相同的转速旋转，如果站在d轴上看，就是两个通入直流而相互垂直的静止绕组，所以同步旋转坐标系中的电流是直流电流。
如果坐标系的旋转速度大于或者小于磁动势矢量的旋转速度时，绕组中的电流是交流量。
5．坐标变换（3/2变换和旋转变换）的优点何在？能否改变或减弱异步电动机非线性、强耦合和多变量的性质？
坐标变换的优点：与三相原始模型相比，3/2变换减少了状态变量的维数，简化了定子和转子的自感矩阵。
旋转变换改变了定、转子绕组间的耦合关系，将相对运动的定、转子绕组用相对静止的等效绕组来代替，消除了定、转子绕组间夹角对磁链和转矩的影响。将非线性变参数的磁链方程转化为线性定常的方程，但却加剧了电压方程中的非线性耦合程度，将矛盾从磁链方程转移到电压方程中来了，并没有改变对象的非线性耦合。
6．论述矢量控制系统的基本工作原理，矢量变换和按转子磁链定向的作用，等效的直流机模型，矢量控制系统的转矩与磁链控制规律。
矢量控制系统的基本工作原理：通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型。仿照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制通过按转子磁链定向，将定子电流分解为励磁分量和转矩分量，转子磁链仅由定子电流励磁分量产生，电磁转矩正比于转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，实现了定子电流两个分量的解耦。
在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中的异步电动机数学模型与直流电动机动态模型相当。
7．转子磁链计算模型有电压模型和电流模型两种，分析两种模型的基本原理，比较各自的优缺点。
计算转子磁链的电流模型：
基本原理：根据描述磁链与电流关系的磁链方程来计算转子磁链，所得出的模型叫做电流模型。
优缺点：需要实测的电流和转速信号，不论转速高低时都能适用。受电动机参数变化的影响。电动机温升和频率变化都会影响转子电阻，磁饱和程度将影响电感。这些影响都将导致磁链幅值与位置信号失真，而反馈信号的失真必然使磁链闭环控制系统的性能降低，这是电流模型的不足之处。
计算转子磁链的电压模型：
基本原理：根据电压方程中感应电动势等于磁链变化率的关系，取电动势的积分就可以得到磁链。
优缺点：电压模型包含纯积分项，积分的初始值和累积误差都影响计算结果，在低速时，定子电阻压降变化的影响也较大。电压模型更适合于中、高速范围，而电流模型能适应低速。有时为了提高准确度，把两种模型结合起来。
8．讨论直接定向与间接定向矢量控制系统的特征，比较各自的优缺点，磁链定向的精度受哪些参数的影响？
直接定向：根据转子磁链的实际值进行控制的方法称作直接定向。
优缺点：转子磁链的直接检测比较困难，多采用按模型计算的方法。
间接定向：利用给定值间接计算转子磁链的位置，可简化系统结构，这种方法称为间接定向。
优缺点：用定子电流转矩分量和转子磁链计算转差频率给定信号*st *r
r m *s i ψ=T L ω将转差频率给定信号加上实际转速，得到坐标系的旋转角速度，经积分环节产生矢量变换角。定子电流励磁分量给定信号和转子磁链给定信号之间的关系是靠式r m
r 1s ism ψ+=L T 建立的，比例微分环节在动态中获得强迫励磁效应，从而克服实际磁通的滞后。
磁链定向的精度受转子参数的影响。
9．分析与比较按转子磁链定向和按定子磁链定向异步电动机动态数学模型的特征，指出它们的相同点与不同之处。
矢量控制系统通过电流闭环控制，实现定子电流的两个分量的解耦，进一步实现电磁转矩与转子磁链的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器；实行连续控制，可获得较宽的调速范围。按转子磁链定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性。
直接转矩控制系统采用双位式控制，根据定子磁链幅值偏差、电磁转矩偏差的符号以及期望电磁转矩的极性，再依据当前定子磁链矢量所在的位置，直接产生PWM 驱动信号，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构。不可避免地产生转矩脉动，影响低速性能，调速范围受到限制。
10．分析定子电压矢量对定子磁链与转矩的控制作用，如何根据定子磁链和转矩偏差的符号以及当前定子磁链的位置选择电压空间矢量？转矩脉动的原因是什么？抑制转矩脉动有哪些方法？
6个有效工作电压空间矢量，将产生不同的磁链增量。由于六个电压矢量的方向不同，有的电压作用后会使磁链幅值增大，另一些电压作用则使磁链幅值减小，磁链的空间矢量位置也都有相应变化。
选择电压空间矢量的规则：
d 轴分量sd u 为“+”时，定子磁链幅值加大； 为“-”时，定子磁链幅值减小；为“0”时，定子磁链幅值维持不变。
q 轴分量sq u 为“+”时，定子磁链矢量正向旋转，转差频率增大，电流转矩分量和电磁转矩加大；为“-”时，定子磁链矢量反向旋转，电流转矩分量急剧变负，产生制动转矩；为“0”时，定子磁链矢量停在原地，转差频率为负，电流转矩分量和电磁转矩减小。
转矩脉动的原因：由于采用双位式控制，实际转矩必然在上下限内脉动；
抑制转矩脉动的方法：对磁链偏差和转矩偏差实行细化，使磁链轨迹接近圆形，减少转矩脉动。
11．直接转矩控制系统常用带有滞环的双位式控制器作为转矩和定子磁链的控制器，与PI 调节器相比较，带有滞环的双位式控制器有什么优缺点？
转矩和磁链的控制采用双位式控制器，并在PWM 逆变器中直接用这两个控制信号产生输出电压，省去了旋转变换和电流控制，简化了控制器的结构。
由于采用双位式控制，实际转矩必然在上下限内脉动。
12．分析直接转矩控制系统的定子磁链和转矩的计算模型，说明它们的不足之处。 直接转矩控制系统需采用两相静止坐标计算定子磁链，而避开旋转坐标变换。
定子磁链计算模型：?????=ψ=ψ??dt )i -u (dt )i -u (s s s s s s s s ββ
βαααR R ，这是一个电压模型，适合于以中高速
运行的系统，在低速时的误差较大，甚至无法应用。必要时，只好在低速时切换到电流模型，但这时上述能提高鲁棒性的优点就不得不丢弃了。
转矩计算模型：)i -i (n s s s s p βααβψψ=T
由于磁链计算采用了带积分环节的电压模型，积分初值、累积误差和定子电阻的变化都会影响磁链计算的准确度。
13．按定子磁链控制的直接转矩控制（DTC ）系统与磁链闭环控制的矢量控制（VC ）系统在控制方法上有什么异同？
矢量控制系统的控制方法： 转子磁链可以闭环控制也可以开环控制，转矩连续控制，电流闭环控制。
直接转矩控制系统的控制方法：定子磁链闭环控制，转矩双位式控制，电流无闭环控制。
第七章
1．请说明异步电动机转差功率产生的原因，并用功率流程图表示其大小和流向。 因为异步电动机的定子与转子速度不同步，有转差率产生，因而产生转差功率。
2．次同步电动状态下的串级调速系统，为什么改变逆变器逆变角β的大小就能改变串级调速的转速？
R I U K E K d 2r 20r 1cos s +=β
可以看出，d U 中包含了电动机的转差率s ，而d I 与电动机转子交流电流r I 之间有固定的比例关系，因此它近似地反映了电动机电磁转矩的大小，而β角是控制变量。所以该式可以看作是在串级调速系统中异步电动机机械特性的间接表达式：)(f s d β，I =
控制逆变角β可以控制转差率s 进而改变转速。
3．绕线转子异步电动机转子串电阻调速和串级调速系统都是改变转差率s 的调速方法，为什么它们的机械特性却不相同？
在绕线转子异步电动机转子串电阻调速时，转子电流会在外接电阻上产生一个交流电压，这一交流电压与转子电流有着相同的频率和相位，调速时产生的转差功率被消耗在外接电阻上。
串级调速是串的电动势，如果在转子绕组回路中引入一个可控的交流附加电动势来代替外接电阻，附加电动势的幅值和频率与交流电压相同，相位与转子电动势相反则它对转子电流的作用与外接电阻是相同的，附加电动势将会吸收原先消耗在外接电阻上的转差功率。
4．串级调速系统在起动过程中需要按一定步骤操作，其主要原因是什么？
为了使串级调速装置不受过电压损坏。
5．根据7.1.2节介绍的异步电动机双馈调速的五种工况分析，图7-5所示电气串级调速系统能够在哪些工况下运行？请说明理由。
能够在次同步转速下作电动运行和电动机在超同步转速下作电动运行，因为图7-5所示的系统不可逆，所以不能制动运行。
6．简述异步电动机双馈调速的基本原理和异步电动机双馈调速的五种工况。
基本原理：异步电动机由电网供电并以电动状态运行时，它从电网输入（馈入）电功率，而在其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载运行。
在双馈调速工作时，绕线型异步电动机定子侧与交流电网直接连接，转子侧与交流电源或外接电动势相连，从电路拓扑结构上看，可认为是在转子绕组回路中附加一个交流电动势，通过控制附加电动势的幅值，实现绕线型异步电动机的调速。
五种工况：
1) 电动机在次同步转速下作电动运行
2) 电动机在反转时作倒拉制动运行
3) 电动机在超同步转速下作回馈制动运行
4) 电动机在超同步转速下作电动运行
5) 电动机在次同步转速下作回馈制动运行
7．电气串级调速系统在起动、调速和停车过程中应如何控制逆变角β？
1) 起动
异步电动机在静止不动时，其转子电动势为；控制逆变角β，使在起动开始的瞬间，与的差值能产生足够大的，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电流值，这样电动机就可在一定的动态转矩下加速起动。随着异步电动机转速的增高，其转子电动势减少，为了维持加速过程中动态转矩基本恒定，必须相应地增大β角以减小值，维持基本恒定。当电动机加速到所需转速时，不再调整β角，电动机即在此转速下稳定运行。
2) 调速
当增大β角使12βββ>=时，逆变电压减小，但电动机的转速不能立即改变，所以将增大，电磁转矩增大，使电动机加速。随着电动机转速的增高，减少，回落，直到新的平衡状态，电动机在增高了的转速下稳定运行。
3) 停车
对于处于低同步转速下运行的双馈调速系统，必须在异步电动机转子侧输入电功率时才能实现制动。在串级调速系统中与转子连接的是不可控整流装置，它只能从电动机转子侧输出电功率，而不可能向转子输入电功率。因此串级调速系统没有制动停车功能。只能靠减小β角减小，并依靠负载阻转矩的作用自由停车。
8．与异步电动机的固有机械特性相比，串级调速系统的机械特性有什么特征？
在不同的β角下异步电动机串级调速时的机械特性是近似平行的，其工作段类似于直流电动机变压调速的机械特性。由于转子回路阻抗的影响，异步电动机串级调速时的机械特性比其固有特性要软得多。受转子回路电阻增加的影响：当电机在最高转速的特性上（β= 90°）带额定负载，也难以达到其额定转速。受转子回路漏抗增加的影响：整流电路换相重叠角将加大，并产生强迫延迟导通现象，使串级调速时的最大电磁转矩比电动机在正常接线时的最大转矩有明显的降低。
9．串级调速系统的效率比转子串电阻调速的效率要高的原因是什么？
串级调速系统的总效率是比较高的，且当电动机转速降低时,总效率的减少并不多。因为串级调速串的是电动势，有功率回馈回去。
而绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速时的效率几乎随转速的降低而成比例地减少。因为串电阻调速的损耗都用来发热了。
10．为什么串级调速系统的功率因数随转差率s 的增大而减小？有什么方法可以提高串级调速系统的功率因数？
对于宽调速的串级调速系统，随着转差率的增大，系统的功率因数还要下降，这是串级
调速系统能否被推广应用的关键问题之一。
常用的方法是增加静止无功补偿装置-电力电容器，采用无功就地补偿来解决。
第八章
1．比较同步电动机与异步电动机的本质差异。
2．同步电动机稳定运行时，转速n 等于同步转速n 1，电磁转矩的变化体现在哪里？
3．何谓同步电动机的失步与起动问题，如何克服解决？
4．电励磁同步电动机的功率因数是否可调，如何调？
5．从非线性、强耦合、多变量的基本特征出发，比较同步电动机和异步电动机的数学动态模型。
6．论述同步电动机按气隙磁链定向和按转子磁链定向矢量控制系统的工作原理，并与异步电动机矢量控制系统作比较。
7．论述同步电动机直接转矩控制系统的工作原理，并与异步电动机直接转矩控制系统作比较。
8．分析与比较无刷直流电机和有刷直流电机与相应的调速系统的相同与不同之处。
9．从电压频率协调控制而言，同步电动机的调速与异步电动机的调速有何差异？
10．同步电动机调速系统可分为他控式和自控式，分析并比较两种方法的基本特征，各自的优缺点。
11．在动态过程中，同步电动机的电流角频率is ω、气隙磁链的角频率1ω和转子旋转角速度ω是否相等，若不等，is ω和1ω各为多大，为什么？达到稳态时，三者是否相等，为什么？
交直流调速系统大作业部分习题答案提纲
1、写出直流电动机的转速表达式，说明它有哪3种调速方式？每种调速方式的优、缺点是什么？ 答：转速表达式ΦK R I U ΦK E n e d d e -== ； 有三种调速的方法，即调节电枢电压0d U ；减弱励磁磁通Φ；改变电枢回路电阻R 。 （1）调0d U 可平滑地调节转速n ，机械特性将上下平移。但电压只能向小于额定电压的方向变化。 （2）弱磁调速是在额定转速以上调速，其调速范围不可能太大。但所需功率小。 （3）改变电枢电阻调速简单，但是损耗较大，只能进行有级调速。 2、画出直流电动机理想启动时的转速、电流与时间的关系曲线。采用理想启动的目的是什么？如何实现？ ， （∞） (a) (b) i n I 图1-30 调速系统启动过程的电流和转速波形 理想启动是使启动电流一直保持最大允许值，此时电动机以最大转矩启动，转速迅速以 直线规律上升，以缩短启动时间。 工程上常采用转速电流双闭环负反馈调速系统。启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节启动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用。 3、分别画出单闭环转速负反馈调速系统和单闭环电压负反馈调速系统的静态结构图；标出静态结构图中各个环节的信号；再分别说明两种系统在电网电压降低后如何进行恒压调节？从而说明哪种系统对电网电压的扰动具有更强的抗扰能力？ 答：（1）单闭环转速负反馈调速 静态结构图和信号标注 图1-11 转速负反馈单环调速系统稳态结构图 恒压调节过程： ↑↑→↑→-=?↓→↓→↓→↓→↓→0* 0)(d ct n n n n d d U U U U U U n I U 电网电压（2）单
交直流调速
交直流调速系统课程设计 目录 一、课程设计的目的 (2) 二、课程设计的要求 (2) 三、课程设计的任务（十机架连轧分部传动直流调速系统的设计） (3) （一）、连轧机原理 (3) （二）、基本参数 (3) (1)、电动机参数 (3) （三）、设计指标 (4) （四）设计要求 (4) 四、晶闸管整流主电路的设计与选择 (4) （一）、整流变压器的计算与选择 (4) （1）、整流变压器的电压 (5) （2）、整流变压器的电流 (5) （3）、整流变压器的容量 (5) （二）、整流元件的计算与选择 (5) （1）、整流元件的额定电压Ukn (6) （2）、整流元件的额定电流IT (6) （三）、电抗器的计算与选择 (6) （1）、实际应串入的平波电抗器LK（mH） (6) （四）、保护元件的计算与选择 (6) （1）、交流侧阻容过压保护 (6) （2）、交流侧压敏电阻过压保护 (7) （3）、晶闸管元件过压保护 (8) （4）、晶闸管装置的过流保护 (8) （五）、晶闸管直流调速系统主电路原理图 (8) 五、晶闸管双闭环直流调速系统的设计与选择 (9) （一）、晶闸管双闭环直流调速系统的原理 (10) （二）、给定积分器单元(GJ)电路电路设计及分析 (11)
（三）、速度调节器单元(ASR) 及电路设计及分析 (12) （四）、电流调节器单元(ACR) 及电路设计及分析 (13) （五）、速度变换器（SB）及电路设计及分析 (13) （六）、触发输入及保护单元及电路设计及分析 (14) （七）、直流调速系统整体分析 (17) 六、晶闸管转速电流双闭环直流调速系统调试 (18) （一）、线路原理 (18) （二）、调试内容及步骤 (19) （三）、系统调试注意事项 (21) 七、体会与建议............................................................................................. 错误！未定义书签。 一、课程设计的目的 课程设计是本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。因此，必须认真组织，周密布置，积极实施，以期达到下述教学目的。 ①通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程方面的基本只是、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。 ②通过课程设计，让学生养成严谨科学、严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，达到提高学生基本素质之目的。 ③通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料能力的目的。 ④通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好的基础。 二、课程设计的要求 ①根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。 ②要求掌握交直流调速系统的设计内容、方法和步骤。 ③要求会查阅有关参考资料和手册等。 ④要求学会选择有关元件和参数。 ⑤要求学会绘制有关电气系统图和编制元件细节。 ⑥要求学会编写设计说明书。
交直流调速实验指导书
交直流调速实验指导书 王兵编写 肖伸平审核 湖南工业大学电气与信息工程学院 2008年8月
目录 实验一晶闸管直流调速系统各主要单元的调试1实验二电压单闭环不可逆直流调速系统调试4实验三带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统调试8实验四电压、电流双闭环不可逆直流调速系统调试12实验五转速、电流双闭环不可逆直流调速系统调试16实验六模拟式直流调速装置514C实验21实验七数字式直流调速装置6RA70实验23实验八交流调速装置MM420实验27实验九矢量控制交流调速装置（CUVC）单机实验32十附件35 THWPGZ-2型网络型高级维修电工技能实训智能考核装置简介35
实验一晶闸管直流调速系统各主要单元的调试 一、实验目的 (1) 熟悉直流调速系统各主要单元部件的工作原理。 (2) 掌握直流调速系统各主要单元部件的调试步骤和方法。 二、实验所需挂件及附件 三、实验内容 (1)调节器Ⅰ的调试 (2)调节器Ⅱ的调试 (3)反号器的调试 (4)零电平检测的调试 (5)转矩极性鉴别的调试 (6)逻辑控制的调试 四、实验方法 (1)“调节器Ⅰ”的调试 ①调零 将PMT-04中“调节器Ⅰ”所有输入端接地，再将比例增益调节电位器RP1顺时针旋到底，用导线将“5”、“6”两端短接，使“调节器Ⅰ”成为P (比例)调节器。调节面板上的调零电位器RP2，用万用表的毫伏档测量调节器Ⅰ“7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。 ②调整输出正、负限幅值 把“5”、“6” 两端短接线去掉，此时调节器Ⅰ成为PI (比例积分)调节器，然后将给定输出端接到调节器Ⅰ的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP4，观察输出负电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP3，观察调节器输出正电压的变化。 ③测定输入输出特性 再将反馈网络中的电容短接（将“5”、“6”端短接），使调节器Ⅰ为P（比例）调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正、负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅，并画出曲线。
直流电机调速控制系统设计
成绩 电气控制与PLC 课程设计说明书 直流电机调速控制系统设计 . Translate DC motor speed Control system design 学生姓名王杰 学号20130503213 学院班级信电工程学院13自动化 专业名称电气工程及其自动化 指导教师肖理庆 2016年6月14日
目录 1 直流电机调速控制系统模型 0 1.1 直流调速系统的主导调速方法 0 因此，降压调速是直流电机调速系统的主导调速方法。 0 1.2 直流电机调速控制的传递函数 0 1.2.1 电流与电压的传递函数 (1) 1.2.2 电动势与电流的传递函数 (1) 由已学可知，单轴系统的运用方程为: (1) 1.3 直流调速系统的控制方法选择 (2) 1.3.1 开环直流调速系统 (3) 1.3.2 单闭环直流调速系统 (3) 由前述分析可知，开环系统不能满足较高的调速指标要求，因此必须采取闭环控制系统。图1-4所示的是，转速反馈单闭环调速系统，其是一种结构相对复杂的反馈控制系统。转速控制是动态性能的控制，相比开环系统，速度闭环控制的控制精度及控制稳定性要好得多，但缺乏对于静态电流I的有效控制，故这类系统被称之为“有静差”调速系统。 (3) 1.3.3 双闭环直流调速系统 (4) 图1-4 双闭环控制直流调速控制系统 (4) 1.3.3.1 转速调节器（ASR） (4) 1.3.3.1 电流调节器（ACR） (4) 1.4 直流电机的可逆运行 (5) 1.2 ×××××× (7) 1.2.1 电流与电压的传递函数 (7) .. 7 3 PLC在直流调速系统中的应用 (8) 2 ××××× (9) 2.1 ×××××× (9) 2.1.1 ×××× (9) 3 ××××× (11) 3.1 ×××××× (11) 3.1.1 ×××× (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录1 (13) 附录2 (13)
交直流调速系统期末试卷A
A 1. V-M系统主电路的电机输入端电源是（ C ） A．不可控的直流电源Ｂ．不可控的交流电源 C．可控的直流电源Ｄ．可控的交流电源 2. 转速闭环直流调速系统与转速开环的直流调速系统相比，当要求的静差率不变时，其 调速范围将（ A） A．增大Ｂ．减小Ｃ．不变Ｄ．等于0 3. 转速、电流双闭环直流调速系统，保持电机以恒定的加速度起动的阶段是（ B ） A．电流上升阶段Ｂ．恒流升速阶段Ｃ．转速调节阶段Ｄ．稳态阶段 4. 采用H型桥式斩波电路的PWM直流调速系统，当电机停止时，主开关元件导通的 占空比（B） A．大于0.5 B.等于0.5 C．小于0.5 Ｄ．等于1 5. 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（D） A．电网电压Ｂ．电网电流 C．给定电压Ｄ．电枢电压 6.只适用于高速段的数字测速方法是（A ） A．M法Ｂ．T法 C． M法和T法Ｄ．M/T法 7.异步电动机的动态数学模型是一个（B） A．线性系统Ｂ．多变量系统Ｃ．2阶系统Ｄ．单输入单输出系统8.异步电机变频调速，（B） A．任何情况下变频一定变压 B．在大于额定转速区域，变频不变压 C. 在大于额定转速区域，变频也要变压 D. 在小于额定转速区域，变频不变压 8. 自动控制的直流调速系统主要的调速方法是（B）
A．减弱励磁磁通 B．改变电枢电压 C．改变电枢电流 D．改变电枢回路电阻9. 转速、电流双闭环直流调速系统，能够抑制负载扰动的是（A ） A．转速环 B．电流环 C．电流环和转速环D．电压环 10.异步电动机的动态数学模型是一个（B） A．线性系统Ｂ．多变量系统Ｃ．2阶系统Ｄ．单输入单输出系统1、画出V-M系统的主电路；画出V-M系统主电路的等效电路。 2、直流电动机双闭环调速系统实验中，电机的额定转速为1450转/分、电机允许的最大电流为50A。如何使电压反馈为负反馈且转速反馈系数为0.02。如何使系统工作时不过流。
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
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 __________________________________________________
开环直流调速控制系统方案
一、绪论 直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。在20世纪60年代，随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。尽管目前交流调速的迅速发展，交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢迎。但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。现在的直流和交流调速装置都是数字化的，使用的芯片和软件各有特点，但基本控制原理有其共性。 长期以来，仿真领域的研究重点是仿真模型的建立这一环节上，即在系统模型建立以后要设计一种算法。以使系统模型等为计算机所接受，然后再编制成计算机程序，并在计算机上运行。因此产生了各种仿真算法和仿真软件。MATLAB提供动态系统仿真工具Simulink，则是众多仿真软件中最强大、最优秀、最容易使用的一种。它有效的解决了以上仿真技术中的问题。在Simulink中，对系统进行建模将变的非常简单，而且仿真过程是交互的，因此可以很随意的改变仿真参数，并且立即可以得到修改后的结果。另外，使用MATLAB中的各种分析工具，还可以对仿真结果进行分析和可视化。Simulink可以超越理想的线性模型去探索更为现实的非线性问题的模型， Simulink会使你的计算机成为一个实验室，用它可对各种现实中存在的、不存在的、甚至是相反的系统进行建模与仿真。 传统的研究方法主要有解析法，实验法与仿真实验，其中前两种方法在具有各自优点的同时也存在着不同的局限性。随着生产技术的发展，对电气传动在启制动、正反转以及调速精度、调速围、静态特性、动态响应等方面提出了更高要求，这就要求大量使用调速系统。由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好，从20世纪30年代起，就开始使用直流调速系统。它的发展过程是这样的：由最早的旋转变流机组控制发展为放大机、磁放大器控制；再进一步，用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现直流调速；再后来，用可控整流和大功率晶体管组成的PWM控制电路实现数字化的直流调速，使系统快速性、可控性、经济性不断提高。调速性能的不断提高，使直流调速系统的应用非常广泛。
2012春交直流调速系统复习练习题
复习练习题 一、 选择题 1．对于直流电动机调速系统，使机械特性平行移动的调速方式是（ ） A. 电枢回路串电阻 B. 变电枢电压 C. 弱磁 D. 变频 2．转速单闭环直流调速系统与转速开环调速系统相比，在同一理想空载转 速的条件下，其静差率将（ ） A. 增大 B. 不变 C. 减小 D. 不确定 3．转速、电流双闭环直流调速系统，ASA 、ACR 均采用PI 调节器，在电动机 起动期间，保持恒定转距升速的阶段是（ ） A. 电流上升阶段 B. 恒流升速阶段 C. 转速调节阶段 D. 不确定 4. 采用H 型桥式斩波电路的PWM 调速系统，当转速为0时,元件导通的占空比是( ) A. 5.0>ρ B. 5.0<ρ C. 10<<ρ D. 5.0=ρ 5. 产生SPWM 波形的方法中，计算量最小的方法是( ) A. 等面积法 B. 自然采样法 C. 规则采样法 D. 自然采样法和规则采样法 6. 只适用于高速段的数字测速方法是( ) A. M 法 B. M/T 法 C. T 法 D. T 法和M 法 7.异步电动机的三相定子电流,通过2/3C 的变换,得到的是( ) A. 静止坐标下的两相转子电流 B. 静止坐标下的两相定子电流 C. 旋转坐标下的两相转子电流 D. 旋转坐标下的两相定子电流 8．异步电动机变频调速时人为机械特性为直线的条件是（ ）。 A ．C U =11/ω B.C m =Φ C.C E =11/ω D.C E r =1/ω 9. 电机坐标变换所依据的最基本的原则是（ ）。 A ．能量等效 B. 绕组等效 C. 磁动势等效 D. 转矩等效 10．转速、电流双闭环直流调速系统中，电流调节器输出限幅值决定（ ）。
《交直流调速系统系统课程设计》
《交直流调速系统》课程设计 一、性质和目的 自动化专业、电气工程及其自动化专业的专业课，在学完本课程理论部分之后，通过课程设计使学生巩固本课程所学的理论知识，提高学生的综合运用所学知识，获取工程设计技能的能力；综合计算及编写报告的能力。 二、设计内容 1.根据指导教师所下达的《课程设计任务书》课程设计。 2.主要内容包括： （１）根据任务书要求确定总体设计方案 （２）主电路设计：主电路结构设计（结构选择、器件选型、考虑器件的保护）、变压器的选型设计； （３）控制回路设计：控制方案的选择、控制器设计 （４）保护电路的选择和设计 （５）调速系统的设计原理图，调速性能分析、调速特点 3.编写详细的课程设计说明书一份。 三、设计内容与要求 1.熟练掌握主电路结构选择方法、主电路元器件的选型计算方法。 2.熟练掌握保护方式的配置及其整定计算。 3.掌握触发控制电路的设计选型方法。。 ４.掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。 ５.掌握绘制系统电路图绘制方法。 ６.掌握说明书的书写方法。 四、对设计成品的要求 1.图纸的要求： 1）图纸要符合国家电气工程制图标准； 2）图纸大小规格化（例如：1＃图，2＃图）； 3）布局合理、美观。 2.对设计说明书的要求 1）说明书中应包括如下内容
①目录 ②课题设计任务书； ③调速方案的论证分析（至少有两种方案，从经济性能和技术性能方面进行分析论证）和选择； ④所要完成的设计内容 ⑤变压器的接线方式确定和选型； ⑥主电路元器件的选型计算过程及结果； ⑦控制电路、保护电路的选型和设计； ⑧调速系统的总结线图 系统电路设计及结果。 2）说明书的书写要求 ①文字简明扼要，理论正确，程序功能完备，框图清楚明了。 ②字迹工整；书写整齐，使用统一规定的说明书用纸。 ③图和表格不能徒手绘制。 ④附参考资料说明。
交直流调速系统比较
一、直流调速方案： 1、直流电机及控制系统的优缺点： ◇调速性能好、调速范围广，易于平滑调节 ◇起动、制动转矩大，易于快速起动、停车 ◇过载能力强、能承受较频繁的冲击负荷 ◇线路简单、控制方便、 ◇电控系统总体造价（包括直流电机及其配套的直流调速装置）相对较低，设计、制造、调试周期短 ◇国内外控制方案成熟、工程应用广泛 虽然直流传动有以上诸多优点，但仍有不足之处，主要表现在： ◆由于采用相控整流技术，在晶闸管换向时会产生谐波，污染电网，须对谐波进行治理 ◆在低速启动时，因为晶闸管导通角α，导致功率因数较低，无功分量较大，须对功率因数进行补偿 ◆与同容量、转速的交流电机相比，直流电机的造价高、体积大、重量重、转动惯量大 ◆日常维护量大，须定期检查、更换炭刷，整流子表面保养 ◆由于换向的限制，在结构发展上欲制造大容量、高电压及高转速的直流电机工艺上比较困难。现阶段直流电机单机容量最大只能达到11000kw左右，电压也只能做到1200V左右，这样一些大容量的不得不做成双电机、三电机甚至四电机结构，直接影响了直流电机的广泛应用，发展交流变频势在必行
3、直流调速方案所需的配套设备： 1）谐波治理： 由于直流调速控制原理采用的是相控整流技术，避免不了对电网产生谐波污染，高次谐波不仅对电网质量造成影响。最直接的表现可能使变压器、电缆、电动机发热、破坏绝缘，更有甚者可能会影响电气设备的使用寿命，造成不安全隐患。 2）功率因数补偿设备： 因直流电机在低速启动时，要求的晶闸管导通角α较大，导致功率因数较低（cosα），无功分量较大，须对功率因数进行补偿，否则当 地供电部门将进行罚款！ 2）变压器： 为了解决直流电机在咬钢时的负荷冲击、及其自身控制方面的要求，相对应的变压器容量要求是电动机容量的1.5-1.6倍进行选定（较交流变频方案大20-30%左右），造成此部分投资的增加。 另外直流电机的日常维护量较大，需定期对电机清扫、更换碳刷，运行、维护和人工成本较高。 二、交流调速方案： 1、交流变频电机及控制系统的优缺点： 同时随着自动控制理论的发展，特别是矢量控制技术在工程上的成熟应用，为改善交流传动系统的性能提供了一种新的、有效的控制方法，采用矢量控制的交流调速装置，其控制性能可与晶闸管直流调速系统相媲美。
交直流调速(A)卷答案
《交直流调速控制系统》课程A 卷答案 一、填空题（本大题15空，每空1分，共15分） 1．直流电动机有三种调速方法，分别是改变电枢供电电压U 、改变励磁通器、改变电枢回路电阻R 2. 可控直流电源有三种形式：旋转变流机组、静止可控整流器、直流斩波器。 3. 直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速n N =900r/min ，高速机械特性的理想空载转速n 0= 1000r/min ；低速机械特性的理想空载转速n 0min =200r/min ，在额定负载下低速机械特性的转速n min =100r/min ，电动机在额定负载下运行的调速范围D= 9 ，静差率δ= 0.5 。 4. 在直流调速系统中，常用的校正方法有 串联校正、并联校正 两种。 5. 双闭环直流调速系统在突加给定启动时，动态过程有三个阶段分别是_电流上升阶段、恒流升速阶段、转速调节阶段。 6. 直流调速系统的工程设计中,工程设计方法的基本指导思想是_预期特性典型化、典型系统性能指标与其参数的关系表格化。 二、名词解释（共4小题；每小题5分，共20分） 7．V-M 系统 答：直流调速系统中的可控变流装置广泛采用晶闸管变流器，这种系统称为晶闸管—电动机直流调速系统，简称V-M 系统。其功能是进行功率放大，能量转换和传递，取得和处理系统中有关变量的信息，并按预定的控制规律产生控制信号或作用。 8．ASR 和ACR 答：双闭环系统中由转速调节器（ASR ）和电流调节器（ACR ）两个调节器组成，采用串级调速的方式。即用ASR 的输出去“驱动”ACR,再由ACR “驱动”晶闸管触发装置。 9．调速范围D 答：电动机在额定负载下运行的最高转速与最低转速之比，用D 表示，即max min n D= n ，D 值越大，系统的调速范围越宽。 10．退饱和超调
交直流调速控制系统试题
×××技术学院考试试卷 2010—2011 学年第一学期 机电工程系08电气自动化专业《交直流调速控制系统》课程 期末试卷Ｂ卷答案 一、填空题（本大题15空，每空1分，共15分） 1．直流电动机有三种调速方法，分别是改变电枢供电电压U、改变励磁通器、改变电枢回路电阻R 2. 可控直流电源有三种形式：旋转变流机组、静止可控整流器、直流斩波器。 3.直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速n N =900r/min，高速机械特 = 1000r/min；低速机械特性的理想空载转速n0min=200r/min，在额定负性的理想空载转速n 载下低速机械特性的转速n min=100r/min，电动机在额定负载下运行的调速范围D= 9，静差率δ= 0.5 。 4. 在直流调速系统中，常用的校正方法有串联校正、并联校正两种。 5. 双闭环直流调速系统在突加给定启动时，动态过程有三个阶段分别是_电流上升阶段、恒流升速阶段、转速调节阶段。 6. 直流调速系统的工程设计中,工程设计方法的基本指导思想是_预期特性典型化、典型 系统性能指标与其参数的关系表格化。
二、名词解释（共4小题；每小题5分，共20分） 7．V-M 系统 答：直流调速系统中的可控变流装置广泛采用晶闸管变流器，这种系统称为晶闸管—电动机直流调速系统，简称V-M 系统。其功能是进行功率放大，能量转换和传递，取得和处理系统中有关变量的信息，并按预定的控制规律产生控制信号或作用。 8．ASR 和ACR 答：双闭环系统中由转速调节器（ASR ）和电流调节器（ACR ）两个调节器组成，采用串级调速的方式。即用ASR 的输出去“驱动”ACR,再由ACR “驱动”晶闸管触发装置。 9．调速范围D 答：电动机在额定负载下运行的最高转速与最低转速之比，用D 表示，即max min n D= n ，D 值越大，系统的调速范围越宽。 10．退饱和超调 答：双闭环系统在突加给定时，ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，ASR 在饱和时处于开环状态，起着饱和的非线性控制，只有当转速出现超调后，ASR 才退出饱和参与调节，这一现象称为退饱和超调状态。 三、简答题（共3小题，每题10分，共30分） 11.在转速、电流双闭环调速系统中转速调节器有那些作用？其输出限幅值应按什么要求来整定？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值又应如何整定？ 答：转速调节器的作用：①使转速n 跟随给定电压Un 变化稳态进行无静差②在负载变化或给定电压变化或产生扰动而出现转速偏差时，则靠ASR 的调节起抗扰作用③当转速出现较大偏差时，ASR 的输出限幅值决定了允许的最大电流，作用于ACR 以获得较快的动态响应。 ASR 的输出限幅为Um ，主要用来限制最大电流dm I 。 电流调节器的作用：①对电网电压的波动起到及时的抗扰作用，几乎不对转速产生影响②在起动时，由于ASR 饱和，电流调节器获得允许的最大电流，使过渡过程加快，实现了快速起动③在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压U 变化④在电动机过载甚至堵转时，一方面限制了过大的电流起到快速的保护作用，另一方面使转速迅速下降实现了很陡的下垂特快。 ACR 的输出限幅值为ctm U ，主要限制晶闸管触发装置的最大电压d0m U 。
交直流调速系统比较
论交流调速与直流调速 丁山传（s2*******） 研电子1班
本文主要阐述了当今正在使用和不断发展的直流调速系统和交流调速系统，并具体分析了调速系统发展和现状，并对他们的调速方式进行了简单说明，最后对直流调速系统与交流调速系统的一些性能进行了对比。 关键词直流调速交流调速
直流电动机拖动和交流电动机拖动先后诞生与19世纪，距今已有100多年的历史，并已成为动力机械的主要驱动装置。但是，由于技术上的原因，在很长一段时期内，占整个电力拖动系统80%左右的不变速拖动系统中采用的是交流电动机（包括异步电动机和同步电动机），而在需要进行调速控制的拖动系统中则基本上采用的直流电动机。这一格局应用至今并将持续一段时间。
第一章直流调速系统 第一节直流调速系统的现状和发展 直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高的效率，优异的动态特性；尽管近年来不断受到其他电动机(如交流变频电机、步进电机等)的挑战，但到目前为止，它仍然是大多数调速控制电动机的优先选择。 五十多年来，直流电气传动经历了重大的变革。首先，实现了整流器件的更新换代，从50年代的使用已久的直流发电机—电动机组(简称G．M系统)及水银整流装置，到60年代的晶闸管—电动机调速系统(简称V-M系统)，使得变流技术产生了根本的变革。再到脉宽调制(PWM)变换器的产生，不仅在经济性和可靠性上有所提高，而且在技术性能上也显示了很大的优越性，使电气传动完成了一次大的飞跃。另外，集成运算放大器和众多的电子模块的出现，不断促进了控制系统结构的变化。随着计算机技术和通信技术的发展，数字信号处理器DSP应用于控制系统，控制电路已实现高集成化，小型化，高可靠性及低成本。以上技术的应用，使系统的性能指标大幅度提高，应用范围不断扩大。由于系统的调速精度高，调速范围广，所以，在对调速性能要求较高的场合，一般都采用直流电气传动。技术迅速发展，走向成熟化、完善化、系统化、标准化，在可逆、宽调速、高精度的电气传动领域中一
交直流调速系统
攀钢职教中心2005～2006学年度第 2学期期末考试试题 科目：《交直流调速系统》 适用班级：工05高电 注意事项：1、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、考号和所在单位的名称。 2、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。 一、填空题：（每小题1分，共20分，） 1、直流电机的机械特性是指电机的( )和( )之间的关系。 2、电流截止负反馈是在电动机( )或( )时才起作用。当系统正常运行时是不起作用的。含有电流截止负反馈的调速系统具有“挖土机特性”，可起( )作用。 3、根据交流异步电动机的转速公式n = 60 f1 (1-s) / p 可归纳出交流电动机的三种调速方法：（ ），（ ），（ ）。 4、三相方波交-交变频器的变频靠调节六个整流组的（ ）频率，变压靠调节晶闸管的（ ）来完成。 5、 转速开环的晶闸管变频调速系统中主要包括（ ），绝对值运算器，压-频转换器，（ ），脉冲输出极，（ ），逻辑开关等7个变频调速特有的环节。 6、为了保证整流组开放时晶闸管的正常触发，交-交变频器的输出周期T 必须（ ）电网的周期，其输出交流电频率只能在电网频率的（ ）以下调节。 7、电力拖动控制技术是一门以被控电动机的（ ）为研究对象，根据生产工艺的各种要求，应用（ ）建立交直流调速控制系统，是生产过程实现自动化的（ ）学科。 8、在晶闸管三相调压电路中，当负载阻抗角φ≠0o，且晶闸管控制角α>φ，则180o，此时电流波形是（ ）的。 二、单项选择题：（每题2分，共20分） 密 封线内不准 答 题
A、2πf B、πf C、2πt 2、三相异步电动机当转差率为1时，此电动机为（）状态。 A、制动状态 B、同步运行状态 C、启动状态 3、晶闸管导通后，通电晶闸管的电流（）。 A、决定于电路的负载 B、决定于晶闸管的电流容量 C、决定于其他因素 4、稳压二极管的反向特性曲线越陡（）。 A、稳压效果越差 B、稳压效果越好 C、稳定的电压值越高 D、稳定的电流值越高 5、把（）装置称为逆变器。 A、交流电压升高或降低 B、直流变换为交流 C、直流电压升高或降低 D、交流变换为直流 6、晶体管串联反馈式稳压电源中，调整管起（）作用。 A、放大信号 B、调整管压降，使输出电压稳定 C、降压 D、提供较大的输出电流 7、带平衡电抗器三相双反星形全控桥整流输出的平均电压U L等于（）。 A、1.17U2Φcosα B、2.34 U2Φcosα C、1.17U2Φ（1+cosα）/2 D、2.34U2Φ（1+cosα）/2 8、转速负反馈调速系统性能（）于电压负反馈自动调速系统。 A、相同 B、劣 C、优 9、在转速负反馈系统中，若要使开环和闭环系统的理想空载转速相同，则闭环时给定电压要比开环时的给定电压相应提高（）倍。 A、2+K B、1+K C、1/(2+K) D、1/(1+K) 10、变频调速中变频器的作用是将交流供电电源变成（）的电源。 A、变压变频 B、变压不变频 C、变频不变压 D、不变不压变频 三、判断题：（正确的划“√”，错误的划“×”，每题1分，共10分） ） 2、晶闸管具有正、反向阻断能力。（） 3、在晶闸管可控整流电路中，导通角越大，则输出电压的平均值就越小。（） 4、异步电动机最大转距与转子回路电阻的大小有关。（） 5、由静差率定义可知，机械特性硬度越硬，转速降越小，静差率也就越小。（） 6、自动控制系统中，电流正反馈为保护环节。（） 7、在设计双闭环调速系统时，一般是先外环后内环。（）
直流调速控制系统方案设计毕业论文
直流调速控制系统方案设计毕业论文 目录 第一章绪论 (1) 第二章系统方案设计 (5) 2.1 设计思路 (5) 2.2 基本原理 (5) 2.3 总体设计框图 (6) 第三章系统硬件设计 (7) 3.1 单片机控制模块 (7) 3.1.1 AT89S51的简介 (7) 3.1.2 AT89S51最小系统 (14) 3.2 电机驱动模块 (17) 3.2.1电机驱动模块的电路设计 (17) 3.2.2 L298芯片 (19) 3.3 液晶显示模块 (22) 3.3.1 1602LCD引脚分布和接口信号说明 (22) 3.4 独立式键盘控制模块 (25) 3.4.1 外部中断设置 (25) 3.4.2 外部中断扩展方法 (26) 3.5 本章小结 (28) 第4章系统软件设计 (29) 4.1总电路图 (29) 4.2 总电路功能介绍 (29) 4.3 直流电机控制程序 (29) 第五章系统仿真 (39) 第六章结束语 (43) 参考文献 (44) 附录 (46)
第一章绪论 当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用，无论是在工农业生产、交通运输、国防、航天航空、医疗卫生、商务与办公设备、还是在日常生活中的家用电器都大量使用着各式各样的电气传动系统，其中许多系统有调速的要求：如车辆、电梯、机床、造纸机械等等。为了满足运行、生产、工艺的要求往往需要对另一类设备如风机、水泵等进行控制：为了减少运行损耗，节约电能也需要对电机进行调速[1]。电机调速系统由控制部分、功率部分和电动机三大要素组成一个有机整体。各部分之间的不同组合，可构成多种多样的电机调速系统。 三十多年来，直流电机传动经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代[2]。 随着微控制器尤其是脉宽调制 PWM 专门控制芯片的飞速发展，其对电机控制方面的应用起了很重要的作用，为设计性能更高的直流控制系统提供了基础。本文对基于PIC单片机的直流电机 PWM 调速系统进行了较深入的研究，从直流调速系统原理出发，逐步建立了单闭环直流 PWM调速系统的数学模型。用微机硬件和软件发展的最新成果，探讨一个将微机和电力拖动控制相结合的新的控制方法，研究工作在对控制对象全面回顾的基础上，重点对控制部分展开研究，它包括对实现控制所需要的硬件和软件的探讨。在硬件方面充分利用微机外设接口丰富，运算速度快的特点，采取软件和硬件
《自动控制技术》章节测试题(全)
第一章单闭环直流调速系统 1-1 自动控制技术概述 1、根据不同的信号源来分析，自动控制包含（ABC）几种基本控制方式。 A开环控制 B闭环控制 C 复合控制 D人为控制 2、在自动控制系统中，若想稳定某个物理量，就该引入该物理量的（B ） A.正反馈 B.负反馈 C. 微分负反馈 D. 微分正反馈 3、控制系统输出量（被控量）只能受控于输入量，输出量不反送到输入端参与控制的系统称为（A）。 A、开环控制系统 B、闭环控制系统 C、复合控制系统 D、反馈控制系统 4、闭环控制系统是建立在（B）基础上，按偏差进行控制的。 A、正反馈 B、负反馈 C、反馈 D、正负反馈 5、闭环控制系统中比较元件把（A）进行比较，求出它们之间的偏差。 A、反馈量与给定量 B、扰动量与给定量 C、控制量与给定量 D、输入量与给定量 6、比较元件是将检测反馈元件检测的被控量的反馈量与（B）进行比较。 A、扰动量 B、给定量 C、控制量 D、输出量 7、偏差量是由（B）和反馈量比较，由比较元件产生的。 A、扰动量 B、给定量 C、控制量 D、输出量 8、在生产过程中，如温度、压力控制，当（D）要求维持在某一值时，就要采用定值控制系统。 A、给定量 B、输入量 C、扰动量 D、被控量 9、开环控制系统可分为（A C）。 A、按给定量控制的开环控制系统 B、按输出量控制的开环控制系统 C、前馈控制系统 D、按输出量控制的反馈控制系统 E、按输入量控制的反馈控制系统 10、自动控制系统的信号有（A B C D）等。 A、扰动量 B、给定量 C、控制量 D、输出量
11、开环控制系统和闭环控制系统最大的差别在于闭环控制系统存在一条从被控量到输出端的反馈信号。（√）12、偏差量是由控制量和反馈量比较，由比较元件产生的。（×） 1-2 调速系统性能指标 1、调速控制系统的性能指标主要指：( CD ) A最高转速 B最低转速 C调速范围 D静差率 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，则 静差率（A） A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定 3、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 4、调速范围是指电动机在额定负载情况下，电动机的（B）之比。 A、额定转速和最低转速 B、最高转速和最低转速 C、基本转速和最低转速 D、最高转速和额定转速 5、直流调速系统的静差率与（A C）有关。 A、机械特性硬度 B、额定转速 C、理想空载转速 D、额定电流 6、由晶闸管可控整流供电的直流电动机，当电流断续时，其机械特性具有（A C）特点。 A、理想空载转速升高 B、理想空载转速下降 C、机械特性显著变软 D、机械特性硬度保持不变 7、静差率与机械特性硬度以及理想空载转速有关，机械特性越硬，静差率越大。 （×） 1-3 直流电机的调速方案 1、调节他励直流电动机的转速主要有以下几种方式：（BCD） A 调节电机接线方式B调节电枢供电电压C调节励磁磁通D改变电枢回路电阻 2、自动控制的直流调速系统主要的调速方法是（ B ） A．减弱励磁磁通 B．改变电枢电压 C．改变电枢电流 D．改变电枢回路电阻
交直流调速控制系统A卷答案
明达职业技术学院考试试卷 2011—2012 学年第一学期 机电工程系08电气自动化专业《交直流调速控制系统》课程 期末试卷A卷答案 一、填空题（本大题15空，每空1分，共15分） 1．直流电动机有三种调速方法，分别是改变电枢供电电压U、改变励磁通器、改变电枢回路电阻R 2. 可控直流电源有三种形式：旋转变流机组、静止可控整流器、直流斩波器。 3.直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速n N =900r/min，高速机械特 = 1000r/min；低速机械特性的理想空载转速n0min=200r/min，在额定负性的理想空载转速n 载下低速机械特性的转速n min=100r/min，电动机在额定负载下运行的调速范围D= 9，静差率δ= 0.5 。 4. 在直流调速系统中，常用的校正方法有串联校正、并联校正两种。 5. 双闭环直流调速系统在突加给定启动时，动态过程有三个阶段分别是_电流上升阶段、恒流升速阶段、转速调节阶段。 6. 直流调速系统的工程设计中,工程设计方法的基本指导思想是_预期特性典型化、典型 系统性能指标与其参数的关系表格化。
二、名词解释（共4小题；每小题5分，共20分） 7．V-M 系统 答：直流调速系统中的可控变流装置广泛采用晶闸管变流器，这种系统称为晶闸管—电动机直流调速系统，简称V-M 系统。其功能是进行功率放大，能量转换和传递，取得和处理系统中有关变量的信息，并按预定的控制规律产生控制信号或作用。 8．ASR 和ACR 答：双闭环系统中由转速调节器（ASR ）和电流调节器（ACR ）两个调节器组成，采用串级调速的方式。即用ASR 的输出去“驱动”ACR,再由ACR “驱动”晶闸管触发装置。 9．调速范围D 答：电动机在额定负载下运行的最高转速与最低转速之比，用D 表示，即max min n D= n ，D 值越大，系统的调速范围越宽。 10．退饱和超调 答：双闭环系统在突加给定时，ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，ASR 在饱和时处于开环状态，起着饱和的非线性控制，只有当转速出现超调后，ASR 才退出饱和参与调节，这一现象称为退饱和超调状态。 三、简答题（共3小题，每题10分，共30分） 11.在转速、电流双闭环调速系统中转速调节器有那些作用？其输出限幅值应按什么要求来整定？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值又应如何整定？ 答：转速调节器的作用：①使转速n 跟随给定电压Un 变化稳态进行无静差②在负载变化或给定电压变化或产生扰动而出现转速偏差时，则靠ASR 的调节起抗扰作用③当转速出现较大偏差时，ASR 的输出限幅值决定了允许的最大电流，作用于ACR 以获得较快的动态响应。 ASR 的输出限幅为Um ，主要用来限制最大电流dm I 。 电流调节器的作用：①对电网电压的波动起到及时的抗扰作用，几乎不对转速产生影响②在起动时，由于ASR 饱和，电流调节器获得允许的最大电流，使过渡过程加快，实现了快速起动③在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压U 变化④在电动机过载甚至堵转时，一方面限制了过大的电流起到快速的保护作用，另一方面使转速迅速下降实现了很陡的下垂特快。 ACR 的输出限幅值为ctm U ，主要限制晶闸管触发装置的最大电压d0m U 。