电力拖动自动控制系统(陈伯时)知识点复习[1]

电力拖动自动控制系统电力传动控制系统11电力传动控制系统复习课电力拖动自动控制系统电力传动控制系统22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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统33第一章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=1Ω。问蓄电池的电流Id是多少?是放电电流还是充电电流?p13答:因斩波电路输出电压u0的平均值:U0=ρ×Us=30%×300=90VEaId=(U0-E)/R=(90-100)/1=-10A是充电电流,电动机工作在第Ⅱ象限的回馈制动状态,直流蓄电池吸收能量。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统44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高，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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统55第一章4．静差率s与空载转速n0的关系p19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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统66第一章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：①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ΔUn。②比例放大器A：将转速偏差电压ΔUn放大，产生电力电子变换器UPE所需的控制电压Uc。③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。④M电机：驱动电机。⑤TG发电机：测速发电机检测驱动电机的转速。⑥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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统77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?P23~25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：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。clcledenspnnKCRIKCUKKn0*)1()1(电力拖动自动控制系统电力传动控制系统88第一章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。(1)gbgkUUK8电力拖动自动控制系统电力传动控制系统99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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统1010第一章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：二极管箝位的输出限幅电路。（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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统1111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，ΔU=Ugn-Ufn增加。转速调节器ASR输出Uc增加，使控制角α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，宣至ΔU=0为止。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统1212第一章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P28~29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)封锁运放法。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统1313第1章15．有静差系统与无差系统的区别Ｐ40～42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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统1414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，只要输入Ui继续存在，U0一直增加饱和值（或限幅值）为止。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统1515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α使其逐渐减小时，系统各环节的输出量将如何变化？p54电力拖动自动控制系统电力传动控制系统1616第二章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?p58~59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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统1717第二章5．转速电流双闭环系统中，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。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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统1818第二章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、ΔnN。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σ％。扰动信号作用下的动态性能指标有最大动态速降ΔNmax、恢复时间tv。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统1919第三章1.数字PWM调速系统与PWM调速系统有多大差异?P97~98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）。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统2020第三章2.简述8031单片机全数字直流调速系统的工作原理。p100~101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，测速发电机的输出电压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拖动自动控制系统电力传动控制系统2121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：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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统2222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=2~3ms)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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统2323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？P158~160电力拖动自动控制系统电力传动控制系统2424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—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U／f比例控制、转差频率控制及矢量控制等三类。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统2525第六章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。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统2626第六章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)和直接变额装置(交—交—变频装置)。电力拖动自动控制系统电力传动控制系统2727第六章5．SPWM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。电力拖动自