电力拖动自动控制系统4
电力拖动自动控制系统-第四版-课后答案思考题
第2章三、思考题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。
电力拖动自动控制系统习题答案_第四版
第二章2-1：答：在制动阶段，VT1始终不导通。
VT2导通期间，并能耗制动；VT2不导通期间，VD1续流，并回馈制动。
2-2：由101001000==D ；rpm s D s n n n N N cl 04.298.01002.01000)1(=⨯⨯≤-=∆=∆；2-3：已知rpm n n n N 1500max max 0=∆+= rpm n n n N 150min min 0=∆+=max n n N =，rpm n N 15=∆所以1115150151500minmax =--==n n D 1.0151114851511=⨯+⨯=∆+∆=Dn n D n s N N N2-4：rv n R I UC N a N Ne min/1478.0/)(⋅=-=rpmC R R I n e s a N op 1.1151478.0/045.0378/)(=⨯=+=∆1.38.0*1.1152.0*1430)1(==-∆=s n s n D N N 32.57.0*1.1153.0*1430)1(==-∆=s n s n D N N2-5：rpm C R I n e N op 5.2742.0/18.0305/=⨯==∆ /()27.45%N op N op s n n n =∆+∆=rpm s D s n n n N N cl 63.295.02005.01000)1(=⨯⨯≤-=∆=∆2-6：v K K U K K U s p u s p dcl 121=+=γ264==u s p dop U K K U 22/=dcldop UUv U K K K K U dcl sp s p u 6.41=+=γ2-7： 10=Drpm s D s n n n N N cl 9.795.01005.01500)1(=⨯⨯≤-=∆=∆66.1119.71001=-=-∆∆=clop n n K2-8：rpm n cl 801=∆，15=K所以：rpm rpm K n n cl op 12801680)1(1=⨯=+∆=∆； 如果：30=K ，则：rpm rpm K n n op cl 29.4131/128012==+∆=∆； 由)1(11s n s n D cl N -∆=，)1(22s n sn D cl N -∆=则：229.41/802112≈=∆∆=cl cl n n D D2-9：1）r v n R I U C N a N N e min/1342.0/)(⋅=-=rpm C R R R I n e L rec a N op 4.3071342.0/3.35.12/)(=⨯=++=∆rpm s D s n n N cl 33.89.0201.01500)1(=⨯⨯=-=∆所以9.35133.889.2461=-=-∆∆=clop n n K2）系统原理图和静态结构框图见书中；3、4）方法一：由n U U n n α=≈*，所以r v n U N nm min/01.01500/15/*⋅==≈α77.13/==s epK KCKα；3、4）方法二：由2271.14/])1([*=++=nm s N N e p U K R I n K C K 0097.0/==s p e K K KC α。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4、5章
习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
电力拖动自动控制系统 教案
电力拖动自动控制系统1. 介绍1.1 任务背景电力拖动自动控制系统是一种能够通过电力传动实现自动控制的技术系统。
该系统通过电动机驱动机械传动装置，实现对机械设备的运动控制和工作过程的自动化。
在工业生产中，电力拖动自动控制系统被广泛应用于各种生产过程中，提高了生产效率、质量和安全性。
1.2 目标本教案旨在介绍电力拖动自动控制系统的原理、应用和发展趋势，帮助学生理解和掌握该技术的基本概念、工作原理和应用场景，并培养学生的动手实践能力和解决问题的能力。
2. 原理2.1 电力拖动原理电力拖动自动控制系统的核心是电动机，通过电动机的转动来驱动机械设备。
电动机将电能转化为机械能，通过机械传动装置将动力传递给工作设备。
电动机的转速和扭矩可以通过控制电机的电压、电流等参数来实现调节。
2.2 控制原理电力拖动自动控制系统通过控制电动机的参数来实现对设备的自动控制。
控制系统可以根据预设的工艺要求和工作条件，自动调节电动机的转速、运行时间等参数。
控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组成部分。
3. 应用3.1 工业应用电力拖动自动控制系统在工业领域有广泛的应用，例如生产线上的输送系统、机械加工设备、装配线等。
通过电力拖动自动控制系统，可以实现设备的精确控制，提高生产效率和质量，同时减少人力投入和工作风险。
3.2 交通运输应用电力拖动自动控制系统在交通运输领域也有重要的应用。
例如，电动车、地铁、高铁等交通工具都采用了电力拖动自动控制系统来驱动车辆。
通过该系统，可以实现对车辆的自动运行、刹车和悬挂等控制，提高了交通运输的安全性和舒适性。
4. 发展趋势4.1 智能化随着人工智能和物联网技术的发展，电力拖动自动控制系统也呈现出智能化的趋势。
未来的电力拖动自动控制系统将更加智能化，能够自动学习和优化控制策略，实现更高效、更精准的控制。
4.2 节能环保电力拖动自动控制系统也将朝着节能环保的方向发展。
通过优化控制策略和节能设备的应用，可以减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展。
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
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）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的大小并非仅取决于k*的大小。
（√）速度定 Ug8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。
（√）二选择题1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，（ A）。
A ACR抑制电网电压波动，ASR抑制转矩波动B ACR抑制转矩波动，ASR抑制电压波动C ACR 放大转矩波动，ASR抑制电压波动D ACR放大电网电压波动，ASR抑制转矩波动2桥式可逆PWM 变换器给直流电动机供电时采用双极性控制方式，其输出平均电压d U 等于（B ）。
电力拖动自动控制系统运动控制系统-四版-复习题-考试题目
电力拖动自动控制系统运动控制系统-四版-复习题-考试题目直流调速系统判断: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。
<）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。
< ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
< ）7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk 的大小并非仅取决于速度定 Ug*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。
< ）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。
<）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。
<）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
< ）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。
<）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。
<）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。
<）二选择题1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，< ）。
电力拖动自动控制系统--运动控制系统--第四版--模拟试题
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A．PID B．PI C．P D．PD2．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．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．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10．三相全波整流电路的平均整流电压为2.34U2cosA． 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13．SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的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．故障保护 B．PWM生成 C．电流调节 D．转速调节16．比例微分的英文缩写是A．PI B．PD C．VR D．PID17．调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准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ωc越高,则系统的稳定精度10. 测速误差率转速实际值和测量值之差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n N =375 r/min，电枢电流额定值I dN =760A，允许过流倍数λ =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I max =1.8I N ，n max =1.3n N ）。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4章
习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4、5章
习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
电力拖动自动控制系统--运动控制系统--第四版--模拟试题
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A．PID B．PI C．P D．PD2．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．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．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10．三相全波整流电路的平均整流电压为2.34U2cosA．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13．SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的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．故障保护B．PWM生成C．电流调节D．转速调节16．比例微分的英文缩写是A．PI B．PD C．VR D．PID17．调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准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ωc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A．M法B．T法C．M/T法D．F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A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR22．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A．只用比例放大器的反馈控制系统，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．恒Er/ω1制B．恒控制C．恒控制D．恒控制24．SPWM技术中，载波是频率比期望波高得多的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A．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．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A．PID B．PWM C．SPWM D．PD28．转速负反馈调速系统的静特性方程中K的表达式为(Kp*Ks*α)/CeA．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．无静差调速系统B．有静差调速系统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。
《电力拖动自动控制系统》(第四版)--阮毅、陈伯时--课后答案
解
思路
1－6 某闭环调速系统的开环放大倍数为 15 时，额定负载下 电动机的速降为 8r/min，如果将开环放大倍数提高到 30，它 的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多 少倍？
解：
因
故：
n 1－7 某调速系统的调速范围 D=20，额定转速 N=1500
Δn r/min ，开环转速降落 Nop= 240 r/min ，若要求系统的静
1－1 为什么 PWM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好 的动态性能？
答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性： （1） 主电路线路简单，需用的功率器件少。 （2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电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，可达 1：10000 左右。 （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。
解：（1）β= Uim*/Idm=8/80=0.1 电流为40A时：Ui= Idβ=40×0.1=4V 电流为70A时：Ui= Idβ=70×0.1=7V （2）Uc增加。
2-9在双闭环直流调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定 工作点正常运行，现因某种原因电动机励磁下降一半，系统工 作情况将会如何变化？（λ=1.5）
Un*
- Ui
+
+
Kp Uc
Ud0 -
Ks
+
E 1/Ce
n
- Un
系统的静态结构图
(3) R1=KP×R0=12.3×20=246K
(4) 1.5I N 1.1I N 10V VBr
VBr=7.33V
当n=0时，
Uc
Idbl R Ks
电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt4-1,2可逆调速系统和位置随动系统
第 4章 可逆调速系统和位臵 随动系统
128电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统
1
学习要点：
（1）掌握可逆线路的基本结构； （2）掌握V-M系统反并联可逆线路4象限运行的各 种工作状态； （3）掌握可逆系统的结构、工作原理、控制方式 和性能； 重点、难点： 1.可逆调速系统主回路的拓扑特征及回馈制动时对 电源的要求； 2.环流的产生、分类、对晶闸管可逆线路的影响。 3.有环流可逆调速系统的正反运转过程中，主电路 的能量变换、控制系统的调节等动态过程分析。
128电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统
3
4.1.0 问题的提出（续）
以转速和电磁转矩的 坐标系表征之，就是 要求运动控制系统具 有在该坐标系上作四 象限运行的功能，由 于这样的调速系统转 速可以反向，故称作 可逆调速系统。
+n Ⅱ 正转 制动状态 -Te 反转 电动状态 Ⅲ -n 反转 制动状态 Ⅳ Ⅰ 正转 电动状态 +Te
128电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统
33
三. 可逆V-M系统中的环流问题
1. 环流及其种类
环流的定义： 采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统， 如果两组装臵的整流电压同时出现，便会 产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间 流通的短路电流，称作环流，如下图中所 示。
28
b) 反组晶闸管装置VR逆变
VR处于逆变状态：
当电动机需要回馈制动时， 由于电机反电动势的极性 此时，r 90°，当E > |Ud0r|， n 0 未变，要回馈电能必须产 电机输出电能实现回馈制动。 生反向电流
R
+
M
--
+
电力拖动自动控制系统第四版课后问题详解
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 sn 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，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 minD 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 =∆==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 C e r p m ∆==⨯+=[(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Nn ∆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Nn ∆又为多少?解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯= (2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
电力拖动自动控制系统
电力拖动自动控制系统1. 系统简介电力拖动自动控制系统是一种基于电力传动和自动控制的系统，用于驱动和控制各种机械设备的运动。
该系统通过电动机将电能转化为机械能，实现对设备的拖动和控制。
电力拖动自动控制系统广泛应用于工业生产、交通运输、能源领域等各个行业。
2. 系统架构电力拖动自动控制系统主要由以下几个部分组成：2.1 电动机电力拖动自动控制系统的核心部件是电动机。
电动机负责将电能转化为机械能，驱动机械设备的运动。
根据实际需求，电动机可以采用不同的类型，如直流电动机、交流电动机等。
2.2 控制器控制器是电力拖动自动控制系统的核心部分，用于监测和控制电动机的运行。
控制器接收来自传感器的反馈信号，根据预设的控制算法和逻辑，控制电动机的启动、停止、速度调节等操作。
2.3 传感器传感器用于获取与机械设备运动相关的物理量信息，如速度、位置、温度等。
传感器通过将物理量转化为电信号，传递给控制器进行处理和决策。
2.4 电源系统电源系统为电力拖动自动控制系统提供稳定可靠的电能供应。
电源系统可以采用市电供电、蓄电池供电或者发电机供电等多种方式，以满足不同场景的需求。
2.5 人机界面人机界面是用户与电力拖动自动控制系统进行交互的窗口。
通过人机界面，用户可以设置运行参数、监测系统状态、获取报警信息等。
人机界面通常采用触摸屏、按钮、指示灯等形式，具备直观、便捷的操作方式。
3. 工作原理电力拖动自动控制系统的工作原理如下：1.用户通过人机界面设置运行参数，如设备运行速度、运行时间等。
2.人机界面将参数传递给控制器。
3.控制器根据参数和实时反馈信号来控制电动机的启动、停止和调速。
4.传感器将机械设备运动相关的物理量信息转换为电信号，传递给控制器。
5.控制器根据传感器的反馈信号进行实时监测和控制，调整电动机的运行状态。
6.电动机将电能转化为机械能，驱动机械设备的运动。
7.控制器不断与人机界面进行信息交互，向用户显示设备状态、报警信息等。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4、5章
习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
《电力拖动自动控制系统》复习要点
阮毅、陈伯时《电力拖动自动控制系统（第4版）》复习要点第一章绪论1、运动控制系统的组成2、运动控制系统的基本运动方程式me L d JT T dt ω=-mm d dtθω=3、转矩控制是运动控制的根本问题。
4、负载转矩的大小恒定，称作恒转矩负载。
a ）位能性恒转矩负载b)反抗性恒转矩负载。
5、负载转矩与转速成反比，而功率为常数，称作恒功率负载。
6、负载转矩与转速的平方成正比，称作风机、泵类负载。
直流调速系统第二章转速反馈控制的直流调速系统1、直流电动机的稳态转速：e U IR n K -=Φ2、调节直流电动机转速的方法：（1）调节电枢供电电压；（2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻。
3、V-M系统原理图4、触发装置GT 的作用就是把控制电压U c 转换成触发脉冲的触发延迟角α。
改变触发延迟角α可得到不同的U d0，相应的机械特性为一族平行的直线。
5、脉宽调制变换器的作用：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，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速。
6、调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速n max 和最低转速n min 之比。
7、静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比。
8、调速范围、静差率和额定速降之间的关系：(1)N N n s D n s =∆-N N ND n s n D n ∆=+∆(1)N N n s n D s ∆=-9、转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图10、直流电动机的动态结构11、开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系：（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）如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。
12、当负载转矩增大，闭环调速系统转速自动调节的过程：TL ↑→I d ↑→n ↓→U n ↓→∆U n ↑→U c ↑→U d0↑→n ↑13、比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。
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第4章 可逆控制和弱磁控制的直流 调速系统
2013-11-15 1
内容提要
• 直流PWM可逆直流调速系统 • V-M可逆直流调速系统 • 弱磁控制的直流调速系统
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2
• 电动机除电动转矩外 还须产生制动转矩， 实现生产机械快速的 减速、停车与正反向 运行等功能。 • 在转速和电磁转矩的 坐标系上，就是四象 限运行的功能 • 这样的调速系统需要 正反转，故称可逆调 速系统。 2013-11-15
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4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
• 反并联可逆V-M系统中的环流
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4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
• 如果让正组VF和反组VR都处于整流状态， 两组的直流平均电压正负相连，必然产生 较大的直流平均环流。 • 应该在正组处于整流状态、Ud0f为正时，强 迫让反组处于逆变状态，使Ud0r为负，且幅 值与Ud0f相等，使逆变电压Ud0r把整流电压 Ud0f顶住，则直流平均环流为零。
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4.1.1 桥式可逆PWM变换器
• 双极式控制的桥式可逆PWM变换器有下列 优点：
– – – – – 电流一定连续； 可使电动机在四象限运行； 电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区 低速平稳性好，系统的调速范围大； 低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有 利于保证器件的可靠导通。
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4.1 直流PWM可逆调速系统
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4.1.1 桥式可逆PWM变换器
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7
• 在一个开关周期内， • 当0≤t<ton时，UAB=US ，电枢电流id沿回路1 流通； • 当ton≤t<T时，驱动电 压反号， id沿回路2经 二极管续流， UAB=US 。
U g1 U g 4 U g 2 U g 3
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• ton >T/2, UAB的平均值 为正，电动机正转； 反之则反转。 • ton =T/2,平均输出电压 为零，电动机停止。
U g1 U g 4 U g 2 U g 3
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4.1.1 桥式可逆PWM变换器
U d 0r U d 0 f
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4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
U d 0 f U d 0 max cos f
U d 0r U d 0 max cos r
• • • •
当环流为零时，应有 cos r cos f 或 r f 180 如果反组的控制角用逆变角表示，则 f r 这称作α=β配合控制。为了更可靠地消除直 流平均环流，可采用α≥β
2013-11-15 29
4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
• 晶闸管装置的平均理想空载输出电压Ud0为
Ud0 m
U m sin
m
cos U d 0 max cos
• 定义逆变角β=180°-α，则逆变电压可改写 为
U d 0 U d 0 max cos
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4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
• 在晶闸管整流装置反并联可逆调速系统转 速反向的过渡过程中，在电枢电流未反向 前，电流只能在VF与电动机组成的回路中 流通，VF组工作在整流状态 。 • 当电流过零开始反向时，VR组投入工作， 以提供反向电枢电流的通路。电动机工作 在回馈制动状态，VR组工作在逆变状态。
4.1.4 单片微机控制的PWM可逆 直流调速系统
• 三相交流电源经不可控整流器变换为电压 恒定的直流电源，再经过直流PWM变换器 得到可调的直流电压，给直流电动机供电 • 检测回路包括电压、电流、温度和转速检 测，转速检测用数字测速。 • 微机控制具备故障检测功能，对电压、电 流、温度等信号进行实时监测和报警。 • 一般选用专为电机控制设计的单片微机， 配以显示、键盘等外围电路，通过通信接 口与上位机或其他外设交换数据。
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4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
• 两组晶闸管反并联可逆V-M系统的正组整 流和反组逆变状态
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4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
• a点过渡到b点，Id从正 向IdL降低为零。 • 电流未反向前，电流 、电压都在减小，VF 还工作在整流状态 • b点过渡到c点 ， Id从 零反向上升到允许的 制动电流-Idm 。 • VR工作在逆变状态
• VF处于整流状态 • f <90°，Ud0f >E，n > 0 • 电动机从电路输入能量作电动运行，运行 在第Ⅰ象限。
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4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
• • • • VR逆变处于状态 r >90°，E > |Ud0r|， n < 0 电机输出电能实现回馈制动。 V-M系统工作在第二象限。
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2013-11-15
20
4.1.4 单片微机控制的PWM可逆 直流调速系统
• 控制软件一般采用转速、电流双闭环控制 ，电流环为内环，转速环为外环，内环的 采样周期小于外环的采样周期。 • 无论是电流采样值还是转速采样值都含有 扰动，常采用阻容电路滤波，但滤波时间 常数太大时会延缓动态响应，为此可采用 硬件滤波与软件滤波相结合的办法。 • 转速调节器ASR和电流调节器ACR大多采 用PI调节，当系统对动态性能要求较高时 ，还可以采用各种非线性和智能化的控制 2013-11-15 算法，使调节器能够更好地适应控制对象 21
2013-11-15 22
4.2.1V-M可逆
4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
• α>90°，Ud0为负，晶闸管装置本身不能输 出电流，电机不能产生转矩提升重物，只 有靠重物本身的重量下降，迫使电机反转 ，产生反向的电动势-E。 • 当|E|>|Ud0|时，产生Id，因而产生与提升重 物同方向的转矩，起制动作用，使重物平 稳下降。 • 电动机处于反转制动状态，成为受重物拖 动的发电机，将重物的位能转化成电能， 通过晶闸管装置V回馈给电网，V则工作于 2013-11-15 有源逆变状态，V-M系统运行于第Ⅳ象限 24
• a点过渡到b点，Id从正 向IdL降低为零。 • b点过渡到c点 ， Id从 零反向上升到允许的 制动电流-Idm 。 • c点过渡到d点 ，回馈 制动状态，转速将减 速到0 。
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14
4.1.2 直流PWM可逆直流调速系 统转速反向的过渡过程
• d点过渡到e点 ，反向 起动状态 ,转速要超调 ，转速环退饱和 。 • 在f点稳定工作，电枢 电流与负载电流-IdL相 等。
4.2 V-M可逆直流调速系统
• 4.2.1V-M可逆直流调速系统的主回路及环 流 • V-M可逆直流调速系统的主回路结构
– 对于拖动位能性负载的起重机而言，采用单组 晶闸管装置就能实现重物的提升和下放。 – 当α<90°时，平均整流电压Ud0>E（E为电动机 反电动势），输出整流电流Id，电动机产生电 磁转矩作电动运行，提升重物，这时电能从交 流电网经晶闸管装置传送给电动机，V-M系统 运行于第Ⅰ象限。
4.1.3 直流PWM功率变换器的能 量回馈
• 如果在大容量的调速系统中希望实现电能 回馈到交流电网，以取得更好的制动效果 并且节能，可以在二极管整流器输出端并 接逆变器，把多余的电能逆变后回馈电网 • 在突加交流电源时，大电容量滤波电容C相 当于短路，会产生很大的充电电流，容易 损坏整流二极管。为了限制充电电流，在 整流器和滤波电容之间串入限流电阻。 • 合上电源后，经过延时或当直流电压达到 一定值时，闭合接触器触点K把电阻短路， 2013-11-15 18 以免在运行中造成附加损耗。
3
4.1 直流PWM可逆调速系统
• PWM变换器电路有多种形式，可分为 不可逆与可逆两大类， • 还有一种带制动电流通路的不可逆 PWM-直流电动机系统，其电流能够 反向。之所以不可逆是因为平均电压 始终大于零，因而转速不能反向。
2013-11-15
4
4.1 直流PWM可逆调速系统
• 如果要求转速反向，需要改变PWM变 换器输出电压的正负极性，使得直流 电动机可以在四象限中运行，由此构 成了可逆的PWM变换器-直流电动机 系统。
4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
• 对于需要电流反向的直流电动机可逆调速 系统，必须使用两组晶闸管整流装置反并 联线路来实现可逆调速。
– 电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电 – 反转时，由反组晶闸管装置VR供电。
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4.2.1V-M可逆直流调速系统的主 回路及环流
2013-11-15
15
4.1.3 直流PWM功率变换器的能 量回馈
滤波大电容 放电电阻
H型桥式 PWM变 换器
整流器
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4.1.3 直流PWM功率变换器的能 量回馈
• 当可逆系统进入制动状态时，直流PWM功 率变换器把机械能变为电能回馈到直流侧 • 由于二极管整流器导电的单向性，电能不 可能通过整流器送回交流电网，只能向滤 波电容充电，使电容两端电压升高，称作 泵升电压。 • 在大容量或负载有较大惯量的系统中，不 可能只靠电容器来限制泵升电压， • 当PWM控制器检测到泵升电压高于规定值 时，开关器件VTb导通，使制动过程中多余 2013-11-15 17 的动能以铜耗的形式消耗在放电电阻中。