2013年4月考试电气传动及控制第三次作业

2013年4月考试电气传动及控制第三次作业

一、作图题（本大题共8分，共 2 小题，每小题 4 分）

1. 采用比例调节器控制的有静差单闭环直流调速系统，当负载转矩由TL1突增到TL2时，有静差调速系统的转速n的变化过程如下图所示，试画出偏差电压 Un和控制电压Uc的变化过程示意图。

2. 采用积分调节器控制的无静差单闭环直流调速系统，当负载转矩由TL1突增到TL2时，无静差调速系统的转速n的变化过程如下图所示，试画出偏差电压ΔUn和控制电压Uc的变化过程示意图。

二、计算题（本大题共36分，共 9 小题，每小题 4 分）

1.

2.

3.

4. 系统的开环传递函数为：试画出开环对数幅频特性的渐进线（伯德图），要求标出截止频率、转折频率和斜率。

5. 有一V-M调速系统。电动机参数为：P

N ＝2.2kW，U

N

=220V，I

N

＝12.5A，

n

N

=1500r/min，电枢电阻Ra=1.2Ω，整流装置内阻Rrec=1.5Ω，触发整流环节的放大倍数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20，静差率s≤10%。（1）当

Un*=15V时，I

d =I

N

，n=n

N

，则转速负反馈系数α应该是多少？（2）计算放大器

所需的放大倍数。

6.

7. 有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为

，要求校正为典型II型系统，在阶跃输入下

系统超调量σ≤30%（按线性系统考虑）。试决定调节器结构，并选择其参数。

8. 系统的开环传递函数为：试画出开环对数幅频特

性的渐进线（伯德图），要求标出截止频率、转折频率和斜率。

9. 有一个系统，其控制对象的传递函数为

，要求设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量σ≤5%（按线性系统考虑）。试对该系统进行动态校正，决定调节器结构，并选择其参数。

三、简答题（本大题共56分，共 14 小题，每小题 4 分）

1. 常见的交流调速方法有：降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速、绕线电机串级调速或双馈电机调速、变极对数调速、变压变频调速，哪些属于转差功率不变型调速系统？

2. 采用PI调节器的双闭环直流调速系统起动过程中，为何会出现饱和非线性控制？

3. 晶闸管触发与整流装置可以看成是一个什么环节？怎样确定其时间常数？

4. 常见的交流调速方法有：降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速、绕线电机串级调速或双馈电机调速、变极对数调速、变压变频调速，哪些属于转差功率馈送型调速系统？

5. 笼型异步电机变压变频调速系统，为什么要进行电压和频率协调控制？

6. 常见的交流调速方法有：降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速、绕线电机串级调速或双馈电机调速、变极对数调速、变压变频调速，哪些属于转差功率消耗型调速系统？

7. 直流调速有哪些调速方法？最常用的方法是什么？为什么？

8. 在转速负反馈有差调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量中哪些量无调节功能，为什么？

9. PI调节器不同于P调节器的特点是什么？

10. 在正弦波供电时，不同规律实现电压－频率协调控制，不同类型的机械特性有何特点？

11. 为什么说异步电机是一个强耦合的多变量系统？

12. 笼型异步电机采用恒压频比控制时，为何要进行低频定子压降补偿？

13. 采用PI调节器的双闭环直流调速系统起动过程中，为何会出现转速超调？

14. 为什么说异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性系统？

答案：

一、作图题（8分，共 2 题，每小题 4 分）

1.

参考答案：

解题方案：

评分标准：

2.

参考答案：

解题方案：

评分标准：

二、计算题（36分，共 9 题，每小题 4 分）

1.

参考答案：90º

解题方案：

评分标准：

2.

参考答案：

解题方案：评分标准：

3.

参考答案：

解题方案：

评分标准：

4.

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解题方案：

评分标准：

5.

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解题方案：

评分标准：

6.

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解题方案：

评分标准：

7.

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解题方案：

评分标准：

8.

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解题方案：评分标准：

9.

参考答案：

解题方案：

评分标准：

三、简答题（56分，共 14 题，每小题 4 分）

1.

参考答案：

变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。

解题方案：

在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，上述的变极对数调速、变压变频调速两种调速方法属于此类。

评分标准：

2.

参考答案：

当ASR饱和时，转速环开环，系统表现为恒值电流调节的单闭环系统；当ASR 不饱和时，转速环闭环，整个系统是一个无静差调速系统，而电流内环表现为电流随动系统。

解题方案：

评分标准：