运动控制系统思考题参考答案

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运动控制系统思考题和课后习题答案欧阳文创编

电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）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。

运动控制系统思考题参考答案

第二章之阳早格格创做思索题：2-1曲流电效果有哪几种调速要领？各有哪些个性？1.电枢回路串电阻调速个性：电枢回路的电阻减少时，理念空载转速稳定，板滞个性的硬度变硬.反之板滞个性的硬度变硬.2.安排电源电压调速个性：电效果的转速随着中加电源电压的降矮而低沉，从而达到降速的手段.分歧电源电压下的板滞个性相互仄止，正在调速历程中板滞个性的硬度稳定，比电枢回路串电阻的降压调速具备更宽的调速范畴.3.强磁调速个性：电效果的转速随着励磁电流的减小而降下，从而达到强磁降速的手段.调速是正在功率较小的励磁回路举止，统制便当，能耗小，调速的仄滑性也较下.2-2简述曲流PWM 变更器电路的基础结构.IGBT，电容，绝流二极管，电效果.2-3曲流PWM 变更器输出电压的个性是什么？曲流电压2-4为什么曲流PWM变更器-电效果系统比V-M系统不妨赢得更佳的动背本能？曲流PWM变更器-电效果系统比V-M系统开关频次下，电流简单连绝，谐波少，电效果耗费及收热皆较小；矮速本能佳，稳速粗度下，调速范畴宽；若与赶快赞同的电效果协共，则系统频戴宽，动背赞同快，动背抗扰本领强；电力电子开关器件处事正在开关状态，导通耗费小，当开关频次适中时，开关耗费也不大，果而拆置效用较下；曲流电源采与不控整流时，电网功率果数比相控整流器下.2-5正在曲流脉宽调速系统中，当电效果停止不动时，电枢二端是可另有电压？电路中是可另有电流？为什么？电枢二端另有电压，果为正在曲流脉宽调速系统中，电效果电枢二端电压仅与决于曲流.电路中无电流，果为电效果处已断开，构不可通路.2-6曲流PWM变更器主电路中反并联二极管有何效用？如果二极管断路会爆收什么成果？反并联二极管是绝流效用.若不反并联二极管，则IGBT的门极统制电压为背时，无法完毕绝流，引导电效果电枢电压不近似为整.2-7曲流PWM 变更器的开关频次是可越下越佳？为什么？不是越下越佳，果为太下的话大概出现电容还出充完电便IGBT关断了，达不到需要的输出电压.2-8泵降电压是何如爆收的？对付系统有何效用？怎么样压制？对付滤波电容充电的停止制成曲流侧电压降下.过下的泵降电压将超出电力电子器件的耐压节制值.采用电容量较大且符合的电容.2-9正在晶闸管整流器-电效果开环调速系统中，为什么转速随背载减少而降矮？背载减少，背载转矩删大，电效果转速低沉曲到电磁转矩等于背载转矩时速度便稳定了，达到稳态.T-TL=J*dn/dt2-10静好率战调速范畴有何关系？静好率战板滞个性硬度是一回事吗？举个例子.不是一回事.静好率是用去衡量调速系统正在背载变更下转速的宁静度的.板滞个性硬度是用去衡量调速系统正在背载变更下转速的降降的.是板滞个性的斜率.如：变压调速系统正在分歧转速下的板滞个性是相互仄止的，板滞个性硬度是一般的，然而是静好率却分歧，空载转速下的静好率小.2-11调速范畴与固态速降战最小静好率之间有何关系？为什么必须共时提才蓄意思？若只思量一个量，其余二个量正在一个量一定的情况下另一个量便会不谦脚央供.2-12 转速单关环调速系统有哪些个性？改变给定电压是可改变电效果的转速？为什么？如果给定电压稳定，安排转速反馈系数是可不妨改变转速？为什么？如果测速收电机的励磁爆收了变更，系统有无克服那种搞扰的本领？个性：减小转速降降，降矮静好率，夸大调速范畴.改变给定电压能改变电效果转速，果为改变给定电业会改变电压变更值，从而改变统制电压，而后改变输出电压，末尾改变转速.如果给定电压稳定，安排转速反馈系数是不妨改变转速，果为安排转速反馈系数会改变反馈电压，从而改变电压变更值，统制电压，输出电压，最后改变转速.如果测速收电机的励磁爆收了变更，会制成Ce的变更，会效用转速，被测速拆置检测出去，再通过反馈统制的效用，减小对付稳态转速的效用.系统有克服那种搞扰的本领.2-13 为什么用积分统制的调速系统是无静好的？正在转速单关环调速系统中，当积分安排器的输进偏偏好电压△U=0 时，安排器的输出电压是几？它决断于哪些果素？比率安排器的输出只与决于输进偏偏好量的现状，而积分安排器的输出则包罗了输进偏偏好量的局部履历.虽然到稳态时，只消履历上有过，其积分便有一定的数值，脚以爆收稳态运止所需要的统制电压UC.2-14正在无静好转速单关环调速系统中，转速的稳态粗度是可还受给定电源战测速收电机粗度的效用？为什么？受效用.果为无静好转速单关环调速系统若给定电源爆收偏偏移大概者测速收电机粗度受到效用会引导转速改变，从而反馈电压改变，使电压偏偏好为整，所以转速的稳态粗度会受效用.2-15正在转速背反馈单关环有静好调速系统中，当下列参数爆收变更时系统是可有安排效用？为什么？（1）搁大器的搁大系数Kp.（2）供电电网电压Ud.（3）电枢电阻Ra.（4）电效果励磁电流If.（5）转速反馈系数α.（1）搁大器的搁大系数Kp爆收变更时系统有安排效用，果为Kp爆收变更时，统制电压Uc便会改变，而后输出电压Ud0便会改变，转速改变，反馈电压随之改变，改变电压偏偏好进一步安排输出电压战转速达到安排效用.（2）供电电网电压Ud爆收变更时系统有安排效用，果为Ud爆收变更时，会使Ks变更，从而改变输出电压战转速，反馈电压随之改变，改变电压偏偏好进一步安排输出电压战转速达到安排效用.（3）电枢电阻Ra爆收变更时系统有安排效用，果为Ra爆收变更时，会使电枢电路总电阻变更，使得转速改变，反馈电压随之改变，改变电压偏偏好进一步安排输出电压战转速达到安排效用.（4）电效果励磁电流If爆收变更时系统有安排效用，果为If爆收变更时，使得Ce变更，转速改变，反馈电压随之改变，改变电压偏偏好进一步安排输出电压战转速达到安排效用.（5）转速反馈系数α爆收变更时系统有安排效用，果为α爆收变更时，使反馈电压改变，改变电压偏偏好进一步安排输出电压战转速达到安排效用.2-16（1）正在转速背反馈单关环有静好调速系统中，突减背载后又加进宁静运奇迹态，此时晶闸管整流拆置的输出电压Ud较之背载变更前是减少、缩小仍旧稳定？（2）正在无静好调速系统中，突加背载后加进稳态时转速n战整流拆置的输出电压Ud 是减少、缩小仍旧稳定？正在转速背反馈单关环有静好调速系统中，突减背载后又加进宁静运奇迹态，此时转速有所删大，反馈电压删大，电压偏偏好减小，统制电压减小，晶闸管整流拆置的输出电压Ud较之背载变更前减小.正在无静好调速系统中，突加背载后引起动背速降时，爆收电压偏偏好，统制电压Uc从Uc1不竭降下，使电枢电压也由Ud1不竭降下，从而使转速n正在低沉到一定程度后又回降.达到新的稳态时，电压偏偏好又回复为整，然而Uc已从Uc1降下到Uc2，使电枢电压由Ud1降下到Ud2，以克服背载电流减少的压降.所以转速是稳定的，输出电压Ud是减少的.2-17 关环调速系统有哪些基础个性？它能缩小大概与消转速稳态缺面的真量是什么？基础个性：关环，有反馈安排效用，减小速降，降矮静好率，夸大调速范畴.真量：关环调速系统中参数变更时会效用到转速，皆市被测速拆置检测出去，再通过反馈统制的效用，减小它们对付稳态转速的效用从而减小大概与消转速稳态缺面.第三章思索题：3-1 正在恒流起动历程中，电枢电流是可达到最大值Idm？为什么？问：不克不迭达到最大值，果为正在恒流降速阶段，电流关环安排的扰动是电效果的反电动势，它正是一个线性渐删的斜坡扰动量，所以系统搞不到无静好，而是Id 略矮于Idm . 3-2 由于板滞本果，制成转轴堵死，领会单关环曲流调速系统的处事状态.问：转轴堵死，则n=0，，比较大,引导比较大，也比较大，而后输出电压较大，最后大概引导电机烧坏.3-3 单关环曲流调速系统中，给定电压Un*稳定，减少转速背反馈系数α，系统宁静后转速反馈电压Un 战本量转速n 是减少、减小仍旧稳定？问：反馈系数减少使得删大，减小，减小，减小，输出电压减小，转速n减小，而后会有所减小，然而是由于α删大了，总体仍旧删大的.3-4 单关环曲流调速系统调试时，逢到下列情况会出现什么局里？（1）电流反馈极性接反. （2）转速极性接反.问：（1）转速背去降下，ASR不会鼓战，转速安排有静好.（2）转速降下时，电流不克不迭保护恒值，有静好.3-5 某单关环调速系统，ASR、均采与PI 安排器，ACR 调试中何如才搞搞到Uim*=6V时，Idm=20A；如欲使Un*=10V 时，n=1000rpm，应调什么参数？问：前者应安排，后者应安排.3-6 正在转速、电流单关环曲流调速系统中，若要改变电效果的转速，应安排什么参数？改变转速安排器的搁大倍数Kn止不可？改变电力电子变更器的搁大倍数Ks 止不可？改变转速反馈系数α止不可？若要改变电效果的堵转电流，应安排系统中的什么参数？问：转速n是由给定电压决断的，若要改变电效果转速，应安排给定电压.改变Kn战Ks不可.改变转速反馈系数α止.若要改变电效果的堵转电流，应安排大概者.3-7 转速电流单关环曲流调速系统稳态运止时，二个安排器的输进偏偏好电压战输出电压各是几？为什么？问：均为整.果为单关环调速系统正在稳态处事中，当二个安排器皆不鼓战时，PI安排器处事正在线性安排状态，效用是使输进偏偏好电压正在稳态时为整.各变量之间关系如下：3-8 正在单关环系统中，若速度安排器改为比率安排器，大概电流安排器改为比率安排器，对付系统的稳态本能效用怎么样？问：稳态运止时有静好，不克不迭真止无静好.宁静本能不比率积分安排器效用时佳.3-9 从下述五个圆里去比较转速电流单关环曲流调速系统战戴电流停止背反馈关节的转速单关环曲流调速系统：（1）调速系统的固态个性. （2）动背限流本能. （3）起动的赶快性. （4）抗背载扰动的本能. （5）抗电源电压动摇的本能.问：转速电流单关环调速系统的固态个性，动背限流本能，起动的赶快性，抗背载扰动的本能，抗电源电压动摇的本能均劣于戴电流停止背反馈关节的转速单关环曲流调速系统. 3-10 根据速度安排器ASR、电流安排器ACR的效用，回问底下问题（设ASR、ACR均采与PI安排器）：（1）单关环系统正在宁静运止中，如果电流反馈旗号线断开，系统仍能仄常处事吗？（2）单关环系统正在额定背载下宁静运止时，若电效果突然得磁，最后电效果会飞车吗？问：（1）系统仍能仄常处事，然而是如果有扰动的话，系统便不克不迭宁静处事了.（2）电效果突然得磁，转子正在本有转速下只可爆收较小的感触电动势，曲流电机转子电流慢遽减少，大概飞车.第四章思索题：4-1领会曲流脉宽调速系统的不可顺战可顺电路的辨别.问：曲流PWM调速系统的不可顺电路电流、转速不克不迭够反背，曲流PWM调速系统的可顺电路电流、转速能反背. 4-2 晶闸管电路的顺变状态正在可顺系统中的主要用途是什么？问：晶闸管电路处于顺变状态时，电效果处于反转制动状态，成为受沉物拖动的收电机，将沉物的位能变化成电能，通过晶闸管拆置回馈给电网.4-3 V-M系统需要赶快回馈制动时，为什么必须采与可顺线路.问：由于晶闸管的单背导电性，对付于需要电流反背的曲流电效果可顺系统，必须使用二组晶闸管整流拆置反并联线路去真止可顺调速.赶快回馈制动时，电流反背，所以需要采与可顺线路.4-4采与单组晶闸管拆置供电的V-M系统，绘出其正在整流战顺变状态下的板滞个性，并领会该种板滞个性符合于何种本量的背载.问：单组晶闸管拆置供电的V-M系统整流战顺变状态下的板滞个性符合于拖动起沉机等位能性背载.果为当α>90°，Ud0为背，晶闸管拆置自己不克不迭输出电流，电机不克不迭爆收转矩提下沉物，惟有靠沉物自己的沉量低沉，迫使电机反转，爆收反背的电动势-E.所以符合于位能性背载.4-5晶闸管可顺系统中的环流爆收的本果是什么？有哪些压制的要领？问：本果：二组晶闸管整流拆置共时处事时，便会爆收不流过背载而间接正在二组晶闸管之间流利的短路电流.压制的要领：1. 与消曲流仄稳环流可采与α=β协共统制，采与α≥β能更稳当天与消曲流仄稳环流.2.压制瞬时脉动环流可正在环流回路中串进电抗器（喊搞环流电抗器，大概称均衡电抗器）.4-6 试从电效果与电网的能量接换，机电能量变更关系及电效果处事状态战电效果电枢电流是可改变目标等圆里对付本组顺变战反组回馈制动列表做一比较.问：本组顺变：大部分能量通过本组回馈电网.电效果正背电流衰减阶段，VF组处事，VF组是处事正在整流状态.电效果电枢电流不改变目标.反组回馈制动：电效果正在恒减速条件下回馈制动，把属于板滞能的动能变更成电能，其中大部分通过VR顺变回馈电网.电效果恒值电流制动阶段，VR组处事.电效果电枢电流改变目标.4-7 试领会协共统制的有环流可顺系统正背制动历程中各阶段的能量变更关系，以及正、反组晶闸管所处的状态.问：正在制动时，当收出旗号改变统制角后，共时降矮了ud0f 战ud0r的幅值，一朝电机反电动势E>|ud0f|=|ud0r|，整流组电流将被停止，顺变组才真真加进顺变处事，使电机爆收回馈制动，将电能通过顺变组回馈电网.当顺变组处事时，另一组也是正在等待着整流，可称做处于“待整流状态”.即正组晶闸管处于整流状态，反组晶闸管处于顺变状态.4-8逻辑无环流系统从下速制动到矮速时需通过几个象限？相映电效果与晶闸管状态怎么样？问：：逻辑无环流系统从下速制动到矮速时需通过一，二二个象限.相映电效果与晶闸管状态：正组顺变状态：电效果正转减速，VF组晶闸管处事正在顺变状态，电枢电流正背开初衰减至整；反组制动状态：电效果继承减速，VR组晶闸管处事正在顺变状态，电枢电流由整降至反背最大并脆持恒定.4-9从系统组成、服从、处事本理、个性等圆里比较曲流PWM 可顺调速系统与晶闸管曲流可顺调速系统的同共面.问：系统组成：曲流PWM可顺调速系统：六个二极管组成的整流器，大电容滤波，桥式PWM变更器.晶闸管曲流可顺调速系统：二组晶闸管整流拆置反背并联.服从：曲流PWM可顺调速系统：电流一定连绝，可使电效果四象限运止晶闸管曲流可顺调速系统：能机动天统制电效果的起动，制动战降、降速.处事本理：曲流PWM可顺调速系统：六个二极管形成的不可控整流器控制把电网提供的接流电整流成曲流电，再通过PWM变更器安排曲流电压，不妨真止统制电效果的正反转.制动历程时，晶闸管整流拆置通过顺变处事状态，把电效果的动能回馈给电网，正在曲流PWM系统中，它是把动能形成电能回馈到曲流侧，然而由于整流器的单背导通性，电能不可能通过整流拆置支回接流电网，只可背滤波电容充电，爆收泵降电压，及通过Rb消耗电能真止制动.晶闸管曲流可顺调速系统：当正组晶闸管VF供电，能量从电网通过VF输进电效果，此时处事正在第I象限的正组整流电动运奇迹态；当电机需要回馈制动时，反组晶闸管拆置VR处事正在顺变状态，此时为第II象限运止；如果电效果本先正在第III象限反转运止，那么它是利用反组晶闸管VR 真止整流电动运止，利用反组晶闸管VF真止顺变回馈制动.个性：曲流PWM可顺调速系统：1.电流一定连绝；2.可使电效果四象限运止；3.电效果停止时有微震电流，能与消静摩揩死区；4.矮速稳固性佳，系统的调速范畴大；5.矮速时，每个开关器件的启动脉冲仍较宽，有好处包管器件的稳当导通.晶闸管曲流可顺调速系统：可四象限运止，电流不连绝；真止了正组整流电动运止，，反组顺变回馈制动，反组整流电动运止，正组顺变回馈收电四种状态.习题4-1试领会提下机构正在提下沉物战沉物低沉时，晶闸管、电效果处事状态及α角的统制范畴？问：提下沉物：α<90°，仄稳整流电压Ud0>E（E为电效果反电动势），输出整流电流Id，电效果爆收电磁转矩做电动运止，提下沉物，那时电能从接流电网经晶闸管拆置传递给电效果，V-M系统运止于第Ⅰ象限.沉物低沉：α>90°，Ud0为背，晶闸管拆置自己不克不迭输出电流，电机不克不迭爆收转矩提下沉物，惟有靠沉物自己的沉量低沉，迫使电机反转，爆收反背的电动势-E.4-2正在协共统制的有环流可顺系统中，为什么要统制最小顺变角战最小整流角？系统中怎么样真止？问：本果：为了预防出现“顺变颠覆” ，必须产死最小顺变角βmin呵护.真止：常常与αmin= βmin=30 °4-3何谓待顺变、本组顺变战它组顺变，并证明那三种状态各出目前何种场合下.问：待顺变：该组晶闸管拆置正在顺变角统制下等待处事，那时顺变组除环流中并已流过背载电流，也不能量回馈给电网.本组顺变阶段：电效果正背电流衰减阶段，VF组处事；它组顺变阶段：电效果恒值电流制动阶段，VR组处事4-4 领会协共统制的有环流可顺系统反背起动战制动的历程，绘出各参变量的动背波形，并证明正在每个阶段中ASR 战ACR各起什么效用，VF战VR各处于什么状态.问：ASR 统制转速树坐单背输出限幅电路以节制最大起制动电流，ACR 统制电流树坐单背输出限幅电路以节制最小统制角αmin 与最小顺变角βmin.反背起动时VF 处于整流状态，VR处于待顺变状态；制动时VF处于顺变状态，VR处于待整流状态.4-5逻辑统制无环流可顺系统与消环流的出收面是什么？问：可顺系统中一组晶闸管处事时（不管是整流处事仍旧顺变处事），用逻辑关系统制使另一组处于真足启锁状态，真足断开环流的通路，保证二组晶闸管分歧时处事.4-6 为什么逻辑无环流系统的切换历程比协共统制的有环流可顺系统的切换历程少？那是由哪些果素制成的？问：本果：逻辑切换指令收出后本去不克不迭赶快真止，还需通过二段延常常间，以保证系统的稳当处事.那便是启锁延时战开搁延时.制成的果素：启锁延时战开搁延时.4-7 无环流逻辑统制器中为什么必须树坐启锁延时战开搁延时？延时过大大概过小对付系统有何效用？问：本果：由于主电流的本量波形是脉动的，如果脉动的主电流瞬时矮于I0便坐时收出整电流数字旗号，本量上电流仍正在连绝天变更，突然启锁触收脉冲将爆收顺变颠覆. 正在检测到整电流旗号后等待一段时间，若仍不睹主电流再超出I0 ，证明电流确已末止，再启锁本组脉冲.启锁延时tabl 约莫需要半个到一个脉波的时间.正在启锁触收脉冲后，已导通的晶闸管要过一段时间后才搞关断，再过一段时间才搞回复阻断本领.如果正在此往日便开搁它组脉冲，仍有大概制成二组晶闸管共时导通，爆收环流. 开搁延常常间tdt ，普遍应大于一个波头的时间4-8 强磁与调压协共统制系统空载起动到额定转速以上，主电路电流战励磁电流的变更顺序是什么？问：当普及Un，转速降到额定转速nN以上时，将根据感触电动势稳定（E=EN）的准则，逐步减小励磁电流给定U*if，正在励磁电流关环统制效用下，励磁电流If<IfN，气隙磁通Φ小于额定磁通ΦN，电效果处事正在强磁状态，真止基速以上的调速.第五章思索题：5-1 对付于恒转矩背载，为什么调压调速的调速范畴不大？电效果板滞个性越硬，调速范畴越大吗？问：对付于恒转矩背载，一般笼型同步电效果降压调速时的宁静处事范畴为0<S<Sm 所以调速范畴不大.电效果板滞个性越硬，调速范畴稳定，果为Sm稳定.5-2 同步电效果变频调速时，为何要电压协做统制？正在所有调速范畴内，脆持电压恒定是可可止？为何正在基频以下时，采与恒压频比统制，而正在基频以上保存电压恒定？问：当同步电效果正在基频以下运止时，如果磁通太强，不充分利用电效果的铁心，是一种浪费；如果磁通，又会使铁心鼓战，从而引导过大的励磁电流，宽沉时还会果绕组过热而益坏电效果.由此可睹，最佳是脆持每极磁通量为额定值稳定.当频次从额定值背下安排时，必须共时降矮Eg使即正在基频以下应采与电动势频次比为恒值的统制办法.然而，同步电效果绕组中的电动势是易以间接检测与统制的.当电动势值较下时，可忽略定子电阻正在所有调速范畴内，脆持电压恒定是不可止的.正在基频以上调速时，频次从额定值进与降下，受到电效果绝缘耐压战磁路鼓战的节制，定子电压不克不迭随之降下，最多只可脆持额定电压稳定，那将引导磁通与频次成反比天降矮，使得同步电效果处事正在强磁状态.5-3 同步电效果变频调速时，基频以下战基频以上分别属于恒功率仍旧恒转矩调速办法？为什么？所谓恒功率大概恒转矩调速办法，是可指输出功率大概转矩恒定？若不是，那么恒功率大概恒转矩调速到底是指什么？问：正在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”办法；正在基频以上，转速降下时磁通减小，允许输出转矩也随之降矮，输出功率基础稳定，属于“近似的恒功率调速”办法.5-4基频以下调速不妨是恒压频比统制、恒定子磁通、恒气隙磁通战恒转子磁通的统制办法，从板滞个性战系统真止二个圆里领会与比较四种统制要领的劣缺面.问：恒压频比统制：恒压频比统制最简单真止，它的变频板滞个性基础上是仄止下移，硬度也较佳，不妨谦脚普遍的调速央供，矮速时需符合普及定子电压，以近似补偿定子阻抗压降.正在对付于相共的电磁转矩，角频次越大，速降降越大，板滞个性越硬，与曲流电效果强磁调速相似.正在基频以下运止时，采与恒压频比的统制要领具备统制烦琐的便宜，然而背载变更时定子压降分歧，将引导磁通改变，果此需采与定子电压补偿统制.根据定子电流的大小改变定子电压，以脆持磁通恒定.恒定子磁通：虽然革新了矮速本能，然而板滞个性仍旧非线性的，仍受到临界转矩的节制.频次变更时，恒定子磁通统制的临界转矩恒定稳定 .恒定子磁通统制的临界转好率大于恒压频比统制办法.恒定子磁通统制的临界转矩也大于恒压频比统制办法.统制办法均需要定子电压补偿，统制要搀杂一些.恒气隙磁通：虽然革新了矮速本能，然而板滞个性仍旧非线。

运动控制系统思考题和课后习题答案

电力拖动自动控制系统-运动控制系统阮毅陈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。

运动控制系统思考题答案

运动控制系统思考题答案【篇一：运动控制系统思考题课后习题答案完整版(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1.7静差率s与调速范围d有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式。

静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。

运动控制系统第四版思考题答案

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。

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。

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。

运动控制系统第四版思考题答案

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（阮毅陈伯时）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。

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。

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1.7静差率s与调速范围D有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式。

(完整版)运动控制系统思考题参考答案(_阮毅_陈伯时)(7)

对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高。
过高的泵升电压将超过电力电子器件的耐压限制值。
选取电容量较大且合适的电容。
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？
负载增加，负载转矩增大，电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了，达到稳态。T-TL=J*dn/dt
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。
2-13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△U=0时，调节器的输出电压是多少？它决定于哪些因素？
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。虽然到稳态时，只要历史上有过，其积分就有一定的数值，足以产生稳态运行所需要的控制电压UC。
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？
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。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
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？
（2）供电电网电压Ud发生变化时系统有调节作用，因为Ud发生变化时，会使Ks变化，进而改变输出电压和转速，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
（3）电枢电阻Ra发生变化时系统有调节作用，因为Ra发生变化时，会使电枢电路总电阻变化，使得转速改变，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
第二章
思考题：
2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
1.电枢回路串电阻调速

运动控制系统思考题参考答案

第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。

反之机械特性的硬度变硬。

2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。

不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速X围。

3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。

调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。

2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。

IGBT，电容，续流二极管，电动机。

2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？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？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速X围宽；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；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

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？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。

电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。

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？反并联二极管是续流作用。

若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。

2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。

运动控制系统第四版思考题答案

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。

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。

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。

运动控制系统第四版思考题答案

电力拖动自动控制系统-运动控制系统阮毅陈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发生了变化,系统有无克服这种干扰的能力已验证答：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;2-13 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△U=0 时,调节器的输出电压是多少它决定于哪些因素答：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;它取决于输入偏差量在积分时间内的积累,以及积分调节器的限幅值;2-14 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为什么答：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;2-15 在转速负反馈单闭环有静差调速系统中,当下列参数发生变化时系统是否有调节作用为什么已验证 1放大器的放大系数 Kp; 2供电电网电压 Ud; 3电枢电阻 Ra; 4电动机励磁电流 If; 5转速反馈系数α;答： 1有;假设 Kp 减小,则控制电压减小,则电力电子变换器输出减小,则电动机转速下降；而电动机转速下降,则反馈电压减小,则偏差电压增大,则控制电压增大,则转速上升; 2有;不解释; 3有;不解释; 4有;不解释; 5没有;不解释;2-16 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 Ud 较之负载变化前是增加、减少还是不变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 Ud 是增加、减少还是不变已验证答： 1Ud 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; 2n 不变,Ud 增加;转速负反馈调速系统转速仅取决于给定电压,故不变；略;一、可以作为填空题或简答题的2-1 简述直流电动机的调速方法; 答：直流调速系统常以调压调速为主,必要时辅以弱磁调速 ,以扩大调速范围 , 实现额定转速以上调速 ;2-2 直流调压调速主要方案有G-M 调速系统,V-M 调速系统,直流 PWM 调速系统 ;2-3 V-M 调速系统的电流脉动和断续是如何形成的如何抑制电流脉动11-12 答：整流器输出电压大于反电动势时,电感储能,电流上升,整流器输出电压小于反电动势时,电感放能,电流下降;整流器输出电压为脉动电压,时而大于反电动势时而小于,从而导致了电流脉动; 当电感较小或电动机轻载时,电流上升阶段电感储能不够大,从而导致当电流下降时, 电感已放能完毕、电流已衰减至零,而下一个相却尚未触发,于是形成电流断续;2-4 看 P14 图简述 V-M 调速系统的最大失控时间;14 答：t1 时刻某一对晶闸管被触发导通,触发延迟角为α1,在 t2>t1 时刻,控制电压发生变化,但此时晶闸管已导通,故控制电压的变化对它已不起作用,只有等到下一个自然换向点 t3 时刻到来时,控制电压才能将正在承受正电压的另一对晶闸管在触发延迟角α2 后导通;t3-t2 即为失控时间,最大失控时间即为考虑 t2=t1 时的失控时间;2-5 简述 V-M 调速系统存在的问题;16 答：整流器晶闸管的单向导电性导致的电动机的不可逆行性; 整流器晶闸管对过电压过电流的敏感性导致的电动机的运行不可靠性; 整流器晶闸管基于对其门极的移相触发控制的可控性导致的低功率因数性;2-6 简述不可逆 PWM 变换器无制动电流通路与有制动电流通路各个工作状态下的导通器件和电流通路;17-18 2-7 调速时一般以电动机的额定转速作为最高转速;2-8 调速范围和静差率合称调速系统的稳态性能指标 ; 2-8 一个调速系统的调速范围,是指在最低转速时还能满足所需静差率的转速可调范围 ;2-9 简述转速反馈控制的直流调速系统的静特性本质; 答：在闭环系统中,每增加或减少一点负载,就相应地提高或降低一点电枢电压, 使电动机在新的机械特性下工作;因此闭环系统的静特性本质上就是无数开环机械特性上各取一个相应的工作点连接而成的;2-10 简述比例反馈控制的规律; 答：比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统；反馈控制系统的作用是抵抗前向通道的扰动,服从给定；反馈系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度 ;2-11 简述积分控制规律答：积分控制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; 2-12 比例调节器和积分调节器有何不同答：比例调节器的输出只取决于输入偏差的现状 ,而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史2-13 简述比例积分控制规律; 答：比例部分能迅速响应控制作用 ,积分部分则最终消除稳态偏差 ; 2-14 微机控制的调速系统有什么特点答：信号离散化,信息数字化 ; 2-15 旋转编码器分为哪几种各有什么特点答：绝对式编码器：常用语检测转角信号,若需要转速信号,应对转角微分; 增量式编码器：可直接检测转速信号;2-16 数字测速方法有哪些精度指标答：分辨率,测速误差率 ;2-17 采用旋转编码器的数字测速方法有M,T,M/T ;高低全2-18 为什么积分需限幅答：若没有积分限幅,积分项可能很大,将产生较大的退饱和超调;2-19 简述带电流截止负反馈环节转速反馈调速系统机械特性的特点;答：电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 KpKsR,导致当 Id=Idcr 时,机械特性急剧下垂；比较电压 Ucom 与给定电压 Un 作用一致 , 相当于把理想空载转速提高到 n0`=KpKsUn+Ucom/Ce1+K;二、公式和特性1. 整流电压平均值： Ud0=m/πUmsinm/πcosα Um/m_ 单相全波 / 三相半波 / 三相全波 _√2U2/√2U2/√6U2/2/3/6调速系统机械特性方程：n=Ud0-IdR/Ce3.晶闸管整流器最大失控时间：Tsmax=1/mf4.调速范围定义式：D=nmax/nmin5.静差率定义式：s=△n/n6.闭环静特性与开环静特性： ncl=Ud0cl-IdR/Ce=KpKsUn-IdR/Ce1+Knop=Ud0op-IdR/Ce=KpKsUn-IdR/Ce7.调速范围,静差率和额定速降之间的关系式开环和闭环：D_=nN/△n_s/1-s△ncl= △nop/1+K 8.转速反馈控制直流调速系统的 K 定义式及表达式：K=KpKsα/Ce 9.临界开环放大倍数Kcr=TmTl+Ts+Ts^2/TlTs<KTl=L/R | Tm=GD^2R/375CeCm 10.各种数字测速方法其分辨率和测速误差率表达式： nM=60M1/ZTc | QM=60/ZTc | δM=1/M1 | nT=60f0/ZM2 | QT=Zn^2/60f0-Zn | δT=1/M2-1 | nMT=60f0M1/ZM2=nT M1 | QMT=60/ZTc=QM | δMT=｛低速—>δT | 高速—>δM | 11.连续式 PI 算式：ut=Kpet+1/τ∫0_tetdt 12.位置式 PI 算式：uk=Kpek+Tsam/τ∑i=0_kei 13.增量式 PI 算式：△uk=uk-uk-1=Kpek-ek-1+Tsam/τek调速-系统原理图： 2.无制动和有制动直流 PWM 变换器-电动机-电路原理图： 3.转速负反馈直流调速系统-系统原理图： 4.转速负反馈直流调速系统-静态结构图： 5.转速负反馈直流调速系统-动态结构图： 6.带电流截止负反馈的闭环直流调速系统-静态结构图： 1.有制动电流通路的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统各工作状态下的电压和电流波形： 2.带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统-静特性：第3章三、思考题3-1 在恒流起动过程中,电枢电流能否达到最大值 Idm为什么答：不能;因为恒流升速过程中,电流闭环调节的扰动是电动机的反电动势,是一个线性渐增的斜坡扰动量,而电流闭环采用的 PI 调节器对斜坡扰动无法消除静差,故 Id 略低于 Idm;3-2 由于机械原因,造成转轴堵死,分析双闭环直流调速系统的工作状态; 未验证答：电动机堵转则转速恒为零,在一定的给定下,偏差电压相当大,从而使 ASR 迅速达到饱和,又电动机转速由于转轴堵死无法提升,故 ACR 无法退饱和,因此系统处于 ASR 饱和状态;3-3 双闭环直流调速系统中,给定电压 Un不变,增加转速负反馈系数α,系统稳定后转速反馈电压Un 和实际转速 n 是增加、减小还是不变已验证答：转速反馈系数α增加,则转速反馈电压 Un 增加,给定电压 Un,则转速偏差电压减小, 则 ASR 给定电压 Ui减小,则控制电压 Uc 减小,则转速 n 减小；转速 n 减小,则转速反馈电压 Un 减小,直到转速偏差电压为零；故稳态时转速反馈电压 Un 不变,且实际转速 n 减小;3-4 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未通过验证,求姐 1电流反馈极性接反; 2转速极性接反;答： 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;3-5 某双闭环调速系统, ASR、均采用 PI 调节器, ACR 调试中怎样才能做到 Uim=6V 时,Idm=20A；如欲使 Un=10V 时,n=1000rpm,应调什么参数答： 1调节电流反馈系数β=； 2调节转速反馈系数α=;3-6 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 Kn 行不行= =|||改变电力电子变换器的放大倍数 Ks 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答：通常可以调节给定电压;改变 Kn 和 Ks 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;3-7 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答：输入偏差电压皆是零;因为系统无静差; 则 ASR 输出电压 Ui=Ui=βId=βIdL；ACR 输出电压Uc=Ud0/Ks=见 P62;3-8 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答：速度调节器对阶跃扰动的静差由 0 变为 1/1+Kn ,或电流调节器对阶跃扰动的静差由 0 变为1/1+Kc ,而对斜坡扰动的静差变得更大;3-9 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负反馈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; 答： 3-10 根据 ASR 和 ACR 的作用,回答均为 PIR已验证： 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答： 1稳态时转速不变,电流减小; 2不会飞车,而是停转;一、可以作为填空题或简答题的3-1 为了实现电流的实时控制和快速跟随 ,希望电流调节器不要进入饱和状态,因此, 对于静特性来说,只有转速调节器的饱和与不饱和两种情况 ;3-2 当两个调节器都不饱和且稳态时,它们的输入偏差电压分别为0 ;3-3 当 ASR 输出达到限幅值 Uim ,转速外环呈开环状态 ,转速变化对转速环不会产生影响,双闭环系统变成一个电流无静差的单电流闭环调节系统 ;稳态时,Id=Idm;3-4 电流限幅值 Idm 取决于电动机的容许过载能力和系统要求的最大加速度 ;3-5 简述采用两个 PI 调节器分别形成内外闭环的效果; 答：双闭环直流调速系统的静特性在负载电流小于 Idm 时表现为转速无静差, 此时转速负反馈起主要调节作用;当负载电流达到 Idm 时,对应于转速调节器为饱和输出 Uim,此时电流调节器起主要调节作用,系统表现为电流无静差,起到过电流的自动保护作用;3-6 简述 ASR 的退饱和条件; 答：当 ASR 处于饱和状态时,若实际转速大于给定转速,则反馈电压大于给定电压,使偏差电压小于零,则 ASR 反向积分,从而退饱和,返回线性调节状态; 3-7 简述转速电流负反馈控制电流调速系统起动过程;63 3-8 简述双闭环直流调速系统起动过程的特点; 饱和非线性控制；转速超调；准时间最优控制3-9 双闭环直流调速系统的抗扰性能主要包括抗负载扰动；抗电网电压扰动 ;3-10 简述双闭环直流调速系统中转速调节器的作用; 答：作为主导调节器,在转速动态过程中,使转速快速跟随给定电压变化,稳态时减小转速误差,采用 PIR 可实现无静差; 对负载变化其抗扰作用; 其输出限幅值决定电动机允许最大电流;3-11 简述双闭环直流调速系统中电流调节器的作用; 答：作为内环调节器,在转速调节过程中,使电流紧紧跟随给定电流变化; 对电网电压波动起及时抗扰作用; 在转速动态过程中,保证获得电动机最大允许电流,从而加快动态过程; 当电动机过载或堵转时, 限制电枢电流最大值, 起快速的自动保护作用; 一旦故障消失, 系统立即自动恢复正常;二、公式和特性稳态时： Un=Un=αn=αn0 Ui=Ui=βId=βIdL Uc=Ud0/Ks=Cen+IdR/Ks=CeUn/α+IdR/Ks2.转速反馈系数：α=Unm/nm3.电流反馈系数：β=Uim/Idm 1.转速电流反馈控制直流调速系统-系统原理图： 2.转速电流反馈控制直流调速系统-稳态结构图： 3.转速电流反馈控制直流调速系统-动态结构图： 1.时间最优的理想过渡过程： 2.双闭环直流调速系统静特性：第4章一、可以作为填空题或简答题的4-1 直流 PWM 可逆调速系统中当电动机停止时,电枢电压瞬时值零,是正负脉宽相等的交变脉冲电压 ,故电流也是交变的 ,称为高频微振电流 ,其平均值为 ,不能产生平均转矩 ;4-2 高频微振电流对电机有何影响答：消除电机正反向时的静摩擦死区,起动力润滑作用;同时也增大了电机的损耗;二、公式和特性1.双极式控制可逆 PWM 变换器输出电压平均值：Ud=2ton/T-1Us 1.调速系统四象限运行-示意图：2.桥式可逆 PWM 变换器电路-原理图：3.桥式可逆 PWM 调速系统主电路-原理图：第5章5-1 对于恒转矩负载,为什么调压调速的调速范围不大电机机械特性越软调速范围越大吗答：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 0<s<sm,sm 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 sm 不变,故调速范围不变;5-2 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答：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;5-3 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,那么恒功率和恒转矩调速究竟是指什么答：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;5-4 基频以下调速可以是恒压频比控制,恒定子磁通φms、恒气隙磁通φm 和恒转子磁通φmr 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;答：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φms、恒气隙磁通φm 和恒转子磁通φmr 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φms 和恒气隙磁通φm 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,仍受到临界转矩的限制; 恒转子磁通φmr 控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性,性能最佳;5-5 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及各自的优缺点; 答：略;5-6 分析 CFPWM 控制中,环宽 h 对电流波动与开关频率的影响; 答：略;5-7 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答：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;5-8 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, 节定义的空间矢量 us、is 与相量有何区别在正弦稳态时,两者有何联系答：空间矢量位置固定如空间矢量 uAO 固定在 A 相绕组轴线上 ,但大小随时间变化；而相量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;5=9 采用 SVPWM 控制, 用有效工作电压矢量合成期望的输出电压, 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答：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;5-10 总结转速闭环转差频率控制系统的控制规律,若 Us=fω1,Is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,为什么答：一、可以作为填空题或简答题的5-1 简述矢量控制的基本思想;答：将逆变器和交流电动机视为一体, 以在电机内产生圆形旋转磁场为目标来控制变频器工作;。

运动控制系统思考题参考答案

对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高。
过高的泵升电压将超过电力电子器件的耐压限制值。
选取电容量较大且合适的电容。
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？
负载增加，负载转矩增大，电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了，达到稳态。T-TL=J*dn/dt
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。
2-14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？为什么？
受影响。因为无静差转速单闭环调速系统若给定电源发生偏移或者测速发电机精度受到影响会导致转速改变，进而反馈电压改变，使电压偏差为零，所以转速的稳态精度会受影响。
2-15在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时系统是否有调节作用？为什么？
反并联二极管是续流作用。若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM变换器的开关频率是否越高越好？为什么？
不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
2-8泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？
改变给定电压能改变电动机转速，因为改变给定电业会改变电压变化值，进而改变控制电压，然后改变输出电压，最后改变转速。
如果给定电压不变，调节转速反馈系数是能够改变转速，因为调节转速反馈系数会改变反馈电压，进而改变电压变化值，控制电压，输出电压，最终改变转速。
如果测速发电机的励磁发生了变化，会造成Ce的变化，会影响转速，被测速装置检测出来，再通过反馈控制的作用，减小对稳态转速的影响。系统有克服这种干扰的能力。

电力拖动自动控制系统--运动控制系统第4版_思考题答案_2

电力拖动自动控制系统--运动控制系统第4版_思考题答案_2电力拖动自动控制系统--运动控制系统第4版_思考题答案习题解答(供参考)习题二2.2 系统的调速范围是1000~100rmin，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少, 解: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，最低转速特性为，带额定负载时的速度降落，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)调速范围均指额定负载情况下)2) 静差率2.4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=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:0.1478Vrpm2.5 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•min/r,求:(1)当电流连续时，在额定负载下的转速降落为多少,(2)开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率SN多少,(3)若要满足D=20,s?5%的要求，额定负载下的转速降落又为多少?解: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、比例调节器放大系数、晶闸管装置放大系数、反馈系数γ=0.7。

求:(1)输出电压Ud;(2)若把反馈线断开，Ud为何值,开环时的输出电压是闭环是的多少倍,(3)若把反馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压Uu 应为多少,解:(1)(开环输出电压是闭环的22倍2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min，要求系统的静差率，那么系统允许的静态速降是多少,如果开环系统的静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大倍数应有多大,解: 1)2)2.8 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8 r/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:如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为:在同样静差率要求下，D可以扩大倍2.9 有一V-M调速系统:电动机参数PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，电枢电阻Ra=1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻Rrec=1.0Ω,触发整流环节的放大倍数Ks=35。

运动控制系统思考题课后习题答案完整版 (1)

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）。

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1.7静差率s与调速范围D有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式。

2020年运动控制系统思考题参考答案(--(7)

作者：空青山作品编号：89964445889663Gd53022257782215002时间：2020.12.13第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。

反之机械特性的硬度变硬。

2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。

不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。

3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。

调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。

2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。

IGBT，电容，续流二极管，电动机。

2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？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？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；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；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。

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？反并联二极管是续流作用。

若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。

运动控制系统思考题参考答案之欧阳美创编

反之机械特性的硬度变硬。

2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。

不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。

3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。

调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。

2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。

欧阳美创编2021.01.01 欧阳美创编IGBT，电容，续流二极管，电动机。

电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。

2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果欧阳美创编2021.01.01 欧阳美创编二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。

若没有反并联二极管，则IGBT 的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。

2-7直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。

运动控制系统思考题参考答案(--(7)

第二章之吉白夕凡创作思考题：2-1直流电动机有哪几种调速办法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时,理想空载转速不变,机械特性的硬度变软.反之机械特性的硬度变硬.2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降,从而达到降速的目的.不合电源电压下的机械特性相互平行,在调速过程中机械特性的硬度不变,比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速规模.3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高,从而达到弱磁降速的目的.调速是在功率较小的励磁回路进行,控制便利,能耗小,调速的平滑性也较高.2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构.IGBT,电容,续流二极管,电动机.2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？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？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高,电流容易连续,谐波少,电动机损耗及发烧都较小；低速性能好,稳速精度高,调速规模宽；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；电力电子开关器件任务在开关状态,导通损耗小,当开关频率适中时,开关损耗也不大,因而装置效率较高；直流电源采取不控整流时,电网功率因数比相控整流器高.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？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.电路中无电流,因为电动机处已断开,构不成通路.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？反并联二极管是续流作用.若没有反并联二极管,则IGBT的门极控制电压为负时,无法完成续流,导致电动机电枢电压不近似为零.2-7直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好,因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了,达不到需要的输出电压.2-8泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高.过高的泵升电压将超出电力电子器件的耐压限制值.选取电容量较大且合适的电容.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？负载增加,负载转矩增大,电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了,达到稳态.T-TL=J*dn/dt2-10静差率和调速规模有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子.不是一回事.静差率是用来衡量调速系统在负载变更下转速的稳定度的.机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变更下转速的降落的.是机械特性的斜率.如：变压调速系统在不合转速下的机械特性是相互平行的,机械特性硬度是一样的,但是静差率却不合,空载转速高的静差率小.2-11调速规模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？若只考虑一个量,其余两个量在一个量一定的情况下另一个量就会不满足要求.2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改动给定电压能否改动电动机的转速？为什么？如果给定电压不变,调节转速反应系数是否能够改动转速？为什么？如果测速发电机的励磁产生了变更,系统有无克服这种搅扰的能力？特点：减小转速降落,降低静差率,扩大调速规模.改动给定电压能改动电动机转速,因为改动给定电业会改动电压变更值,进而改动控制电压,然后改动输出电压,最后改动转速.如果给定电压不变,调节转速反应系数是能够改动转速,因为调节转速反应系数会改动反应电压,进而改动电压变更值,控制电压,输出电压,最终改动转速.如果测速发电机的励磁产生了变更,会造成Ce的变更,会影响转速,被测速装置检测出来,再通过反应控制的作用,减小对稳态转速的影响.系统有克服这种搅扰的能力.2-13 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△U=0 时,调节器的输出电压是多少？它决定于哪些因素？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.虽然到稳态时,只要历史上有过,其积分就有一定的数值,足以产生稳态运行所需要的控制电压UC.2-14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？为什么？受影响.因为无静差转速单闭环调速系统若给定电源产生偏移或者测速发电机精度受到影响会导致转速改动,进而反应电压改动,使电压偏差为零,所以转速的稳态精度会受影响.2-15在转速负反应单闭环有静差调速系统中,当下列参数产生变更时系统是否有调节作用？为什么？（1）缩小器的缩小系数 Kp.（2）供电电网电压 Ud.（3）电枢电阻 Ra.（4）电动机励磁电流 If.（5）转速反应系数α.（1）缩小器的缩小系数Kp产生变更时系统有调节作用,因为Kp产生变更时,控制电压Uc就会改动,然后输出电压Ud0就会改动,转速改动,反应电压随之改动,改动电压偏差进一步伐节输出电压和转速达到调节作用.（2）供电电网电压 Ud产生变更时系统有调节作用,因为Ud产生变更时,会使Ks变更,进而改动输出电压和转速,反应电压随之改动,改动电压偏差进一步伐节输出电压和转速达到调节作用.（3）电枢电阻Ra产生变更时系统有调节作用,因为Ra产生变更时,会使电枢电路总电阻变更,使得转速改动,反应电压随之改动,改动电压偏差进一步伐节输出电压和转速达到调节作用.（4）电动机励磁电流 If产生变更时系统有调节作用,因为If产生变更时,使得Ce变更,转速改动,反应电压随之改动,改动电压偏差进一步伐节输出电压和转速达到调节作用.（5）转速反应系数α产生变更时系统有调节作用,因为α产生变更时,使反应电压改动,改动电压偏差进一步伐节输出电压和转速达到调节作用.2-16（1）在转速负反应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Ud较之负载变更前是增加、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 Ud 是增加、减少还是不变？在转速负反应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,此时转速有所增大,反应电压增大,电压偏差减小,控制电压减小,晶闸管整流装置的输出电压Ud较之负载变更前减小.在无静差调速系统中,突加负载后引起动态速降时,产生电压偏差,控制电压Uc从Uc1不竭上升,使电枢电压也由Ud1不竭上升,从而使转速n在下降到一定程度后又回升.达到新的稳态时,电压偏差又恢复为零,但Uc已从Uc1上升到Uc2,使电枢电压由Ud1上升到Ud2,以克服负载电流增加的压降.所以转速是不变的,输出电压Ud 是增加的.2-17 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,有反应调节作用,减小速降,降低静差率,扩大调速规模.实质：闭环调速系统中参数变更时会影响到转速,都会被测速装置检测出来,再通过反应控制的作用,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.第三章思考题：3-1 在恒流起动过程中,电枢电流能否达到最大值 Idm？为什么？答：不克不及达到最大值,因为在恒流升速阶段,电流闭环调节的扰动是电动机的反电动势,它正是一个线性渐增的斜坡扰动量,所以系统做不到无静差,而是Id 略低于Idm .3-2 由于机械原因,造成转轴堵死,阐发双闭环直流调速系统的任务状态.答：转轴堵死,则n=0,, 比较大,导致比较大, 也比较大,然后输出电压较大,最终可能导致电机烧坏.3-3 双闭环直流调速系统中,给定电压 Un*不变,增加转速负反应系数α,系统稳定后转速反应电压 Un 和实际转速 n 是增加、减小还是不变？答：反应系数增加使得增大, 减小, 减小, 减小,输出电压减小,转速n减小,然后会有所减小,但是由于α增大了,总体还是增大的.3-4 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）电流反应极性接反. （2）转速极性接反.答：（1）转速一直上升,ASR不会饱和,转速调节有静差.（2）转速上升时,电流不克不及维持恒值,有静差.3-5 某双闭环调速系统,ASR、均采取 PI 调节器,ACR 调试中怎样才干做到 Uim*=6V时,Idm=20A；如欲使 Un*=10V 时,n=1000rpm,应调什么参数？答：前者应调节,后者应调节.3-6 在转速、电流双闭环直流调速系统中,若要改动电动机的转速,应调节什么参数？改动转速调节器的缩小倍数Kn行不成？改动电力电子变换器的缩小倍数 Ks 行不成？改动转速反应系数α行不成？若要改动电动机的堵转电流,应调节系统中的什么参数？答：转速n是由给定电压决定的,若要改动电动机转速,应调节给定电压.改动Kn和Ks不成.改动转速反应系数α行.若要改动电动机的堵转电流,应调节或者.3-7 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？答：均为零.因为双闭环调速系统在稳态任务中,当两个调节器都不饱和时,PI调节器任务在线性调节状态,作用是使输入偏差电压在稳态时为零.各变量之间关系如下：3-8 在双闭环系统中,若速度调节器改成比例调节器,或电流调节器改成比例调节器,对系统的稳态性能影响如何？答：稳态运行时有静差,不克不及实现无静差.稳定性能没有比例积分调节器作用时好.3-9 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负反应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）抗电源电压动摇的性能.答：转速电流双闭环调速系统的静态特性,动态限流性能,起动的快速性,抗负载扰动的性能,抗电源电压动摇的性能均优于带电流截止负反应环节的转速单闭环直流调速系统.3-10 按照速度调节器ASR、电流调节器ACR的作用,回答下面问题（设ASR、ACR均采取PI调节器）：（1）双闭环系统在稳定运行中,如果电流反应信号线断开,系统仍能正常任务吗？（2）双闭环系统在额外负载下稳定运行时,若电动机突然失磁,最终电动机会飞车吗？答：（1）系统仍能正常任务,但是如果有扰动的话,系统就不克不及稳定任务了.（2）电动机突然失磁,转子在原有转速下只能产生较小的感应电动势,直流电机转子电流急剧增加,可能飞车.第四章思考题：4-1阐发直流脉宽调速系统的不成逆和可逆电路的区别.答：直流PWM调速系统的不成逆电路电流、转速不克不及够反向,直流PWM调速系统的可逆电路电流、转速能反向.4-2 晶闸管电路的逆变状态在可逆系统中的主要用途是什么？答：晶闸管电路处于逆变状态时,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,通过晶闸管装置回馈给电网.4-3 V-M系统需要快速回馈制动时,为什么必须采取可逆线路.答：由于晶闸管的单向导电性,对于需要电流反向的直流电动机可逆系统,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.快速回馈制动时,电流反向,所以需要采取可逆线路.4-4采取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,并阐发该种机械特性适合于何种性质的负载.答：单组晶闸管装置供电的V-M系统整流和逆变状态下的机械特性适合于拖动起重机等位能性负载.因为当α>90°,Ud0为负,晶闸管装置自己不克不及输出电流,电机不克不及产生转矩提升重物,只有靠重物自己的重量下降,迫使电机反转,产生反向的电动势-E.所以适合于位能性负载.4-5晶闸管可逆系统中的环流产生的原因是什么？有哪些抑制的办法？答：原因：两组晶闸管整流装置同时任务时,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.抑制的办法：1. 消除直流平均环流可采取α=β配合控制,采取α≥β能更可靠地消除直流平均环流.2.抑制瞬时脉动环流可在环流回路中串入电抗器（叫做环流电抗器,或称均衡电抗器）.4-6 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任务状态和电动机电枢电流是否改动标的目的等方面对本组逆变和反组回馈制动列表作一比较.答：本组逆变：大部分能量通过本组回馈电网.电动机正向电流衰减阶段,VF组任务,VF组是任务在整流状态.电动机电枢电流不改动标的目的.反组回馈制动：电动机在恒减速条件下回馈制动,把属于机械能的动能转换成电能,其中大部分通过VR逆变回馈电网.电动机恒值电流制动阶段,VR组任务.电动机电枢电流改动标的目的.4-7 试阐发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.答：在制动时,当收回信号改动控制角后,同时降低了ud0f和ud0r 的幅值,一旦电机反电动势E>|ud0f|=|ud0r|,整流组电流将被截止,逆变组才真正投入逆变任务,使电机产生回馈制动,将电能通过逆变组回馈电网.当逆变组任务时,另一组也是在等待着整流,可称作处于“待整流状态”.即正组晶闸管处于整流状态,反组晶闸管处于逆变状态.4-8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？答：：逻辑无环流系统从高速制动到低速时需经过一,二两个象限.相应电动机与晶闸管状态：正组逆变状态：电动机正转减速,VF组晶闸管任务在逆变状态,电枢电流正向开始衰减至零；反组制动状态：电动机继续减速,VR组晶闸管任务在逆变状态,电枢电流由零升至反向最大并坚持恒定.4-9从系统组成、功用、任务原理、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.答：系统组成：直流PWM可逆调速系统：六个二极管组成的整流器,大电容滤波,桥式PWM变换器.晶闸管直流可逆调速系统：两组晶闸管整流装置反向并联.功用：直流PWM可逆调速系统：电流一定连续,可使电动机四象限运行晶闸管直流可逆调速系统：能灵活地控制电动机的起动,制动和升、降速.任务原理：直流PWM可逆调速系统：六个二极管组成的不成控整流器担任把电网提供的交流电整流成直流电,再经过PWM变换器调节直流电压,能够实现控制电动机的正反转.制动过程时,晶闸管整流装置通过逆变任务状态,把电动机的动能回馈给电网,在直流PWM系统中,它是把动能变成电能回馈到直流侧,但由于整流器的单向导通性,电能不成能通过整流装置送回交流电网,只能向滤波电容充电,产生泵升电压,及通过Rb消耗电能实现制动.晶闸管直流可逆调速系统：当正组晶闸管VF供电,能量从电网通过VF输入电动机,此时任务在第I象限的正组整流电动运行状态；当电机需要回馈制动时,反组晶闸管装置VR任务在逆变状态,此时为第II象限运行；如果电动机原先在第III象限反转运行,那么它是利用反组晶闸管VR实现整流电动运行,利用反组晶闸管VF实现逆变回馈制动.特性：直流PWM可逆调速系统： 1.电流一定连续；2.可使电动机四象限运行；3.电动机停止时有微震电流,能消除静摩擦死区；4.低速平稳性好,系统的调速规模大；5.低速时,每个开关器件的驱动脉冲仍较宽,有利于包管器件的可靠导通.晶闸管直流可逆调速系统：可四象限运行,电流不连续；实现了正组整流电动运行,,反组逆变回馈制动,反组整流电动运行,正组逆变回馈发电四种状态.习题4-1试阐发提升机构在提升重物和重物下降时,晶闸管、电动机任务状态及α角的控制规模？答：提升重物：α<90°,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.重物下降：α>90°,Ud0为负,晶闸管装置自己不克不及输出电流,电机不克不及产生转矩提升重物,只有靠重物自己的重量下降,迫使电机反转,产生反向的电动势-E.4-2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？答：原因：为了避免出现“逆变颠覆” ,必须形成最小逆变角βmin 呵护.实现：通常取αmin= βmin=30 °4-3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.答：待逆变：该组晶闸管装置在逆变角控制下等待任务,这时逆变组除环流外并未流过负载电流,也没有能量回馈给电网.本组逆变阶段：电动机正向电流衰减阶段,VF组任务；它组逆变阶段：电动机恒值电流制动阶段,VR组任务4-4 阐发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遍地于什么状态.答：ASR 控制转速设置双向输出限幅电路以限制最大起制动电流,ACR 控制电流设置双向输出限幅电路以限制最小控制角αmin 与最小逆变角βmin.反向起动时VF 处于整流状态,VR处于待逆变状态；制动时VF处于逆变状态,VR处于待整流状态.4-5逻辑控制无环流可逆系统消除环流的出发点是什么？答：可逆系统中一组晶闸管任务时（不管是整流任务还是逆变任务）,用逻辑关系控制使另一组处于完全封闭状态,完全断开环流的通路,确保两组晶闸管不合时任务.4-6 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？答：原因：逻辑切换指令收回后其实不克不及马上执行,还需经过两段延时时间,以确保系统的可靠任务.这就是封闭延时和开放延时.造成的因素：封闭延时和开放延时.4-7 无环流逻辑控制器中为什么必须设置封闭延时和开放延时？延时过大或过小对系统有何影响？答：原因：由于主电流的实际波形是脉动的,如果脉动的主电流瞬时低于I0就立即收回零电流数字信号,实际上电流仍在连续地变更,突然封闭触发脉冲将产生逆变颠覆. 在检测到零电流信号后等待一段时间,若仍不见主电流再超出I0 ,说明电流确已终止,再封闭本组脉冲.封闭延时tabl 大约需要半个到一个脉波的时间.在封闭触发脉冲后,已导通的晶闸管要过一段时间后才干关断,再过一段时间才干恢复阻断能力.如果在此以前就开放它组脉冲,仍有可能造成两组晶闸管同时导通,产生环流.开放延时时间 tdt ,一般应大于一个波头的时间4-8 弱磁与调压配合控制系统空载起动到额外转速以上,主电路电流和励磁电流的变更规律是什么？答：当提高Un,转速升到额外转速nN以上时,将按照感应电动势不变（E=EN）的原则,逐步减小励磁电流给定U*if,在励磁电流闭环控制作用下,励磁电流If<IfN,气隙磁通Φ小于额外磁通ΦN,电动机任务在弱磁状态,实现基速以上的调速.第五章思考题：5-1 对于恒转矩负载,为什么调压调速的调速规模不大？电动机机械特性越软,调速规模越大吗？答：对于恒转矩负载,普通笼型异步电动机降压调速时的稳定任务规模为0<S<Sm 所以调速规模不大.电动机机械特性越软,调速规模不变,因为Sm不变.5-2 异步电动机变频调速时,为何要电压协调控制？在整个调速规模内,坚持电压恒定是否可行？为何在基频以下时,采取恒压频比控制,而在基频以上保管电压恒定？答：当异步电动机在基频以下运行时,如果磁通太弱,没有充分利用电动机的铁心,是一种浪费；如果磁通,又会使铁心饱和,从而导致过大的励磁电流,严重时还会因绕组过热而损坏电动机.由此可见,最好是坚持每极磁通量为额外值不变.当频率从额外值向下调节时,必须同时降低Eg即在基频以下应采取电动势频率比为恒值的控制方法.然而,异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的.当电动势值较高时,可忽略定子电阻和漏感压降,在整个调速规模内,坚持电压恒定是不成行的.在基频以上调速时,频率从额外值向上升高,受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制,定子电压不克不及随之升高,最多只能坚持额外电压不变,这将导致磁通与频率成正比地降低,使得异步电动机任务在弱磁状态.5-3 异步电动机变频调速时,基频以下和基频以上辨别属于恒功率还是恒转矩调速方法？为什么？所谓恒功率或恒转矩调速方法,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？答：在基频以下,由于磁通恒定,允许输出转矩也恒定,属于“恒转矩调速”方法；在基频以上,转速升高时磁通减小,允许输出转矩也随之降低,输出功率基本不变,属于“近似的恒功率调速”方法.5-4基频以下调速可以是恒压频比控制、恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方法,从机械特性和系统实现两个方面阐发与比较四种控制办法的优缺点.答：恒压频比控制：恒压频比控制最容易实现,它的变频机械特性基本上是平行下移,硬度也较好,能够满足一般的调速要求,低速时需适当提高定子电压,以近似抵偿定子阻抗压降.在对于相同的电磁转矩,角频率越大,速降落越大,机械特性越软,与直流电动机弱磁调速相似.在基频以下运行时,采取恒压频比的控制办法具有控制简便的优点,但负载变更时定子压降不合,将导致磁通改动,因此需采取定子电压抵偿控制.按照定子电流的大小改动定子电压,以坚持磁通恒定.恒定子磁通：虽然改良了低速性能,但机械特性还是非线性的,仍受到临界转矩的限制.频率变更时,恒定子磁通控制的临界转矩恒定不变 .恒定子磁通控制的临界转差率大于恒压频比控制方法.恒定子磁通控制的临界转矩也大于恒压频比控制方法.控制方法均需要定子电压抵偿,控制要庞杂一些.恒气隙磁通：虽然改良了低速性能,但机械特性还是非线性的,仍受到临界转矩的限制.除了抵偿定子电阻压降外,还应抵偿定子漏抗压降.与恒定子磁通控制方法相比较,恒气隙磁通控制方法的临界转差率和临界转矩更大,机械特性更硬.控制方法均需要定子电压抵偿,控制要庞杂一些.恒转子磁通：机械特性完全是一条直线,可以获得和直流电动机一。