电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第6、7章
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案对于《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》的学习，在课后应该做一些练习题加以巩固。
一下是给大家的《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案，希望对你有帮助。
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。
(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。
电力传动控制系统 运动控制系统(习题解答)
电力传动控制系统运动控制系统（习题解答）电力传动控制系统-运动控制系统（习题解答）“电力拖动控制系统”习题解答电力传动控制系统――运动控制系统（习题解答）第1章电力传动控制系统的基本结构与共同组成...................................................1第2章电力传动系统的模型.............................................................................13第3章直流传动控制系统............................................................................ .....18第4章交流传动控制系统............................................................................ .....30第5章电力传动控制系统的分析与设计*. (38)－i－“电力拖曳控制系统”习题答疑第1章电力传动控制系统的基本结构与组成1.根据电力传动控制系统的基本结构，详述电力传动控制系统的基本原理和共性问题。
答：电力传动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种传动方式，由于电力传输和变换的便利，使电力传动成为现代生产机械的主要动力装置。
电力传动控制系统的基本结构如图1-1所示，一般由电源、变流器、电动机、控制器、传感器和生产机械（负载）组成。
电源控制指令控制器变流器电动机功率传感器图1-1电力传动控制系统的基本结构电力传动控制系统的基本工作原理是，根据输入的控制指令（比如：速度或位置指令），与传感器采集的系统检测信号（速度、位置、电流和电压等），经过一定的处理给出相应的反馈控制信号，控制器按一定的控制算法或策略输出相应的控制信号，控制变流器改变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机改变转速或位置，再由电动机驱动生产机械按照相应的控制要求运动，故又称为运动控制系统。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第6、7章
第6章习题解答6-1 一台三相笼型异步电动机铭牌数据为：额定电压V U N 380=，额定转速m in /960r n N =，额定频率Hz f N 50=，定子绕组Y 联接。
由实验测得定子电阻Ω=35.0s R ，定子漏感H L s 006.01=，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感H L m 26.0=，转子电阻Ω=5.0'r R ，转子漏感H L r 007.0'1=，转子参数已折合到定子侧，忽略铁心损耗。
（1）．画出异步电动机T 型等效电路和简化等效电路；（2）．额定运行时的转差率N s ，定子额定电流N I 1和额定电磁转矩；（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I ；（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率m s 和临界转矩m T ，画出异步电动机的机械特性。
解：（1）．异步电动机T 型等效电路和简化等效电路R L 'LL 'L（2）．额定运行时的转差率100096041000100N s -==根据简化等效电路，定子额定电流1N I =额定电磁转矩'2113pr e NNn R T Is ω=，其中，160605031000N p f n n ⨯===，12N f ωπ=（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I =（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω和临界转矩em T =异步电动机的机械特性eT ns n 1emms 06-2 异步电动机参数如6-1题所示，画出调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性，计算临界转差率m s 和临界转矩m T ，分析气隙磁通的变化，在额定电流下的电磁转矩，分析在恒转矩负载和风机类负载两种情况下，调压调速的稳定运行范围。
解：调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性T en s临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω12N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N≈23N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N ≈带恒转矩负载L T 工作时，稳定工作范围为0m s s <<，带风机类负载运行，调速范围01s <<。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第五六七章
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范围不大电动机机械特性越软，调速范围越大吗答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0<S<S m 所以调速范围不大。
电动机机械特性越软，调速范围不变，因为S m 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，而在基频以上保存电压恒定答：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，最好是保持每极磁通量为额定值不变。
当频率从额定值向下调节时，必须同时降低E g 使14.44常值SgS N mN E N K f ϕ=⨯⨯=，即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。
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，而认为定子相电压s g U E ≈。
在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。
在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态。
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”方式；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”方式。
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。
电力拖动自动控制系统_运动控制系统思考题答案(阮毅)
电力拖动自动控制系统_运动控制系统思考题答案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。
电力传动控制系统——运动控制系统（习题解答）[汇编]
![电力传动控制系统——运动控制系统（习题解答）[汇编]](https://img.taocdn.com/s3/m/e9dfd3d32dc58bd63186bceb19e8b8f67c1cef9c.png)
电力传动控制系统——运动控制系统（习题解答）第1章电力传动控制系统的基本结构与组成 (1)第2章电力传动系统的模型 (13)第3章直流传动控制系统 (18)第4章交流传动控制系统 (30)第5章电力传动控制系统的分析与设计* (38)第1章电力传动控制系统的基本结构与组成1. 根据电力传动控制系统的基本结构，简述电力传动控制系统的基本原理和共性问题。
答：电力传动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种传动方式，由于电力传输和变换的便利，使电力传动成为现代生产机械的主要动力装置。
电力传动控制系统的基本结构如图1-1所示，一般由电源、变流器、电动机、控制器、传感器和生产机械（负载）组成。
图1-1 电力传动控制系统的基本结构电力传动控制系统的基本工作原理是，根据输入的控制指令（比如：速度或位置指令），与传感器采集的系统检测信号（速度、位置、电流和电压等），经过一定的处理给出相应的反馈控制信号，控制器按一定的控制算法或策略输出相应的控制信号，控制变流器改变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机改变转速或位置，再由电动机驱动生产机械按照相应的控制要求运动，故又称为运动控制系统。
虽然电力传动控制系统种类繁多，但根据图1-1所示的系统基本结构，可以归纳出研发或应用电力传动控制系统所需解决的共性问题：1）电动机的选择。
电力传动系统能否经济可靠地运行，正确选择驱动生产机械运动的电动机至关重要。
应根据生产工艺和设备对驱动的要求，选择合适的电动机的种类及额定参数、绝缘等级等，然后通过分析电动机的发热和冷却、工作制、过载能力等进行电动机容量的校验。
2）变流技术研究。
电动机的控制是通过改变其供电电源来实现的，如直流电动机的正反转控制需要改变其电枢电压或励磁电压的方向，而调速需要改变电枢电压或励磁电流的大小；交流电动机的调速需要改变其电源的电压和频率等，因此，变流技术是实现电力传动系统的核心技术之一。
3）系统的状态检测方法。
电力拖动自动控制系统-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-运动控制系统思考题和课后习题答案(总30页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅伯时）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），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。
第6章 电力拖动自动控制系统 运动控制系统(第5版)
6.3 异步电动机变压变频调速
变压变频调速是改变异步电动机同步转速 的一种调速方法，同步转速随频率而变化
60 f1 601 n1 np 2n p
6.3.1 变压变频调速的基本原理
异步电动机的实际转速
n (1 s)n1 n1 sn1 n1 n
稳态速降
n sn1
6.2 异步电动机调压调速
保持电源频率为额定频率，只改变定
子电压的调速方法称作调压调速。 由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制， 定子电压只能降低，不能升高，故又 称作降压调速。
异步电动机调压调速
调压调速的基本特征：电动机同步转速保 持额定值不变
60 f1N n1 n1N np
气隙磁通 Φ m
' 1 sR R s r
2
s Lls L
2 2 1
' lr
2
U s 可调
电磁转矩与定子电压的平方成正比
6.2.2 异步电动机调压调速 的机械特性
理想空载转速保持为同步转速不变
n0 n1N
临界转差率保持不变
sm Rr' R s2 12 ( Lls L'lr ) 2
三相异步电动机定子每相电动势的有效值
Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
忽略定子绕组电阻和漏磁感抗压降
Us Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
异步电动机的气隙磁通
气隙磁通
Φm Eg / f1 Us / f1
为了保持气隙磁通恒定，应使 或近似为
电力拖动自动控制系统运动控制(四版)课后习题答案,基本全
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 min D 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 Ce rpm ∆==⨯+=(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60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω，Ce=0。
电力拖动自动控制系统运动控制系统课后参考答案第五六七章
思考题5-1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？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工作范围为o<s<s m 所以调速范围不大。
电动机机械特性越软，调速范围不变，因为S m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，而在基频以上保存电压恒定？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，最好是保持每极磁通量为额定值不变。
当频率从额定值向下调节时，必须同时降低E g使) 4.44 N S金讪常值，即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控f 1制方式。
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，而认为定子相电压U s E g。
在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。
在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态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？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” 方式；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”方式。
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：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，以近似补偿定子阻抗压降。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统期末复习重点第6章
与直流调速系统相比，以异步电动机作为执行机构，更加难于理解。
但实际上基于异步电动机的调速系统的基本结构和直流调速系统是一致的。
由于转矩是通电导体在磁场中受力产生的，为了控制转矩，必须兼顾电流和磁场，为了能使电机输出尽量大的转矩，提高带载能力，磁通要工作在接近饱和状态。
因此整个第六章、第七章交流调速部分都是围绕这一问题展开的，如何在维持磁通恒定的情况实现一般性能的转速调节和高性能的转速调节。
第六章基于稳态模型的异步电动机调速系统1. 以异步电动机调压调速为例说明异步电动机调速控制中维持磁通恒定的必要性由机械特性易理解调速原理，但如何解释调压时机械特性变软，临界转矩随电压成平方下降：需结合磁通分析，调压时磁通随电压成反比下降，调压时定子电流也会近似反比下降。
导致电机转矩随着电压下降快速下降。
2. 异步电动机变压变频调速的基本原理（重点，难点）➢异步电动机从额定转速向下调速时，如果单电机频率，显然电机磁通会增加，需要更大的激磁电流。
➢磁通表示单位面积通过的磁力线的多少，为了使电机在整个转速胃内出力最大，总是希望用足铁芯，即使电机调速时磁通一直接近饱和状态，磁通超过饱和状态时会使激磁电流过大，导致损耗过大，磁通增加又很少，为了使电机在整个调速范围内都能输出足够的电磁转矩，最好保持电机气隙磁通恒定，一直接近饱和状态。
➢如何保持气隙磁通恒定？可以从磁通与反电动势关系入手，即式6-11，而电机反电动势不能直接测量，忽略定子绕组和漏抗压降，可以得到式6-12，从而引出恒压频比控制。
并据此分析异步电动机采用恒压频比（书中也称变压变频调速）控制时电压、频率、磁通的变化规律。
3. 异步电动机采用恒压频比（变压变频）控制时的机械特性（重点，难点）➢表征异步电动机机械特性的几个关键参数包括：同步转速、临界转矩（表征最大带载能力）、起动转矩（表征起动带载能力）、线性段斜率（表征机械特性硬度）。
分析变压变频调速时机械特性曲线变化也关注以上方面。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统(_阮毅_陈伯时)课后思考题答案
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。
《电力拖动自动控制系统》-运动控制系统(第三版)习题答案
第一章 闭环控制的直流调速系统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。
（5） 功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。
（6） 直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
1－2 试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的。
答：在制动状态中，为负值，就发挥作用了。
这种情况发生在电动运行过程中需要降速的时候。
这时，先减小控制电压，使d i 2VT 1g U 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压降低。
但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成，很快使电流反向，截止，在d U d E U >d i 2VD on t t ≤＜Ｔ时，2g U 变正，于是导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。
在＜Ｔ+时，关断，2VT T t ≤on t 2VT d i −沿回路4经续流，向电源回馈制动，与此同时，两端压降钳住使它不能导通。
在制动状态中，和轮流导通，而始终是关断的。
1VD 1VD 1VT 2VT 1VT 1VT 在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在关断后经续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时两端电压也降为零，便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。
1VT d i 2VD 2VD 2VT １－３ 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差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”？答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即maxminn D n =其中，和一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。
电力拖动自动控制系统运动控制系统(阮毅陈伯时)课后思考题习题答案章完整版
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。
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。
电力拖动自动控制系统随堂练习
电力拖动自动控制系统.随堂练习第一章绪论·1.1 运动控制系统组成制的是A、双极性;B、单极性C、受限单极性;D、受限双极性参考答案：C3.直流脉宽调速系统的性能优于V-M系统的原因是 ;A、使用了不可控整流电路B、整流电路采用了二极管C、电磁时间常数小D、开关电路滞后时间短参考答案：D第二章转速反馈控制的直流调速系统·2.2 稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性1.系统的静态速降△ned一定时,静差率S越小,则;A 调速范围D越小B 额定转速ned越大C 调速范围D越大D 额定转速ned越大参考答案：A2.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．不确定参考答案：A3.电机的调速范围D可以由以下哪一项表示 ;A． B． C． D．参考答案：C4.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．不确定参考答案：A5.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．准确性参考答案：B6.调速系统的稳态性能指标的是指 ;A、超调量B、调速范围和静差率C、动态降落D、加减速参考答案：B第二章转速反馈控制的直流调速系统·2.3 转速反馈控制的直流调速系统1.异步电动机由电网供电并以电动状态以拖动负载运行时,说法正确的是A从电网输入馈入电功率, 轴上输入机械功率B从电网输入馈出电功率, 轴上输出机械功率C从电网输入馈入电功率, 轴上输出机械功率D从电网输入馈出电功率, 轴上输入机械功率参考答案：C2.异步电机运行时其转子相电动势和频率分别为A,f1 B, sf1 C, sf1 D, f1参考答案：B3.在绕线转子异步电动机转子串电阻调速时,转子电流 Ir 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的关系是A频率相同,相位相同 B频率相同,相位不同C频率不同,相位相同 D频率不同,相位不同参考答案：A第七章绕线转子异步电动机双馈调速系统·7.2绕线型异步电动机串级调速系统1.在异步电动机转子回路附加交流电动势调速的关键就是在转子侧串入的电源要满足A可变频以及不变幅B不变频以及可变幅C可变频以及可变幅D不变频以及不变幅参考答案：C2.绕线异步电机稳定运行时,必有A B C D参考答案：A3.在绕线转子异步电动机转子串电阻调速时,以下说法正确的是A减小β角可以增加电动机转速 B减小β角可以减低电动机转速C调节β角不能实现平滑调速Dβ角的变化与电动机转速无关参考答案：B第七章绕线转子异步电动机双馈调速系统·7.3 串级调速的机械特性3.对于同步电动机,不失速要满足的条件是A 转矩角B 转矩角C 转差频率vs<vsmaxD 以上都不对参考答案：A第八章同步电动机变压变频调速系统·8.2 他控变频同步电动机调速系统1.同步电机他控变频调速系统的特点不包括 ;A结构简单 B 同时多台调速 C 根本上消除失步 D价格低廉参考答案：C2.大功率同步电动机的转速系统,为了保证同步电动机顺利起动,可采用A 恒压频比控制B 调整定子电压C 调整转子电流 D调整定子电源频率参考答案：A第八章同步电动机变压变频调速系统·8.3 自控变频同步电动机调速系统1.对于无刷直流电动机系统,正确的是A 电动机是直流电动机B 系统中的直流电动机通过巧妙设计取消了电刷C 电动机的转子采用瓦型磁钢D 电动机的定子采用瓦型磁钢参考答案：C2.自控变频同步电动机之所以能从根本上杜绝失步现象,是因为根据转子位置直接控制变频装置的;A 输出电压或电流的频率B 输出电压或电流的幅值C 输出电压或电流的相位D 以上都不对参考答案：C3.自控变频同步电动机的组成不包括A 转子位置检测器BQB 速度传感器C 控制器D 逆变器UI参考答案：B。
电力拖动自动控制系统——运动控制系统阮毅第7章习题解答
第 7 章习题解答7-1 按磁动势等效、功率相等的原则，三相坐标系变换到两相静止坐标系的变换矩阵为111C3/ 22 2 2 33 322i AI m cos( t ) ，i BI m cos( t2 ) ，i CI m cos( t2 现有三相正弦对称电流3 ) ，求3变换后两相静止坐标系中的电流 i s 和 i s ，剖析两相电流的基本特点与三相电流的关系。
解：两相静止坐标系中的电流i s 2 11 1 i A2 i A 1 i B1 i C22i B2 2i s333333i C 0 i Bi C2 2 2232 i A23 03i B3i C22此中， i A i B i C 0i s 2 3i A 02 3co s( t )2I m 2i s33i B 3i C 3 32 ) cos(t2[cos( t)]222333cos( t)2I m2j ( t 2 ) j ( t2) j ( t 2 )j ( t2)33 [ e3e3e3e32]223cos( t)2 I m222223jjje j3 e3e3e j te33e j t][2223 cos( t )2I m222j tjt3 j ej3(e 3e 3 ) e223t)2co s(3cos( t )I m 2I m 32)sin( t )2 sin( t )3 sin(3两相电流与三相电流的的频次同样，两相电流的幅值是三相电流的的3倍，两相电流的相2位差。
27-2 两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换阵为cos sin C2s / 2 rsincos将上题中的两相静止坐标系中的电流 i s 和 i s 变换到两相旋转坐标系中的电流i sd 和 i sq ，坐标系旋转速度d dt1 。
分 析 当 1时 ， i sd 和 i sq 的 基 本 特 征 ， 电 流 矢 量 幅 值i si sd 2 i sq 2 与三相电流幅值 I m 的关系，此中是三相电源角频次。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第6章习题解答6-1 一台三相笼型异步电动机铭牌数据为：额定电压V U N 380=，额定转速m in /960r n N =，额定频率Hz f N 50=，定子绕组Y 联接。
由实验测得定子电阻Ω=35.0s R ，定子漏感H L s 006.01=，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感H L m 26.0=，转子电阻Ω=5.0'r R ，转子漏感H L r 007.0'1=，转子参数已折合到定子侧，忽略铁心损耗。
（1）．画出异步电动机T 型等效电路和简化等效电路；（2）．额定运行时的转差率N s ，定子额定电流N I 1和额定电磁转矩；（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I ；（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率m s 和临界转矩m T ，画出异步电动机的机械特性。
解：（1）．异步电动机T 型等效电路和简化等效电路R L 'LL 'L（2）．额定运行时的转差率100096041000100N s -==根据简化等效电路，定子额定电流1N I =额定电磁转矩'2113pr e NNn R T Is ω=，其中，160605031000N p f n n ⨯===，12N f ωπ=（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I =（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω和临界转矩em T =异步电动机的机械特性eT ns n 1emms 06-2 异步电动机参数如6-1题所示，画出调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性，计算临界转差率m s 和临界转矩m T ，分析气隙磁通的变化，在额定电流下的电磁转矩，分析在恒转矩负载和风机类负载两种情况下，调压调速的稳定运行范围。
解：调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性T en s临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω12N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N≈23N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N ≈带恒转矩负载L T 工作时，稳定工作范围为0m s s <<，带风机类负载运行，调速范围01s <<。
6-3异步电动机参数如6-1题所示，若定子每相绕组匝数125=s N ，定子基波绕组系数92.0=S N k ，定子电压和频率均为额定值。
求：（1）．忽略定子漏阻抗，每极气隙磁通量mΦ和气隙磁通在定子每相中异步电动势的有效值g E ；（2）．考虑定子漏阻抗，在理想空载和额定负载时的m Φ和g E ；（3）．比较上述三种情况下，m Φ和g E 的差异，并说明原因。
解：（1）．忽略定子漏阻抗，14.44ΦS g s m N N E f N k ≈=（2）．考虑定子漏阻抗，在理想空载时同（1） 额定负载时，根据简化等效电路，定子额定电流1''111/3/()N N s r N s rU I R R s j L L ω=+++ 111()3Ns s N g U R j L I E ω-+=；1Φ 4.44S g m s N N E f N k =（3）．忽略定子漏阻抗时，不考虑定子漏阻抗压降，理想空载时，定子漏阻抗压降等于零，两者相同。
考虑定子漏阻抗时，定子漏阻抗压降使得m Φ和g E 减小。
6-4 接上题，（1）．计算在理想空载和额定负载时的定子磁通ms Φ和定子每相绕组感应电动势s E ；（2）．转子磁通mr Φ和转子绕组中的感应电动势（折合到定子边）r E ；（3）．分析与比较在额定负载时，m Φ、ms Φ和mr Φ的差异，g E 、s E 和rE 的差异，并说明原因。
解：（1）．定子磁通ms Φ和定子每相绕组感应电动势s E理想空载时，10I =，忽略励磁电流（下同），sE =，1Φ 4.44S s ms s N N E f N k =额定负载时，根据简化等效电路，定子额定电流1111/3N N s r N s rU I R R ω=+ 13Ns N s U R I E -=；1Φ 4.44S s m s N N E f N k =理想空载和额定负载时的（2）．转子磁通mr Φ和转子绕组中的感应电动势（折合到定子边）r E ；理想空载时，10I =，r E =，1Φ 4.44S r mr s N N E f N k =额定负载时，根据简化等效电路，定子额定电流'12''111/3/()N N N s r N s rU I I R R s j L L ω==+++；1Φ 4.44Srmr s N N E f N k =（3）．额定负载时，ΦΦms m mr Φ>>，s g r E E E >>，离电机输入端远的反电势小。
R L 'L6-5 按基频以下和基频以上，分析电压频率协调的控制方式，画出（1）恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性；（2）基频以下电压-频率协调控制时异步电动机的机械特性；（3）基频以上恒压变频控制时异步电动机的机械特性；（4）画出电压频率特性曲线)(f f U =。
解：（1）恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性；（2）基频以下电压-频率协调控制时异步电动机的机械特性；（3）基频以上恒压变频控制时异步电动机的机械特性；eT n 111n n n 15n 14n 基频以上基频以下（4）电压频率特性曲线sU sNU f 1Φ6-6 异步电动机参数同6-1题，逆变器输出频率f 等于额定频率N f 时，输出电压U 等于额定电压N U 。
考虑低频补偿，当频率0=f ，输出电压N U U %10=。
（1）求出基频以下，电压频率特性曲线)(f f U =的表达式，并画出特性曲线；（2）当Hz f 5=时，比较补偿与不补偿的机械特性曲线，两种情况下的临界转矩max e T 。
解：（1）基频以下，电压频率特性曲线0.9()(0.1)N NU f f f U f ==+ sU sNU f 1Φ（2）补偿与不补偿的机械特性曲线，两种情况下的临界转矩m e TeT当Hz f 5=时，补偿后电压0.9(5)(50.1)0.1950N N U f U U ==+=临界转矩em T =不补偿5(5)0.150N N U f U U ===临界转矩em T = 6-7 异步电动机基频下调速时，气隙磁通m Φ、定子磁通ms Φ和转子磁通mr Φ受负载的变换而变化，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相量表达式，若仅采用幅值补偿是否可行，比较两者的差异。
解：（1）．定子磁通ms Φ恒定的电流补偿控制的相量表达式（2）．气隙磁通m Φ恒定的电流补偿控制的相量表达式gls s s E I L j R U ++=11)(ω （3）．转子磁通mr Φ恒定的电流补偿控制的相量表达式'11[()]s s ls lr r U R j L L I E ω=+++精确的补偿应该是幅值补偿和相位补偿，考虑实现方便的原因，也可仅采用幅值补偿。
6-8 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。
解：两电平PWM 逆变器主回路：~采用双极性调制时，忽略死区时间影响，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示下桥臂开通，逆变器输出端电压：1202dx x d x U S u U S ⎧=⎪⎪=⎨⎪-=⎪⎩(21)2dx x U u S =-，以直流电源中点'O 为参考点2()j j A B C u u e u e =++γγs u空间电压矢量图：1u 65u6-9 当三相电压分别为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 ，写出他们的表达式。
解：A,B,C 为定子三相绕组的轴线，定义三相电压空间矢量：2AO j BO j CO u u e u e ===γγAO BO CO u u u合成矢量：2j j AO BO CO u u e u e =++=++γγs AO BO CO u u u u)(0j e A6-10 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。
解：用合成空间矢量表示的定子电压方程式：dtd R ss s s ψi u += 忽略定子电阻的影响，dtd ss ψu ≈dt ∆≈⎰s s ψu ，即电压空间矢量的积分为定子磁链的增量。
当三相电压为正弦对称时，定子磁链旋转矢量)(1ϕωψ+=t j s e s ψ电压空间矢量：1()21j t s eπω++ϕ≈ωψs u6-11 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。
解：直流电压恒定则六个基本电压空间矢量的幅值一定，011121212312000000,3,,,,j s s d d T Nw w t t t t t t u U U e T T T T T T ππ⎧=↑⎪⎪↓⎨⎪↓=+=+↓↓⎪⎩开关周期输出频率u u u1212,,t t T t t ∴↓↓--↑，零矢量作用时间增加，所以插入零矢量可以协调输出电压与输出频率的关系。
1u 02T t u 101T t u6-12 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 的幅值小于直流电压d u ，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。
解：两电平PWM 逆变器有六个基本空间电压矢量，这六个基本空间电压矢量将电压空间矢量分成六个扇区，根据空间角度θ确定所在的扇区，然后用扇区所在的两个基本空间电压矢量分别作用一段时间等效合成期望的输出电压矢量。
6-13 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。
解：由于系统本身没有自动限制起制动电流的作用，因此，频率设定必须通过给定积分算法产生平缓的升速或降速信号，6-14 论述转速闭环转差频率控制系统的控制规律，实现方法以及系统的优缺点。
解：转差频率控制的规律为：（1）在sm s ωω≤的范围内，转矩e T 基本上与s ω成正比，条件是气隙磁通不变。