(完整版)电力拖动自动控制系统的重点复习

1.运动控制系统是由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，交流调速系统取代

直流调速系统已成为不争的事实。

2.V-M系统：晶闸管整流器—电动机调速系统；SPVWM：电压空间矢量PWM控制

3.直流PWM调速系统：脉宽调整变换器—直流电动机调速系统；

脉宽调制变换器的作用是：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

4.泵升电压：当系统工作在逆变状态时，会对滤波电路中滤波电容进行充电，使电容两端电压升高

5.静特性：表示闭环系统电动机转速与负载电流（转矩）间的稳态关系

6.有静差调速系统：在比例控制调速系统中，存在扰动引起的稳态误差；

7.无静差调速系统：对于积分控制和比例积分控制系统，由阶跃扰动引起的稳态误差为0；

8.电流截止负反馈：当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反

馈起作用控制转速。

9.准时间最优控制：在设备物理上的允许条件下，实现最短时间的控制；

10.双闭环调速系统：在电流、转速反馈控制系统中，从闭环结构上看，由电流环在里面构成的内环和由

转速环在外面构成的外环，两个闭环构成的控制系统称作双闭环调速系统；

11.可逆调速系统：可以实现电机正反转，具有四象限运行功能的调速系统称为可逆调速系统；

12.环流的定义：采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置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

（1）静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。

瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。

（2）动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。

两种抑制环流方法：（1）只要实行α≥β配合控制就能保证消除直流平均环流。

（2）可在环流回路中串入环流（均衡）电抗器，抑制瞬时脉动环流

13.双极式控制的桥式可逆PWM变换器有下列优点：

（1）电流一定连续；（2）可使电动机在四象限运行；（3）电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区；（4）低速平稳性好，系统的调速范围大；（5）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。

14.转差频率控制系统调速：在转差率s 很小的范围内，只要能够维持气隙磁通φm不变异步电机的转矩

就近似与转差角频率ωs成正比，即在异步电机中，控制转差率就代表了控制转矩。

15.脉冲宽度调制（PWM）：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

16.SPWM 控制方式：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。

17.电压空间矢量PWM（SVPWM）的基本思想：按空间矢量的平行四边形合成法则，用相邻的两个有效

工作矢量合成期望的输出矢量。

18.电流截止负前反馈的作用：(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：(1)比较电压法;(2)稳压管法;(3)封锁运放法

19.PID 控制器各环节的作用是：

(l) 比例环节P：成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦出现，控制器立即产生控制作用，以便减少偏差，保证系统的快速性。

(2) 积分环节I：主要用于消除静差，提高系统的控制精度和无差度。

(3) 微分环节D：反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号变得过大之前，在系统中引入一个早期修

正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。

20.反馈控制规律（转速反馈闭环调速系统的三个基本特性）。

（1）比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统（2）反馈控制系统的作用是：抵抗扰动, 服从给定（3）系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度

21. 双闭环直流调速系统中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U n *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U n *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

22. 双闭环调速系统，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

23. 交流异步电动机数学模型具有高阶、非线性、强耦合、多变量的性质。异步电动机的动态模型由磁链

方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成。磁链方程和转矩方程为代数方程，电压方程和运动方程为微分方程。

24. 试述双闭环直流调速系统起动过程的三个阶段和三个特点，以及性能指标。

答：(1) 三个阶段：第 1 阶段为电流上升阶段，第 2 阶段为恒流升速阶段，第 3 阶段为转速调节阶段。

(2)三个特点：饱和非线性控制，准时间最优控制，转速超调。

(3)性能指标：稳态调速性能指标，动态性能指标；

稳态性能指标：调速范围、静差率；

动态性能指标：跟随性能指标（上升时间、超调量、调节时间）、抗扰性能指标（动态降落、恢复时间）

25. 转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是什么？

答：1) 饱和非线性控制

ASR 饱和，转速环开环，恒值电流调节的单闭环系统；

ASR 不饱和，转速环闭环，无静差调速系统.

2）准时间最优控制，恒流升速可使起动过程尽可能最快。

3）转速超调：只有转速超调才能使 ASR 退饱和。

26. 调节器的设计过程可以简化为两步：

第一步：先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足所需的稳态精度。

第二步：再选择调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。

27. 电力电子变压变频器分类：交-直-交变频器、交-交变频器

交-直-交变频器：先将恒压恒频的交流电整成直流，再将直流电逆变成电压与频率均为可调的交流，称作间接变频。

交-交变频器：将恒压恒频的交流电直接变换为电压与频率均为可调的交流电，无需中间直流环节，称作直接变频

28. 转差频率控制的转速闭环变压变频调速系统结构原理图

两个转速反馈:

转速外环为负反馈，ASR 为转速调节器，一般

选用PI 调节器，转速调节器ASR 的输出转差

频率给定相当于电磁转矩给定。

内环为正反馈，将转速调节器ASR 的输出信

号转差频率给定与实际转速相加，得到定子频

率给定信号**1s ωωω=+

29. 转差频率控制系统突出的特点或优点：转差角频率与实测转速相加后得到定子频率。在调速过程中，