电力拖动自动控制系统期末考试复习

电力拖动自动控制系统期

末考试复习

Final revision on November 26, 2020

电力拖动自动控制系统复习（14电气工程本）

一．题型

填空（20）、选择（10）、简答（30）、计算（40）

二．各章节内容提要

（一）绪论——基本概念

1.运动控制系统的组成（电动机、功率放大与变换装置、控制器、相应的传感器）【P1】【填

空】

2.直流电机的数学模型简单，转矩易于控制。交流电机具有结构简单等优点，但其动态数学模

型具有非线性多变量强耦合的性质。【P3】【填空】

3.转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。【P5】【填空】

4.典型的生产机械负载转矩特性主要包含恒转矩负载特性、恒功率负载特性、风机与泵类负载

特性。【P5】【填空】

（二）第2章

1．基本概念

（1）直流调速转速公式、方法。【P7】【填空】

方法：1）调节电枢供电电压U；

公式：n=U U−U U U

U UΦ

2）减弱励磁磁通Φ；

3）改变电枢回路电阻R

（2）可控直流电源（G-M系统、V-M系统、PWM变换器）【P9】【填空】

（3）增设平波电抗器来抑制电流脉动，总电感量的计算。【P12】【选择题】

三相桥式L=0.693U2

U UUUU

三相半波L=1.46U2

U UUUU

单相桥式L=2.87U2

U UUUU

（4）失控时间的选择【p15】【选择题】

★★★★（5）PWM调速系统的优越性表现【p16】【简答题】

○主电路简单，需要的电力电子器件少；

○开关频率高，电路容易连续，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；

○直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高

（6）不可逆PWM系统中，γ与ρ的关系。【P17】

γ=ρ

（7）泵升电压【P20】【填空题】

对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高

（8）调速系统的稳态性能指标S与D及相互之间的关系。【P21-22】【填空题】

○U UUU、U UUU——额定负载时的最高和最低转速 => D=U UUU

U UUU

○ s =

U U U 0UUU 最低速 => 空载转速 ○ D =U U U U U (1−U ) 例： D =1430∗0.3

115∗(1−0.3)=5.3

★★★★（9）开环系统与闭环系统比较（4点结论）【P29-30】【简答题】

○ 闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。 U UU =

U UU 1+U ○ 闭环系统的静差率要比开环系统小得多。 U UU =U UU 1+U

○ 当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。 U UU =(1+

U )U UU

○ 要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。

★★★★（10）闭环系统能减少稳态转速降的实质问题是什么结合图形分析【P31】【简答题】

闭环系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变

化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降。

（11）反馈控制规律（3点）【P31】【简答题】

○ 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：抵抗扰动，服从给定

○ 系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度

（12）积分与比例积分调节器的作用，无静差的实现。【P35】【填空题】

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。

（13）香农采样定理【P41】

U ≥U U UUU

（14）数字测速方法及特点（3类）【P42-44】【简答/填空题】

1、M 法测速 高速段 n =60U 1UU U

2、T 法测速 低速段 U =

UUU U UU U 3、M/T 法测速 高低速

★★★★（15）电流截止负反馈系统稳态结构图及静特性名称及图形【P48】【简答题】

1、稳态结构图如下：（3分）

2、静特性方程：

当 Id ≤ Idcr )

1()1(*k C RI k C U K K n e d e n

s p +-+=（2分） 当 Id Idcr )1()()

1()

(*k C I R K K R k C U U K K n e d

s s p e com n s p ++-++=（2分） （16）截止电流和堵转电流的选择【填空题】

带有电流截止负反馈的单闭环直流调速系统其静特性通常被称为 挖土机 特性，其中堵转

电流一般取I db l =（～2）I N ，临界截止电流一般取I dcr =（～）I N 。

（17）稳态计算。习题2-9类型【P58】

（三）第3章

★★★★（1）双闭环的起动过程分析（各阶段的名称、转速与电流图形绘制、调节器ASR\ACR 的状态）【P63-64】

起动电流和转速波形：

（4分）

1、电流上升阶段：ASR迅速达到限幅值，电流很快达到最大电流Idm，ACR不饱和以保证电流环的调节作用。（1分）

2、恒流升速阶段：ASR饱和，转速环相当于开环，电流Id恒定略小于Idm，以保证电流环的调节作用以抵消反电动势的影响，转速呈线性增长，最终打到给定值n*值。同时晶闸管也不应饱和使Udom留有余量。（1分）

3、转速调节阶段：转速出现超调，使ASR退饱和，电流下降到略小于IL后马上又升到Id=IL 值，转速也很快达到给定值n*直到稳定。（1分）

（2）双闭环起动过程的特点（3点）【P64】【填空题】

1、饱和非线性控制

2、转速超调

3、准时间最优控制

（3）抗扰性能分析【P64】

★★★★（4）两个调节器的作用【P65】【简答题】

1、转速调节器的作用

○转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压U U∗变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。

○对负载变化起抗扰作用。

○其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。

2、电流调节器的作用

○作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流静静跟随其给

定电压U U∗变化。

○对电网电压的波动起及时抗扰动的作用。

○在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。

○当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，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。

（5）工程设计法

典Ⅰ型、典Ⅱ型系统传递函数，参数关系

二阶最佳、三阶最佳概念

工程近似处理方法

已知系统模型（传递函数），根据给出指标要求按典Ⅰ型、典Ⅱ型系统进行设计，确定调节器的结构和参数（习题3-7）【P94】

双闭环调速系统的工程设计（习题3-8）

（四）第四章

×（1）桥式可逆PWM变换器电路的分析（重载）（脉冲的波形、输出电压、电流波形）【P97】

（2）γ与ρ的关系及与电机运行状态的关系【P98】【选择题】