电力拖动自动控制系统(陈伯时)知识点复习
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电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统
14
第二章
1.双闭环 调速系统拖 动恒转矩负 载在额定情 况下运行, 如调节转速 反馈系数α 使其逐渐减 小时,系统 各环节的输 出量将如何 变化?p54
电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统
15
第二章
4. 在转速,电流双闭环调速系统中,出现电网 电压波动与负载扰动时,哪个调节器起主要调 节作用? p58~59 答: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.
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3
第一章
3. PWM调速系统的开关频率 答: 电力晶体管的开关频率越高,开关动态损 耗越大;但开关频率提高,使电枢电流的脉动 越小,也容易使电流连续,提高了调速的低速 运行的平稳性,使电动机附加损耗减小;从 PWM变换器传输效率最高的角度出发,开关 频率应有一个最佳值;当 开关频率比调速系 统的最高工作频率高出10倍左右时,对系统的 动态特性的影响可以忽略不计.
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22
第六章
1. 异步电动机变频调速系统中,为什么在实现变频的同时必须使电压 也相应地变化(恒压频比的控制方式)?在低频段为什么要对电压进 行提升补偿?在工频以上的范围变频时,电压还应当变化吗?为什么? P158~160
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23
19
第三章
2. 简述8031单片机全数字直流调速系统的工作原理. p100~101 答: 主电路由4个电力晶体管模块构成的H型PWM变换 器. 采用霍尔电流传感器经A/D转换后将电流反馈信号 Ui送给单片机,有四个电力晶体管的基极驱动电路, 内用光电隔离元件使单片机与主电路隔离,测速发电 机的输出电压Un,速度给定信号Un*,经A/D转换 器将模拟量变成数字量后输入单片机,单片机完成转 速,电流的PI调节控制算法,产生与V-M系统调速相 似的输出控制
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4
第一章
4.静差率s与空载转速n0的关系 p19 答:静差率s与空载转速n0成反比,n0下降,s 上升.所以检验静差率时应以最低速时的静差 率 为准.
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5
第一章
5. 反馈控制有静差调速成系统原 理图,各部件的名称和作用. p21 答: ①比较器: 给定值与测速发 电机的负反馈电压比较,得到转速 偏差电压Un. ②比例放大器A:将转速偏差电压 Un放大,产生电力电子变换器 UPE所需的控制电压Uc. ③电力电子变换器UPE:将输入 的三相交流电源转换为可控的直 流电压Ud. ④M电机:驱动电机. ⑤TG发电机:测速发电机检测驱 动电机的转速. ⑥电位器:将测速发电机输出电 压降压,以适应给定电压幅值U*n .
电力传动控制系统
复习课
电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统
1
第一章
1.脉宽调制 p11 答: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.
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2
第一章
2. 直流蓄电池供电的电流可反向的 两象限直流斩波调速系统,已知:电源 电压Us=300V,斩波器占空比为30%, 电动机反电动势E=100V,在电机侧 看,回路的总电阻R=1 .问蓄电池 的电流Id是多少?是放电电流还是充 电电流? p13 答:因斩波电路输出电压u0的平均值: U0=ρ×Us=30%×300=90 V < Ea Id=( U0- E)/ R=(90-100)/1=-10A 是充电电流,电动机工作在第Ⅱ象限 的回馈制动状态, 直流蓄电池吸收能 量.
第六章
2问: 变频器调速系统一般分为哪几类? P165-168 答:(1)变频调速系统一般可分为交流—交流 变频和交流—直流—交流变频两大类,一般常 用的都是交流—直流—交流变频器. (2)按中间回路对无功能量处理方式的不同分 为电压型和电流型两类; (3)按控制方式的不同分为U/f比例控制,转 差频率控制及矢量控制等三类.
8
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8
第一章
9.闭环控制系统具有良好的抗扰能力和控制 精度的原因 答:闭环控制系统是建立在负反馈基础上,按 偏差进行控制.当系统中由于某种原因使被控 量偏离希望值而出规偏差时,必定产生一个相 应的控制作用去减小或消除这个偏差,使被控 制量与希望值趋于一致,所以闭环控制系统具 有良好的抗扰动能力和控制精度.
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第二章
5.转速电流双闭环系统中,转速调节器,电流调节器的作用? p59 答: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Un＊变化?稳态无静差. 2) 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 ASR ACR 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Un＊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.
上述过程循环往复,宣至U=0为止.
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11
第一章
13.反馈控制系统为什么极性不能接错 答:控制系统一般都是负反馈系统.如果错接成正反 馈系统,对调速系统造成超速"飞车"或振荡等故障, 后果非常严重. 14.截流环节的主要作用和物理实现的方法 P28~2源自文库 答: 电流截止负前(反)馈的作用是:(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有:(1)比较电压法;(2)稳压 管法;(3)封锁运放法.
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第一章
6.分析转速负反馈单闭环调速系统的基本性质,说明 单闭环调速系统能减少稳态速降的原因,改变给定电 压或者调整转速反馈系数能否改变电动机的稳态转速? 为什么? P23~25 答:负反馈单闭环调速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的变 化. K KU RI n= 稳态转速为: C (1 + K ) C (1 + K ) = n n 从上式可可得:改变给定电压能改变稳态转速;调 整转速反馈系数,则K也要改变,因此也能改变稳态 转速.
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第三章
1.数字PWM调速系统与PWM调速系统有多 大差异? P97~98 答: 两者之间没有本质的区别,主要区别是全 数字PWM调速系统的控制电路应用微机控制, 而一般PWM调速的控制电路应用集成电路控 制,(当然其控制性能比微机控制要差很 多).
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第二章
6.直流调速系统有哪些主要性能指标? p19, p62 答:直流调速系统主要性能指标包括静态性能指标和 动态性能指标两个部分. 静态主要性能指标有阔速范围D,静差率s,nN.动 态性能指标分成给定控制信号和扰动信号作用下两类 性能指标.给定控制信号作用下的动态性能指标有上 升时间tr,调节时间ts (亦称过滤过程时间)和超调量σ %.扰动信号作用下的动态性能指标有最大动态速降 Nmax,恢复时间tv.
p s * n d 0 cl cl e e
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第一章
7.闭环空载转速n0b比开环空载转速n0k小多少?如何 保证n0b=n0k p23 答: n0b是n0k的1/(1+K).欲使n0b=n0k有两种办法: (1)若给定电源可变,则 U gb = U gk (1 + K ) . (2)一般不能改变给定电源,则在控制器中引入KP 为好.
13
第一章
16.比例积分(PI)调节器的特点 p42 答:PI调节器的输出电压U0由两部分组成.第 一部分KPUi是比例部分,第二部分 是积分部 分.当t=0突加Ui瞬间,电容C相当于短路,反 馈回路只有电阻Rf,此时相当于P调节器,输出 电压 ,随着电容C被充电开始积分, 输出电压U0线性增加,只要输入Ui继续存在, U0一直增加饱和值(或限幅值)为止.
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第一章
12.试说明转速负反馈调速系统工作原理. 答:转速负反馈直流调速系统由转速给定,转速调节器ASR,触 发器GT,晶闸管变流器V,测速发电机TG等组成; 当电动机负载TL增加时,电枢电流Id也增加,电枢回路压降增加, 电动机转速下降,则转速反馈电压Ufn也相应下降,而转速给定电压 Ugn不变,U=Ugn-Ufn增加.转速调节器ASR输出Uc增加,使控制 角α减小,晶闸管整流装置输出电压Ud增加,于是电动机转速便相 应自动回升,其调节过程可简述为:
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第六章
4.异步电动机变频调速系统常用的主电路形式有哪 几种?并画出它们的简图. 答:间接变频装置(交-直-交变频装置) 和直接变额装置(交—交—变频装置).
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第四章
1.什么叫环流?有环流可逆系统和无环流可逆系统相比较,有何优 缺点?并说明有环流可逆系统的适用场合. P124,P129 答:只限于两组晶闸管之间流通的短路电流称为环流. 环流具有二重性,缺点是:环流会显著地加重晶闸管和变压器的 负担,增加无功损耗,环流过大会损坏晶闸管,影响系统安全工 作.环流有可供利用之处,在电动机空载或轻栽时,环流可以保 证晶闸管装置工作在电流连续区,避免了电流断续引起的非线性 状况对系统动,静态性能的影响.环流还具有保证可逆系统的电 流实现无间断反向,加快反向时的过渡过程之优点. 适用于中小容量系统, 有较高快速性能要求的系统.
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第1章 章
15.有静差系统与无差系统的区别 P40～42 答:根本区别在于结构上(控制器中)有无积分 控制作用,PI控制器可消除阶跃输入和阶跃扰 动作用下的静差,称为无静差系统,P控制器 只能降低静差,却不能消除静差,故称有静差 系统.
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第一章
10.闭环控制系统一般由哪几部分组成?有哪些作用量和 被控制量? 答:闭环控制系统一般由给定元件,比较元件,放大校正 元件,执行元件,被控对象,检测反馈元件等组成.系统 有给定量(输入量),反馈量,控制量,扰动量,被控量(输 出量). 11.调速系统中的调节器常用输出限幅电路有哪几种? 答:调节器放大器的输出限幅电路常用输出限幅电路有: (1)输出外限幅电路:二极管箝位的输出限幅电路. (2)反馈限幅电路:二极管箝位反馈限幅电路,三极管 箝位反馈限幅电路,稳压管箝位反馈限幅电路.
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第四章
3.可逆直流调速系统对逻辑装置的基本要求 p131 答:(1)在任何情况下,绝对不允许同时开放正反两组晶闸管变流 器的触发脉冲,必须是一组晶闸管变流器触发脉冲开放工作时, 另一组晶闸管变流器触发脉冲封锁而关断. (2)逻辑装置根据转矩极性信号(Ui＊)和零电流信号进行逻辑判断. 当转矩极性信号(Ui＊)改变极性时,必须等到有零电流信号后,才 允许进行逻辑切换. (3)为了系统工作可靠,在检测出"零电流信号"后再经过"关 断等待时间t1" (t1=2~3ms)延时后才能封锁原工作组晶闸管的触发 脉冲,再经过"触发等待时间t2"延时后,才能开放另一待工作组晶 闸管的触发脉冲.
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第六章
3.通用变颇器一般分为哪几类?在选用通用变 频器时主要按哪些方面进行考虑? 答:通用变频器通常分为简易型,多功能型, 高性能型等三类,在选择变频器时,一般根据 用途和需要进行选择,主要从变频器的类型, 性能和功能,容量的大小及输出电流大小等几 方面来进行考虑.
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第二章
1.双闭环 调速系统拖 动恒转矩负 载在额定情 况下运行, 如调节转速 反馈系数α 使其逐渐减 小时,系统 各环节的输 出量将如何 变化?p54
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4. 在转速,电流双闭环调速系统中,出现电网 电压波动与负载扰动时,哪个调节器起主要调 节作用? p58~59 答: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.
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3. PWM调速系统的开关频率 答: 电力晶体管的开关频率越高,开关动态损 耗越大;但开关频率提高,使电枢电流的脉动 越小,也容易使电流连续,提高了调速的低速 运行的平稳性,使电动机附加损耗减小;从 PWM变换器传输效率最高的角度出发,开关 频率应有一个最佳值;当 开关频率比调速系 统的最高工作频率高出10倍左右时,对系统的 动态特性的影响可以忽略不计.
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第六章
1. 异步电动机变频调速系统中,为什么在实现变频的同时必须使电压 也相应地变化(恒压频比的控制方式)?在低频段为什么要对电压进 行提升补偿?在工频以上的范围变频时,电压还应当变化吗?为什么? P158~160
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第三章
2. 简述8031单片机全数字直流调速系统的工作原理. p100~101 答: 主电路由4个电力晶体管模块构成的H型PWM变换 器. 采用霍尔电流传感器经A/D转换后将电流反馈信号 Ui送给单片机,有四个电力晶体管的基极驱动电路, 内用光电隔离元件使单片机与主电路隔离,测速发电 机的输出电压Un,速度给定信号Un*,经A/D转换 器将模拟量变成数字量后输入单片机,单片机完成转 速,电流的PI调节控制算法,产生与V-M系统调速相 似的输出控制
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第一章
4.静差率s与空载转速n0的关系 p19 答:静差率s与空载转速n0成反比,n0下降,s 上升.所以检验静差率时应以最低速时的静差 率 为准.
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第一章
5. 反馈控制有静差调速成系统原 理图,各部件的名称和作用. p21 答: ①比较器: 给定值与测速发 电机的负反馈电压比较,得到转速 偏差电压Un. ②比例放大器A:将转速偏差电压 Un放大,产生电力电子变换器 UPE所需的控制电压Uc. ③电力电子变换器UPE:将输入 的三相交流电源转换为可控的直 流电压Ud. ④M电机:驱动电机. ⑤TG发电机:测速发电机检测驱 动电机的转速. ⑥电位器:将测速发电机输出电 压降压,以适应给定电压幅值U*n .
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第一章
1.脉宽调制 p11 答: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.
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第一章
2. 直流蓄电池供电的电流可反向的 两象限直流斩波调速系统,已知:电源 电压Us=300V,斩波器占空比为30%, 电动机反电动势E=100V,在电机侧 看,回路的总电阻R=1 .问蓄电池 的电流Id是多少?是放电电流还是充 电电流? p13 答:因斩波电路输出电压u0的平均值: U0=ρ×Us=30%×300=90 V < Ea Id=( U0- E)/ R=(90-100)/1=-10A 是充电电流,电动机工作在第Ⅱ象限 的回馈制动状态, 直流蓄电池吸收能 量.
第六章
2问: 变频器调速系统一般分为哪几类? P165-168 答:(1)变频调速系统一般可分为交流—交流 变频和交流—直流—交流变频两大类,一般常 用的都是交流—直流—交流变频器. (2)按中间回路对无功能量处理方式的不同分 为电压型和电流型两类; (3)按控制方式的不同分为U/f比例控制,转 差频率控制及矢量控制等三类.
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9.闭环控制系统具有良好的抗扰能力和控制 精度的原因 答:闭环控制系统是建立在负反馈基础上,按 偏差进行控制.当系统中由于某种原因使被控 量偏离希望值而出规偏差时,必定产生一个相 应的控制作用去减小或消除这个偏差,使被控 制量与希望值趋于一致,所以闭环控制系统具 有良好的抗扰动能力和控制精度.
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第二章
5.转速电流双闭环系统中,转速调节器,电流调节器的作用? p59 答: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Un＊变化?稳态无静差. 2) 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 ASR ACR 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Un＊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.
上述过程循环往复,宣至U=0为止.
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13.反馈控制系统为什么极性不能接错 答:控制系统一般都是负反馈系统.如果错接成正反 馈系统,对调速系统造成超速"飞车"或振荡等故障, 后果非常严重. 14.截流环节的主要作用和物理实现的方法 P28~2源自文库 答: 电流截止负前(反)馈的作用是:(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有:(1)比较电压法;(2)稳压 管法;(3)封锁运放法.
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第一章
6.分析转速负反馈单闭环调速系统的基本性质,说明 单闭环调速系统能减少稳态速降的原因,改变给定电 压或者调整转速反馈系数能否改变电动机的稳态转速? 为什么? P23~25 答:负反馈单闭环调速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的变 化. K KU RI n= 稳态转速为: C (1 + K ) C (1 + K ) = n n 从上式可可得:改变给定电压能改变稳态转速;调 整转速反馈系数,则K也要改变,因此也能改变稳态 转速.
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第三章
1.数字PWM调速系统与PWM调速系统有多 大差异? P97~98 答: 两者之间没有本质的区别,主要区别是全 数字PWM调速系统的控制电路应用微机控制, 而一般PWM调速的控制电路应用集成电路控 制,(当然其控制性能比微机控制要差很 多).
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第二章
6.直流调速系统有哪些主要性能指标? p19, p62 答:直流调速系统主要性能指标包括静态性能指标和 动态性能指标两个部分. 静态主要性能指标有阔速范围D,静差率s,nN.动 态性能指标分成给定控制信号和扰动信号作用下两类 性能指标.给定控制信号作用下的动态性能指标有上 升时间tr,调节时间ts (亦称过滤过程时间)和超调量σ %.扰动信号作用下的动态性能指标有最大动态速降 Nmax,恢复时间tv.
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第一章
7.闭环空载转速n0b比开环空载转速n0k小多少?如何 保证n0b=n0k p23 答: n0b是n0k的1/(1+K).欲使n0b=n0k有两种办法: (1)若给定电源可变,则 U gb = U gk (1 + K ) . (2)一般不能改变给定电源,则在控制器中引入KP 为好.
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第一章
16.比例积分(PI)调节器的特点 p42 答:PI调节器的输出电压U0由两部分组成.第 一部分KPUi是比例部分,第二部分 是积分部 分.当t=0突加Ui瞬间,电容C相当于短路,反 馈回路只有电阻Rf,此时相当于P调节器,输出 电压 ,随着电容C被充电开始积分, 输出电压U0线性增加,只要输入Ui继续存在, U0一直增加饱和值(或限幅值)为止.
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12.试说明转速负反馈调速系统工作原理. 答:转速负反馈直流调速系统由转速给定,转速调节器ASR,触 发器GT,晶闸管变流器V,测速发电机TG等组成; 当电动机负载TL增加时,电枢电流Id也增加,电枢回路压降增加, 电动机转速下降,则转速反馈电压Ufn也相应下降,而转速给定电压 Ugn不变,U=Ugn-Ufn增加.转速调节器ASR输出Uc增加,使控制 角α减小,晶闸管整流装置输出电压Ud增加,于是电动机转速便相 应自动回升,其调节过程可简述为:
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第六章
4.异步电动机变频调速系统常用的主电路形式有哪 几种?并画出它们的简图. 答:间接变频装置(交-直-交变频装置) 和直接变额装置(交—交—变频装置).
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第四章
1.什么叫环流?有环流可逆系统和无环流可逆系统相比较,有何优 缺点?并说明有环流可逆系统的适用场合. P124,P129 答:只限于两组晶闸管之间流通的短路电流称为环流. 环流具有二重性,缺点是:环流会显著地加重晶闸管和变压器的 负担,增加无功损耗,环流过大会损坏晶闸管,影响系统安全工 作.环流有可供利用之处,在电动机空载或轻栽时,环流可以保 证晶闸管装置工作在电流连续区,避免了电流断续引起的非线性 状况对系统动,静态性能的影响.环流还具有保证可逆系统的电 流实现无间断反向,加快反向时的过渡过程之优点. 适用于中小容量系统, 有较高快速性能要求的系统.
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第1章 章
15.有静差系统与无差系统的区别 P40～42 答:根本区别在于结构上(控制器中)有无积分 控制作用,PI控制器可消除阶跃输入和阶跃扰 动作用下的静差,称为无静差系统,P控制器 只能降低静差,却不能消除静差,故称有静差 系统.
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第一章
10.闭环控制系统一般由哪几部分组成?有哪些作用量和 被控制量? 答:闭环控制系统一般由给定元件,比较元件,放大校正 元件,执行元件,被控对象,检测反馈元件等组成.系统 有给定量(输入量),反馈量,控制量,扰动量,被控量(输 出量). 11.调速系统中的调节器常用输出限幅电路有哪几种? 答:调节器放大器的输出限幅电路常用输出限幅电路有: (1)输出外限幅电路:二极管箝位的输出限幅电路. (2)反馈限幅电路:二极管箝位反馈限幅电路,三极管 箝位反馈限幅电路,稳压管箝位反馈限幅电路.
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3.可逆直流调速系统对逻辑装置的基本要求 p131 答:(1)在任何情况下,绝对不允许同时开放正反两组晶闸管变流 器的触发脉冲,必须是一组晶闸管变流器触发脉冲开放工作时, 另一组晶闸管变流器触发脉冲封锁而关断. (2)逻辑装置根据转矩极性信号(Ui＊)和零电流信号进行逻辑判断. 当转矩极性信号(Ui＊)改变极性时,必须等到有零电流信号后,才 允许进行逻辑切换. (3)为了系统工作可靠,在检测出"零电流信号"后再经过"关 断等待时间t1" (t1=2~3ms)延时后才能封锁原工作组晶闸管的触发 脉冲,再经过"触发等待时间t2"延时后,才能开放另一待工作组晶 闸管的触发脉冲.
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3.通用变颇器一般分为哪几类?在选用通用变 频器时主要按哪些方面进行考虑? 答:通用变频器通常分为简易型,多功能型, 高性能型等三类,在选择变频器时,一般根据 用途和需要进行选择,主要从变频器的类型, 性能和功能,容量的大小及输出电流大小等几 方面来进行考虑.