运控

1．简述开环系统机械特性和闭环系统静特性之间的关系。（8分）

1答：（1）闭环系统静性可以比开环系统机械特性硬得多。（2）如果比较同一的

开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小得多。（3）当要求的静差率一定时，

闭环系统可以大大提高调速范围。（4）要取得上述三项优势，闭环系统必须设置

放大器。共8分

2．在直流可逆系统中的环流分为哪几种类型？有那些危害和益处，抑制环流的方法是什么？2答：有静态环流和动态环流，前者又分为直流环流和脉动环流。2分

环流加重了晶闸管和变压器的负担，消耗无用功率，增大了损耗，不过若控制得

当，能解决电流断续问题，改善系统静动态特性。2分

直流平均环流可用 ≥ 配合控制消除，瞬时脉动环流串入环流电抗器抑制。

3．分析位置随动系统和调速系统的异同。（6分）

3 答：随动系统和调速系统一样，都是反馈控制系统，即通过对输出量和给定量

的比较，组成闭环控制，两者的控制原理是相同的。2分

它们的主要区别在于，调速系统的主要作用是保证稳定和抵抗扰动，给定量为恒

值；而伺服系统要求输出量准确跟随给定量的变化，更突出快速响应能力。2分

总起来看，稳态精度和动态稳定性是两种系统都必须具备的，但在动态性能

中，调速系统多强调抗扰性，而伺服系统则更强调快速跟随性能。

4．何谓软起动器？与变频器有什么区别？各用于什么场合，交流异步电动机

采用软起动器有什么好处？（8分）

答：软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体

的新颖电机控制装置（2分）.变频器同时改变输出频率与电压，软启动只改变输

出电压，不改变频率，变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵

得多，结构也复杂（3分）。

软启动器用于需降压启动和停止的场合，变频器用于调速（1 分）。软起动

器能控制起动电流及起动时间，避免电流过大对电网电器设备的损害，使起动过

程平滑，轻载空载时节能效果显著。

5．简述交-交变频器的定义，原理。适用于什么场合？为什么？（8分）

5答：是指没有中间直流环节，把频率固定的交流电源直接变换成频率电压连续可调的交流电的装置（2 分）。单相电路有两组反并联晶闸管变流器组成，调节

控制角 从90°-0°-90°连续进行交变的相位控制，由正组提供正半周输出，反

组提供负半周输出交流电，改变控制角 变化的快慢，可以控制交流电的频率，

改变控制角 的大小，可以控制交流电输出的幅值（4分）。因其效率较高，输入

功率因数低，所用元件多，输出频率受限，最高输出频率不超过电网的1/2（1 分）。所以常用于一般用于轧机主传动，球磨机，水泥回转窑等大容量、低转速

场合。

6．分析解释矢量控制系统与直接转矩控制系统的优缺点。（7）

6 答：DTC系统和VC系统都是已获实际应用的高性能交流调速系统。两者都

采用转矩（转速）和磁链分别控制，但两者在控制性能上却各有千秋。VC系

统强调Te 与Ψr的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器；实行连续控制，

可获得较宽的调速范围；但按Ψr 定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系

统的鲁棒性。（4分）

DTC系统则实行Te 与Ψs 砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构；控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响；但不可避免地产生转

矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。

三．写出三种电压频率协调控制方法，画出它们的机械特性并分析特点（10

分）

答：U1/ 1=恒值控制，Eg/ 1=恒值控制，Er/ 1=恒值控制3分

三种恒值控制机械特性曲线如图，他们的机械特性都是平移的；

U1/ 1=恒值控制，最大转矩Temax 随 1 降低而减小，低频时带载能力差；

E1/ 1=恒值控制，最大转矩恒定，与 1 无关，机械特性线性段范围较宽；

E’r/ 1=恒值控制，机械特性是一条向下倾斜的直线，类似直流调速系统。

四．在转速、电流双闭环调速系统中，调节器ASR，ACR均采用PI调节器。

当ASR输出达到Uim * ＝10，主电路电流达到最大电流100A。当负载电流由20A 增加到30A时，试问：（7分）

（1）Ui * 应如何变化？

（2）Uc 应如何变化？

（3）Uc 值由哪些条件决定?

五．双闭环直流调速系统如下图所示，ASR 和ACR 均采用PI 调节器。并设置有限幅输出电路。（13分）

（1）标出正向稳定运行时图中所示各信号的极性。

（2）为什么要设置ASR和ACR 限幅电路？

（3）系统额定运行时，转速反馈突然断线，系统运行情况如何？

（4）如果转速反馈线接反，系统运行情况如何？

（5）双闭环调速与单闭环调速相比在性能上有哪些改进？

1旋转变流机组，静止式可控整流器，直流斩波器或脉宽调制变换器；2

≥ ，瞬时脉动，环流电抗器；3 输入偏差量的现状，输入偏差量的全部历史；4 180°导通型，3，死区时间；5上升，饱和，加速度，线性增长，超调，饱和；6磁通，转矩，电压，功率；7 高阶，非线性，强耦合；8在不同坐标下所产生的磁动势完全一致；9抗扰性能，跟随性能。