电力拖动自动控制系统思考题答案6526.pdf

第2章

三、思考题
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。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波
电容的容量，或采用泵升电压限制电路。
2-9在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？
答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢
电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增
加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。
2-10静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。
答：D=ns/△n（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，而机
NN
械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。
2-11调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？
答：D=ns/△n（1-s）因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许的调速
NN
范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围，则在一定静态速降下，允许的最小
转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。
2-12转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如
果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁
发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？（已验证）
答：转速单闭环调速系统增加了转速反馈环节（由转速检测装置和电压放大器构成），可
获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而保证在一定静差率下，能够提高调速范围。改
变给定电压能改变电动机转速。因为改变给定电压则改变实际转速反馈电压与给定电压
的偏差，从而改变电力电子变换器的输出电压，即改变电动机的电枢电压，改变了转速。调
节转速反馈系数而不改变给定电压能改变转速。因为改变转速反馈系数则改变实际转速
反馈电压，而给定电压不变，则电压偏差改变，从而电力电子变换器输出电压改变，即电
动机电枢电压改变，转速改变。若测速发电机励磁发生变化，则反馈电压发生变化，当给
定电压一定时，则电压偏差发生变化，从而转速改变。故系统无克服测速发电机励磁发生
变化干扰的能力。
2-13为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的
输入偏差电压△U=0时，调节器的输出电压是多少？它决定于哪些因素？
答：因为积分调节器能在电压偏差为零时仍有稳定的控制电压输出，从而克服了”比例调节
器必须要存在电压偏差才有控制电压输出”这一比例控制的调速系统存在静差的根本原
因。当积分调节器的输入偏差电压为△U=0时，调节器输出电压应为