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电力拖动自动控制系统总复习例题

江苏科技大学电子信息学院自动控制系统复习题
得分
直流电机可逆调速系统有几种方案，其理论依据是什么？
欲使电机可逆运行，其产生的电磁转矩必需能够反向，根据直流电机的电磁转矩方程
，可逆方案有：
=1\*GB3①励磁反接，即改变Ф的极性
=2\*GB3②电枢反接，即改变Id的极性
在改变f1的交流电机变频调速系统中，常用的控制规律有哪些？
在交流电动机变频调速系统中，为保持Ф为常数，常采用下列控制方式：
=1\*GB3①U1/f1=constant=2\*GB3②Eg/f1=constant=3\*GB3③。
什么是泵升电压？有何危害？如何进行抑制？
答：在直流脉宽调速系统PWM中的直流斩波器和交流脉宽调速系统SPWM中的交-直-交逆变器中，因为前部的整流部分是三相桥式不可控整流桥，决定了电流的单方向流通，也即决定了不能通过三相整流桥实现能量往电网的回馈。因此当负载的能量需要转移时，只能将其机械动能转化为电能储存在电容中，这样就会使电容上的电压随电能的增加而升高，这种现象统称为泵升电压。过高的泵升电压会直接损坏功率器件，因此需要引入泵升电压抑制器，通过电压比较环节对电容进行采样，当电容上的电压高过允许值时，通过强制放电电路对其进行放电，直到低于允许值为止。
什么是矢量控制？其实质是什么？
答：在多变量异步电动机数学模型中，通过3s/2s，2s/2s，2s/2r等坐标变换，将三相电动机模型等小便画等效变换成类似于直角坐标系下的直流电机的数学模型，然后按着直流电机的控制方式进行控制，将这种直流电机方式下的控制变量再经过坐标的逆变换，变换成交流电动机所需的输入三相变量。
其实质就是利用成熟的直流电机的控制方式，将交流电机模型变换成直流电机摸型进行控制的一种交流电机控制技术。
什么是SPWM脉宽调制
根据采样定理，冲量相等而形状不同的窄脉冲，加在惯性环节上时，其效果相同的的理论，用一系列的宽度按正弦规律变化的矩形脉冲序列，当正弦波的幅值发生变化时，各矩形脉冲的幅值在不变的条件下，其宽度随之发生变化这种脉冲的宽度按正弦规律变化并和正弦波等效的矩形脉冲序列叫SPWM波形，采用此方式的控制叫SPWM脉宽调制。
转速电流双闭环直流调速系统的起动过程曲线（电流、转速），并给出各个阶段的特征量，并在图中标出各阶段
答：I，n=0,Id=0Id=Idm
II,I终态IdId=Idm，N首次达n=n*
III,II终态Id=Idl，n=n*
IV稳定运行与III终态。
请写出三相异步电动机多变量数学模型表达式

得分

某双闭环直流调速系统的电流环ACR已经设计完成，转速环的动态结构图如图所示，试选h=5，按典型Ⅱ型系统设计转速环ASR。
Id
_
U*n
U*n+
ASR
0.0055

-IL
n

_
n
U*n/0.005
ASR

解:结构图可以进一步简化，如下所示：
典型Ⅱ型系统的传递函数为：
为PI调节器
且,kp=3。
按典型Ⅱ型系统设计的PI调节器ASR的传递函数为：
有一V-M调速系统，电动机为：Ped=2.5KW，Ued=220V，Ied=15A，ned=1500rpm，Rs=2Ω，整流装置内阻Rn=1Ω，Ks=30，要求系统调速范围D=20，静差率s=10%。
求：1.计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。
2.采用转速负反馈构成闭环系统，试画出系统的静态结构图。
3.调整该系统，使当Ugd=20V时，转速n=1000rpm，则转速反馈系数应为多少？
4.计算所需的放大器放大倍数。
解：1.
开环系统的静态速降为：

调速系统所允许的静态速降为：

2.采用转速负反馈的静态结构图如下图所示：
IdRΣ
__
ud
-
ufn
ugn+
Kp
Ks
1/Ce

n

3.当Ued=20V，n=1000rpm，则转速负反馈系数为：

4.闭环系统的开环放大倍数为：
，
所需放大器放大倍数为：
5．某系统的传递函数，用串联校正使之成为典型Ⅰ型系统，试确定调节器及其参数并化除幅频特性，要求校正后ωc=10.5。
解：对高频小惯性环节做合并处理，原系统变为：

当采用PI调节器时，PI调节器的传递函数为
，则校正后系统的开环传递函数为：
，当要求ωc=10.5
即ωc=10.5=12KP，KP=10.5/12=0.875。因此所选用的调节器的传递函数为：

某可控硅双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据为：
电动机D：Ped=550KW、Ued=750V、Ied=780A、ned=375rpm、Ce=1.92V/rpm、λ=1.5
电枢回路总电阻：RΣ=0.1Ω、Ks=75、控制对象时间常数：Tl=0.03s，