电力拖动考试 简答题以及计算题

KT=0.5，阻尼比=0.707，超调=4.3%，Tr=4.7T，Tp=6.2T，Wc=0.455/T

h=5，超调=37.6%，t=hT

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。

2-10、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？

答：D=（nN/△n）（s/（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。

3-3、双闭环直流调速系统中，给定电压Un*不变，增加转速负反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压Un 和实际转速n 是增加、减小还是不变？

答：转速反馈系数α增加，则转速反馈电压UN增加，给定电压UN*，则转速偏差电压减小，则AST 给定电压Ui*减小，则控制电压Uc减小，则转速n减小；则转速反馈电压Un减小，知道转速偏差电压为零；古稳态时转速反馈电压Un不变。且实际转速N减小。

1、V-M调速系统的电流脉动和断续是如何形成的？如何抑制电流脉动?

整流器输出电压大于反电动势时，电感储能，电流上升，整流器输出电压小于反电动势时电感放能，电流下降。整流器输出电压为脉动电压，时而大于反电动势时而小于，从而导

致了电流脉动。当电感较小或电动机轻载时，电流上升阶段电感储能不够大，从而导致当电流下降时，电感已放能完毕、电流已衰减至零，而下一个相却尚未触发，于是形成电流断续。

2、简述比例反馈控制、积分控制的规律及其不同。

答：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（抵抗前向通道的扰动，服从给定）反馈系统的精度依赖于（给定和反馈检测的精度）；积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速比例调节器的输出只取决于（输入偏差的现状），而积分调节器的输出则包含了（输入偏差量的全部历史）

3、简述ASR的退饱和条件。

答：当ASR处于饱和状态时，若实际转速大于给定转速，则反馈电压大于给定电压，使偏差电压小于零，则ASR反向积分，从而退饱和，返回线性调节状态。

4、简述双闭环直流调速系统中转速调节器的作用。

答：作为主导调节器，在转速动态过程中，使转速快速跟随给定电压变化，稳态时减小转速误差，采用PI调节器可实现无静差；对负载变化其抗扰作用；其输出限幅值决定电动机允许最大电流。

5、简述双闭环直流调速系统中电流调节器的作用。

答：作为内环调节器，在转速调节过程中，使电流紧紧跟随给定电流变化；对电网电压波动起及时抗扰作用；在转速动态过程中，保证获得电动机最大允许电流，从而加快动态过程；当电动机过载或堵转时，限制电枢电流最大值，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。

6、V—M系统需要快速的回馈制动时，为什么必须采用可逆线路。

答：当电动机需要回馈制动时，由于反电动势的极性未变，要回馈电能必须产生反向电流，

而反向电流是不可能通过VF流通的，这时，可以通过控制电路切换到反组晶闸管装置VR，

并使它工作在逆变状态，产生逆变电压，电机输出电能实现回馈制动。

7、晶闸管可逆系统中环流产生的原因是什么?有哪些抑制的办法？

答：两组晶闸管整流装置同时工作时，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流。抑制的方法：1. 消除直流平均环流可采用α=β配合控制，采用α≥β能更可靠地消除直流平均环流。2. 抑制瞬时脉动环流可在环流回路中串入电抗器（叫做环流电抗器，或称均衡电抗器

8、试分析配合控制的有环流可逆系统正向制动过程中各阶段的能量转换关系，以及正反组晶闸管所处的状态。

发出停车指令以后，正组由整流状态变成逆变状态，反组由待逆变变成待整流，大部分能量回馈给电网；

主电路电流下降过零时，本组逆变停止进入待逆变，反组由待整流进入整流状态，电流反向快速增长，电机处于反接制动状态；

主电路反向电流达最大值，ACR 退饱和，反组由整流进入逆变状态，正组待整流，电机处于回馈制动状态，机械能转换成电能回馈给电网。

9、待逆变、本组逆变和它组逆变，说明这三种状态各自出现在何种场合。

待逆变：表示该组晶闸管装置是在逆变角控制下等待工作。正组逆变电枢端电压为负，电枢电流为正，电动机逆向运转，回馈发电，机械特性在第四象限。反组逆变电枢端电压为正，电枢电流为负，电动机正向运转，回馈发电，机械特性在第二象限.

10、异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制？在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保存电压恒定？

答：因为定子电压频率变化时，将导致气隙磁通变化，影响电动机工作。在整个调速范围内，若保持电压恒定，则在基频以上时，气隙磁通将减少，电动机将出力不足；而在基频以下时，气隙磁通将增加，由于磁路饱和，励磁电流将过大，电动机将遭到破坏。因此保持电压恒定

不可行。在基频以下时，若保持电压不变，则气隙磁通增加，由于磁路饱和，将使励磁电 流过大，破坏电动机，故应保持气隙磁通不变，即保持压频比不变，即采用恒压频比控制； 而在基频以上，受绕组绝缘耐压和磁路饱和的限制，电压不能随之升高，故保持电压恒定。

11、对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电机机械特性越软调速范围越大？

答：带恒转矩负载工作时，普通龙型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0

12、异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式？为 什么？所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定？若不是，那么恒功率 和恒转矩调速究竟是指什么？

答：在基频以下调速，采用恒压频比控制，则磁通保持恒定，又额定电流不变，故允许输出

转矩恒定，因此属于恒转矩调速方式。在基频以下调速，采用恒电压控制，则在基频以上随转速的升高，磁通将减少，又额定电流不变，故允许输出转矩减小，因此允许输出功率基本保持不变，属于恒功率调速方式。恒功率或恒转矩调速方式并不是指输出功率或输出转矩恒定，而是额定电流下允许输出的功率或允许输出的转矩恒定。

13、基频以下调速可以是恒压频比控制，恒定子磁通φms 、恒气隙磁通φm 和恒转子磁通φmr 的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。

答：恒压频比控制最容易实现，其机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能满足一般调

速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。恒定子磁通φms 、恒气隙磁通φm 和恒转子磁通φmr 的控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。恒定子磁通φms 和恒气隙磁通φm 的控制方式虽然改善了低速性能，机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。恒转子磁通φmr 控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性，性能最佳。

12总结转速闭环转差频率控制系统的控制规律，若1(,)S s U f I ω=设置不当，会产生什么影响？一般来说，正反馈系统是不稳定的，而转速闭环转差频率控制系统具有正反馈的内环，系统却能稳定，为什么？

答：控制规律：1）在s sm ωω≤的范围内，转矩基本上与转差频率成正比，条件是气隙磁通不变。

2）在不同的定子电流值时，按定子电压补偿控制的电压–频率特性关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通恒定。若1(,)S s U f I ω=设置不当，则不能保持气隙磁通恒定。一般来说，正反馈系统是不稳定的，而转速闭环转差频率控制系统具有正反馈的内环，系统却能稳定，是因为还设置了转速负反馈外环。

12、给定积分环节的原理与作用：

由于系统本身没有自动限制起动制动电流的作用，因此频率设定必须通过给定积分算法产生平缓的升速或者降速信号。

00**1

11*111011*11011()()()t N t up t N t down

t t dt t dt ωωωωωωωωτωωωωτ??=???=+???? 13、论述转速闭环转差率频率控制系统的控制规律、实现方法及系统的优缺点。

控制规律：1.转矩基本上与转差频率成正比，条件是气隙磁通不变，且s sm ωω≤

2.在不同的定子电流值时，按定子电压补偿控制的电压–频率特性关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通恒定。

控制方法：保持气隙磁通不变，在s 值较小的稳态运行范围内，异步电动机的转矩就近似与转差角频率成正比；在保持气隙磁通不变的前提下，可以通过控制转差角频率来控制转矩，这就是转差频率控制的基本思想；忽略电流相量相位变化的影响，仅采用幅值补偿

优缺点：转速开环变频调速系统可以满足平滑调速的要求，但静、动态性能不够理想。采用转速闭环控制可提高静、动态性能，实现稳态无静差。需增加转速传感器、相应的检测电路和测速软件等。转速闭环转差频率控制的变压变频调速是基于异步电动机稳态模型的转速闭环控制系统。

2.12 有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：kW P N 8.2=，V U N 220

=，A I N 6.15=，1500=N n r/min ，a R =1.5Ω，整流装置内阻rec R =1Ω, 电枢回路电抗器电阻L R =0.8Ω， 触发整流环节的放大倍数35=s K 。(1)系统开环工作时，试计算调速范围30=D 时的静差率s 值。(2)当30=D ，%10=s 时，计算系统允许的稳态速降。(3)如

组成转速负反馈有静差调速系统，要求30=D ，%10=s ，在V U n 10*=时N d I I =，N n n =，计算转速负反馈系

数α和放大器放大系数p K 。

解：()r V C e min/1311.01500/5.16.15220=?-=

（1）()min 0min /15.6 3.3/0.1311392.68/min

1500/3050

/392.68/392.685088.7%

op N e op n I R C r n s n n ∑?=?=?====??=+= （2） ()m i n

/56.59.0/550/1.0r n n n ==?+??= （3）

()()?????=+-+=∑e s p e d e n s p C K K K K C I R K C U K K n /1/1/*α

()()()()

()?????=-=-??=+-+=∑5.52156.5/48.2971/1/6.151/1500*cl op e e n s p n n K K C R K C U K K *3.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nm U =15V ，N n =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？ 解：(1)

***

**0*/15/15000.01/55,5000.01/150.375/400.375*10 3.750.127*50010*2 4.17520500,5, 3.75,nm N n

n im dm i d i

d dL

e N dL C s s s n i i c U n V rpm V rpm

U V U V n rpm V rpm

U V V A I A

U I V U U E I R C n I R U V K K K n rpm U V U U V U ααββ==============+++=

========当转速即 4.175v

= （2）堵转时，V I U dm i 15*==β，

()040*2420e d d dm c s s s C n I R U I R U V K K K +=====

*3.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。已知参数：电动机：N P =3.7kW ，

N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nm U U U ==**=8V ，电枢回路最大电流dm

I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。

解:1）**880.2/0.008/401000im nm dm N U V U V V A V rpm I A n rpm

βα====== 2) 040*1.560d dl e N dl U E I R C n I R A V ∑∑=+=+=Ω=

这时：

*8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定值。

*8,8,i i U V U V ==

06040 1.5C d S U U K V ===