华中科技大学武昌分校电机拖动复习题

5.转速、电流双闭环无静差直流调速系统在起动的转速调节阶段，两 个调节器的工作状态为(A) A ASR、ACR 均不饱和； B ASR、ACR 均饱和； C ASR 饱和， ACR 不饱和； D ASR 不饱和，ACR 饱和。 ６.在α=β配合控制中,当αf=600 时，αr=(B) A 600 ; B 1200 ; C 1800 ; D 2400 。
, 选h k pi 1.39 ( 3 ' )
3 3 12 T 0.25
k pi ( s 1)
近似条件校验：Wc K 4800 0.025 120
成立 （+，已知 PN 2.2KW ,U N 220V , I N 12.5 A, nN 1500r / min ， 电 枢 电 阻 Ra 1.5, 电 枢 回 路 电 抗 器 电 阻 RL 0.8, 整 流 装 置 内 阻
' , 令 =0.25， （ + 3）则
(3 ')
（2）校正成Ⅱ型： WII (s )
K ( s 1) 18 ,Wobj ( s ) 2 s (Ts 1) (0.25s 1)(0.005s 1)
选PI调节器 : W pi ( s)
' = =5 =0.025， （ + 3）则 s T 0.005 18k pi ( s 1) 18k pi h 1 6 W新 ( s ) , K = 2 2= 2 0.25 s (0.005s 1) 0.25 0.025 2h T 2 25 0.0052
（+4 ）
′
四．计算与设计（每题 15 分，共 30 分） 1.某直流调速系统固有传递函数为：
Wobj (s ) 18 (0.25 s 1)(0.005 s 1)
要求用调节器将其校正成典型Ⅰ型和Ⅱ型系统， 试设计调节器的结构 和参数。 （15 分） 解： （1）校正成Ⅰ型： WI (s )
( 0.5 ')
U N I N Ra 220 12.5 1.5 0.134 nN 1500 nN s 1500 10% 8.33r / min D (1 s ) 20 (1 10%)
ncl
( 1' )
（2）
(+4’) (3)
* Un 15 0.01 nN 1500
（5）
U com 22.5V I dcl
( 2 ' )
U com 1.2I N 1.2 12.5 15 Rs ( 2 ' )
Rs 1.5
循环 直到： U c U cm ，此时：U d U dm Ce n I d R , n , I d I d I N , n 不断上升， 系统重新达到稳定状态。最终：ASR、ACR 均饱和， n 比原来的速度 有所增长，重新到达新的稳态。 （10 ）
′
3.对于交流变频调速系统，采用 SVPWM 控制方式，试分析： （1）SVPWM 控制目的是什么？控制方式是什么？（3 分） （2）若某一电压空间矢量需要采用 u2 和 u3 进行组合，请安排合理 的开关状态顺序，并说明顺序安排的理由并画出此时 B 相输出电压 波形。 （以虚拟中点为基准，假定逆变器输入电压为 Ud）(7 分) 解： （1）SVPWM 控制目的是：将磁链轨迹控制成圆形，以得到恒定 的转矩。 （+1 ）
K 18 ,Wobj ( s ) s (Ts 1) (0.25s 1)(0.005s 1)
选PI调节器 : W pi ( s)
k pi ( s 1)
s 18k pi W新 ( s ) , 选KT 0.5 ，则 s (0.005s 1) 18k pi 0.005 0.5( 0.25) k pi 1.39
答：原始状态为：Te TLN , n nN , I d I N ,当转速反馈突然断线后，U n 0,
* * U n (U n U n ) U i* U i* U im I d I d I dm
而
U d Ce n I d R , n , I d U i U c I d I d I m
α应该为多少？（2 分） （4）计算放大器所需的放大倍数。 （3 分）
（5）若增设电流截止环节，要求堵住电流 I dbl 2I N ,临界截止电流
I dcr 1.2I N ,应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？（4 分）
解： （1） nop
Ce
I N R总 12.5 (1.5 0.8 1.0) 307.8r / min Ce 0.134 ( 0.5 ' )
。
2.直流调速系统采用 PI 调节器，I 部分的作用是：消除稳态误差或 实现无静差。 3.直流双闭环系统较之单闭环的优势为：起制动快、抗扰性能好等。 4.数字测速的方法有 M 法、T 法、M/T 法等。 5.数字 PI 调节器的位置式算法为 k p e(k ) kiTsam e(k ) ui (k 1) （第 K 拍表 达式） 。 6.在α=β配合控制的直流可逆调速系统中，可消除直流平均环流， 其中存在的瞬时环流可用环流电抗器抑制。
一． 单项选择题（每小题２分，共２０分） 1.在直流电机调速控制系统中，系统无法抑制（Ｃ）的扰动。 A 电网电压； Ｂ 电机励磁电压变化； Ｃ 测速发电机励磁变 化； Ｄ 运算放大器参数变化。 2.在无静差双闭环直流调速系统的ＰＩ调节器中，Ｐ部分的作用是 （Ｂ） 。 A 消除稳态误差； B 加快动态响应； C 既加快动态响应又消除稳 态误差； D 没有作用。 3.无静差闭环调速系统，稳态时，转速的给定值与反馈值相同，此时 调节器的输出（D） A 为 0； B 正向逐渐增大； C 负向逐步增大； 不变。 4.双闭环调速系统在稳态运行时，控制电压 Uc 的大小取决于（C） A IdL ; B n; C n 和 IdL ； D α和β。 D 保持恒定终值
7.异步电机变频调速时，为了保证磁通或Øm 恒定不变,应采用恒压频 比或（恒 Es/f1 或恒 Eg/f1 或恒 Er/f1）控制方式。变频调速基频以下可 采用
Us c f1 (1 )
，
Eg f1 (1 )
c
，
Er c f1 (1 )
等控制方式。
8.基于稳态模型的变频调速系统有转速开环变压变频调速系统、 转速 闭环转差频率控制的变压变频调速系统两类。 9.交流电机得到三相平衡交流电流才能形成均匀的圆形磁场。
7.逻辑无环流可逆调速系统中,DLC 的转矩极性信号采样于(C) A 转速给定电压 Un*; B 转速反馈电压 Un; C 电流给定电压 Ui*;
D 电流反馈电压 Ui 。 8.SPWM 逆变器是利用正弦波和三角波比较后，产生（C）的脉冲波 形去驱动主电路的开关器件。 A 不等幅不等宽； B 等幅等宽； C 等幅不等宽； D 不等幅等宽； 9.异步电机在基频以下变频调速时，为获得和直流它励电机一样的机 械特性，应采用的控制方式是（D） A 恒 U1/ω1 ； B 恒 Eg/ω1 ； C 恒 Es/ω1 ； D 恒 Er/ω1 。
Rrec 1.0, 触发整流环节的放大倍数 K s 35. 要求 D=20，s=10%。
（1）计算开环系统的静态速降 nop 和调速系统要求的闭环静态速降 （2 分） ncl 。 （2）若采用转速负反馈构成闭环控制系统，试画出系统的稳态结构 图。 （4 分）
* 15V 时，I d I N , n nN ,则转速负反馈系数 （3）调整该系统参数，使 U n
10.PWM 变频器中， （D）控制方式可在异步电动机内部空间形成圆形 旋转磁场。 A SPWM; B CHBPWM; C CFPWM; D SVPWM。
二． 填空题（每空 1 分，共 20 分） 1.衡量直流调速系统常见的指标为 D 和 nN 和 S 。三者的关系为
n N nN S D (1 S )
′
(+3 )
′
ρ<1/2 电机饭转（+0.5 ）
′
ρ=1/2 电机停转（+0.5 ）
′
（3）电机停转时，虽然平均电压为零，但瞬时电压不为零，因此有 很小的微振电流，这些电流的存在会起到动力润滑的功效。 （+3 分）
2.如图为双闭环直流不可逆调速系统稳态结构图，在额定工作点稳定 运行，突然转速反馈断线，分析系统的运行状况。 （10 分）
( 2 ' ) (2 ') ( 1' )
K
nop ncl
1
(4)
kp I dbl
307.8 1 35.95 8.33
K Ce 35.95 0.134 13.76 K s 35 0.01
* Un U com 15 U com 2 12.5 25 Rs Rs
′
SVPWM 控制方式是：对定向电压矢量进行线性组合，将空间电 压矢量轨迹控制成圆形，从而得到圆形的磁链轨迹。 （+2 ）
′
（2）开关顺序：
u0 000 u2 010 u3 011 u7 111 u7 111 u3 011 u2 010 u0 000
′
（+3 ） 理由：按开关损耗最小的原则排列 B 相波形： 000 010 011 111 111 011 010 000
三．分析题（每题 10 分，共 30 分） 1.如下图是一可逆 PWM 调速系统主电路，分析
(1) 若希望采用双极性控制方式，器件驱动信号应该如何给？（3 分） (2) 在双极性控制方式下电机正转，反转，停转的工作条件，并配以 相应正转、反转、停转的输出电压 Uab 的波形。 （以 ab 方向为正方 向考虑） （4 分） (3) 针对此系统解释动力润滑。 （3 分） 答： （1）Ub1= Ub4=- Ub2= -Ub3 (2)设 VT1，VT4 占空比为ρ，则 ρ>1/2 电机正转（+0.5 ）