电力拖动(期末)问答题

1 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为一阶惯性环节。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试推导出静差率和调速范围关系式？简述静差率和机械特性硬度区别。

答：

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 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，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。

4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零时，调节器输出电压应为一个恒定的积分终值。它取决于输入偏差量在积分时间内的积累，以及积分调节器的限幅值。

5在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？为什么？答：仍然受影响。因为无静差转速单闭环调速系统只是实现了稳态误差为零，因此若给定电源发生偏移，或者测速发电机精度受到影响而使反馈电压发生改变，系统仍会认为是给定或转速发生改变，从而改变转速，以达到电压偏差为零。

6.什么是V -M 调速系统？简述其优点及缺点？

V -M 系统：晶闸管直流电机调速控制系统，工作在相位控制状态，由晶闸管可控整流器V给需要调速直流电动机M供电，调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流器V的输出电压，从而调节直流电动机M的转速。

优点：经济性和可靠性提高，无需另加功率放大装置。快速性好，动态性能提高。

缺点：只允许单向运行；元件对过电压、过电流、过高的du/dt和di/dt十分敏感；低速时易产生电力公害：系统功率因数低，谐波电流大。

7.什么是PWM 调速系统？简述其优点？

PWM系统：脉冲宽度调制(PWM)，全控电力电子器件工作在开关状态，全控电力电子器件被触发导通时，电源电压加到电动机上；全控电力电子器件关断时，直流电源与电动机断开；这样通过改变全控电力电子器件的导通时间（即调占空比 Ton）就可以调节电机电压，从而进行调速。

PWM调速系统优点：系统低速运行平稳，调速范围较宽；电动机损耗和发热较小；系统快速响应性能好，动态抗扰能力强；主电路损耗小，装置效率较高。PWM 调速系统应用：中、小功率系统。

8.转速调节器的作用，

①转速调节器是调速系统的主导调节器，使转速很快地跟随给定电压变化, 如果采用PI调节器，则可实现无静差。②对负载变化起抗扰作用。③其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。

9.电流调节器的作用

①在转速外环的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。②对电网电压的波动起及时抗扰的作用。③在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流。④当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，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。

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，而在基频以上保持电压恒定？

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；而在基频以上时，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.请简述交流异步电动机定子调压调速的工作原理，并对三种常用的调压方法进行说明。

当改变电动机的定子电压时，可得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源。常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器及晶闸管调压等。晶闸管调压方式为最佳。

调压调速的特点：调压调速线路简单，易实现自动控制。调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。①通过改变直流励磁电流来控制铁心的饱和程度，改变交流电抗值，改变电机电压，实现降压调速。②通过改变自耦变压器变比，来改变电机电压，从而进行调速。③通过控制晶闸管的导通角，来调节电动机的端电压，从而进行调速。

12.请简述自耦调压器调速的工作原理，并说明其优缺点。

在交流异步电动机变压调速系统中，由于电动机的转矩与电压平方成正比，通过改变自耦变压器变比，来改变电机电压，从而进行调速。自耦调压器调速可实现无级调速，但启动转矩也与电压平方成正比，因而只适合空载或轻载启动。自耦调压器调速结构简单，但性能和经济指标都不高，常用于特殊场合。