《运动控制系统》复习题
(完整版)运动控制考试复习题
一、填空题1、控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗扰指标，而调速系统的动态指标通常以抗扰性能指标为主2、直流电机调速方法有变压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。
异步电动机调速方式常见有6种分别是：降压调速、差离合调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变级调速、变压变频调速。
其中转差率不变型有：变级调速、变压变频调速，只有变压变频应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统。
同步电动机按频率控制方式不同分为：他控式变频调速和自控式变频调速。
（变电阻调速：有级调速。
变转差率调速：无级调速。
调压调速：调节供电电压进行调速）按按转差功率可以怎么划分电动机:转差功率消耗型、转差功率不变型、转差功率馈送型3、对于异步电动机变压变频调速，在基频以下，希望维持气隙磁通不变，需按比例同时控制定子电压和定子频率，低频时还应当抬高电压以补偿阻抗压降，基频以下调速属于恒转矩调速；而基频以上，由于电压无法升高，只好仅提高定子频率而迫使磁通减弱，相当直流电动机弱磁升速情况，基频以上调速属于恒功率调速。
4、对于SPWM型逆变器，SPWM的含义为正弦波脉宽调制，以正弦波作为逆变器输出的期望波形，SPWM波调制时，调制波为频率和期望波相同的正弦波，载波为频率比期望波高得多的等腰三角波，SPWM型逆变器控制方式有同步调制、异步调制、混合调制。
SPWM 型逆变器的输出的基波频率取决于正弦波。
SPWM 控制技术包括单极性控制和双极性控制两种方式。
5、调速系统的稳定性能指标包括调速范围和静差率6、供变压调速使用的可控直流电源有：旋转交流机组（G-M 系统）、静止式可控整流器（V-M 系统）与直流斩波器（PWM-M 系统）或脉宽调制变换器。
7、典型 I 型系统与典型 II 型系统相比, 前者跟随性能好、超调小，但抗扰性能差。
典型I 型系统和典型Ⅱ型系统在稳态误差和动态性能上有什么区别？答：稳态误差：对于典型I 型系统，在阶跃输入下，稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态误差，且与K 值成反比；在加速度输入下稳态误差为∞ 。
青岛科技大学运动控制系统期末考试复习题及参考答案(见后)
运动控制系统（C卷）（考生注意：答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）一、填空题（共10小题，每空2分，共20分）1. 运动控制的根本问题是控制，也是控制转速和转角的唯一途径。
2. 直流调速系统稳态性能指标中，用以衡量系统在负载变化下转速的相对稳定性的指标是。
3. 闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此须增设电压放大器以及。
4. 数字化测速方法检测转速或转角的器件是。
5. 转速反馈控制的单闭环直流调速系统引入环节解决系统起动和堵转时电流过大问题。
6. 转速电流双闭环直流调速系统中转速取决于转速给定和。
7. α=β配合控制有环流可逆直流调速系统的主回路中的环流是。
8. 交流调速技术中转差功率是评价调速系统效率高低的标志，从对转差功率的处理方式上，可将调速系统分为转差功率消耗型、转差功率不变型和转差功率馈送型三类，其中变频调速属于。
9. 异步电动机在恒压频比控制方式工作时，其最大转矩随电机电源频率的降低而降低，应采用补偿，增强带载能力。
10. 进行异步电动机动态数学模型简化的基本方法为。
二、选择题（每题仅有1个正确答案，共10小题，每题2分，共20分）1.运动控制系统控制对象是（）A. 电动机B. 控制器C. 功率变换装置D. 检测与反馈环节2.关于开环直流调速系统缺点描述错误的是（）A.机械特性软B.静特性差，开环自身无法克服C.对扰动有抵抗能力D.无检测环节3.下列扰动中能够被闭环系统所抑制的是( )A.电网电压波动B.给定电压的电源波动C.测速发电机励磁的变化D.反馈环节检测误差4.数字测速方法中通过检测旋转编码器两个输出脉冲之间的间隔时间来计算转速的方法是（）A. M法B. T法C. M/T法D. 以上皆不对5.转速电流双闭环直流调速系统中，关于ASR和ACR均不饱和时稳定工作情况描述错误的是（）A. ASR的输入偏差电压为零B. ASR的输出未达到限幅值C. ACR的输入偏差电压为零D. ACR的输出达到限幅值6. V-M可逆直流调速系统采用α=β配合控制的目的是消除（）A.直流平均环流B.瞬时脉动环流C.动态环流D.以上皆不对7.关于异步电动机调压调速方法说法错误的是（）A.主电路采用双向晶闸管交流调压器构成；B.转差功率保持不变；C.理想空载转速保持为同步转速不变；D.带恒转矩负载时调速范围有限；8.关于异步电动机变压变频调速的控制特性描述错误的是（）A.基频以下采用电动势频率比为恒值的控制方式，以保持磁通恒定；B.基频以下低频时应人为把定子电压抬高一些，以补偿定子阻抗压降；C.基频以上磁通与频率成反比降低，电机工作在弱磁状态；D.基频以上电压随频率升高而增大，以保持磁通恒定；9.下列PWM控制技术中，以输出正弦电压波为控制目标的方式是（）A. SPWMB. SHEPWMC. CFPWMD. SVPWM10.下列关于按转子磁链定向矢量控制的说法错误的一项是（）A.按转子磁链定向，实现了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦；B.按转子磁链定向的同步旋转坐标系中，异步电机数学模型与直流电机模型相当；C.按转子磁链定向的矢量控制系统需获取转子磁链的幅值和空间位置；D.按转子磁链定向的矢量控制系统转子磁链计算精度不受转子电阻影响；三、名词解释（共4小题，每题5分，共20分）1. 闭环系统静特性2.可逆直流调速系统3.SVPWM4.矢量控制系统四、简答题（共2小题，每题10分，共20分）1. 矢量变换坐标系有哪几种？不同电动机模型彼此等效的原则是什么？2. 简述位置伺服系统的主要任务，并比较位置伺服系统与调速系统的不同点。
运动控制考试复习题及答案(完整版)
运动控制考试复习题及答案(完整版)一、填空题1、控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗扰指标，而调速系统的动态指标通常以抗扰性能指标为主2、直流电机调速方法有变压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。
异步电动机调速方式常见有6种分别是：降压调速、差离合调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变级调速、变压变频调速。
其中转差率不变型有：变级调速、变压变频调速，只有变压变频应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统。
同步电动机按频率控制方式不同分为：他控式变频调速和自控式变频调速。
（变电阻调速：有级调速。
变转差率调速：无级调速。
调压调速：调节供电电压进行调速）按按转差功率可以怎么划分电动机:转差功率消耗型、转差功率不变型、转差功率馈送型3、对于异步电动机变压变频调速，在基频以下，希望维持气隙磁通不变，需按比例同时控制定子电压和定子频率，低频时还应当抬高电压以补偿阻抗压降，基频以下调速属于恒转矩调速；而基频以上，由于电压无法升高，只好仅提高定子频率而迫使磁通减弱，相当直流电动机弱磁升速情况，基频以上调速属于恒功率调速。
4、对于SPWM型逆变器，SPWM的含义为正弦波脉宽调制，以正弦波作为逆变器输出的期望波形，SPWM波调制时，调制波为频率和期望波相同的正弦波，载波为频率比期望波高得多的等腰三角波，SPWM型逆变器控制方式有同步调制、异步调制、混合调制。
SPWM型逆变器的输出的基波频率取决于正弦波。
SPWM控制技术包括单极性控制和双极性控制两种方式。
5、调速系统的稳定性能指标包括调速范围和静差率6、供变压调速使用的可控直流电源有：旋转交流机组（G-M系统）、静止式可控整流器（V-M系统）与直流斩波器（PWM-M系统）或脉宽调制变换器。
7、典型I型系统与典型II型系统相比,前者跟随性能好、超调小，但抗扰性能差。
典型I型系统和典型Ⅱ型系统在稳态误差和动态性能上有什么区别？答：稳态误差：对于典型I型系统，在阶跃输入下，稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态误差，且与K值成反比；在加速度输入下稳态误差为∞。
运动控制系统复习题
运动控制系统复习题(共9页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-一、填空题1、直流电动机有三种调速方案：（1）调节电枢供电电压U；（2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻R。
2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做电流截止负反馈。
3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成正比。
4、他励直流电动机的调速方法中，调压调速是从基速（额定转速）往下调，在不同转速下容许的输出恒定，所以又称为恒转矩调速。
调磁调速是从基速往上调，励磁电流变小，也称为弱磁调速，在不同转速时容许输出功率基本相同，称为恒功率调速。
5、直流调速系统的静态性能指标主要包括静差率和调速范围。
6、在比例积分调节调节过程中，比例部分的作用是迅速响应控制，积分部分的作用是消除稳态误差。
7、采用积分速度调节器的闭环调速系统是无静差的。
8、直流调速系统中常用的可控直流电源主要有旋转变流机组、静止式可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。
9、所谓稳态是指电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态。
10、在额定负载下，生产工艺要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围。
11、负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比叫做静差率。
12、一个调速系统的调速范围，是指在最低转速时还能满足所需静差率的转速的可调范围。
13、反馈控制的作用是抵抗扰动、服从给定。
14、脉宽调制的方法是把恒定的直流电源电压调制成幅值相同、频率一定、宽度可变脉冲序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节转速。
15、调速系统的要求有调速、稳速、加，减速。
16、直流电动机在调速过程中，若额定转速相同，则转速越低时，静差率越大。
17、在转速、电流双闭环直流调速系统中转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。
18、双闭环调速系统在正常运行时， ACR 调节器是不会达到饱和的。
19、反馈控制系统所能抑制的知识被反馈环包围的前向通道上的扰动。
运动控制系统练习题
运动控制系统练习题运动控制系统是现代工业领域中的关键技术之一，主要用于控制机械设备的运动，从而实现自动化生产。
为了提高对运动控制系统的理解和应用能力，我们为您准备了一些练习题。
通过这些题目的答题过程，您将能够进一步熟悉运动控制系统的基本原理和操作方法。
1. 运动控制系统中的位置控制是指什么？如何实现位置控制？2. 请简要介绍运动控制系统中的速度控制和加速度控制。
3. 在运动控制系统中，怎样实现对运动方向的控制？4. 什么是PID控制器？请解释其作用和原理。
5. 在运动控制系统中，如何实现对步进电机的控制？6. 请简述闭环控制和开环控制在运动控制系统中的应用。
7. 运动控制系统中，如何实现位置零点的设定和校准？8. 在运动控制系统中，如何调整速度和加速度的大小？9. 请解释运动控制系统中的伺服控制和步进控制的区别。
10. 运动控制系统中的PLC控制器有什么作用？请简要介绍其特点和应用领域。
11. 在运动控制系统中，如何实现对转矩的控制？12. 运动控制系统中，如何实现对运动过程中的位置误差的补偿？13. 在运动控制系统中，如何实现对多个运动轴的同步控制？14. 运动控制系统中的位置传感器有哪些类型？请简要介绍其原理和应用。
15. 如何通过运动控制系统实现物料输送的自动化控制？以上是一些关于运动控制系统的练习题，通过对这些问题的思考和解答，您将深入了解运动控制系统的原理和应用场景。
希望这些题目能够帮助您巩固对运动控制系统的知识，并提升您的运动控制技术水平。
请注意，在实际应用运动控制系统时，确保安全是至关重要的。
在操作过程中，请遵循相关安全规范，并保持警惕。
以上是本文档关于运动控制系统练习题的内容，希望对您的学习有所帮助。
祝您在运动控制系统的应用中取得更大的成功！。
运动控制系统试题库完整
目录㈠直流调速系统（复习）P4 ㈡交流调速系统（回顾）P9 ㈢交流异步电动机变频调速的理论基础P13 ㈣交流异步电动机矢量变换控制P17 ㈤交流异步电动机直接转矩控制P20 ㈥PWM 和 SPWM P31 ㈦双馈调速和内反馈P36 ㈧绕线转子异步电动机串级调速系统P42 ㈨无速度传感器调速系统P46 ㈩同步电机变频调速系统P52 (十一) 开关磁阻电动机调速控制技术P56 (十二) 双定子电机调速系统P75 (十三) 直线电机调速系统P82一、复习：直流调速系统问题1-1：电机的分类？①发电机（其他能→电能）直流发电机3交流发电机②电动机（电能→其他能）直流电动机：有换向器直流电动机（串励、并励、复励、他励）无换向器直流电动机（又属于一种特殊的同步电动机）交流电动机：同步电动机异步电动机：鼠笼式绕线式：伺服电机旋转变压器控制电机自整角机力矩电机测速电机步进电机（反应式、永磁式、混合式）问题1-2：衡量调速系统的性能指标是哪些？①调速范围 D=n max/n min=n nom/n min②静差率 S=△n nom/n0*100%对转差率要求高.同时要求调速范围大（D 大 S 小）时.只能用闭环调速系统。
③和负载匹配情况：一般要求：恒功率负载用恒功率调速.恒转矩负载用恒转矩调速。
问题1-3：请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点.并说明今后电力传动系统的发展的趋势.* 直流电机调速系统优点：调速范围广.易于实现平滑调速.起动、制动性能好.过载转矩大.可靠性高.动态性能良好。
缺点：有机械整流器和电刷.噪声大.维护困难；换向产生火花.使用环境受限；结构复杂.容量、转速、电压受限。
* 交流电机调速系统（正好与直流电机调速系统相反）优点：异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉.使用环境广.运行可靠.便于制造大容量、高转速、高电压电机。
大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。
缺点：调速性能比直流电机差。
《运动控制系统》复习及试题
一（20分）问答题1）请说明调速系统和随动系统的区别。
你了解运动控制系统的应用吗？请简略说明。
2）现假设某公司请你设计一关节式机器人的关节驱动系统，要求能够驱动一定的负载、且精确定位、 运行平稳，请你给出该伺服系统的设计过程。
3） 简述位置随动系统的基本组成，并说明每个基本组成的作用。
4） 简述数字式――相位控制位置随动系统、数字式――脉冲控制位置随动系统、 数字式――编码控制位置随动系统的工作原理，并比较三者之间的异同。
二（10分）在转速单闭环调速系统中，若已知电动机参数为：，，，，整流装置内阻，晶闸管触发整流装置的放大倍数，当时电动机工作在额定状态。
现要求调速范围，静差率，试计算闭环系统允许的稳态速降和系统的开环放大倍数，并画出系统静态结构图。
三 (12分) 已知某调速系统原理图如图1所示:(1)当移相控制电压为正时，在原理图上标注信号的极性和的极性。
(2)系统起动主要分几个阶段？简要说明每个阶段电流和转速反馈信号各有什么特点。
(3)某原因引起交流电网电压降低，简述系统的调节过程，并回答系统稳定后，各有什么变化？ 四 (12分)在图2中画出了双极式可逆PWM 变换器的主回路。
设电动机的负载较重，回答以下问题：1) 画出（电枢两端电压）及波形；2) 计算平均电压及占空比； 3) 如何控制电动机的转速和转向？ 4) 如何防止上下两晶体管直通？五（10分）为什么现代交流调速系统的主流是变频调速？在变频调速系统中，为什么要进行电压频率协 调控制？通常选用哪两种压频控制方式？当频率变化时，对机械特性有什么影响（用图表示）？ 它们各适用于什么类型负载？kw5.2=nom P V 220=nom U A6.15=nom I Ω==5.1min,/r 1500a nom R n Ω=1rec R 40=S K V 15*=n U 30=D %10=s ctU ii n n U U U U ,,*,*tggdU U,d I n U cti U U n ,,*ABb b b UU U U ,,,432di d U ρ七(10分)自整角机位置随动系统静态结构图如下所示，其中：Kbs=1.15，Kph ·Ks=185，ed=0.45度，i=50， 电枢回路总电阻R=4.5Ω，实际负载转矩为20N ·m ；电机型号参数：115V ，3.1A ，300W ，Ra=3.1Ω，2100r/min 试求：①输入轴转速为120度/秒时的稳态误差；②输入轴位置为60度时的稳态误差； ③输入轴加速度为10度/秒2时的稳态误差。
《运动控制系统》综合复习题及答案.docx
一、单项选择题1.只能实现有级调速调速方式为（C ）2.调速系统的静差率指标，应以（D ）3.某直流调速系统电动机额定转速nN=1430r/min，额定速降A n N=115r/min,当要求静差率sW30%时，允许的调速范围是（C ）4.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（B ）5.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（C ）6.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（D）7.不是跟随性能指标是（D ）8.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（A ）9.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流叫做（A ）10.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在（C ）11.在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，当正组的控制角小于反组的逆变角时，将会产生（B ）12.交-直-交PWM变压变频器中，逆变器起作用是（A ）13.当交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹是一个（A ）14.不是异步电动机动态数学模型的特点为（B ）15.不是直接转矩控制的特点为（A ）16.采用旋转编码器的数字测速方法不包括（D ）17.交流电动机带恒转矩负载作调压调速时，其转差功率与转差率（A ）18.在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式为（D ）19.不是异步电动机动态数学模型的特点。
（D ）20.电流跟踪PWM控制时，当环宽选得较大时（A ）21.只能实现有级调速调速方式为（C ）22.调速系统的静差率指标，应以（D ）23.某直流调速系统电动机额定转速n N=1430r/min,额定速降A n N=115r/min,当要求静差率sW30%时，允许的调速范围是（C ）24.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（B ）25.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（C ）26.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（B ）27.不是跟随性能指标是（D ）28.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（A ）29.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流叫做（A ）30.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在（C ）31.不适合使用矢量控制方式是（B ）32.PMW变压变频器，通过它可同时调节电压和频率，其可控的是（B ）。
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图 异步电动机的机械特性
有特性或自然特性。
异步电动机
异步电动机的调速方法
所谓调速，就是人为地改变机械特性的参数，
使电动机的稳定工作点偏离固有特性，工作在
人为机械特性上，以达到调速的目的。 能够改变的参数可分为3类： 电动机参数、电源电压和电源频率（或角频率）
异步电动机
调压调速：
保持电源频率为额定频率，只改变定子电压的调 速方法称作调压调速。
最大转矩，又称临界转矩
Tem
21 Rs Rs2 12 ( Lls L'lr ) 2
3n pU s2
临界转差率：对应最大转矩的转差率
sm
' Rr 2 Rs
2 1 ( Lls
' 2 Llr )
异步电动机
当s很小时，忽略分母中含s各项
Te
3npU s
1R
2 s ' r
异步电动机
交-直-交变频器主回路结构图
异步电动机
变压变频调速系统—转速开环变压变频调速系统
图5-40 转速开环变压变频调速系统
异步电动机
交流电动机工作在发电制动状态时，能量
从电动机侧回馈至直流侧，导致直流电压 上升，称为泵升电压。 电动机储存的动能较大、制动时间较短或 电动机长时间工作在发电制动状态时，泵 升电压很高，严重时将损坏变频器。
异步电动机调压调速的机械特性
异步电动机
变压变频调速
变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一种 调速方法，同步转速随频率而变化
60 f1 601 n1 np 2n p
异步电动机
变压变频调速
基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。
Eg 4.44 Ns kNS ΦmN 常值 f1
结构简单，设备成本少，还有一定的应用价值。
转差功率馈送型（绕线电机串行调速）
转差功率一部分被消耗掉，大部分则通过变流装
置回馈给电网或转化成机械能予以利用。
功率既可以从转子馈入又可以馈出的系统称作双 馈调速系统。
效率较高，只能采用绕线转子感应电动机。
转差功率不变型（变压变频调速）
变压变频调速，转子铜损基本不变，转子电路
习题
什么叫恒功率调速？什么叫恒转矩调速？
习题
什么叫恒功率调速？什么叫恒转矩调速？
答：在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不
变时，电磁转矩也不变，这种调速叫恒转矩调速。
在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不变
时，功率也不变，叫恒功率调速。
习题
ASR
PWM
习题
ASR
PWM
转速调节器
异步电动机
图5-10 异步电动机变压变频调速的控制特性
异步电动机
变压变频调速
在恒压频比的条件下把频率向下调节时，机械
特性基本上是平行下移的。
当频率较低时，电动机带载能力减弱，采用低频
定子压降补偿，适当地提高电压，可以增强带载能
力。
异步电动机
变压变频调速时的机械特性
图5-11 异步电动机变压变频调速机械特性
异步电动机的三相数学模型
作如下的假设： （1）忽略空间谐波，三相绕组对称，产生的磁动 势沿气隙按正弦规律分布。 （2）忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒 定的。 （3）忽略铁心损耗。 （4）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影 响。
异步电动机的三相数学模型
定子三相绕组
轴线A、B、C在 空间是固定的。 转子绕组轴线a、 b、c随转子旋转。
转矩大小恒定不变； 作用方向始终与速度n的方 向相反， 当n的方向发生变化时，它的作用方 向也随之发生变化，恒与运动方向相 图1-3 恒转矩负载
反，即总是阻碍运动的。
生产机械的负载转矩特性
2．位能转矩 , 其特点为：
转矩大小恒定不变；
作用方向不变，与运动方向无关，
即在某一方向阻碍运动而在另一 方向促进运动。
由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制，定子电压 只能降低，不能升高，故又称作降压调速。
异步电动机
调压调速的主电路
TVC——双向晶 闸管交流调压 器 a) 不可逆电路 b) 可逆电路
晶闸管交流调压器调速
异步电动机
调压调速的机械特性表达式
Te
3n pU s2 Rr' s
' 1 sR R s r
从频率控制的方式来看，同步电动机调速可分为
他控变频调速和自控变频调速两类。
自控变频调速利用转子磁极位置检测信号来控制 变压变频装置换相，又称作无换向器电动机调速， 或无刷直流电动机调速。
异步电动机
稳态等效电路：
假定条件： ①忽略空间和时间谐波， ②忽略磁饱和，③忽略铁 损 忽略励磁电流
异步电动机
异步电动机
变压变频调速系统 措施： 在直流侧并入一个制动电阻，当泵升电压达到一 定值时，开通与制动电阻相串联的功率器件，通 过制动电阻释放电能，以降低泵升电压。
在 直 流 侧 并 入 一 组 晶 闸 管 有 源 逆 变 器 或 采 用
PWM可控整流，当泵升电压升高时，将能量回馈 至电网，以限制泵升电压。
图6-1 三相异步电动机的物理模型
异步电动机三相动态模型的数学表达式
异步电动机的动态模型由磁链方程、电压方程、 转矩方程和运动方程组成。 磁链方程和转矩方程为代数方程 电压方程和运动方程为微分方程
异步电动机三相动态模型的数学表达式
磁链方程
异步电动机每个绕组的磁链是它本身的自感磁链 和其它绕组对它的互感磁链之和
A LAA L B BA C LCA a LaA b LbA c LcA LAB LBB LCB LaB LbB LcB LAC LBC LCC LaC LbC LcC LAa LBa LCa Laa Lba Lca LAb LBb LCb Lab Lbb Lcb LAc iA i LBc B LCc iC Lac ia Lbc ib Lcc ic
异步电动机动态数学模型的性质
（2）异步电动机无法单独对磁通进行控制，电流 乘磁通产生转矩，转速乘磁通产生感应电动势， 在数学模型中含有两个变量的乘积项。 （3）三相异步电动机三相绕组存在交叉耦合，每 个绕组都有各自的电磁惯性，再考虑运动系统的 机电惯性，转速与转角的积分关系等，动态模型 是一个高阶系统。
额度电流不变时，电动机允许输出的转矩将随磁 通变化。在基频以下，由于磁通恒定，允许输出 转矩也恒定。
异步电动机
变压变频调速
在基频以上调速时，频率从向上升高，受到电机
绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之
升高，最多只能保持额定电压不变。
这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电
动机工作在弱磁状态。
异步电动机
转差频率控制的转速闭环变压变频调速系统结构原理 图
电力拖动自动控制系统 —运动控制系 统
第 6章
基于动态模型的异 步电动机调速系统
异步电动机动态数学模型的性质
异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、 强耦合的多变量系统。
（1）异步电动机变压变频调速时需要进行电压 （或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流） 和频率两种独立的输入变量。在输出变量中，除 转速外，磁通也是一个输出变量。
异步电动机三相动态模型的数学表达式
三相绕组电压平衡方程
d A u A iA Rs dt d B uB iB Rs dt d C uC iC Rs dt
调压调速的机械特性
临界转矩
Tem
21 Rs R ( Lls L )
2 s 2 1
3n pU
2 s ' 2 lr
随定子电压的减小而成平方比地下降
异步电动机
调压调速的机械特性
调速范围有限，图中A、 B、C为恒转矩负载在 不同电压时的稳定工作 点。 带风机类负载运行，调 速范围可以稍大一些， 图中D、E、F为风机 类负载在不同电压时的 稳定工作点。
பைடு நூலகம்
2
s Lls L
2 2 1
' lr
2
U s 可调
电磁转矩与定子电压的平方成正比
异步电动机
调压调速的机械特性： 理想空载转速保持为同步转速不变
n0 n1N
临界转差率保持不变
sm Rr' R s2 12 ( Lls L'lr ) 2
异步电动机
在同一轴上，负载转矩和转速之间
的函数关系，称为生产机械的机械 特性。
生产机械的负载转矩特性
介绍几种典型的生产机械负载转矩特性：
负载转矩的大小恒定，称作恒转矩负载
a）反抗性恒转矩负载 b) 位能性恒转矩负载
恒功率负载 风机、泵类负载
生产机械的负载转矩特性
1．反抗转矩：又称摩擦性转矩， 其特点如下：
特点？
答：反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。
位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向 无关。
交流调速系统
交流电动机有异步电动机和同步电动机两大类。
按转差功率将异步电动机的调速系统分成三类：
转差功率消耗型
转差功率不变型 转差功率不变型
转差功率消耗型（调压调速）