交直流调速系统

攀钢职教中心2005～2006学年度第 2学期期末考试试题科目：《交直流调速系统》 适用班级：工05高电注意事项：1、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、考号和所在单位的名称。

2、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。

一、填空题：（每小题1分，共20分，）1、直流电机的机械特性是指电机的( )和( )之间的关系。

2、电流截止负反馈是在电动机( )或( )时才起作用。

当系统正常运行时是不起作用的。

含有电流截止负反馈的调速系统具有“挖土机特性”，可起( )作用。

3、根据交流异步电动机的转速公式n = 60 f1 (1-s) / p 可归纳出交流电动机的三种调速方法：（ ），（ ），（ ）。

4、三相方波交-交变频器的变频靠调节六个整流组的（ ）频率，变压靠调节晶闸管的（ ）来完成。

5、转速开环的晶闸管变频调速系统中主要包括（ ），绝对值运算器，压-频转换器，（ ），脉冲输出极，（ ），逻辑开关等7个变频调速特有的环节。

6、为了保证整流组开放时晶闸管的正常触发，交-交变频器的输出周期T 必须（ ）电网的周期，其输出交流电频率只能在电网频率的（ ）以下调节。

7、电力拖动控制技术是一门以被控电动机的（）为研究对象，根据生产工艺的各种要求，应用（ ）建立交直流调速控制系统，是生产过程实现自动化的（ ）学科。

8、在晶闸管三相调压电路中，当负载阻抗角φ≠0º，且晶闸管控制角α>φ，则180º，此时电流波形是（ ）的。

二、单项选择题：（每题2分，共20分）密封线内不准答题A、2πfB、πfC、2πt2、三相异步电动机当转差率为1时，此电动机为（）状态。

A、制动状态B、同步运行状态C、启动状态3、晶闸管导通后，通电晶闸管的电流（）。

A、决定于电路的负载B、决定于晶闸管的电流容量C、决定于其他因素4、稳压二极管的反向特性曲线越陡（）。

A、稳压效果越差B、稳压效果越好C、稳定的电压值越高D、稳定的电流值越高5、把（）装置称为逆变器。

A、交流电压升高或降低B、直流变换为交流C、直流电压升高或降低D、交流变换为直流6、晶体管串联反馈式稳压电源中，调整管起（）作用。

A、放大信号B、调整管压降，使输出电压稳定C、降压D、提供较大的输出电流7、带平衡电抗器三相双反星形全控桥整流输出的平均电压U L等于（）。

A、1.17U2ΦcosαB、2.34 U2ΦcosαC、1.17U2Φ（1+cosα）/2D、2.34U2Φ（1+cosα）/28、转速负反馈调速系统性能（）于电压负反馈自动调速系统。

A、相同B、劣C、优9、在转速负反馈系统中，若要使开环和闭环系统的理想空载转速相同，则闭环时给定电压要比开环时的给定电压相应提高（）倍。

A、2+KB、1+KC、1/(2+K)D、1/(1+K)10、变频调速中变频器的作用是将交流供电电源变成（）的电源。

A、变压变频B、变压不变频C、变频不变压D、不变不压变频三、判断题：（正确的划“√”，错误的划“×”，每题1分，共10分））2、晶闸管具有正、反向阻断能力。

（）3、在晶闸管可控整流电路中，导通角越大，则输出电压的平均值就越小。

（）4、异步电动机最大转距与转子回路电阻的大小有关。

（）5、由静差率定义可知，机械特性硬度越硬，转速降越小，静差率也就越小。

（）6、自动控制系统中，电流正反馈为保护环节。

（）7、在设计双闭环调速系统时，一般是先外环后内环。

（）8、位置随动系统和调速系统一样都是反馈控制系统。

（）9、直流电动机反接制动，当电动机转速降低至接近零时应立即断开电源。

（）10、三相负载作三角形连接时，若测出三个相电流相等，则三个线电流也必然相等。

（）四、简答题：（每题6分，共30分）简答题要求：根据各题的具体要求作答。

1、绝缘栅双极晶体管（IGBT）有哪些特点？2、简要叙述交-交变频器与交-直-交变频器各自的特点？3、无环流逻辑控制器包括哪几个部分？4、交流调速系统与直流调速系统相比具有哪些特点？5、晶闸管变频调速系统中的主要控制环节包括哪些？10分，共20分）1、龙门刨床工作台采用Z2-95型直流电动机：Pnom=60KW、Unom=220V、Inom=305A、Nnom=1200r/min、Ra=0.05Ω、Ks=30，晶闸管整流器的内阻Rrec=0.13Ω,要求D=20，S≤5％，问若采用开环V-M系统能否满足要求？若采用α＝0.012V·min/r转速负反馈闭环系统，问放大器的放大系数为多大时才能满足要求？2、三相全控桥式整流电路带大电感负载，已知三相整流变压器的二次绕组接成星形，整流电路输出Ud可以从0~220V之间变化，负载的Ld=0.2H，Rd=4Ω，试计算：1）、整流变压器的二次线电压U21。

2)、晶闸管电流的平均值Itav、有效值It及晶闸管可能承受的最大电压Utm。

3）、选择晶闸管型号（晶闸管电压、电流裕量取2倍）。

一、填空1、转速、转矩2、启动，堵转，限流保护3、变极调速、变转差调速、变频调速4、切换，控制角α5、给定积分器、环形分配器、函数发生器6、大于、1/27、转速、自动控制理论、自动控制8、<、断续二、选择1、A2、C3、A4、B5、B6、B7、A8、C9、B 10、A三、判断1、√2、√3、√4、X5、√6、X7、X8、√9、√ 10、X四、简答1、答：绝缘栅双极型晶体管IGBT是一种由单极型的MOS和双极型晶体管复合而成的器件。

它兼有MOS和晶体管二者的优点，属于电压型驱动器件。

其特点是：输入阻抗高，驱动功率小；工作频率高；导通压降较低、功耗较小。

IGBT是一种很有发展前途的新型电力半导体器件。

在中、小容量电力电子应用方面有取代其他全控型电力半导体器件的趋势。

2、答：交-交变频器一次换能，效率较高，换流方式采用电网电压换流，装置元件数量较多，元件利用率较低，输出最高频率为电网频率的1/3-1/2，电网功率因数较低，适用于大功率拖动场合；交-直-交变频器二次换能，效率略低，换流方式采用强迫换流或负载换流，装置元件数量较少，元件利用率较高，输出频率范围较宽，如用可控整流桥调压，则低频低压时电网功率因数较低，如用斩波器或PWM方式调压，则功率因数较高，适用于各种拖动装置。

3、答：无环流逻辑控制器包括电平检测、逻辑判断、延时电路、连锁保护四部分4、答：交流调速系统与直流调速系统相比具有如下特点：（1）、容量大；（2）、转速高且耐高压；（3）、交流电机的体积、质量、价格比同等容量的直流电机小，且结构简单、经济可靠、惯性小；（4）、交流电动机环境适应性强，坚固耐用，可以在十分恶劣地环境下使用；（5）、高性能、高精度的新型交流拖动系统已达到同直流拖动系统一样的性能指标；（6）、交流调速系统能显著地节能。

5、答：晶闸管变频调速系统中的主要控制环节包括：（1）、给定积分器，（2）、绝对值运算器，（3）、电压－频率变换器，（4）、环形分配器，（5）、脉冲输出级，（6）、函数发生器，（7）、逻辑开关五、计算题1、解：开环系统在额定负载下的转速降为ΔNnom=InomR/Ce 1分因为：Ce=(Unom-InomRa)/Nnom=(220-305×0.05)/1200=0.17 Vmim/r 1分所以：ΔNnom=InomR/Ce=305×(0.05+0.13)/0.17=322 r/min 1分高速时静差率：S 1=ΔNnom/(ΔNnom+Nnom)=322/(1200+322)=0.211=21.1% 1分 最低速为： Nmin=ΔNnom/D=1200/20=60 1分 此时的静差率：S 2=ΔNnom/( Nmin+ΔNnom)=322/（60+322）=0.84=84% 1分 由计算可知，开环系统不能满足控制要求。

1分 要满足D=20,S ≤5%的要求，ΔNnom 应为：ΔNnom=NnomS/[D(1-S)]=1200×0.05/[20×(1-0.05)]=3.15r/min 1分只有把额定稳态速降从开环系统的ΔNop= 322r/min 降低到ΔNcl= 3.15r/min 以下，才能满足要求。

若采用α＝0.012V ·min/r 转速负反馈闭环系统，则放大器的放大系数为： K=ΔNop/ΔNcl-1=322/3.15-1=101.2 1分 Kp=K/(Ks α/Ce)=101.2/(30×0.012/0.17)=47.8 1分 答：2 解：1）当α=00时，整流电路的输出最大，Ud=220 V.此时Ud=2.34 U 2Ф=1.35 U 2l 故U 2l =35.1Ud =35.1220V ≈163V 2分 2）Id==RdUd =A 4220=55A ； 1分 I tav ==31 Id =31×55A ≈18.33 A ； 2分It=3/1 Id=3/1×55 A ≈31.75 A ； 1分 Utm=2U 2l =2×163V ≈230 V 1分3）晶闸管额定值选择如下：Urm ≥2 Utm=2×230V=460 V,取 Urm=500 V ； 1分 Itav ≥57.12It =57.175.31*2A=40.45 A,取Itav=50 A 1分 答：整流变压器二次线电压U 2l =163 V ；晶闸管 Itav ≈18.33 A 、It ≈31.75 A 及 Utm ≈230V ；晶闸管型号为 KP50-5. 1分。