运动控制系统 第四版 第5章习题
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• 恒定子磁通、恒 气隙磁通控制， 临界转矩恒定； • 恒气隙磁通控制 的临界转矩更大.
1. 恒压恒频控制
2. 基ห้องสมุดไป่ตู้以下，电压频率协调控制
3. 基频以上，恒电变频控制
4、电压频率特性
（5）对异步电动机不同电压-频率协调控制时的机械特性，进行 分析比较如下：
（A）恒压频比控制：控制较简单； 机械特性基本是上下平移，特性硬度也较 ）恒压频比控制： 好；当转矩增大到最大值以后，若转速再降低，特性就折回来了；低速 时，最大电磁转矩降低，带负载能力降低。 （B）恒定子磁通控制：要对定子电阻压降进行补偿；调速时机械特性基本上 是上下平移，特性比恒压频比控制硬些，临界转矩大于恒压频比控制。 （C）恒气隙磁通控制：需要对定子漏阻抗压降进行补偿；调速时机械特性基 本上时上下平移，特性比恒定子磁通控制略硬；临界转矩大于恒定子磁 通控制。恒气隙磁通控制时低频电压补偿的标准。 （D）恒转子磁通控制：不但要补偿定子漏阻抗压降，还要补偿转子漏电抗压 降；机械特性为线性，和直流电动机类似；在动态中尽可能保持转子磁 通控制，是矢量控制所追求的目标。 （E）基频以上恒压变频控制：当频率提高时，同 ）基频以上恒压变频控制： 步转速随之提高，最大转矩减小，机械特性 上移，而形状基本不变。 （F）恒压频比控制、恒定子磁通控制、恒气隙磁 通控制，机械特性都是非线性的，都有最大 转矩限制；上述三种压频协调控制和恒转子 磁通控制方式，都属于恒转矩控制方式。基 频以上调速，属于恒功率调速方式。
14、论述转速闭环转差频率控制系统的控制规律、实现 方法及系统的优缺点？
答： 1）控制规律: ① 在保持气隙磁通不变的条件下，在 ωs≤ωsm的范围内，转矩Te基本上与 ωs成正比；通过转差频率就可间接 实现对电磁转矩Te的控制。 ② 根据不同的定子电流，进行定子漏 阻抗压降补偿，实现气隙磁通恒定. 2）实现方法: ① 根据最大电流倍数、转矩倍数，确定出最大转差频率的限 幅值ωsmax。 ② 根据定子电流，实时计算出定子漏阻抗压降，对定子电压 进行实时补偿，以保持电机气隙磁通恒定。 ③ 系统.....
⎪ t ⎪ ⎪ ω1 (t0 ) + ω1N dt ω1 < ω1* ω1 (t ) = ⎨ ∫t0 τ up ⎪ ⎪ ω (t ) − t ω1N dt ω > ω * 1 0 1 1 ∫t0 τ down ⎪ ⎩
④
添加转速的给定积分环节后，可把送给“压-频协调环节”的 转速给定信号，变成平缓的斜波升速或降速信号；给定转速 经“压-频协调环节”产生的电压给定信号也是平缓变化的信 号，可使电机实现平缓的升速或降速，避免产生过大的起动 或制动电流。
共有8个开关状 态，对应8个空 间电压矢量； 其中：2个零矢 量，6个非零电 压矢量。
13、转速开环变压变频调速系统中需要积分环节，论述给定积分 环节的原理和作用？ 答： ① 转速开环的变压变频调速系统中，也没有电流闭环，系统本 身没有自动限制起制动电流的作用。 ② 若没有给定积分环节，在突加转速给定信号后，根据电压频 率协调关系，将使电机在较高电压下起动，导致较大的起动 * * 电流。 ω = ω ω 1 1 ⎧ 1 ③ 转速积分环节算法，见右式。 转速的上升率和下降率可通过 τup、 τdown参数设定。
• 恒转矩负载：稳定运 行范围很小， 0<s<sm。 • 风机类负载：云顶运 行范围稍大一些。
5-5、按基频以下和以上，分析压频协调的控制方式，画出： （1）恒压恒频正弦波供电时异步电动机机械特性。 （2）基频以下，电压-频率协调控制的异步电动机机械特性。 （3）基频以上，恒压变频协调控制时异步电动机机械特性。 （4）电压-频率特性曲线U=f(f)。 （5，补）对异步电动机不同电压-频率协调控制时的机械特性进 行分析比较（从：特性硬度、电压补偿、临界转速等方面）。 解：
3）转差频率控制系统的优点： ①转差角频率与实测转速相加后得到定子频率。在调 速过程中，实际频率随着实际转速同步地上升或下 降，加、减速平滑。 ②在动态过程中转速调节器ASR饱和，系统以“对应 于最大转差频率”的最大转矩起、制动，并限制了 最大电流，保证了在允许条件下的快速性。 ③与开环系统相比，静、动态性能都得到很大提高； 采用转速PI调节可实现稳态转速无静差。
转差频率控制系统的缺点：系统的性能还“不能完 全达到”直流双闭环系统的水平。原因：
① 转差频率控制系统，是基于异步电动机稳态模型的，所谓 的“保持磁通恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立。在 动态中难以保持磁通恒定，这将影响到系统的动态性能。 ② 压频函数中只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的 相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。 ③ 频率与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。然 而，如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给 频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形 式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。
1. 恒压恒频控制
2. 基ห้องสมุดไป่ตู้以下，电压频率协调控制
3. 基频以上，恒电变频控制
4、电压频率特性
（5）对异步电动机不同电压-频率协调控制时的机械特性，进行 分析比较如下：
（A）恒压频比控制：控制较简单； 机械特性基本是上下平移，特性硬度也较 ）恒压频比控制： 好；当转矩增大到最大值以后，若转速再降低，特性就折回来了；低速 时，最大电磁转矩降低，带负载能力降低。 （B）恒定子磁通控制：要对定子电阻压降进行补偿；调速时机械特性基本上 是上下平移，特性比恒压频比控制硬些，临界转矩大于恒压频比控制。 （C）恒气隙磁通控制：需要对定子漏阻抗压降进行补偿；调速时机械特性基 本上时上下平移，特性比恒定子磁通控制略硬；临界转矩大于恒定子磁 通控制。恒气隙磁通控制时低频电压补偿的标准。 （D）恒转子磁通控制：不但要补偿定子漏阻抗压降，还要补偿转子漏电抗压 降；机械特性为线性，和直流电动机类似；在动态中尽可能保持转子磁 通控制，是矢量控制所追求的目标。 （E）基频以上恒压变频控制：当频率提高时，同 ）基频以上恒压变频控制： 步转速随之提高，最大转矩减小，机械特性 上移，而形状基本不变。 （F）恒压频比控制、恒定子磁通控制、恒气隙磁 通控制，机械特性都是非线性的，都有最大 转矩限制；上述三种压频协调控制和恒转子 磁通控制方式，都属于恒转矩控制方式。基 频以上调速，属于恒功率调速方式。
14、论述转速闭环转差频率控制系统的控制规律、实现 方法及系统的优缺点？
答： 1）控制规律: ① 在保持气隙磁通不变的条件下，在 ωs≤ωsm的范围内，转矩Te基本上与 ωs成正比；通过转差频率就可间接 实现对电磁转矩Te的控制。 ② 根据不同的定子电流，进行定子漏 阻抗压降补偿，实现气隙磁通恒定. 2）实现方法: ① 根据最大电流倍数、转矩倍数，确定出最大转差频率的限 幅值ωsmax。 ② 根据定子电流，实时计算出定子漏阻抗压降，对定子电压 进行实时补偿，以保持电机气隙磁通恒定。 ③ 系统.....
⎪ t ⎪ ⎪ ω1 (t0 ) + ω1N dt ω1 < ω1* ω1 (t ) = ⎨ ∫t0 τ up ⎪ ⎪ ω (t ) − t ω1N dt ω > ω * 1 0 1 1 ∫t0 τ down ⎪ ⎩
④
添加转速的给定积分环节后，可把送给“压-频协调环节”的 转速给定信号，变成平缓的斜波升速或降速信号；给定转速 经“压-频协调环节”产生的电压给定信号也是平缓变化的信 号，可使电机实现平缓的升速或降速，避免产生过大的起动 或制动电流。
共有8个开关状 态，对应8个空 间电压矢量； 其中：2个零矢 量，6个非零电 压矢量。
13、转速开环变压变频调速系统中需要积分环节，论述给定积分 环节的原理和作用？ 答： ① 转速开环的变压变频调速系统中，也没有电流闭环，系统本 身没有自动限制起制动电流的作用。 ② 若没有给定积分环节，在突加转速给定信号后，根据电压频 率协调关系，将使电机在较高电压下起动，导致较大的起动 * * 电流。 ω = ω ω 1 1 ⎧ 1 ③ 转速积分环节算法，见右式。 转速的上升率和下降率可通过 τup、 τdown参数设定。
• 恒转矩负载：稳定运 行范围很小， 0<s<sm。 • 风机类负载：云顶运 行范围稍大一些。
5-5、按基频以下和以上，分析压频协调的控制方式，画出： （1）恒压恒频正弦波供电时异步电动机机械特性。 （2）基频以下，电压-频率协调控制的异步电动机机械特性。 （3）基频以上，恒压变频协调控制时异步电动机机械特性。 （4）电压-频率特性曲线U=f(f)。 （5，补）对异步电动机不同电压-频率协调控制时的机械特性进 行分析比较（从：特性硬度、电压补偿、临界转速等方面）。 解：
3）转差频率控制系统的优点： ①转差角频率与实测转速相加后得到定子频率。在调 速过程中，实际频率随着实际转速同步地上升或下 降，加、减速平滑。 ②在动态过程中转速调节器ASR饱和，系统以“对应 于最大转差频率”的最大转矩起、制动，并限制了 最大电流，保证了在允许条件下的快速性。 ③与开环系统相比，静、动态性能都得到很大提高； 采用转速PI调节可实现稳态转速无静差。
转差频率控制系统的缺点：系统的性能还“不能完 全达到”直流双闭环系统的水平。原因：
① 转差频率控制系统，是基于异步电动机稳态模型的，所谓 的“保持磁通恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立。在 动态中难以保持磁通恒定，这将影响到系统的动态性能。 ② 压频函数中只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的 相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。 ③ 频率与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。然 而，如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给 频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形 式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。