控制电机考试复习题

第一章

1. 在转速、电流双闭环系统中，速度调节器有哪些作用？其输出限幅值应按什么要求来调整？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值应如何调整？答：

速度调节器用于对电机转速进行控制，以保障：①调速精度，做到静态无差；②机械特性硬，满足负载要求。

速度调节器输出限幅值应按调速系统允许最大电流来调整，以确保系统运行安全(过电流保护)

电流调节器实现对电流的控制，以保障：①精确满足负载转矩大小要求(通过电流控制)；②调速的快速动态特性(转矩的快速响应)。

电流调节器的输出限幅作为可控整流器晶闸管的移相触发电压，其限幅值决定了触发角的移相范围，故应按αmin ―αmax 来调整。

2．在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网电压波动与负载扰动时，各是哪个调节器起主要调节作用？答：

(1) 电网电压波动：影响整流电压Ud ，整流电流Id，反映到控制信号即ufi，它从电流环介入，故电流调节器起主要作用。

(2)负载扰动：负载TL的变化将影响转矩平衡关系，继而影响转速ωr，n，反映到控制信号即ufn，它从速度环介入，故速度调节器起主要作用

3. 双闭环调速系统正常工作时，调节什么参数可以改变电动机转速？如果速度闭环的转速反馈线突然断掉，会发生什么现象？电动机还能否调速？答：（1）双闭环调速系统正常工作时，只有调节速度给定信号ug才可以改变电动机转速。而改变速度调节器的参数（如比例系数，积分时间常数）均无作用，改变负载大小也不能影响转速，因为是速度闭环系统，不论负载大小均速度无差。

（2）转速反馈线突然断掉时，ufn=0，使△un=ug-ufn=ug很大，速度调节器饱各限幅输出，调速系统以最大电流、最大转矩加速，直至电磁转矩与负载转矩、阻尼转矩相平衡，达到最高转速而恒定，故电动机不可调速。

5. 在直流可逆调速系统中，主回路为何需要双桥反并联？

答: 在直流可逆系统中，要求电磁转矩具有两种方向，以实现四象限运行。

单桥只能提供单一方向电枢电流→产生单一方向电磁转矩;

双桥反并联才能提供两个方向电枢电流，产生两个方向电磁转矩，构成可逆系统主电路。．反并联时为何会出现环流？限制环流有哪些有效方法？各有什么特点？答：

两桥反并联且同时整流时, 产生的整流电压会不经直流电机而顺串短路，因无电阻限流，会形成巨大环流。

限制环流的有效办法(对策)是:

1. 极性互顶：一桥整流、一桥逆变。

2.

11.为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答 1. PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值；

2. 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。从而影响了电机的输出特性。

第二章

1. 鼠笼式异步电机采用调压调速时，适合拖动什么样的负载？为什么？

答：鼠笼式异步电机采用调压调速时，适合于拖动风机、水泵类负载，这类负载的转矩与转速平方成正比，功率与转速三次方成正比。调压调速的特性与这类负载特性很匹配，主要从转子发热能通过来考虑。

用于调压调速的异步电机应是高转子电阻电机（高滑差电机，转子串电阻绕线式异步电机），这是基于以下考虑：

（1）限制转子发热（滑差功率消耗型调速）：转子发热与滑差消耗有关，而PS=S PM与S,即调速范围有关。而风机/水泵调速范围不宽（100-70%），两者特性相配。

（2）高转子电阻能软化异步电机的T-S曲线，扩大调速范围。

5.在电磁滑差离合系统中,如何使被调速负载机械实现反转。

电磁滑差离合器的磁场由励磁线圈中的直流电流产生，并由于电枢旋转才起到旋转磁场的作用。

6.从物理意义上说明串级调速系统的机械特性比原电动机固有特性软的原因

串级调速对电动机而言相当于转子回路串电阻调速，而串电阻会使临界转差率增大。因此串级调速的开环机械特性会比电动机本身的固有特性软。

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与亚同步串级调速相比，双馈调速系统有哪些优缺点适合什么场合

10.调速范围不宽的双馈异步电机调速系统应如何启动？为什么？

这是为什么呢,百度都没见到。

13分析讨论以下几种异步电机变频调速控制方式的特性及优点

1、恒电压／频率比(U1 / f1=C) 控制它具有以下特点：

①同步速ns随运行频率ω1变化。

②不同频率下机械特性为一组硬度相同的平行直线

③最大转矩随频率降低而减小。

2、恒气隙电势/频率比（E1 / f1=C）控制特点如下

①整条特性曲线与恒压频时发现比控制时性质相同，但是E1 / f1控制的机械特性的线性段的范围比恒压频比控制更宽，即调速范围更广。

②低频下起动时起动转矩比额定频率下的起动转矩大，而起动电流并不大。

③在恒定E1 / f1值控制时，任何运行频率下的最大转矩恒定不变，稳态工作特性明显优于恒压频比控制，这正是全频范围采用了定子电阻压降补偿的结果。

3、恒转子电势／频率比(Er / f1=C)控制特点如下

①机械特性T=f(s)为一准确的直线

②与E1 / f1=C及U1 / f1=C控制方式相比，Er / f1=C控制下的稳态工作特性最好，可以获得类似并激直流电机一样的直线型机械特性，没有最大转矩的限制，这是高性能交流电机变频调速所最终追求的目标。

14恒流源供电及恒压源供电异步电机机械特性有何差异？为什么？应如何改造电流源供电异步电机特性以适应工程应用的要求？

（1）恒流源供电与恒压供电对比：

两者形状相似，都有一个最大转矩，但产生最大转矩的临界转差率不同。恒流源供电时临界转差很小，因此机械特性呈陡削的尖峰状，能稳定运行的范围很窄，同时起动电流为恒流所限制，使得起动转矩很小。

（2）因为恒流源供电时，异步电机工作特性与恒压源供电时情况有所不同。

与电机内部阻抗相比，恒流源内阻可以看作无穷大

（3）理想恒流源供电由于电源的恒流特性限制了定子电流的增长，使得最大转矩Tm比电压源供电时小，过载能力低，只适合于负载变化不大的场合。

实际的电流源型变频装置是由交流电源经过可控整流、再经过平波电抗器滤波后供电。异步电机在这种性质电流源供电下通过电压、电流闭环控制改善了理想恒流源供电时的机械特性。

15.交流器非正弦供电对电机运行性能有何影响？在设计及选用电机时应如何考虑对策？

影响如下

(1) 磁路工作点: 使六阶梯波电压源供电电机气隙磁密比正弦波供电时大10%, 磁路将饱和，使力能指标η↓，cosΦ↓

2)电流中的谐波将使槽电流增大（1.1倍），槽磁势增大，漏磁路饱和，使定子漏抗减小（15~20）%

(3)转子参数:谐波滑差 Sk = 1 ，转子频率 f2 = Sk f1 = f1 为高频，转子集肤效应严重。转子电阻增大；转子电流挤向槽口，分布不均，槽漏抗减小。

(4)功率因数: 电流谐波→增大电流有效值→提高磁路饱和程度→增加励磁电流→cosφ降低。(5)损耗与效率: 变频器非正弦供电时，谐波电流增加了损耗、降低了效率。

(6) 电应力——非正弦电压波形上电压变化梯度大,绕组进线第一匝电容小、容抗大，将承受40%的过电压（电位梯度），使绝缘因电晕而老化、击穿。

在设计及选用变流器非正弦供电电机时, 应考虑的对策是：

①电压源型变流器供电时, 因变频器输出电压谐波含量确定，要设计或选用漏抗大电机来限制谐波电流的产生恶果。

②电流源型变流器供电时, 因变频器输出电流谐波含量确定，要设计或选用漏抗小电机来限制谐波电压的产生及恶果。

16.一台按电网供电设计的异步电机,当采用变频器供电时为何转子易发热甚至烧毁？与调压调速系统电机转子发热甚至烧毁本质有何不同？

23脉宽调制波生成方法有哪几种？单极性控制与双极性控制区别何在？

PWM波形的产生是通过载波和信号波两个波形共同作用而成的，基本元素只有两个，高电平和低电平，信号波比载波高，则为高电平，比载波低，则为低电平。单、双极性是根据对低电平的不同定义而言的，然后所谓单极性，指的是以0V为低电平，双极性，指的是以“与高电平大小相等，极性方向相反（即在横轴下面）”的电位为低电平。

24 PWM型变频器输出电压的幅值和频率是如何调节的？分别就正弦脉宽调制(SPWM)和磁链追踪控制(SVPWM)两种不同方式作出说明。

答：1) SPWM：①改变正弦调制波的频率，调节PWM波脉宽变化周期，即频率；

②改变正弦调制波的幅值，调节PWM波脉冲宽度，即电压大小；

2) SVPWM

设基频为，①基频以下：采用零矢量控制（磁链圆大小恒定）。

②基频：不用零矢量，有效矢量作用时间额定。

③基频以上：不用零矢量，减少有效矢量作用时间——磁链圆变小（弱磁控制），转速变快。

27, 异步电机变频调速时,如果只从调速角度出发单纯改变频率f1可否?为什么？还要同时改变什么量？

答：不可行，当其频率在低频时，对于异步电动机其定子电阻不可忽略，所以定子电阻所分得的电压也不能忽略，若要使U1/f1=c,则必须在调节f1的同时调节U1否则会产生过励磁和欠励磁现象。

29，为什么可以利用转差来控制异步电动机的转矩？它的先决条件是什么？

答：异步电动机的转速反馈用于控制电动机的转差率并使之不超过最大转差率Sm,使之总保持在较小的转差率下，调速系统就可以在高功率因数、小转子电流、低转子损耗下获得大的电磁转矩。

1.同步电机变频调速与异步电机变频调速相比，有何优越之处？

同步电机的转速只能由供电频率决定，如要调整只能改变供电频率（可使用变频器）。异步电机调整在小范围并且在转距比较恒定时，可使用电磁调速器进行调整，其原理是通过改变电机电压使差步率发生改变来调速。如果要进行大范围调整或对转距有要求时使用变频器调整。

11．同步电动机矢量变换控制与异步电动机矢量变换控制有何不同？

同步电机矢量控制是将坐标变换变为id，和iq，然后进行控制。

异步电机矢量控制是将坐标变换变为im 和it，然后进行控制

第四章

1，同步发动机励磁系统的任务是什么？

同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称为励磁功率输出部分（或称为功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流，以满足运行的需要。这一部分包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等，一般称为励磁控制部分。

第五章

1.永磁无刷直流电机与直流无换向器电机相比有哪些异同之处？

这二种电机都是无刷电机：

永磁直流无刷电机是他的磁极是用的永磁体做的，不需另加励磁；

而普通直流无刷电机的磁极是用直流电励磁的，必须加励磁电流。

4，开关磁阻电机与步进电机相比有何异同？

没比

第六章

1，与模拟控制方式相比，电机控制系统采用微机数字控制具有哪些明显的优势？

由于计算机只能处理数字信号，因此，与模拟控制系统相比，微机数字控制系

统的主要特点是离散化和数字化。

微型计算机数字控制的优点：微机数字控制系统的稳定性好，可靠性高，可以提高控制性能，此外，还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟控制系统无法实现的功能。