电力拖动自动控制系统复习资料.docx

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1、1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机系统可以获得更好的动态性能？答：PWM电动机系统在许多方面有较大的优越性：（1）主电路途路简洁，需用的功率器件少。（2）开关频率高，电流简洁连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右。（4）若及快速响应的电动机协作，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰实力强。（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因此装置效率较高。（6）直流电源采纳不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。PWM开关频率高，响应速度快，电流简洁连续，系统频带宽，动态响应快，动态抗扰实力强

2、。1-2试分析有制动通路的不行逆PWM变换器进展制动时，两个VT是如何工作的？答：制动时，由于的脉冲变窄而导致反向时，Ug2 变正，于是VT2导通，VT2导通，VT1关断。1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么关系？为什么脱离了调速范围，要满意给定的静差率也就简洁得多了？答：消费机械要求电动机供应的最高转速 和最低转速之比叫做调速范围，用字母D表示，即：负载由志向空载增加到额定值时，所对应的转速着陆 及志向空载转速之比，称为系统的静差率S,即： 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为： 由于在确定的下，D越大，越小 又确定，则S变大。所以，假如不考虑D，则

3、S的调整也就会简洁，1-4某一调速系统，测得的最高转速特性为，最低转速特性为，带额定负载的速度着陆，且不同转速下额定速降不变，试问系统可以到达的调速范围有多大？系统允许的静差率是多大？解1-5闭环调速系统的调速范围是1500-150r/min，要求系统的静差 S=2%,那末系统允许的静态速降是多少？假如开环系统的静态速降是100r/min则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 1，2，1-6某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8 r/min，假如将开环放大倍数他进步到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？同样静差率的条件下调速范围及开环放大倍数

4、加1成正比1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速，开环转速着陆，若要求静差率由10%削减到5%则系统的开环增益将如何变更？ 解：原系统在调速范围D=20，最小转速为：，原系统在范围D=20，静差率为10%时，开环增益为：静差率10%时原系统的开环增益为：1-8转速单环调速系统有那些特点？变更给定电压能否变更电动机的转速？为什么？假如给定电压不变，调整测速反应电压的分压比是否可以变更转速？为什么？假如测速发电机的励磁发生了变更，系统有无克制这种干扰的实力？答：1）闭环调速系统可以比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证确定静差率的要求下，可以进步调速范围。为此，所需付出的代价是需增设电压

5、放大器以及检测及反应装置。2）能。因为，由公式可以看出，当其它量均不变更时，随着的变更而变更3）能。因为转速和反应电压比有关。4）不，因为反应限制系统只对反应环所包围的前向通道上的扰动起抑制作用 ，而测速机励磁不是。1-9在转速负反应调整系统中，当电网电压、负载转矩，电动机励磁电流，电枢电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变更时，都会引起转速的变更，问系统对于上述各量有无调整实力？为什么？答：系统对于上述各量中电网电压、负载转矩，电动机励磁电流，电枢电流、电枢电阻、有调整实力。因为它们在闭环系统的前向通道中，对于测速发电机励磁各量发生变更，没有调整实力。因为它不在闭环系统的前向通道中。1-1

6、0有一V-M调速系统，电动机参数为：电枢电阻，整流装置内阻，触发整流环节的放大倍数。要求系统满意调速范围20，静差率10。（） 计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的闭环静态速降。（） 调整该系统能参数，使当，则转速负反应系数应当是多少？（） 计算放大器所需的放大倍数。解：（）电动机的电动势系数开环系统静态速降闭环静态速降闭环系统开环放大倍数（2）因为 所以=407.4288=0.00961（3）运算放大器的放大倍数在题的转速负反应系统中增设电流截止环节，要求堵转电流，临界截止电流,应当选用多大的比拟电压和电流反应采样电阻？要求电流反应采样电阻不超过主电路总阻的1/3，假如做不到，须要加电流

7、反应放大器，试画出系统的原理图和静态构造图，并计算电流反应放大系数。这时电流反应采样电阻和比拟电压各为多少？解：（1） 则 0得：系统的原理图和静态构造图(给它画出图)（2）明显采样电阻大于主电路2.7*1/3倍，所以增加电流反应放大器后：新的采样电阻：可选0.5欧姆电流反应放大系数： 新的比拟电压： 所以加上的电流反应放大器的放大倍数为3某调速系统原理图如图所示，已知数据如下：电动机18，220，In94，整流装置内阻,触发整流环节的放大倍数。最大给定电压，当主电路电到达最大值时，整定电流反应电压。设计指标：要求系统满意调速范围20，静差率S10，。试画出系统的静态构造框图，并计算：（） 转

8、速反应系数。（） 调整器放大系数。（） 电阻的数值。（放大器的输入电阻）（） 电阻的数值和稳压管的击穿电压值。解：(1)同1-10可得a=0.0145(2) (3)（4）A；A；当主电路电流最大即为时，而当主电路电流为时，为：V此时电流反应起作用，稳压管的击穿电压可依据确定取稍大值：当主电路的电流增大到时，为起到爱护作用应使流过的电流等于流过的电流，以使电机转速快速着陆。此时：mA ; k(取3.5k)系统的静态构造框图在电压负反应单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变更时，系统是否有调整作用，为什么？（）放大器的放大倍数（）供电电网电压（）电枢电阻（）电动机励磁电流（）电压反应系数a答：3

9、）电枢电阻，）电动机励磁电流，（）电压反应系数a无调整作用。因为反应限制系统所能抑制的只是被反应包围的前向通道上的扰动。有一个V-M系统,已知:电动机:（15分）,Ra=1.5,整流装置内阻,触发整流环节的放大倍数。（15分）(1) 系统开环工作时,试计算调速范围D=30时的静差率s值;(2) 当D=30,时,计算系统允许的稳态速降;(3) 如组成转速负反应有静差调速系统,要求D=30,在,计算转速负反应系数a 和放大器放大系数Kp;（4）如将上述调速系统改为电压负反应有静差调速系统,仍要求在,并保持系统原来的开环放大系数不变，试求在30时的静差率。解：（）（原来多加了1）（）当30，10时计

10、算系统允许的稳态速降（）求取的方法同1-10 可得=0.00652（4）改为电压负反应有静差调速系统闭环转速着陆为：当调速D范围不变时静差率为：明显比速度反应系统在调速范围不变的状况下静差率大的多，但比无反应系统静差率小了在题1-10的系统中,若主电路电感L=50mH,系统运动局部的飞轮惯量,整流装置采纳三相零式电路,试推断按题1-10要求设计的转速负反应系统能否稳定运行?假如保证系统稳定运行,允许的最大开怀放大系数K是多少?电磁时间常数 机电时间数（查表全波为0.00167）在1-10题中如要系统稳定须保证则系统不稳定。如要系统稳定，允许的最大的开环放大系数为但调速范围不满意了16.为什么用

11、积分限制的调速系统是无静差的?在转速负反应调速系统中,当积分调整器的输入偏向电压时,调整器的输出电压是多少?它取决于那些因素?答： 运用积分限制时可以借助积分作用，使反应电压及给定电压相等，即使为零一样有输出，不再须要来维持，由此即可使输出稳定于给定值使调速系统无静差。 当时调整器的输出为电压，是对之前时刻的输入偏向的积累。 它取决于的过去变更，当为正增加，当为负下降，当为零时不变。17.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?试说明理由;答： 在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度同样受给定电源和测速发电机精度的影响。无静差转速单闭环调速系统

12、只是消退了误差，使输出的转速根本稳定于给定的转速。但是，这种系统依旧属于反应限制系统，只能抑制被反应环包围的前向通道上的扰动，对于其他环节上的精度影响无可奈何。18.采纳比例调整器限制的电压负反应系统,稳态运行时的速度是否有静差?为什么?试说明理由;答：有静差。电压负反应系统中是在转速较高时，忽视了转速的着陆认为 电枢电压正比于转速，而事实上是电枢电压无静差，从公式中可以看出速度的着陆是不能消退的。因为调整器的输出是电力电子变换器的限制电压。所以只要电动机在运行，就必需有限制电压因此也必需有转速偏向电压。第二章习题答案2-1在转速、电流双闭环调速系统中，若变更电动机的转速，应调整什么参数？变更

13、转速调整器的放大倍数Kn行不行？变更电力电子变换器的放大倍数Ks行不行？变更转速反应系数行不行？若要变更电动机的堵转电流，应调整系统中的什么参数？答：变更转速，调整给定电压，变更转速调整器放大倍数 不行，变更也不行，变更行。变更堵转电流调整电流反应系数.2-2转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调整器的输入偏向电压和输出电压各是多少？为什么？答：两个调整器的输入偏向电压均为0，假如不为0则和接着变更，就不是稳态。转速调整器的输出电压为：电流调整器的输出电压为：2-3假如转速、电流双闭环调速系统中的转速调整器不是PI调整器，而改为P调整器，对系统的静、动态性能将会产生什么影响？答：稳态精度变

14、差，但跟随性和抗干扰实力都不会得到改善，使系统成为不稳定系统。 答：静特性 1）闭环系统的静特性变软 2）存在静差率相对较大。 动特性：跟随性和抗干扰实力不会得到改善，动态稳定性降低，而快速性却进步了。2-4试从下述五个方面来比拟转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统：（） 调速系统的静态特性;（） 动态限流性能;（） 起动的快速性;（） 抗负载扰动的性能;（） 抗电源电压波动的性能;答：（1）单闭环：在系统稳定时实现转速无静差。 双闭环：可实现转速无静差和电流无静差。（2）单闭环：只能在超过临界电流后，限制电流冲击 双闭环：电流调整器通过电流反应系数随时调整限制电流（3

15、）单闭环：快、不平稳 双闭环：起动快、平稳（4）单闭环：差 双闭环：强、靠ASR单闭环：差双闭环：由电流内环ACR刚好调整2-5在转速、电流双闭环调速系统中，两个调整器均采纳PI调整。当系统带额定负载运行时，转速线突然断线，系统重新进入后，电流调整器的输入偏向电压是否为零？为什么？答：转速和电流调整器的输出到达饱和为止，电流调整器的输入偏向电压不为零，因为稳定后电流反应依旧为只能增加电动机的 转速到达新的平衡2-6在转速、电流双闭环调速系统中，转速给定信号未变更，若增大转速反应系数，系统稳定后转速反应电压是增加、削减还是不变？为什么？答：不变。因为增大，在到达新的稳定运行时，依旧要是无静差系统

16、，系统的转速下降，在到达同样的时稳定运行。2-7在转速、电流双闭环调速系统中，两个调整器ASR、ACR均采纳PI调整器。已知参数：电动机：电枢回路总电阻R=1.5 ，设，电枢回路最大电流，电力电子变换器的放大系数。试求：（） 电流反应系数和转速反应系数;（） 当电动机在最高转速发生堵转时的、值。解：（1）电流反应系数 转速反应系数 （2）（负反应） 由于堵转电流 n0 2-8在转速、电流比闭环调速系统中，调整器ASR,ACR 均采纳PI调整器。当ASR输出到达时，主电路电流到达最大电流80A。当负载电流由40A增加到70A时，试问： （1）应如何变更？（2）应如何变更？（3）值由哪些条件确定？

17、解：（1）应增加。因为当负载电流由40A增加到70A时增加，是确定的。由40A 增加到70A时，由4V增加到7V（2）略有增加。因为；的增加使增加，使得增加（3） 由n和确定。2-9在转速、电流双闭环调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种缘由使电动机励磁电源电压突然下降一半,系统工作状况将会如何变更？写出、及n在系统重新进入稳定后的表达式。答：当磁通下降一半时但电动机拖动恒转矩负载运行所以2-10某反应限制系统已校正成典型I型系统。已知时间常数T0.1S，要求阶跃响应超调量（） 求系统的开环增益;（） 计算过渡过程时间和上升时间;（） 绘出开环对数幅频特性。假如上升时间

18、，则K=?，解：（1）系统开环增益 （参见表2-2）（2）调整时间 上升时间(3) KT=1 K=10 (4)用MATLAB 仿一个为好：2-11 有一个系统，其限制对象的传递函数为 ,要设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量（按线性系统考虑）。试对该系统进展动态校正，确定调整器构造，并选择其参数。解：校正成典型I型系统，调整器传递函数为校正后系统的开环传递函数为： 取 查表得：2-12有一个闭环系统，其限制对象的传递函数为，要求校正为典型型系统，在阶跃输入下系统超调量（按线性系统考虑）。确定调整器构造，并选择其参数。解： 选用PI型调整器系统开环传函为 T=0.02s 取h=7 2-13

19、调整对象的传递函数为，要求用调整器分别将其校正为典型型和型系统，求调整器的构造及参数。解：校正成典型型系统选择PI调整器：校正后的开环传递函数为： 令K=100 T=(2)校正成典型系统，选择PI调整器：K= T=0.005s 取h=5 2-14 在一个三相零式晶闸管整流装置供电的转速-(1)电流反应系数 转速反应系数 （2）设计电流调整器ACR 1 确定时间常数整流装置滞后时间常数 电流环小时间常数之和2.选择电流调整器构造 按典型型设计，电流环限制对象是双惯性型的可用PI型电流调整器。 检查对电源电压的抗扰性能： 各项指标可以承受。3.计算电流调整器参数电流调整器超前时间常数 电流开环增益

20、：要求4.校验近似条件 电流截止频率 （1）晶闸管装置传递函数的近似条件 满意近似条件（2）忽视反电动势变更对电流环动态影响的条件 满意近似条件（） 电流环小时间常数近似处理条件 满意近似条件（5）计算调整器电阻和电容 动态性能跟随指标为 满意近似条件(3)3.ASR 1.确定时间常数电流环等效时间常数 转速滤波时间常数 转速环小时间常数 2.选择转速调整器构造 ：按典型型系统设计，选择PI调整器 3.计算转速调整器参数取 h=3 ASR的超前时常数转速开环增益 ASR例系数4.校验近似条件（1）电流环传递函数简化条件 满意近似条件(2)转速环小时间常数 满意近似条件5.计算调整器电阻电容2-

21、15 (1)选用PI调整器 h=5 （2）（） 电流环传递函数简化条件满意近似条件满意近似条件2-16（1）第3 章直流调速系统的数字限制3-1直流电机额定转速nN =375r/min，电枢电流额定值为IdN =760A，允许过流倍数=1.5，计算机内部定点数占一个字的位置（16位），试确定数字限制系统的转速反应存储系数和电流反应存储系数，适当考虑余量。解：定点数长度为1个字（16位），但最高位须用作符号位，只有15位可表示量值，故最大存储值Dmax=215-1。电枢电流最大允许值为1.5IN，考虑到调整过程中瞬时值可能超过此值，故取Imax=1.8IN。因此，电枢电流存储系数为215K=1=

22、32768=23.95A11.8IN1.8760额定转速nN=375r/min，取nmax=1.3nN，则转速存储系数为215132768K=1.3nN1.3375min/r=67.21min/r对上述运算结果取整得K=23A1，K=67min/r。3-2旋转编码器光栅数为1024，倍频系数为4，高频时钟脉冲频率f0 =1MHz，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采纳16位计数器，M法和T法测速时间均为0.01s，求转速n=1500r/min和n=150r/min时的测速分辩率和误差率最大值。解：电动机每转一圈共产生Z=42048=4096个脉冲。（1）M法测速测速辨别率Q =6（0

23、M1+1ZTC60M1=ZTC60ZTC=6040960.01r/min=1.46r/min电动机的转速为n=60M1ZTC当n=1500r/min时，M1=ZTCn=6040960.01150060=1024测速误差率最大值=1 100%=1100%0.098%当n=150r/min 时，M1=M1ZTCn=60102440960.0115060102测速误差率最大值=1 100%=1 100%0.98%（2）T 法测速M1102当n=1500r/min时，n=60f0ZM260f测速辨别率60f60fZn2409615002Q=0 0=0=r/min171r/minZ（M-1）ZMZM（M

24、-1）60fZn60106409615002222060f60106M =0 =（9取整数）2Zn40961500测速误差率最大值当n=150r/min 时，=1100%=1 100%12.5%maxM 19122测速辨别率Q=Zn=4096150r/min1.55r/min60f0Zn60106409615060f60106M =0 =9（7取整数）2Zn4096150测速误差率最大值=1100%=1100%1.04%maxM 19713-3将习题2-14设计的模拟电流调整器进展数字化，采样周期Tsam =0.5ms，调整器输出限幅及积分限幅均为Um，写出位置式和增量式数字PI调整器的表达式

25、，并用已驾驭的汇编语言设计实时限制程序。3-4依据习题2-15电流调整器的设计结果（电流调整器按典型I型系统设计，KT=0.5），按离散系统设计方法设计转速调整器，要求转速无静差。已知电动机额定功率PN =555kW，额定电压UN =750V，额定电枢电流IN =760A，额定转速nN =375r/min，电动势系数Ce =1.82Vmin/r，电枢回路总电阻R=0.14，允许过载倍数=1.5，机电时间常数Tm =0.112s，转速滤波时间常数Ton =0.02s，电流反应存储系数K=23A，转速反应存储系数K=67min/r，转速调整器采样时间Tsam =0.01s，电流环小惯性时间常数T=

26、T+T =0.0017s+0.002s =0.0037si第4章可逆直流调速系统和位置随动系统4-1晶闸管-电动机系统须要快速回馈制动时，为什么必需采纳可逆线路？答：当电动机须要回馈制动时，由于反电动势的极性未变，要回馈电能必需产生反向电流，而反向电流是不行能通过VF 流通的，这时，可以通过限制电路切换到反组晶闸管装置VR，并使它工作在逆变状态，产生逆变电压，电机输出电能实现回馈制动。4-2试画出采纳单组晶闸管装置供电的V-M系统在整流和逆变状态下的机械特性，并分析这种机械特性合适于何种性质的负载。解；机械特性图如下：n提升TeId放下-n4-3 说明待逆变、正组逆变和反组逆变，并说明这三种状

27、态各出如今何种场合下。答：待逆变正组逆变电枢端电压为负，电枢电流为正，电动机逆向运转，回馈发电，机械特性在第四象限。反组逆变电枢端电压为正，电枢电流为负，电动机正向运转，回馈发电，机械特性在第二象限。4-4 分析协作限制的有环流可逆系统反向起动和制动的过程。画出各参变量的动态波形，并说明在每个阶段中ASR和ACR各起什么作用，VF 和VR各处于什么状态。解：限制电路采纳典型的转速、电流双闭环系统，其中：转速调整器ASR限制转速，设置双向输出限幅电路，以限制最大起制动电流；电流调整器ACR限制电流，设置双向输出限幅电路，以限制最小限制角min 及最小逆变角min。正组晶闸管VF，由GTF限制触发

28、，正转时，VF 整流；反转时，VF 逆变。反组晶闸管VR，由GTR限制触发，反转时，VR整流；正转时，VR逆变。4-5 试分析图4-13所示逻辑选触无环流可逆系统的工作原理，说明正向制动时各处电压极性及能量关系。解：图4-13逻辑选触无环流可逆系统的原理框图如下图中：SAF，SAR分别是正、反组电子模拟开关。采纳数字限制时，电子开关的任务可以用条件选择程序来完成，实际系统都是逻辑选触系统。此外，触发装置可采纳由定时器进展移相限制的数字触发器，或采纳集成触发电路。4-6试分析位置随动系统和调速系统在哪些方面是不同的。答：位置随动系统及调速系统的主要区分在于，调速系统的给定量一经设定，即保持恒值，

29、系统的主要作用是保证稳定和反抗扰动；而位置随动系统的给定量是随机变更的，要求输出量精确跟随给定量的变更，系统在保证稳定的根底上，更突出须要快速响应。位置随动系统的反应是位置环，调速系统的反应是速度环。第5章闭环限制的异步电动机变压调速系统一种转差功率消耗型调速系统5-1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率Pm中，有一局部是及转差成正比的转差功率Ps，依据对Ps处理方式的不同，可把沟通调速系统分成哪几类？并举例说明。答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统效率凹凸的标记。从这点动身，可以把异步电机的调速系统分成三类。转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转

30、差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速属于这一类。在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。可是这类系统构造简洁，设备本钱最低，所以还有确定的应用价值。转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大局部转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。转差功率不变型调速系统：在这类

31、系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速凹凸，转差功率根本不变，因此效率更高，变极对数调速、变压变频调速属于此类。其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的沟通调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须装备及电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备本钱最高。5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5kW，频率为50Hz，在某一状况下运行，自定子方面输入的功率为6.32kW，定子铜损耗为341W，转子铜损耗为237.5W，铁心损耗为167.5W，机械损耗为45W，附加损耗为29W，试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在

32、这一运行状况下该电动机的效率、转差率和转速。5-3简述沟通变压调速系统的优缺点和适用场合。答：5-4何谓软起动器？沟通异步电动机采纳软起动器有什么好处？答；带电流闭环的电子限制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速上升后电流自动衰减下来，起动时间也短于一级降压起动。主电路采纳晶闸管沟通调压器，用连续地变更其输出电压来保证恒流起动，稳定运行时可用接触器给晶闸管旁路，以免晶闸管不必要地长期工作。视起动时所带负载的大小，起动电流可在(0.54)ISN之间调整，以获得最佳的起动效果，但无论如何调整都不宜于满载起动。负载略重或静摩擦转矩较大时，可在起动时突加短时的脉冲电流，以缩短起动时间。软起动的

33、功能同样也可以用于制动，用以实现软停车。第6章笼型异步电动机变压变频调速系统（VVVF）转差功率不变型调速系统6-1简述恒压频比限制方式。答：绕组中的感应电动势是难以干脆限制的，当电动势值较高时，可以忽视定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压UsEg，则得US=常值f1这是恒压频比的限制方式。但是，在低频时Us和Eg都较小，定子阻抗压降所占的份量就比拟显著，不再能忽视。这时，须要人为地把电压Us抬高一些，以便近似地补偿定子压降。6-2简述异步电动机在下面四种不同的电压频率协调限制时的机械特性并进展比拟；（1）恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性；（2）基频以下电压频率协调限制时异步电动机

34、的机械特性；（3）基频以上恒压变频限制时异步电动机的机械特性；（4）恒流正弦波供电时异步电动机的机械特性；答：恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性：当s很小时，转矩近似及s成正比，机械特性是一段直线，s接近于1时转矩近似及s成反比，这时，Te= f（s）是对称于原点的一段双曲线。基频以下电压频率协调限制时异步电动机的机械特性：恒压频比限制的变频机械特性根本上是平行下移，硬度也较好，当转矩增大到最大值以后，转速再降低，特性就折回来了。而且频率越低时最大转矩值越小，可以满意一般的调速要求，但低速带载实力有些差强人意，须对定子压降实行补偿。恒Eg/1限制是通常对恒压频比限制实行电压补偿的标准，可

35、以 在稳态时到达rm = Constant，从而改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，产生转 矩的实力仍受到限制。恒Er/1限制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性，按 照转子全磁通rm恒定进展限制，而且，在动态中也尽可能保持 rm恒定是矢量限制系 统的目的，基频以上恒压变频限制时异步电动机的机械特性：当角频率进步时，同步转速随之进步， 最大转矩减小，机械特性上移，而形态根本不变。基频以上变频调速属于弱磁恒功率调速。恒流正弦波供电时异步电动机的机械特性：恒流机械特性的线性段比拟平，而最大转矩 处形态很尖。恒流机械特性的最大转矩值及频率无关，恒流变频时最大转矩不变，但变更定 子电流时，最大

36、转矩及电流的平方成正比。6-3如何区分交直交变压变频器是电压源变频器还是电流源变频器？它们在性能上有 什么差异？答：依据中间直流环节直流电源性质的不同， 直流环节采纳大电容滤波是电压源型逆变器。它的直流电压波形比拟平直，志向状况下是一个内阻为零的恒压源，输出沟通电压是矩形波或梯形波。 直流环节采纳大电感滤波是电流源型逆变器。它的直流电流波形比拟平直，相当于一个恒流源，输出沟通电流是矩形波或梯形波。 在性能上却带来了明显的差异，主要表现如下：（1）无功能量的缓冲在调速系统中，逆变器的负载是异步电机，属感性负载。在中间 直流环节及负载电机之间，除了有功功率的传送外，还存在无功功率的交换。滤波器除滤

37、波 外还起着对无功功率的缓冲作用，使它不致影响到沟通电网。因此，两类逆变器的区分还表 如今采纳什么储能元件（电容器或电感器）来缓冲无功能量。（2）能量的回馈用电流源型逆变器给异步电机供电的电流源型变压变频调速系统有一 个显著特征，就是简洁实现能量的回馈，从而便于四象限运行，适用于须要回馈制动和常常 正、反转的消费机械。（3）动态响应正由于交-直-交电流源型变压变频调速系统的直流电压可以快速变更， 所以动态响应比拟快，而电压源型变压变频调速系统的动态响应就慢得多。（4）输出波形电压源型逆变器输出的电压波形为方波，电流源型逆变器输出的电流 波形为方波。（5）应用场合电压源型逆变器属恒压源，电压限制

38、响应慢，不易波动，所以适于做多台电机同步运行时的供电电源，或单台电机调速但不要求快速起制动和快速减速的场合。采 用电流源型逆变器的系统则相反，不适用于多电机传动，但可以满意快速起制动和可逆运行 的要求。6-4电压源变频器输出电压是方波，输出电流是近似正弦波；电流源变频器输出电流是方波，输出电压是近似正弦波。能否据此得出电压源变频器输出电流波形中的谐波成分比电流 源变频器输出电流波形中的谐波成分小的结论？在变频调速系统中，负载电动机盼望得到的 是正弦波电压还是正弦波电流？ 答：在电流电机中，实际须要保证的应当是正弦波电流，因为在沟通电机绕组中只有通入三 相平衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定

39、值，不含脉动重量。因此，若能对电流实行 闭环限制，以保证其正弦波形，明显将比电压开环限制可以获得更好的性能。6-5采纳二极管不控整流器和功率开关器件脉宽调制（PWM）逆变器组成的交直交变频 器有什么优点？答：具有如下优点：（1）在主电路整流和逆变两个单元中，只有逆变单元可控，通过它同时调整电压和 频率，构造简洁。采纳全控型的功率开关器件，只通过驱动电压脉冲进展限制， 电路也简洁，效率高。（2）（3）（4）输出电压波形虽是一系列的PWM波，但由于采纳了恰当的PWM限制技术，正弦 基波的比重较大，影响电机运行的低次谐波受到很大的抑制，因此转矩脉动小， 进步了系统的调速范围和稳态性能。 逆变器同时实

40、现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响， 系统的动态性能也得以进步。 采纳不行控的二极管整流器，电源侧功率因素较高，且不受逆变输出电压大小 的影响。6-6如何变更由晶闸管组成的交交变压变频器的输出电压和频率？这种变频器适用于什么场合？为什么？答：正、反两组按确定周期互相切换，在负载上就获得交变的输出电压 u0，u0的幅值确定于 各组可控整流装置的限制角，u0的频率确定于正、反两组整流装置的切换频率。假如限制角始终不变，则输出平均电压是方波，一般主要用于轧机主传动、球磨机、水泥回转窑等大容量、低转速的调速系统，供电给低速电机干脆传动时，可以省去浩大的齿轮减速箱。6-7沟通PWM变

41、换器和直流PWM变换器有什么异同？6-8请你外出时到一个变频器厂家或变频器专卖店索取一份随意型号的通用变频器资料，用它及异步电动机组成一个转速开环恒压频比限制的调速系统，然后说明该系统的工作原理。6-9转速闭环转差频率限制的变频调速系统可以仿照直流电动机双闭环系统进展限制，但是其动静态性能却不能完全到达直流双闭环系统的程度，这是为什么？答：它的静、动态性能还不能完全到达直流双闭环系统的程度，存在差距的缘由有以下几个方面：（1）在分析转差频率限制规律时，是从异步电机稳态等效电路和稳态转矩公式动身的，所谓的“保持磁通m恒定”的结论也只在稳态状况下才能成立。在动态中m如何变更还没 有深化探讨，但确定

42、不会恒定，这不得不影响系统的实际动态性能。（2）Us=f(1,Is)函数关系中只抓住了定子电流的幅值，没有限制到电流的相位，而 在动态中电流的相位也是影响转矩变更的因素。（3）在频率限制环节中，取1= s+，使频率得以及转速同步升降，这本是转差频率限制的优点。然而，假如转速检测信号不精确或存在干扰，也就会干脆给频率造成误差，因为全部这些偏向和干扰都以正反应的形式毫无衰减地传递到频率限制信号上来了。6-10在转差频率限制的变频调速系统中，当转差频率的测量值大于或小于实际值时，将给系统工作造成怎样的影响？答：在调速过程中，实际频率1随着实际转速同步地上升或下降，有如水涨而船高，因此加、减速平滑而且

43、稳定。假如转速检测信号不精确或存在干扰，也就会干脆给频率造成误差，因为全部这些偏向和干扰都以正反应的形式毫无衰减地传递到频率限制信号上来了。6-11分别简述干脆矢量限制系统和间接矢量限制系统的工作原理，磁链定向的精度受哪些参数的影响？答：干脆矢量限制的工作原理：转速正、反向和弱磁升速。磁链给定信号由函数发生程序获得。转速调整器ASR的输出作为转矩给定信号，弱磁时它还受到磁链给定信号的限制。在转矩内环中，磁链对限制对象的影响相当于一种扰动作用，因此受到转矩内环的抑制，从而改造了转速子系统，使它少受磁链变更的影响。间接矢量限制的工作原理：采纳磁链开环限制，系统反而会简洁一些。在这种状况下，常利用矢

44、量限制方程中的转差公式，构成转差型的矢量限制系统，它继承了基于稳态模型转差频率限制系统的优点，同时用基于动态模型的矢量限制规律克制了它的大局部缺乏之处。转差型矢量限制系统的主电路采纳了交-直-交电流源型变频器，适用于数千kW的大容量装置，在中、小容量装置中多采纳带电流限制的电压源型PWM变压变频器。磁链开环转差型矢量限制系统的磁场定向由磁链和转矩给定信号确定，靠矢量限制方程保证，并没有实际计算转子磁链及其相位，所以属于间接矢量限制。6-12试比拟转子磁链的电压模型和电流模型的运算方法及其优缺点。答：依据描绘磁链及电流关系的磁链方程来计算转子磁链，所得出的模型叫做电流模型。依据电压方程中感应电动

45、势等于磁链变更率的关系，取电动势的积分就可以得到磁链，这样的模型叫电压模型。转子磁链模型须要实测的电流和转速信号，但也都受电机参数变更的影响，从而变更时间常数Tr，磁饱和程度将影响电感Lm和Lr，从而Tr也变更。这些影响都将导致磁链幅值及相位信号失真，而反应信号的失真必定使磁链闭环限制系统的性能降低。电压模型只须要实测的电流和电压信号，不须要转速信号，且算法及转子电阻Rr无关，只及定子电阻有关它是简洁测得的。及电流模型相比，电压模型受电动机参数变更的影响较小，而且算法简洁，便于应用。但是，由于电压模型包含纯积分项，积分的初始值和累积误差都影响计算结果，低速时，定子电阻压降变更的影响也较大。电压模型合适中、高速范围，而电流模型能适应低速。6-13坐标变换是矢量限制的根底，试分析沟通电机矢量变换的根本概念和方法。答：将沟通电机的物理模型等效地变换成类似直流电机的形式，分析和限制就可以大大简化。坐标变换正是依据这条思路进展的。在这里，不同电机模型彼此等效的原则是：在不同坐标下所产生的磁动势完全一样。沟通电机三相对称的静止绕组 A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的