南陽理工學(xué)院2011-2012學(xué)年第二學(xué)期試卷（A卷）課程：《電力拖動自動控制系統(tǒng)》考核方式：（閉卷）課程性質(zhì)：專業(yè)必修課適用對象：11級電氣工程及其自動化專升本題號二三四五總分復(fù)核人滿分2010203218100得分評卷得分、填空題：（每空1分，共20分）人1.運動控制系統(tǒng)的本質(zhì)是反饋控制，控制對象為。2.調(diào)節(jié)直流電動機轉(zhuǎn)速的三種方法：改變電樞回路電阻調(diào)速、減弱磁通調(diào)速和 .調(diào)速系統(tǒng)的兩個穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)是和。.在相同的理想空載轉(zhuǎn)速條件下，閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速靜差率是開環(huán)系統(tǒng)的。.為了解決直流電機調(diào)速系統(tǒng)的啟動和堵轉(zhuǎn)時電流過大問題，只在電流大到一定程度時才出現(xiàn)的電流負(fù)反饋稱為。.交一直一交變頻器先將恒壓恒頻的交流電整成直流，再將直流電逆變成電壓與頻率均可調(diào)的交流，稱為變頻。.CFPWM技術(shù)以控制接近正弦波為目標(biāo)。.異步電動機三相原始動態(tài)模型比較復(fù)雜，在實際應(yīng)用中必須予以簡化，簡化的基本方法是 。.異步電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型具有、和多變量的性質(zhì)。.異步電動機動態(tài)模型由電壓方程、方程、

方程和方程組成。.PWM逆變器輸出的電壓矢量中有個有效工作空間矢量，有個零矢量。.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流環(huán)按典型型系統(tǒng)設(shè)計，抗擾能力稍差，超調(diào)量小。.典型I型系統(tǒng)要兼顧快速、穩(wěn)定性，可取KT為。.無靜差調(diào)速系統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器中P部分的作用是。評卷人得分器是不會達(dá).三相異步電動機定子三相繞組在空間互差120°，轉(zhuǎn)子也可等效為空間互差120°的3個繞組，各繞組間存在嚴(yán)重的。器是不會達(dá)二、判斷題：（正確的打“J”，錯誤的打“義”）（每題1分，共10分）1．轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在正常運行時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到飽和狀態(tài)的。（）反饋控制系統(tǒng)的一個突出優(yōu)點是，所有的擾動量對被調(diào)量的影響都將受到抑制。（）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比開環(huán)系統(tǒng)機械特性硬的多。（）TOC\o"1-5"\h\z無靜差調(diào)速系統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器中I部分的作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差。（ ）多環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計步驟是先設(shè)計內(nèi)環(huán)，再把內(nèi)環(huán)簡化為外環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，然后設(shè)計外環(huán)。（ ）反饋控制系統(tǒng)可以鑒別是正常的調(diào)節(jié)給定電壓還是給定電源的變化。（ ）轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程比單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)快。（）零矢量的插入有效地解決了定子磁鏈?zhǔn)噶糠蹬c旋轉(zhuǎn)速度的矛盾。（ ）一般的間接變頻器中，逆變器起控制作用。（ ）

10.基于異步電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)主要有矢量控制系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。（）評卷得分三、簡答題：（每題5分，共20分） 人1．簡述單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)的3個基本特征。2．簡述異步電動機按轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)的特點。.簡述電壓空間矢量PWM控制（SVPWM）的原理。.根據(jù)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動過程的轉(zhuǎn)速、電流波形，簡述啟動時3個階段的特點。四、分析題：（每題8四、分析題：（每題8分，共32分）評卷人得分1.根據(jù)圖形分析異步電動機基頻以下和基頻以上調(diào)速的特點。.分析單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)定的情況下，負(fù)載突然增加時的動態(tài)調(diào)節(jié)過程，系統(tǒng)中每個量變換的波形如圖所示。.簡述異步電動機矢量控制系統(tǒng)經(jīng)過坐標(biāo)變換等效成直流調(diào)速系統(tǒng)的過程。.根據(jù)SVPWM原理，用相鄰的2個有效工作矢量，可合成任意的期望輸出電壓矢量，使磁鏈軌跡接近于圓。若按照零矢量分布的方法插入零矢量，應(yīng)如何安排各矢量的作用時間，例選用兩個基本電壓矢量u1和u2。（畫圖表示）評卷五、計算有:一每題分?jǐn)?shù)見反饋系1統(tǒng)分）已知系艘開環(huán)0g人1）函數(shù)分為 ，要求將系統(tǒng)校正成典型I型系統(tǒng)，試選擇調(diào)節(jié)器類型并計算參數(shù)。（8分）.某直流電動機的額定數(shù)據(jù)如下，額定功率P=60kW,額定電壓UNN=220V,額定電流IN=305A,額定轉(zhuǎn)速nN=1000r/min,采用V-M系統(tǒng)，主電路總N電阻為R=0.18。N,電動機電勢系數(shù)Ce=0.2V-min/r。如果要求調(diào)速范圍D=20,靜差率SW5%。（1）若采用開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能否滿足要求？（2）若要滿足這個要求，系統(tǒng)的額定速降A(chǔ)nN最多允許多少？（10分）南陽理工學(xué)院課程考試參考答案與評分標(biāo)準(zhǔn)考試課程：電力拖動自動控制系統(tǒng) 學(xué)年學(xué)期：2011-2012-2試卷類型：A 考試時間：2012-06-20一、填空題（每空1分，共20分）電動機改變電樞電壓調(diào)速法。調(diào)速范圍，靜差率1/（1+K）電流截止負(fù)反饋間接變頻（輸出）電流坐標(biāo)變換非線性、強耦合轉(zhuǎn)矩、磁鏈、運動6個，2個I0.5快速響應(yīng)交叉耦合判斷題（每題1分，共10分）義XJJJXJJJJ簡答題（每題5分，共20分）.答：系統(tǒng)有靜差，有靜差調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定時系統(tǒng)有靜差，正是依靠被調(diào)量的偏差調(diào)節(jié)的；抑制擾動，跟隨給定；系統(tǒng)的精度依賴于給定精度和反饋環(huán)節(jié)的精度。.答：按轉(zhuǎn)子磁鏈定向，實現(xiàn)了定子電流勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量的解耦，需要電流閉環(huán)控制；轉(zhuǎn)子磁鏈系統(tǒng)的控制對象是穩(wěn)定的慣性環(huán)節(jié)，可以采用磁鏈閉環(huán)控制，也可以是開環(huán)控制；采用連續(xù)的PI控制，轉(zhuǎn)矩與磁鏈變換平穩(wěn)，電流閉環(huán)控制可有效地限制啟、制動電流。.答：把逆變器和交流電動機視為一體，以圓形旋轉(zhuǎn)磁場為目標(biāo)來控制逆變器的工作，這種控制方式稱作“磁鏈跟蹤控制”。磁鏈軌跡的控制是通過交替使用不同的電壓空間矢量實現(xiàn)的，所以又稱為“電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制”。它是按空間矢量平行四邊形的合成法則，以相鄰的兩個任意有效工作矢量合成期望的輸出電壓。.答：（1）0~t1是電流上升階段，電動機由于機械慣性的作用轉(zhuǎn)速不能馬上建立起來，隨著電樞電流的增加轉(zhuǎn)速上升的很慢，電流上升到Idm時，這一階段結(jié)束。（2）t1~t2是恒流升速階段，這一階段是啟動的主要階段，電樞電流基本上保持Id不變（接近于Idm），轉(zhuǎn)速具有最大的加速度，呈線性快速上升。（3）t2以后是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段，在這一階段開始時，轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值，但轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速的超調(diào)，使轉(zhuǎn)速控制器推出飽和，這一階段為進(jìn)入穩(wěn)態(tài)階段打下了基礎(chǔ)。分析題（每題8分，共32分）.分析：基頻以下運行時，若磁通太弱，就沒有充分利用電機的鐵心，是一種浪費，若磁通過大，又會使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過大的勵磁電流，嚴(yán)重時會因繞組過熱而損壞電機，最好是保持每極磁通量①m為額定值①mN不變，因此，當(dāng)頻率f1從額定值f1N向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低Eg,使Eg/f1二常值，采用恒壓頻比的控制方式。（4分）基頻以上時調(diào)速時，由于受到電機絕緣耐壓的限制，Us=UsN不變，由于頻率提高而定子電壓不變，氣隙磁通勢必減弱，允許輸出轉(zhuǎn)矩減小，但轉(zhuǎn)速卻升高了，可以認(rèn)為允許輸出功率基本不變，所以基頻以上的變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。（4分）.分析：0~t1這一時間段，系統(tǒng)正在穩(wěn)態(tài)運行，轉(zhuǎn)速為n1,因為是無靜差調(diào)速系統(tǒng)所以AUn=0，Uc=Uc1。（2分）t1~t2這一時間段是系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)階段，t1時刻系統(tǒng)所帶負(fù)載增加，此時電動機的轉(zhuǎn)速下降，AUn=UN*-na>0，Uc上升。（3分）t2時刻系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)態(tài)階段，此時AUn=0，轉(zhuǎn)速n2=n1。（3分）.分析：異步電動機經(jīng)過坐標(biāo)變換等效成直流電動機后，就可以模仿直流電動機進(jìn)行控制，即先用控制器產(chǎn)生按轉(zhuǎn)子磁鏈定向坐標(biāo)系中的定子電流勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量給定值ism*和ist*，經(jīng)過反旋轉(zhuǎn)變換VR-1得到isa*和isB*，再經(jīng)過2/3變換得到iA*，iB*和ic*，然后通過電流閉環(huán)控制，輸出異步電動機調(diào)速所需的三相定子電流。（4分）若忽略變頻器可能產(chǎn)生的滯后，再考慮到2/3變換器與電機內(nèi)部的3/2變換環(huán)節(jié)相抵消，控制器后面的反旋轉(zhuǎn)變換器VR-1與電機內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié)VR相抵消，圖1中的虛線框的部分可以用傳遞函數(shù)為1的直線代替，則矢量控制系統(tǒng)就相當(dāng)于直流調(diào)速系統(tǒng)了。（4分）.分析：按照零矢量分布的方法插入零矢量如圖：

UuuUuUuuu\五、計據(jù)糠（每題分冊見題員1洪俑瞅0 3分1.解：/艮據(jù)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)對象類型選擇pi調(diào)節(jié)器進(jìn)行串聯(lián)校正，設(shè)pi調(diào)節(jié)器的傳邂函數(shù)為 匚1分uGa(s)=kp

u(1分)1分uGa(s)=kp

u(1分)1分則G'(s)=Ga(s)G(st);kp-r

2toTs (0.25S41)(0.005s則有T:0.25 （1分）220kp1分_3分2x0.005x(0.005s+1)kp=