2025年電機(jī)標(biāo)定測(cè)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.在永磁同步電機(jī)（PMSM）標(biāo)定過程中，為獲得準(zhǔn)確的dq軸電感，最常用的穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法是A.直流衰減法??B.旋轉(zhuǎn)電壓注入法??C.鎖相環(huán)零速注入法??D.高頻旋轉(zhuǎn)電流注入法答案：B2.某臺(tái)標(biāo)稱400V、50Hz、4極感應(yīng)電機(jī)，空載試驗(yàn)測(cè)得線電壓380V、輸入功率2.1kW、電流4.5A，忽略鐵耗，則其勵(lì)磁電抗Xm約為A.31Ω??B.42Ω??C.58Ω??D.71Ω答案：C3.采用“電壓—頻率比恒定”標(biāo)定策略時(shí)，若基頻以上繼續(xù)升速，則V/f曲線應(yīng)A.繼續(xù)線性上升??B.保持恒定電壓??C.按平方律下降??D.按指數(shù)律上升答案：B4.在IPMSM最大轉(zhuǎn)矩每安培（MTPA）軌跡標(biāo)定中，若Ld<Lq，則MTPA軌跡在idiq平面位于A.第二象限??B.第一象限??C.第三象限??D.第四象限答案：A5.旋轉(zhuǎn)變壓器（Resolver）零位標(biāo)定常用“直流脈沖鎖定法”，其理論基礎(chǔ)是A.磁飽和非線性??B.轉(zhuǎn)子凸極磁阻差異??C.定子繞組互感不對(duì)稱??D.永磁體溫度漂移答案：B6.臺(tái)架試驗(yàn)中，為消除扭矩傳感器溫漂對(duì)效率計(jì)算的影響，應(yīng)優(yōu)先采用A.冷態(tài)標(biāo)定+熱態(tài)補(bǔ)償??B.熱態(tài)標(biāo)定+冷態(tài)補(bǔ)償??C.雙溫度點(diǎn)線性插值??D.高頻采樣取平均答案：A7.在同步電機(jī)標(biāo)定中，若采用“id=0”控制，則電壓極限橢圓的長(zhǎng)軸方向與A.d軸重合??B.q軸重合??C.轉(zhuǎn)子磁鏈方向重合??D.定子磁鏈方向重合答案：B8.某臺(tái)電機(jī)在120°C下測(cè)得繞組電阻為1.28Ω，20°C時(shí)電阻為1.00Ω，則其材料常數(shù)（α）最接近A.0.0032??B.0.0038??C.0.0043??D.0.0046答案：C9.采用“模型參考自適應(yīng)”（MRAS）進(jìn)行轉(zhuǎn)速標(biāo)定時(shí)，若參考模型為電壓模型，可調(diào)模型為電流模型，則系統(tǒng)穩(wěn)定性主要受A.積分初值??B.定子電阻誤差??C.轉(zhuǎn)子電阻誤差??D.電感飽和答案：B10.在六步方波驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)標(biāo)定中，為獲得精確的換相點(diǎn)，常利用A.端電壓三次諧波??B.端電壓基波??C.相電流二次諧波??D.直流母線紋波答案：A二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分；多選少選均不得分）11.以下哪些量屬于PMSM標(biāo)定“必須”獲得的參數(shù)A.永磁磁鏈ψf??B.d軸電感Ld??C.q軸電感Lq??D.轉(zhuǎn)子慣量J??E.定子槽數(shù)Z答案：ABC12.關(guān)于直流母線電壓利用率，下列說法正確的是A.SVPWM比SPWM高15%??B.過調(diào)制區(qū)電壓增益非線性??C.母線電壓跌落會(huì)導(dǎo)致電流環(huán)飽和??D.母線電壓紋波影響低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)??E.母線電壓越高，銅耗越低答案：ABCD13.在感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Tr在線標(biāo)定中，可能導(dǎo)致誤差的因素有A.轉(zhuǎn)子槽諧波??B.溫度漂移??C.鐵耗等效電阻??D.逆變器死區(qū)??E.編碼器零點(diǎn)漂移答案：ABCD14.以下哪些方法可用于IPMSM的磁鏈ψf溫度補(bǔ)償A.熱敏電阻查表??B.在線BEMF觀測(cè)??C.紅外熱像儀閉環(huán)??D.基于銅耗溫差估算??E.基于dq軸電感變化率估算答案：ABDE15.臺(tái)架對(duì)拖試驗(yàn)中，為驗(yàn)證標(biāo)定后的效率MAP圖，必須記錄A.直流母線電壓/電流??B.輸出軸扭矩??C.繞組溫度??D.冷卻水流量??E.環(huán)境大氣壓答案：ABC三、判斷題（每題1分，共10分；正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）16.在零速高頻注入法中，注入頻率越高，位置估計(jì)精度越高。??答案：×17.感應(yīng)電機(jī)采用V/f開環(huán)控制時(shí)，轉(zhuǎn)子電阻變化對(duì)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速無(wú)影響。??答案：√18.PMSM的MTPV軌跡一定位于電壓極限橢圓內(nèi)部。??答案：×19.定子電阻壓降補(bǔ)償可使V/f曲線在低頻區(qū)線性化。??答案：√20.旋轉(zhuǎn)變壓器勵(lì)磁頻率越高，解碼角度延遲越大。??答案：√21.死區(qū)補(bǔ)償算法需實(shí)時(shí)檢測(cè)三相電流極性。??答案：√22.在六步方波驅(qū)動(dòng)中，反電動(dòng)勢(shì)梯形波平頂寬度必須大于120°電角度。??答案：√23.感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制中，勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)矩電流完全解耦。??答案：×24.電機(jī)標(biāo)定用dynamometer的扭矩測(cè)量不確定度應(yīng)≤0.1%。??答案：×25.在線參數(shù)辨識(shí)時(shí)，若激勵(lì)信號(hào)持續(xù)幅值過小，會(huì)導(dǎo)致協(xié)方差矩陣病態(tài)。??答案：√四、填空題（每空2分，共20分）26.某臺(tái)SPMSM額定線電壓380V，額定電流15A，極對(duì)數(shù)3，永磁磁鏈ψf=0.175Wb，則在額定轉(zhuǎn)速1500r/min下，理想空載相電壓有效值為________V，對(duì)應(yīng)電頻率________Hz。答案：133.7；7527.采用“電流梯度法”測(cè)Ld時(shí)，向d軸注入500Hz、幅值1A正弦電流，測(cè)得電壓幅值3.2V，忽略電阻，則Ld=________mH。答案：1.0228.感應(yīng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)測(cè)得線電壓68V、電流25A、輸入功率1.6kW，則等效漏感Lσ=________mH。答案：5.829.某臺(tái)電機(jī)效率MAP圖中，高效區(qū)（≥96%）面積占整個(gè)轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速平面的18%，若高效區(qū)中心點(diǎn)坐標(biāo)為（1200r/min，45N·m），則高效區(qū)近似橢圓的長(zhǎng)軸沿轉(zhuǎn)速方向延伸±________r/min，短軸沿轉(zhuǎn)矩方向延伸±________N·m。答案：300；830.在IPMSM的“最大轉(zhuǎn)矩每電壓”（MTPV）軌跡解析解中，當(dāng)id=________ψf/Ld，iq=________ψf/Lq時(shí)，功率因數(shù)等于1。答案：?1；131.某旋轉(zhuǎn)變壓器勵(lì)磁頻率10kHz，解碼芯片AD2S1210的跟蹤速率設(shè)置為2×10^6r/min/s，則其最大可跟蹤加速度為________rad/s2。答案：209432.若直流母線電壓由540V跌落至500V，SVPWM線性調(diào)制比由0.95降至________，仍要保持峰值電壓不變，則需進(jìn)入________調(diào)制區(qū)。答案：0.88；過五、簡(jiǎn)答題（每題8分，共24分）33.闡述“高頻旋轉(zhuǎn)電壓注入法”實(shí)現(xiàn)PMSM零速位置估計(jì)的完整步驟，并給出信號(hào)鏈路的頻域表達(dá)式。答案：步驟：1)向估計(jì)d軸注入旋轉(zhuǎn)高頻電壓uhd=Uinjcos(ωht)，uhq=Uinjsin(ωht)，ωh=2π×500Hz；2)采樣三相電流，經(jīng)Clarke/Park變換到估計(jì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，得ihd、ihq；3)帶通濾波器提取ωh分量，得ihd_h、ihq_h；4)構(gòu)建位置誤差信號(hào)ε=ihd_h·cos(2θe_err)?ihq_h·sin(2θe_err)，其中θe_err=θe_est?θe_real；5)通過PI調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)ε→0，輸出估計(jì)轉(zhuǎn)速ωe_est，積分得θe_est；6)補(bǔ)償延遲后用于FOC。頻域表達(dá)式：ihd_h(s)=[Uinj/(sLdh+R)]·cos(2θe_err)??ihq_h(s)=[Uinj/(sLqh+R)]·sin(2θe_err)誤差信號(hào)ε(s)=K·sin(2θe_err)≈2Kθe_err（小角度近似），系統(tǒng)為一階型環(huán)，帶寬由PI參數(shù)決定。34.說明如何利用“雙工頻瞬態(tài)試驗(yàn)”一次性獲得感應(yīng)電機(jī)Rs、Rr、Lm、Lσ四個(gè)參數(shù)，并給出最小二乘辨識(shí)模型。答案：試驗(yàn)：變頻器施加兩個(gè)不同頻率f1=50Hz、f2=10Hz的電壓階躍，記錄瞬態(tài)電流、電壓波形。模型：定子側(cè)方程us=Rsis+dψs/dt??ψs=Lm(im)+Lσis??im=is+ir??0=Rrir+dψr/dt??ψr=Lm(im)+Lσir離散化后：y[k]=[is[k]?is[k?1]]/Ts=α1us[k]+α2is[k]+α3im[k]+α4im[k?1]構(gòu)造回歸向量φ=[us[k]is[k]im[k]im[k?1]]，參數(shù)向量θ=[α1α2α3α4]^T，最小二乘θ=(Φ^TΦ)^{1}Φ^TY。由α1…α4反解：Rs=?α2/α1??Lm=(α3?α4)/(2α1α3)??Rr=(α3+α4)/(2α1α4Lm)??Lσ=1/α1?Lm35.繪制IPMSM在idiq平面的“電壓極限橢圓”“電流極限圓”“MTPA”“MTPV”四條曲線，并標(biāo)注交點(diǎn)坐標(biāo)（標(biāo)幺值），寫出交點(diǎn)A（MTPA與電壓極限交點(diǎn)）的解析求解流程。答案：曲線方程：1)電壓極限：(id+ψf/Ld)^2/(Umax/ωeLq)^2+iq^2/(Umax/ωeLd)^2=12)電流極限：id^2+iq^2=Imax^23)MTPA：iq=√(id^2+ψf^2/Ld^2)?id4)MTPV：id=?ψf/Ld+√(Umax^2/(ωe^2Ld^2)?iq^2(Lq/Ld)^2)交點(diǎn)A求解：a)將MTPA代入電壓極限，得關(guān)于id的一元四次方程；b)令x=id，化簡(jiǎn)得ax^4+bx^3+cx^2+dx+e=0；c)用Ferrari法求唯一實(shí)根id_A∈(?ψf/Ld,0)；d)代回MTPA得iq_A；e)驗(yàn)證是否滿足電流極限，若iq_A>Imax，則A點(diǎn)退化為電流極限圓與MTPA交點(diǎn)。六、計(jì)算題（共36分）36.（10分）一臺(tái)表貼式PMSM，極對(duì)數(shù)p=4，額定線電壓UN=380V，額定轉(zhuǎn)速nN=1800r/min，永磁磁鏈ψf=0.18Wb，dq電感Ld=Lq=0.6mH，定子電阻Rs=25mΩ，母線電壓Udc=540V，SVPWM調(diào)制。1)計(jì)算理想空載線電壓有效值；2)若采用id=0控制，求額定轉(zhuǎn)速下最大輸出轉(zhuǎn)矩（電流極限25A）；3)計(jì)算該轉(zhuǎn)矩下的效率（忽略鐵耗、風(fēng)摩耗）。答案：1)E=√3·ωe·ψf/√2=√3·(2π·1800/60·4)·0.18/√2=294.5V2)T=1.5pψfiq=1.5·4·0.18·25=27N·m3)Pout=T·ωm=27·(2π·1800/60)=5.09kW銅耗Pc=3I^2Rs=3·25^2·0.025=46.9W效率η=Pout/(Pout+Pc)=5.09/(5.09+0.047)=99.1%37.（12分）某臺(tái)電動(dòng)汽車用IPMSM，極對(duì)數(shù)p=3，ψf=0.165Wb，Ld=0.45mH，Lq=0.75mH，Imax=180A，Udc=350V，母線利用率90%，系統(tǒng)最大轉(zhuǎn)速9000r/min。1)繪制idiq平面，標(biāo)出MTPA、MTPV、電流極限、電壓極限（9000r/min）曲線；2)求MTPA與電流極限交點(diǎn)B的坐標(biāo)(id,iq)；3)求MTPV與電壓極限交點(diǎn)C的坐標(biāo)；4)計(jì)算B點(diǎn)轉(zhuǎn)矩、C點(diǎn)功率因數(shù)。答案：1)圖略（按標(biāo)幺值繪制，橫軸id/Imax，縱軸iq/Imax）。2)MTPA：iq=√(id^2+(ψf/Ld)^2)?id，與id^2+iq^2=Imax^2聯(lián)立，得id_B=?59A，iq_B=169A。3)電壓極限：Umax=0.9·350/√3=182V，ωe=2π·9000/60·3=942rad/sMTPV：id=?ψf/Ld+√(Umax^2/(ωe^2Ld^2)?iq^2(Lq/Ld)^2)與電壓極限聯(lián)立，得id_C=?142A，iq_C=108A。4)TB=1.5p[ψfiq+(Ld?Lq)idiq]=1.5·3·[0.165·169+(0.45?0.75)(?59)·169]·10^{?3}=98N·mcosφ_C=(udid+uqiq)/(Umax·Imax)=0.78（計(jì)算過程略）。38.（14分）一臺(tái)75kW感應(yīng)電機(jī)，額定380V、50Hz、1480r/min，Y接，定子銅重22kg，轉(zhuǎn)子鋁條重18kg，定子電阻Rs=15.2mΩ，轉(zhuǎn)子折算電阻Rr=19.8mΩ，勵(lì)磁電抗Xm=2.1Ω，漏抗Xσ=0.18Ω，鐵耗1.8kW，風(fēng)摩耗0.9kW。1)采用IEEE112B法，計(jì)算額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率s、效率η、功率因數(shù)cosφ；2)若通過“轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線修正”將Rr誤差從+20%降至+2%，估算轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)下降百分比；3)設(shè)計(jì)一條V/f曲線，使100Hz時(shí)輸出電壓為380V，0Hz時(shí)補(bǔ)償電壓為8%額定，寫出U(f)表達(dá)式；4)計(jì)算該曲線在30Hz、50%額定負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)差，并判斷是否滿足±0.1%調(diào)速精度。答案：1)額定轉(zhuǎn)差s=(1500?1480)/1500=0.0133Pout=75kW，Pcus=3I^2Rs=2.4kW，Pcur=3I^2Rr/s=2.9kW，Pfe=1.8kW，Pfw=0.9kWPin=75+2.4+2.9+1.8+0.9=83kW，η=75/83=90.4%I=√(Pcur·s/3/Rr)=138A，cosφ=Pin/(√3UNI)=0.872)Rr誤差→轉(zhuǎn)矩誤差ΔT/T≈ΔRr/Rr·s/(s+σ)，σ=Xr/Rr·ωe，原脈動(dòng)±3.2%，修正后±0.32%，下降90%。3)U(f)=380/100·f+0.08·380·exp(?f/15)，f∈[0,100]Hz4)30Hz時(shí)Us=380/100·30+30.4·exp(?2)=114+4.1=118.1VTe=0.5T_N，s∝Te/(Us^2)，得s=0.0133·0.5/(118.1/380)^2=0.021轉(zhuǎn)速n=900·(1?0.021)=881.1r/min，要求881.1±0.9r/min，實(shí)測(cè)波動(dòng)±0.7r/min，滿足。七、綜合設(shè)計(jì)題（25分）39.某主機(jī)廠要求對(duì)一臺(tái)峰值功率180kW、最高轉(zhuǎn)速16000r/min、峰值電流450A的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行“全溫度、全電壓、全轉(zhuǎn)速”效率MAP快速標(biāo)定。試驗(yàn)室擁有一臺(tái)250kW、20000r/min測(cè)功機(jī)，冷卻液溫控范圍?30°C~120°C，直流電源0~800V，但單次溫升試驗(yàn)時(shí)間需≤20min。設(shè)計(jì)一套“分段加速+模型插值”標(biāo)定方案，要求：1)給出溫度、電壓、轉(zhuǎn)速三維工況點(diǎn)劃分策略；2)說明如何基于“損耗分離+等效熱網(wǎng)絡(luò)”縮短熱穩(wěn)時(shí)間；3)給出數(shù)據(jù)后處理流程，包括異常點(diǎn)剔除、曲面擬合、不確定度評(píng)定；4)估算總試驗(yàn)時(shí)間，并證明滿足20