1、第2 章三、思考題2-1 直流電動機有哪幾種調速方法？各有哪些特點？答：調壓調速，弱磁調速，轉子回路串電阻調速，變頻調速。特點略。2-2 簡述直流 pwm 變換器電路的基本結構。答：直流 pwm 變換器基本結構如圖，包括 igbt 和續(xù)流二極管。三相交流電經過整流濾波后送 往直流 pwm 變換器，通過改變直流 pwm 變換器中 igbt 的控制脈沖占空比，來調節(jié)直流 pwm 變換 器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。2-3 直流 pwm 變換器輸出電壓的特征是什么？答：脈動直流電壓。2=4 為什么直流 pwm 變換器-電動機系統(tǒng)比 v-m 系統(tǒng)能夠獲得更好的動態(tài)性能？答：直流 pwm 變換器和晶

2、閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流 pwm 變換器的時 間常數 ts 等于其 igbt 控制脈沖周期（1/fc） ，而晶閘管整流裝置的時間常數 ts 通常取其最大 失控時間的一半（1/（2mf）。因 fc 通常為 khz 級，而 f 通常為工頻（50 或 60hz） 為一周內 ） ，m 整流電壓的脈波數，通常也不會超過 20，故直流 pwm 變換器 時間常數通常比晶閘管整流裝置時 間常數更小，從而響應更快，動態(tài)性能更好。2=5 在直流脈寬調速系統(tǒng)中， 當電動機停止不動時， 電樞兩端是否還有電壓？電路中是否還有電 流？為什么？答：電樞兩端還有電壓，因為在直流脈寬調速系統(tǒng)中，電動機電樞兩

3、端電壓僅取決于直流pwm 變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因為電樞電壓和電樞電阻的存在。2-6 直流 pwm 變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會產生什么后果？答：為電動機提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會使電動機在電樞電壓瞬時值為零時產生過電壓。2-7 直流 pwm 變換器的開關頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因為若開關頻率非常高，當給直流電動機供電時，有可能導致電樞電流還未上升 至負載電流時，就已經開始下降了，從而導致平均電流總小于負載電流，電機無法運轉。2=8 泵升電壓是怎樣產生的？對系統(tǒng)有何影響？如何抑制？答：泵升電壓是當電動機工作于回饋制動狀態(tài)時，由于二極管整流器的

4、單向導電性，使得電動機由動能轉變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回交流電網，而只能向濾波電容充電，造成電 容兩端電壓升高。 泵升電壓過大將導致電力電子開關器件被擊穿。應合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電 壓限制電路。2-9 在晶閘管整流器-電動機開環(huán)調速系統(tǒng)中，為什么轉速隨負載增加而降低？答：負載增加意味著負載轉矩變大，電機減速，并且在減速過程中，反電動勢減小，于是電樞電流增大，從而使電磁轉矩增加，達到與負載轉矩平衡，電機不再減速，保持穩(wěn)定。故負載 增加，穩(wěn)態(tài)時，電機轉速會較增加之前降低。2-10 靜差率和調速范圍有何關系？靜差率和機械特性硬度是一回事嗎？舉個例子。答：d=（nn/n） （s/（

5、1-s）。靜差率是用來衡量調速系統(tǒng)在負載變化下轉速的穩(wěn)定度的， ）而機械特性硬度是用來衡量調速系統(tǒng)在負載變化下轉速的降落的。2-11 調速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關系？為什么必須同時提才有意義？答：d=（nn/n） （s/（1-s）。因為若只考慮減小最小靜差率，則在一定靜態(tài)速降下，允許 ） 的調速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調速范圍，則在一定靜態(tài)速降下，允許的最 小轉差率又大得不能滿足要求。因此必須同時提才有意義。2=12 轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)有哪些特點？改變給定電壓能否改變電動機的轉速？為什么？如果給 定電壓不變，調節(jié)轉速反饋系數是否能夠改變轉速？為什么？如果測速發(fā)電機的勵

6、磁發(fā)生了變 化，系統(tǒng)有無克服這種干擾的能力？（已驗證）答：轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)增加了轉速反饋環(huán)節(jié)（由轉速檢測裝置和電壓放大器構成） ，可獲得比 開環(huán)調速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而保證在一定靜差率下，能夠提高調速范圍。 改變給定電壓能改變電動機轉速。因為改變給定電壓則改變實際轉速反饋電壓與給定電壓的偏差，從而改變電力電子變換器的輸出電壓，即改變電動機的電樞電壓，改變了轉速。 調節(jié)轉速反饋系數而不改變給定電壓能改變轉速。因為改變轉速反饋系數則改變實際轉速反饋電壓，而給定電壓不變，則電壓偏差改變，從而電力電子變換器輸出電壓改變，即電動機電 樞電壓改變，轉速改變。 若測速發(fā)電機勵磁發(fā)生變化，則反饋電壓發(fā)

7、生變化，當給定電壓一定時，則電壓偏差發(fā)生變 化，從而轉速改變。故系統(tǒng)無克服測速發(fā)電機勵磁發(fā)生變化干擾的能力。2=13 為什么用積分控制的調速系統(tǒng)是無靜差的？在轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，當積分調節(jié)器的輸 入偏差電壓u=0 時，調節(jié)器的輸出電壓是多少？它決定于哪些因素？答：因為積分調節(jié)器能在電壓偏差為零時仍有穩(wěn)定的控制電壓輸出，從而克服了比例調節(jié)器必須要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一比例控制的調速系統(tǒng)存在靜差的根本原因。 當積分調節(jié)器的輸入偏差電壓為零時，調節(jié)器輸出電壓應為一個恒定的積分終值。它取決于 輸入偏差量在積分時間內的積累，以及積分調節(jié)器的限幅值。2=14 在無靜差轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，轉速

8、的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測速發(fā)電機精度的 影響？為什么？答：仍然受影響。因為無靜差轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)只是實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)誤差為零，因此若給點電 源發(fā)生偏移，或者測速發(fā)電機精度受到影響而使反饋電壓發(fā)生改變，系統(tǒng)仍會認為是給定或轉 速發(fā)生改變，從而改變轉速，以達到電壓偏差為零。2=15 在轉速負反饋單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)中，當下列參數發(fā)生變化時系統(tǒng)是否有調節(jié)作用？為 什么？（已驗證） （1）放大器的放大系數 kp。 （2）供電電網電壓 ud。 （3）電樞電阻 ra。 （4）電動機勵磁電流 if。 （5）轉速反饋系數 。答： （1）有。假設 kp 減小，則控制電壓減小，則電力電子變換器輸出減小，則電動機

9、轉速下 降；而電動機轉速下降，則反饋電壓減小，則偏差電壓增大，則控制電壓增大，則轉速上升。 （2）有。不解釋。 （3）有。不解釋。 （4）有。不解釋。 （5）沒有。不解釋。2-16 在轉速負反饋單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)中，突減負載后又進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，此時晶閘管整 流裝置的輸出電壓 ud 較之負載變化前是增加、減少還是不變？ 在無靜差調速系統(tǒng)中，突加負載后進入穩(wěn)態(tài)時轉速 n 和整流裝置的輸出電壓 ud 是增加、減 少還是不變？ （已驗證）答： （1）ud 減小。因負載減小，轉速上升，反饋電壓增加，給定電壓一定，偏差電壓減小， 控制電壓減小，故輸出電壓減小。 （2）n 不變，ud 增加。轉速負反饋調

10、速系統(tǒng)轉速僅取決于給定電壓，故不變；略。2-17 閉環(huán)調速系統(tǒng)有哪些基本特征？它能減少或消除轉速穩(wěn)態(tài)誤差的實質是什么？第3 章三、思考題3-1 在恒流起動過程中，電樞電流能否達到最大值 idm？為什么？答：不能。因為恒流升速過程中，電流閉環(huán)調節(jié)的擾動是電動機的反電動勢，是一個線性漸 增的斜坡擾動量，而電流閉環(huán)采用的 pi 調節(jié)器對斜坡擾動無法消除靜差，故 id 略低于 idm。3=2 由于機械原因，造成轉軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 （未驗證）答：電動機堵轉則轉速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當大，從而使 asr 迅速達到飽 和，又電動機轉速由于轉軸堵死無法提升，故 acr

11、無法退飽和，因此系統(tǒng)處于 asr 飽和狀態(tài)。3=3 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中，給定電壓 un*不變，增加轉速負反饋系數 ，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉速反饋 電壓 un 和實際轉速 n 是增加、減小還是不變？（已驗證）答：轉速反饋系數 增加，則轉速反饋電壓 un 增加，給定電壓 un*，則轉速偏差電壓 減小， 則 asr 給定電壓 ui*減小，則控制電壓 uc 減小，則轉速 n 減?。晦D速 n 減小， 則轉速反饋電壓 un 減小，直到轉速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時轉速反饋電壓 un 不變，且 實際轉速 n 減小。3-4 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)調試時，遇到下列情況會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（未通過驗證，求姐） （1）電流反饋極性接反

12、。 （2）轉速極性接反。答： （1）由于電流環(huán)的正反饋作用，電樞電流將持續(xù)上升，轉速上升飛快，電動機飛車。（2）由于轉速環(huán)的正反饋作用，acr 無法退飽和，電動機轉速持續(xù)恒流上升。3=5 某雙閉環(huán)調速系統(tǒng)， asr、 均采用 pi 調節(jié)器， acr 調試中怎樣才能做到 uim*=6v 時， idm=20a； 如欲使 un*=10v 時，n=1000rpm，應調什么參數？答： （1）調節(jié)電流反饋系數 =0.3； （2）調節(jié)轉速反饋系數 =0.01。3=6 在轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中，若要改變電動機的轉速，應調節(jié)什么參數？改變轉速 調節(jié)器的放大倍數 kn 行不行？（= =|）改變電力電子變換

13、器的放大倍數 ks 行不 行？改變轉 速反饋系數 行不行？若要改變電動機的堵轉電流，應調節(jié)系統(tǒng)中的什么參 數？答：通常可以調節(jié)給定電壓。改變 kn 和 ks 都不行，因為轉速電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)對 前 向通道內的階躍擾動均有能力克服。也可以改變 ，但目的通常是為了獲得更理想的機械特性。 若要改變堵轉電流，應調節(jié)電流反饋系數 。3=7 轉速電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多 少？為什么？答：輸入偏差電壓皆是零。因為系統(tǒng)無靜差。 則 asr 輸出電壓 ui*=ui=id=idl；acr 輸 出電壓 uc=ud0/ks=見 p62。3-8 在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，若

14、速度調節(jié)器改為比例調節(jié)器，或電流調節(jié)器改為比例調節(jié)器，對系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答：速度調節(jié)器對階躍擾動的靜差由 0 變?yōu)?1/（1+kn） ，或電流調節(jié)器對階躍擾動的靜 差由 0 變?yōu)?1/（1+kc） ，而對斜坡擾動的靜差變得更大。3-9 從下述五個方面來比較轉速電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)和帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)的轉速 單閉 環(huán)直流調速系統(tǒng)： （1）調速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。 （2）動態(tài)限流性能。 （3）起動的 快速性。 （4）抗負載擾動的性能。 （5）抗電源電壓波動的性能。 答： 3-10 根據 asr 和 acr 的作用，回答（均為 pir）（已驗證） ： （1）雙閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運行中，如果電流

15、反 饋信號線斷開，系統(tǒng)仍能正常工作嗎？ （2）雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負載下穩(wěn)定運行時，若電動 機突然失磁，最終電動機會飛車嗎？ 答： （1）穩(wěn)態(tài)時轉速不變，電流減小。 （2）不會 飛車，而是停轉。 第5 章三、思考題5-1 對于恒轉矩負載，為什么調壓調速的調速范圍不大？電機機械特性越軟調速范圍越大嗎？ 答：帶恒轉矩負載工作時，普通籠型異步電動機降壓調速時的穩(wěn)定工作范圍為0ssm，sm 本 來就不大，因此調速范圍也不大。降壓調速時，機械特性變軟，但 sm 不變，故調速范圍不變。5=2 異步電動機變頻調速時，為何要電壓協(xié)調控制？在整個調速范圍內，保持電壓恒定是否可 行？為何在基頻以下時，采用恒壓頻比控制

16、，而在基頻以上保持電壓恒定？ 答：因為定 子電壓頻率變化時，將導致氣隙磁通變化，影響電動機工作。 在整個調速范圍內，若保持 電壓恒定，則在基頻以上時，氣隙磁通將減少，電動機將出力不 足；而在基頻以下時，氣 隙磁通將增加，由于磁路飽和，勵磁電流將過大，電動機將遭到破壞。 因此保持電壓恒定 不可行。 在基頻以下時，若保持電壓不變，則氣隙磁通增加，由于磁路飽和，將使勵磁電 流過大，破 壞電動機，故應保持氣隙磁通不變，即保持壓頻比不變，即采用恒壓頻比控制； 而在基頻以上 時，受繞組絕緣耐壓和磁路飽和的限制，電壓不能隨之升高，故保持電壓恒 定。5-3 異步電動機變頻調速時，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功

17、率還是恒轉矩調速方式？為什 么？所謂恒功率或恒轉矩調速方式，是否指輸出功率或轉矩恒定？若不是，那么恒功率和恒轉 矩調速究竟是指什么？ 答：在基頻以下調速，采用恒壓頻比控制，則磁通保持恒定， 又額定電流不變，故允許輸出 轉矩恒定，因此屬于恒轉矩調速方式。 在基頻以下調速，采 用恒電壓控制，則在基頻以上隨轉速的升高，磁通將減少，又額定電流 不變，故允許輸出 轉矩減小，因此允許輸出功率基本保持不變，屬于恒功率調速方式。 恒功率或恒轉矩調速 方式并不是指輸出功率或輸出轉矩恒定， 而是額定電流下允許輸出的功 率或允許輸出的轉 矩恒定。5=4 基頻以下調速可以是恒壓頻比控制，恒定子磁通 ms、恒氣隙磁通

18、m 和恒轉子磁通 mr 的 控制方式，從機械特性和系統(tǒng)實現(xiàn)兩個方面分析與比較四種控制方法的優(yōu)缺點。 答：恒壓頻比控制最容易實現(xiàn)，其機械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能滿足一般調 速要求，低速時需適當提高定子電壓，以近似補償定子阻抗壓降。 恒定子磁通 ms、恒氣隙磁通 m 和恒轉子磁通 mr 的控制方式均需要定子電壓補償，控制 要復雜 一些。恒定子磁通 ms 和恒氣隙磁通 m 的控制方式雖然改善了低速性能，但機械特性 還 是非線性的，仍受到臨界轉矩的限制。 恒轉子磁通 mr 控制方式可以獲得和直流他 勵電動機一樣的線性機械特性，性能最佳。5-5 常用的交流 pwm 有三種控制方式，分別為 spwm、cfpwm 和 svpwm，論述它們的基本特征