电气10《电力拖动与运动控制系统a》试卷b答案

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1、中国矿业大学徐海学院2012~2013学年第二学期《电力拖动与运动控制系统A》试卷（B）答案考试时间：100分钟考试方式：闭卷学院班级姓名学号题号一二三四总分得分阅卷人一、（33分）简答题1、（8分）直流电机调速有哪些方法？各有什么特点？参考答案：调节直流电动机转速的方法：（1）调节电枢供电电压；（2）改变电枢回路电阻；（3）改变励磁磁通。调压调速转速下降，机械特性曲线平行下移；改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。2、（6分）直流脉宽调速系统与V-M系统相比，有何优越性？参考答案：（每个1分）主电

2、路简单，需要的电力电子器件少；开关频率高，电流容易连续，谐波少，损耗小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子器件工作在开关状态，导通损耗小；直流电源采用不可控整流时，电网功率因数比相控整流器高。3、（5分）闭环调速系统能够减少稳态速降的实质是什么？参考答案：自动调节作用，即：随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。4、（6分）异步电动机转差频率控制规律是什么？参考答案：（1）在s≤sm的范围内，转矩Te基本上与s成正比，条件是气隙磁通不变。（2）在不同的定子电流值时，按函数关系Us=f(n,Is)控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通

3、恒定。5、（8分）异步电动机采用调压调速方案时，有何特点？参考答案：（1）电压改变时，同步转速保持不变；（2）压改变时，临界转差率保持不变；（3）临界转矩随电压的减小成二次方的下降；（4）电压降低时，转速降低，转差功率增加。二、（26分）计算题1、有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为：要求校正为典型II型系统，在阶跃输入下系统超调量σ≤30%（按线性系统考虑）。试确定调节器结构，并选择其参数。（11分）参考答案：典型II型系统的传递函数为：（3分）则将已知控制对象校正为典型II型系统需用一PI调节器，其传递函数为：。（2分）由题中传递函数得：T=0.02；因σ≤30%，取σ=29.8%，则：

4、h=7；τ=hT=0.14；=204.8；又因则Kpi=2.86。所以调节器选择PI调节器，其参数为h=7，τ=0.14，Kpi=2.86。（6分）2、（15分）有一V-M调速系统，电动机参数为，220V，，，，整流装置内阻0.3Ω，触发整流环节的放大系数，要求调速范围，静差率S=10%。试：（1）（5分）计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。（2）（5分）采用转速负反馈组成单闭环系统，试画出系统的稳态结构图。（3）（5分）若时Id=IN，n=nN，此时转速反馈系数及所需的放大器放大系数是多少？（可认为）参考答案：（1）、先计算电动机的电动势系数：0.204V·min/r则开环系数

5、额定速降为：309.8r/min额定负载时稳态速降为：5.556r/min（2）系统的原理图系统的静态结构图（2）转速负反馈系数α为：0.015闭环系统的开环放大倍数为：54.76所需放大器的放大倍数为：18.6三、（17分）V-M可逆直流调速系统中，试回答如下问题：（1）什么是环流？有哪些类型的环流？（6分）（2）抑制或消除静态环流的措施有哪些？（6分）（3）逻辑无环流系统可逆调速系统有何优缺点？（5分）参考答案：（1）采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。（2分）在不同情况下，会出现下列不同性

6、质的环流：a.静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。（2分）瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。（2分）b.动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。（2）为了防止直流平均环流的产生，需要采取必要的措施，比如：采用封锁触发脉冲的方法：在任何时候，只允许一组晶闸管装置工作；（2分）采用配合控制的策略：使一组晶闸管装置工作在整流状态，另一组则工作在逆变状态。（2分）为了抑制瞬时脉动环流，可在环

7、流回路中串入电抗器，叫做环流电抗器，或称均衡电抗器。（2分）（3）优点：省去环流电抗器，没有附加的环流损耗；节省变压器和晶闸管装置等设备的容量；降低因换流失败而造成的事故。（3分）缺点：由于延时造成了电流换向死区，影响过渡过程的快速性。（2分）四、（24分）异步电动机采用按转子磁链定向的矢量控制系统，如下图所示：试回答如下问题：（1）为什么矢量控制系统可以获得高性能的调速性能指标？（8分）（2）S