陳伯時《電力拖動》思考題答案Word版

《陳伯時《電力拖動》思考題答案Word版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《陳伯時《電力拖動》思考題答案Word版（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2 章三、思考題2-1 直流電動機有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點？答：調(diào)壓調(diào)速，弱磁調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速。特點略。2-2 簡述直流 PWM 變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。答：直流 PWM 變換器基本結(jié)構(gòu)如圖，包括 IGBT 和續(xù)流二極管。三相交流電經(jīng)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(diào)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(shù) 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(shù) 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(nèi) ） ，m 整流電壓的脈波數(shù)，通常也不會超過 20，故直流 PWM 變換器 時間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時 間常數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動態(tài)性能更好。2=5 在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中， 當(dāng)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(diào)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(chǎn)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(chǎn)生過電壓。2-7 直流 PWM 變換器的開關(guān)頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因為若開關(guān)頻率非常高，當(dāng)給直流電動機供電時，有可能導(dǎo)致電樞電流還未上升 至負載電流時，就已經(jīng)開始下降了，從而導(dǎo)致平均電流總小于負載電流，電機無法運轉(zhuǎn)。2=8 泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的？對系統(tǒng)有何影響？如何抑制？答：泵升電壓是當(dāng)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?qū)щ娦?，使得電動機由動能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回交流電網(wǎng)，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(dǎo)致電力電子開關(guān)器件被擊穿。應(yīng)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(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負載增加而降低？答：負載增加意味著負載轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩增加，達到與負載轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速會較增加之前降低。2-10 靜差率和調(diào)速范圍有何關(guān)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(diào)速系統(tǒng)在負載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的， ）而機械特性硬度是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下轉(zhuǎn)速的降落的。2-11 調(diào)速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關(guān)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(diào)速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調(diào)速范圍，則在一定靜態(tài)速降下，允許的最 小轉(zhuǎn)差率又大得不能滿足要求。因此必須同時提才有意義。推薦精選2=12 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些特點？改變給定電壓能否改變電動機的轉(zhuǎn)速？為什么？如果給 定電壓不變，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)是否能夠改變轉(zhuǎn)速？為什么？如果測速發(fā)

6、電機的勵磁發(fā)生了變 化，系統(tǒng)有無克服這種干擾的能力？（已驗證）答：轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)（由轉(zhuǎn)速檢測裝置和電壓放大器構(gòu)成） ，可獲得比 開環(huán)調(diào)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(diào)速范圍。 改變給定電壓能改變電動機轉(zhuǎn)速。因為改變給定電壓則改變實際轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速。 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)而不改變給定電壓能改變轉(zhuǎn)速。因為改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)則改變實際轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速改變。 若測速發(fā)電機勵磁發(fā)生變化，則反

7、饋電壓發(fā)生變化，當(dāng)給定電壓一定時，則電壓偏差發(fā)生變 化，從而轉(zhuǎn)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(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸 入偏差電壓U=0 時，調(diào)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(diào)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(diào)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(diào)速系統(tǒng)存在靜差的根本原因。 當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為零時，調(diào)節(jié)器輸出電壓應(yīng)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(nèi)的積累，以及積分調(diào)節(jié)器的限幅值。2=14 在無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

8、中，轉(zhuǎn)速的穩(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(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)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(zhuǎn) 速發(fā)生改變，從而改變轉(zhuǎn)速，以達到電壓偏差為零。2=15 在轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)下列參數(shù)發(fā)生變化時系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用？為 什么？（已驗證） （1）放大器的放大系數(shù) Kp。 （2）供電電網(wǎng)電壓 Ud。 （3）電樞電阻 Ra。 （4）電動機勵磁電流 If。 （5）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 。答： （1）有。假設(shè) Kp 減小，則控制電壓減小，則電力電子變換器輸出減小，

9、則電動機轉(zhuǎn)速下 降；而電動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)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(diào)速系統(tǒng)中，突加負載后進入穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速

10、負反饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓，故不變；略。2-17 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些基本特征？它能減少或消除轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差的實質(zhì)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(diào)節(jié)的擾動是電動機的反電動勢，是一個線性推薦精選漸 增的斜坡擾動量，而電流閉環(huán)采用的 PI 調(diào)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(zhuǎn)軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 （未驗證）答：電動機堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當(dāng)大，從而使 ASR 迅速達到飽 和，又電動機轉(zhuǎn)速由于轉(zhuǎn)軸堵死無法提

11、升，故 ACR 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(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓 Un*不變，增加轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù) ，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋 電壓 Un 和實際轉(zhuǎn)速 n 是增加、減小還是不變？（已驗證）答：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 增加，則轉(zhuǎn)速反饋電壓 Un 增加，給定電壓 Un*，則轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速 n 減小；轉(zhuǎn)速 n 減小， 則轉(zhuǎn)速反饋電壓 Un 減小，直到轉(zhuǎn)速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速反饋電壓 Un 不變，且 實際轉(zhuǎn)速 n 減小。3-4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)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）

12、電流反饋極性接反。 （2）轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速上升飛快，電動機飛車。（2）由于轉(zhuǎn)速環(huán)的正反饋作用，ACR 無法退飽和，電動機轉(zhuǎn)速持續(xù)恒流上升。3=5 某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)， ASR、 均采用 PI 調(diào)節(jié)器， ACR 調(diào)試中怎樣才能做到 Uim*=6V 時， Idm=20A； 如欲使 Un*=10V 時，n=1000rpm，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？答： （1）調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù) =0.3； （2）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) =0.01。3=6 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，若要改變電動機的轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？改變轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù) Kn 行不行？（= =|）

13、改變電力電子變換器的放大倍數(shù) Ks 行不 行？改變轉(zhuǎn) 速反饋系數(shù) 行不行？若要改變電動機的堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的什么參 數(shù)？答：通常可以調(diào)節(jié)給定電壓。改變 Kn 和 Ks 都不行，因為轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對 前 向通道內(nèi)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(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù) 。3=7 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調(diào)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

14、雙閉環(huán)系統(tǒng)中，若速度調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，或電流調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，對系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答：速度調(diào)節(jié)器對階躍擾動的靜差由 0 變?yōu)?1/（1+Kn） ，或電流調(diào)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(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速 單閉 環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)： （1）調(diào)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(jù) 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

15、運行中，如果電流反 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(zhuǎn)速不變，電流減小。 （2）不會 飛車，而是停轉(zhuǎn)。 第5 章三、思考題5-1 對于恒轉(zhuǎn)矩負載，為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大？電機機械特性越軟調(diào)速范圍越大推薦精選嗎？ 答：帶恒轉(zhuǎn)矩負載工作時，普通籠型異步電動機降壓調(diào)速時的穩(wěn)定工作范圍為0ssm，sm 本 來就不大，因此調(diào)速范圍也不大。降壓調(diào)速時，機械特性變軟，但 sm 不變，故調(diào)速范圍不變。5=2 異步電動機變頻調(diào)速時，為何要電壓協(xié)調(diào)控制？在整個調(diào)速范圍內(nèi)，保持電壓恒定是否可 行？為何在基頻

16、以下時，采用恒壓頻比控制，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(dǎo)致氣隙磁通變化，影響電動機工作。 在整個調(diào)速范圍內(nèi)，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(yīng)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(diào)速時，基頻以

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

18、磁通 ms、恒氣隙磁通 m 和恒轉(zhuǎn)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(diào) 速要求，低速時需適當(dāng)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(zhuǎn)子磁通 mr 的控制方式均需要定子電壓補償，控制 要復(fù)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(zhuǎn)矩的限制。 恒轉(zhuǎn)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

19、三種控制方式，分別為 SPWM、CFPWM 和 SVPWM，論述它們的基本特征及各 自的優(yōu)缺點。 答：略。5-6 分析 CFPWM 控制中，環(huán)寬 h 對電流波動與開關(guān)頻率的影響。 答：略。5-7 三相異步電動機 Y 聯(lián)結(jié)，能否將中性點與直流側(cè)參考點短接？為什么？ 答：不宜。因 為當(dāng)電動機發(fā)生故障或不正常運行時其中性點可能會有不平衡電流流過。5=8 當(dāng)三相異步電動機由正弦對稱電壓供電，并達到穩(wěn)態(tài)時，可以定義電壓相量 U、電流相量 I 等，用于分析三相異步電動機的穩(wěn)定工作狀態(tài)，5.4.5 節(jié)定義的空間矢量 us、is 與 相量有何區(qū) 別？在正弦穩(wěn)態(tài)時，兩者有何聯(lián)系？ 答：空間矢量位置固定（如空間矢

20、量 uAO 固定在 A 相繞組軸線上） ，但大小隨時間變化； 而相量大小是不變的（如有效值相量其 大小即為穩(wěn)態(tài)時的有效值） ，但位置隨相角變化。 穩(wěn)態(tài)時，空間矢量相當(dāng)于一種相角固定 的瞬時值相量。5=9 采用 SVPWM 控制， 用有效工作電壓矢量合成期望的輸出電壓， 由于期望輸出電壓 矢量是連續(xù) 可調(diào)的，因此，定子磁鏈矢量軌跡可以是圓，這種說法是否正確？為什么？ 答： 不正確。盡管期望輸出電壓矢量是連續(xù)的，然而其作用時間是斷續(xù)的，因此定子磁鏈矢 量 只能是斷續(xù)的。5-10 總結(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，若 Us=f（1，Is）設(shè)置不當(dāng)，會產(chǎn)生什 么影 響？一般說來，正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的 內(nèi)環(huán)，系 統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？ 答： （注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝!） 推薦精選