电力拖动自动控制系统复习题及答案一、基础题1、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。

2、带比例放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差的调速系统，采用比例积分（PI）调节器的闭环调速系统是无静差的调速系统。

3、实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大，特别是为了避免零点飘移而采用准IP调节器。

4、对于调速系统，最重要的动态性能是抗扰性能，主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。

5、调速系统的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态指标则以动态跟随性能为主。

6、超调量的表达式为：δ＝(Cmax－C∞)/C∞×100％。

7、在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于恒转矩调速性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，属于恒功率调速。

8、当电动机由三相平衡正弦电压供电时，磁链幅值一定时，u S 的大小与电压角频率δ1 成正比，其方向则与磁链矢量正交。

9、调速系统的动态性能就是抵抗扰动的能力。

10、抗扰性能是反馈控制系统最突出的特征之一。

11、转速反馈闭环调速系统的精度信赖于给定和反馈检测精度。

12、比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状；而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。

13、在起动过程中转速调节器ASR经历了快速进入饱和、饱和、退饱和、三种情况。

14、自动控制系统的动态性能指标包括：跟随性能指标和扰动性能指标。

15、动态降落的表达式为：(△Cmax/Cb) ×100％。

16、基频以上变频调速属于恒功率调速。

17、异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

18、两种最基本的直流调速方式为：调压调速方式和弱磁调速方式。

19、在典型II型系统性能指标和参数的关系分析中，引入了h，h 是斜率为–20dB/dec的中频段的宽度，称作中频宽。

20、Ws*＋W =W1* 是转差频率控制系统突出的特点或优点。

21、异步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。

22、转速电流双闭环调速系统在起动的恒流升速阶段中，转速调节器是饱和的，电流调节器是不饱和的。

23、异步电动机变压变频调速时，采用恒转子磁通φmr控制方式，可获得线性机械特性。

24、在直流电机单闭环调速控制系统中，对于反馈环的扰动，系统是无能为力的。

25、在单闭环调速成系统中，为了实施限流保护，可以引进电流截止负反馈环节。

26、转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制转差角频率Ws* 。

27、异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

28、在矢量控制变频调速成系统中，转子磁链定向条件下，有电动机转矩与定子电流转矩分量成正比的关系。

29、直接转矩控制系统，在它的转速环里面，利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩。

30、不同电机模型彼此等效的原则是：在不同坐标下所产生的合成磁动势完全一致。

31、按转子磁链定向的矢量控制的意义是定子电流的励磁分量与转矩分量是解耦的。

32、对于三相异步交流电机，直接转矩控制系统和矢量控制都能获得较高的静、动态性能。

二．简答1. 转速调节器作用？答：1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快的跟随给定电压Un变化，稳态时可以减小转速误差，如果采用PI 调节器，则可实现无静差。

2）对负载变化起抗扰作用，3）其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。

2.电流调节器的作用？答：1)作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压Ui变化。

2）对电网电压的波动起及时抗扰作用，3）在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加速动态过程，4）当电动机过载甚至堵转是时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。

一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。

3.转差频率控制的规律？P150答：1）在不同的定子电流值时，Us=f(W1,Is)函数关系控制定子电压和频率，就能保护气隙磁通恒定，2）在Ws小于等于Wsm的范围内，转矩Te基本上与Ws成正比，条件是气隙磁通不变。

4.非独立控制励磁的调速系统系统设计要求？答：根据E = Keφn 原理，若能保持电动势E不变，则减少电动机的励磁磁通，可以达到提高转速的目的。

为此，在励磁控制系统中引入电动势调节器AER，利用电动势反馈，使励磁系统在弱磁调速过程中保持电动势 E 基本不变。

5.反馈控制系统的规律？答：1）比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统；2）反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定；3）系统的精确依赖于给定和反馈检测的精度。

6.双闭环直流调速系统的起动过程的特点？答：1）饱和非线性控制，2）转速超调，3）准时间最优控制。

7.开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系？答：1）闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多；2）闭环系统的静差率要比开环系统小的多；3）如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。

8.异步电机数学模型的性质？答：异步电机数学模型是一个高阶，非线性，强耦合的多变量系统。

9.伯德图与系统性能的关系？答：在典型I型系统中，只包含开环增益K和时间常数T两个参数，时间常数T往往是控制对象本身固定的，唯一可变的只有开环增益K的大小。

K值越大，截止频率Wc也越大，系统响应越快，但相角稳定裕度Y=90-argtgWcT越小。

在典型Ⅱ型系统中，由于T值一定，改变T就相当于改变了中频宽h；在T值确定以后，再改变K相当于使特性上下平移，从而改变了截止频率Wc。

10.电压—频率协调控制不同类型的机械特性？P127答：1）恒定磁通控制和恒气隙磁通控制恒转子磁通的控制方式改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，受到临界转矩的限制，2)恒压频比控制方式控制最容易实现机械特性也挺好，只是在低速时适当的提高定子电压，以求补偿定子阻抗压降，3）恒转子磁通的控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性，性能最佳。

11.调压和弱磁配合控制特性？答：当负载要求的调速范围更大时，应采用变压和弱磁配合控制的办法，即在基速以下保持磁通为额定值不变，只调节电枢电压，而在基速以上则把电压保持为额定值，减弱磁通升速，这样的配合控制特性示于如图所示，变压与弱磁配合控制只能在基速以上满足恒功率调速的要求，在基速以下，输出功率不得不有所降低。

12.弱磁调速的控制原理？答：在基频以上调速时，频率从f1N向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压Us不能随之升高，最多只能保持额定电压UsN不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态。

二．综述题1.数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图如下，综述分析其主电路，控制电路，检测与保护电路，信号设定等工作原理及特点？答：主回路:由二极管整流器UR、PWM逆变器UI和中间直流电路三部分组成，一般都是电压源型的，采用大电容C滤波，同时兼有无功功率交换的作用。

特点：为了避免大电容在合上电源开关K1后通电的瞬间产生过大的充电电流，由R0限制充电电流，延时后经开关K2将R0短路，以免长时间接人R0时影响变频器的正常工作，并产生附加损耗。

控制电路：现代PWM变频器的控制电路大都是以微处理器为核心的数字电路.特点：接受各种设定信息和指令，在根据要求形成驱动逆变器工作的PWM信号。

检测与保护电路：电压，电流，温度等检测信号处理电路进行分压，光隔离，滤波，放大等综合处理，在进入A/D转换器，输入给GPU作为控制算法的依据，并同时用作显示和故障保护。

特点：能够对电压，电流，温度等检测信号进行分压，光隔离，滤波，和放大。

信号设定：除了PWM生成，给定积分和压频控制等主要功能外，还包括信息采集，故障分析，键盘及给定电位器输入显示和通信。

特点：可设定或修改的参数数百个，有多组压频比曲线可供选择。

2.综述在正弦波供电时，不同类型的电压---频率协调控制的机械特性？答：恒定子磁通，恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式均需要定子电压补偿，恒定子磁通和恒气隙磁通的控制方式虽然能改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，受到临界转矩的限制。

恒转子磁通控制方式可以获得和直流电动机一样的线性机械特性，性能最佳。

（见附图2）3.综述双闭环直流调速系统突加给定电压，由静止状态起动时，转速和电流的动态过程，画出转速和电流波形，并分析此起动过程的特点？答：1)动态过程：在突加给定电压Un后，经过两个调节器的跟随作用，Uc,Ud0,Id都上升，但是在Id没有达到负载电流IdL以前，电动机不能转动。

ASR很快进入并保持饱和状态，而ACR一般不饱和。

转速过程：当转速上升到给定值n时，转速调节器ASR的输入偏差为零，但输出却由于积分作用还维持在限幅值Uim,所以电动机在加速，使转速超调。

电流过程;在这个阶段中，ASR始终是饱和的，转速环相当于开环，系统成为在恒值电流给定Uim下的电流调节系统，基本上保持电流Id 恒定，因而系统的加速恒定，转速呈线性增长，是起动过程中的主要阶段。

2）起动过程的特点：1.饱和非线性控制，2.转速超调，3.准时间最优控制。

3）转速和电流的波形（见附图2）4.交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电，怎么用线性组合法获得逼近圆形的旋转磁场?说明SVPWM控制模式的特点？答：1.实际的定子磁链矢量轨迹在期望的磁链圆周围波动，N越大T0越小，磁链轨迹越接近于圆，但开关频率随之增大。

2. 1）逆变器共有八个基本输出矢量，有六个有效工作矢量和两个零矢量，在一个周期内，每个有效工作矢量只作用一次的方式只能生成正六边形的旋转磁链，谐波分量大，将导致转矩脉动。

2）用相邻的两个有效工作矢量，可合成任意的期望输出电压矢量，使磁链轨迹接近圆。

3）利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，设计简便。

4）与一般的SPWM相比较，SVPWM控制方式的输出电压最多可提高15%。

5.分析矢量控制系统与直接控制系统的优缺点？答：（分析矢量控制系统）VC系统强调 Te 与Ψr的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器；实行连续控制，可获得较宽的调速范围；但按Ψr定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性。

（直接控制系统）DTC系统则实行 Te 与Ψs砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构；控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响；但不可避免地产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。