2017年重大电气传动及控制第三次作业及答案.doc

1、 第 3次作业 一、填空题（本大题共 16 分，共 8 小题，每小题 2 分） 1. 在给定信号作用下，系统输出量变化的情况用 _ 来描述。 2. 异步电动机动态数学模型是一个 _ 、 _ 、 _ 的多变量系统 。 3. 转速、电流双闭环直流调速系统正常运行时， _ 调节器不会达到预先设计的饱和程度。 4. 脉宽调制器是一个 _ 装置，由电流调节器 ACR 输出的控制电压进行控制。 5. 在交 直 交间接变频装置中，根据中间直流环节储能元件的不同，可分为： _ 、 _ 。 6. VVVF控制是指逆变器输出 _ 和 _ 可变的控制 7. 在恒压频比条件下改变角频率时，机械特性基本上是平行上下移动

2、的，角频率 _ ，转速 _ 。 8. 交流异步电动机变频调速系统的控制方式有 _ 、 _ 和 _ 三种 二、作图题（本大题共 12 分，共 1 小题，每小题 12 分） 三、计算题（本大题共 30 分，共 5 小题，每小题 6 分） 1. 系统的调速范围是 1000100 ，要求 静差率 s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少 ？ 2. 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为 ，最低转速特性为 ，带额定负载时的速度降落，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？ 3. 在转速、电流双闭环系统中，两个调节器 ASR、 ACR均采用 PI调节器。

3、已知参数：电动机： Pnom=3.7kW ， Unom=220V ， Inom=20A ， nnom=1000r/min，电枢回路总电阻 R=1.5 ，设 Unm*= Uim*= Ucm=8V，电枢回路最 大电流Idm=40A，电力电子变换器的放大系数 Ks=40.试求： （ 1）电流反馈系数 和转速反馈系数 ； （ 2）当电动机在最高转速发生堵转时的 Ud0、 Ui、 Uc值。 4. 一台直流他励直流电动机 PN=2.2KW、 UN=110V、 IN=25A、 nN=1500r/min、Ra=0.4 求： nO、 TN、 nN 为多大？ 5. 请推导三相异步电动机多变量数学模型中的三相静止

4、/两相静止坐标变换矩阵。 四、简答题（本大题共 30 分，共 5 小题，每小题 6 分） 1. 什么是 SPWM脉宽调制？ 2. 宽调制 型逆变器有哪些控制方式？ 3. 简述恒压频比控制方式 4. 异步电动机矢量控制系统中，为什么要设置直角坐标 l极坐标变换器、矢量旋转器和 3相 12相变换器？它们的作用是什么？ 5. 两电平 PWM逆变器主回路的输出电压矢量是有限的，若期望输出电压矢量的幅值小于直流电压 ，空间角度 任意，如何用有限的 PWM逆变器输出电压矢量来逼近期望的输出电压矢量。 五、分析题（本大题共 12 分，共 1 小题，每小题 12 分） 试分析有制动通路的不可逆 PWM变换器进

5、行制动时，两个 VT是如何工作的？ 答案： 一、 填空题（ 16 分，共 8 题，每小题 2 分） 1. 参考答案： 跟随性能指标 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 高阶 非线性 强耦合 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 电流调节器 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 电压 脉冲变换 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 电压源型、电流源型 解题方案： 评分标准： 6. 参考答案： 电压 频率 解题方案： 评分标准： 7. 参考答案： 降低 下降 解题方案： 评分标准： 8. 参考答案： 恒磁通控制 恒功率控制 恒电流控制 解题方案： 评分标准： 二、作图题（ 12

6、分，共 1 题，每小题 12 分） 0. 参考答案： 解题方案： 由于调节器的作用，只要输出电压变化不等于零，由于积分的作用，调节器的输出电压会保持在一定数值，以维持电动机在给定转速下运行。负载突变时，引起电动机转速变化，同时电压变化，通过控制器的作用是电压回到稳定值。 评分标准： 三、计算题（ 30 分，共 5 题，每小题 6 分） 1. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： （ 1） = Uim*/Idm=8/40=0.2 = Unm */ nnom=8/1000=0.008 （ 2） Ud0=IdmR=401.5=60V Ui=

7、Uim*=8V（极性相反） Uc= Ud0/Ks=60/40=1.5A 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 四、简答题（ 30 分，共 5 题，每小题 6 分） 1. 参考答案： 根据采样定理， 冲量相等而形状不同的窄脉冲，加在惯性环节上时，其效果相同的的理论，用一系列的宽度按正弦规律变化的矩形脉冲序列，当正弦波的幅值发生变化时，各矩形脉冲的幅值在不变的条件下，其宽度随之发生变化这种脉冲的宽度按正弦规律变化并和正弦波等效的矩形脉冲序列叫 SPWM 波形，采用此方式的控制叫 SPWM 脉宽调治。 解题方案： 评分标准： 2.

8、 参考答案： 脉宽调制方式很多，有简单的多脉冲调制法、正弦波脉宽调制法、准正弦波脉宽调制法、电流跟踪控制 PWM等方法。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 绕组中的感应电 动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁 阻抗压降，而认为定子相电压 Us Eg ，则得 这是恒压频比的控制方式。但是，在低频时 Us 和 Eg 都较小，定子阻抗压降所占的份量就 比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压 Us 抬高一些，以便近似地补偿定子压降。知识点：基频以上恒压变频时的机械特性 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 在矢量控制系统中，先将 A、 B、三相坐标变换成 a

9、、 坐标系，再将 a、 坐标系变成磁场定向的 M、 T坐标系。另外，还需要检测出磁链（ 磁通）的大小和相位，由于这些矢量变换最后必须将直流量还原为交流量以控制交流电动机，因此，这些运算功能的变换必须是可逆的。 （ 1） 3相 12相变换器（ 3/2）根据旋转磁场等效的原则，用一个对称的两相统组代替对称三相绕组，并且保持变换前后功率不变，这就是 3 2变换的实质。 （ 2）矢量旋转变换器（ VR） a、 绕组和直流 M、 T绕组均为两相绕组，后者是旋转的直角坐标系；前者是静止的直角坐标系，它们之间的变换属于矢量旋转变换，这种变换的运算功能由矢量旋转变换器（ VR）来完成。 （ 3）直角坐标 /极坐标变换器（ K/P）矢量变换控制系统中，有时需将直角坐标变换为极坐标，用极坐标的矢径和极角表示矢量。这个功能由直角坐标 /极坐标变换器来完成。 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 两电平 PWM逆变器有六个基本空间电压矢量，这六个基本空间电压矢量将电压空间矢量分成六个扇区，根据空间角度 确定所在的扇区，然后用扇区所在的两个基本空间电压矢量分别作用一段时间等效合成期望的输出电压矢量。 解题方案： 评分标准： 五、分析题（ 12 分，共 1 题，每小题 12 分） 0. 参考答案： 解题方案： 评分标准 ：