电力拖动系统课程问题汇总（答案）

╰半橙微兮° 2023-01-20 08:10 6阅读 0赞

### 目录 ###

*  第一章 绪论
 *  第二章 闭环控制的直流调速系统
 *  第三章 转速、电流双闭环直流调速系统
 *  第四章 可逆直流调速系统

# 第一章 绪论 #

1.  **直流调速系统调速性能好的原因？**  
    **答：** 电枢电流与励磁电流的**解耦**，使转矩与电枢电流成正比。
2.  **直流调速系统缺点？**  
    **答：** 换向问题。
3.  **交流调速系统的数学模型具有什么性质？**  
    **答：** **非**线性、**多**变量、**强**耦合。
4.  **运动控制系统的基本运动方程？**  
    **答：**  T e − T l = J d ω d t T\_e - T\_l = J \\frac\{\\rm\{d\}\\omega\}\{\\rm\{d\}t\} Te−Tl=Jdtdω   or    T e − T l = G D 2 375 d n d t T\_e - T\_l = \\frac\{\\rm\{GD\}^2\}\{375\} \\frac\{\\rm\{d\}n\}\{\\rm\{d\}t\} Te−Tl=375GD2dtdn
5.  **运动控制的根本问题？\_\_\_\_同样重要？原因？**  
    **答：** 1）**转矩控制**是运动控制的根本问题。要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。 T e − T l = G D 2 375 d n d t T\_e - T\_l = \\frac\{\\rm\{GD\}^2\}\{375\} \\frac\{\\rm\{d\}n\}\{\\rm\{d\}t\} Te−Tl=375GD2dtdn  
       2）**磁链控制**同样重要。为了有效控制电磁转矩，充分利用电机铁芯，在一定电流作用下尽可能产生最大的电磁转矩，必须在控制转矩的同时也控制磁通（或磁链）。
6.  **生产机械可归纳为哪三种类型？它们的机械特性曲线分别为什么样？**  
    **答：** 1）恒转矩负载：位能性（电梯）、反抗性（轧钢机、皮带传送机）  
       2）风机、泵类负载  
       3）恒功率负载（卷绞机械）
7.  **如何判断稳定运行点？**  
    **答：**  d T e d n < d T L d n \\frac\{\\rm\{d\}T\_e\}\{dn\} < \\frac\{\\rm\{d\}T\_L\}\{dn\} dndTe<dndTL
8.  **调速的三种方法？**  
    **答：** 1）调节电枢电源电压  
       2）调节电枢回路总电阻  
       3）减小励磁磁通
9.  **不可以升磁降速的原因？**  
    **答：** 磁饱和
10. **发电状态与制动状态的不同？**  
    **答：** 1）发电机可长时间稳定运行  
       2）制动是短时间暂态运行
11. **令电机由电动状态进入制动状态的方法？**  
    **答：** 改变电磁转矩 T e T\_e Te的方向，（改变电枢回路电流 I a I\_a Ia的方向）
12. **电机由电动状态进入制动状态时 通过改变励磁电流 I f I\_f If实现目的的缺点？**  
    **答：** 励磁回路存在励磁电抗 L F L\_F LF（特别大），会导致：  
       1）励磁电流变化缓慢  
       2）变化过程中 I f I\_f If会经过 0 0 0，此时磁通 Φ \\Phi Φ会只有剩磁，非常小，会导致电机 “飞车”（轻载） 或 堵转（重载）
13. **制动的三种方法？怎么实现？特点？**  
    **答：** 1）能耗制动：①切除电源，②串联大电阻 R B R\_B RB  
       2）回馈制动：前提是转速 n n n高于理想空载转速 n 0 n\_0 n0，典型特征： E a > U E\_a>U Ea>U、 n > n 0 n>n\_0 n>n0  
       3）反接制动：①电源反接，②串联大电阻 R B R\_B RB
14. **能耗制动中 R B R\_B RB的作用？**  
    **答：** ①限流；②消耗能量
15. **回馈制动的前提？典型特征？**  
    **答：** ①**前提**是转速 n n n高于理想空载转速 n 0 n\_0 n0，②**典型特征**： E a > U E\_a>U Ea>U、 n > n 0 n>n\_0 n>n0
16. **何时弱磁升速？何时弱磁降速？**  
    **答：** 轻载高速时弱磁升速，重载低速时弱磁降速

# 第二章 闭环控制的直流调速系统 #

1.  **可控直流电源有什么？分别适用于什么系统？**  
    **答：** ①静止式可控整流器，用于大容量系统；②直流斩波器或脉宽调制变换器，用于中小容量系统
2.  **整流时输入为三相的原因？**  
    **答：** ①脉动小；②整流输出电压高
3.  **可逆的含义？**  
    **答：** 能够四象限运行
4.  **V-M系统的特点与问题？**  
    **答：** **特点：** ①经济可靠，技术性能优越；②功率放大倍数在 1 0 4 10^4 104以上；③快速性上，晶闸管整流器是ms级  
       **问题：** ①单向导电性；②对过电压、过电流、、过高的 d u / d t du/dt du/dt与 d i / d t di/dt di/dt都比较敏感；③电力公害
5.  **V-M系统主电路的等效电路中的 L 和 R 分别包括什么？**  
    **答：** **L包括：** ①平波电抗器的电感；②电枢回路的电感  
       **R包括：** ①平波电抗器的电阻；②电枢回路的电阻；③晶闸管的导通电阻
6.  **电流脉动的原因与缺点？**  
    **答：** **原因：** 由于主电路的直流电源电压是整流后得到的，电源电压波形是脉动的，所以电流波形也是脉动的。  
       **缺点：** 脉动的电流会使转矩也是脉动的，进而造成转速脉动、拖动系统轴系劳损。
7.  **抑制电流脉动的措施？**  
    **答：** 1）串联平波电抗器  
       2）增加整流电路相数  
       3）采用多重化技术
8.  **电流断续的原因？电流断续的机械特性？**  
    **答：** 电感量较小或负载较轻时。机械特性**很软**
9.  **传递函数关注的是什么？**  
    **答：** 暂态过程
10. **失控时间的最大值？**  
    **答：** 两个相邻自然换相点之间的时间
11. **一阶惯性环节的传递函数？**  
    **答：**  W s ( s ) = K s 1 + T s s W\_s(s)=\\frac\{K\_s\}\{1+T\_ss\} Ws(s)=1\+TssKs
12.  **K s K\_s Ks、 T s T\_s Ts？**  
    **答：**  K s K\_s Ks：电压放大倍数； T s T\_s Ts：失控时间
13. **PWM变换器中VT、VD的作用？**  
    **答：** ①VT：调压；②VD：续流
14. **三相不控整流电路的好处？**  
    **答：** 功率因数高
15. **什么是稳态？**  
    **答：** 稳态是指电机的**平均电磁转矩**与**负载转矩**相平衡的状态。
16. **泵升电压产生原因？导致后果？限制方法？**  
    **答：** 1）**产生原因：** 当电机处于制动状态时，电流反向，由于整流器具有单向导电性，所以只能给电容充电，导致电压升高。  
       2）**后果：** 击穿电容、二极管  
       3）**限制方法：** 并接开关器件和放电电阻（其中放电电阻要放到机箱外，原因是放电时电阻会发热）
17. **转速控制要求？**  
    **答：** 调速，稳速，加、减速
18. **调速范围、静差率定义公式？调速范围、静差率、额定速降的关系？**  
    **答：** ① D = n m a x n m i n D=\\frac\{n\_\{max\}\}\{n\_\{min\}\} D=nminnmax、② s = Δ n N n 0 s=\\frac\{\\Delta n\_N\}\{n\_0\} s=n0ΔnN、③ D = n N s Δ n N ( 1 − s ) D=\\frac\{n\_Ns\}\{\\Delta n\_N(1-s)\} D=ΔnN(1−s)nNs
19. **调速范围、静差率定义？**  
    **答：** **调速范围：** 在**额定负载**下，生产机械要求电动机提供的最高转速  n m a x n\_\{max\} nmax 和 最低转速  n m i n n\_\{min\} nmin 之比。  
       **静差率：** 当系统在某一转速下运行时，负载由**理想空载**增加到**额定值**时所对应的转速降落  Δ n N \\Delta n\_N ΔnN 与 理想空载转速  n 0 n\_0 n0 之比。
20. **静差率的大小主要取决于拖动系统的哪个参数？**  
    **答：** 电枢回路总电阻R
21. **调速系统的静差率指标应以什么为准？**  
    **答：** 最低速时所能达到的标准
22. **一个调速系统的调速范围是指？**  
    **答：** 在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
23. **带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图？结构框图？**  
    **答：** 见下图。  
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24. **电动机环节 n = ? n=? n=?（机械特性）**  
    **答：** n = 1 C e ( U d 0 − I d R ) n=\\frac\{1\}\{C\_e\}(U\_\{d0\}-I\_dR) n=Ce1(Ud0−IdR)
25. **系统正常工作的必要条件？**  
    **答：** 系统稳定
26. **反馈控制系统的作用？**  
    **答：** 抵抗扰动、服从给定
27. **“横眉冷对千夫指，俯首甘为孺子牛”：冷对？、俯首？**  
    **答：** **冷对：** 被反馈环包围的前向通道上的扰动。  
       **俯首：** 检测误差的扰动、给定的变化
28. **系统的精度依赖于？**  
    **答：** 给定的精度和反馈检测装置的精度
29. **电枢电流过流问题中有哪些电流？（电流截止负反馈对什么电流起作用？）**  
    **答：** 1）起动的冲击电流  
       2）闭环调速系统突加给定起动的冲击电流  
       3）堵转电流
30. **电流截止负反馈静特性特点？**  
    **答：** 特性急剧下垂
31.  **T l T\_l Tl 、 T m T\_m Tm 含义与数量级？**  
    **答：** 1） T l T\_l Tl ：电枢回路电磁时间常数，ms级  
       2） T m T\_m Tm：电力拖动系统机电时间常数，s级
32. **PI调节器可以用一个\_\_\_\_\_环节和一个\_\_\_\_\_环节来表示？**  
    **答：** 积分、比例微分
33. **转速单闭环调节系统PI调节器的输出由什么决定？**  
    **答：** 负载大小 和 给定 共同决定

# 第三章 转速、电流双闭环直流调速系统 #

1.  **双闭环与单闭环稳态性能是否相同？分别表现为什么样（静特性特征）？动态性能呢？**  
    **答：** 稳态性能相同，都表现为无静差，静特性曲线是水平的。双闭环的动态性能较好。
2.  **带电流截止负反馈的单闭环调节系统的起动过程图像？（ I d − t I\_d - t Id−t、  n − t n - t n−t）**  
    **答：** 见下图。
3.  **双闭环系统起动过程转速一定有超调吗？为什么？**  
    **答：** 一定会有超调。当转速上升到给定值时，转速调节器ASR的输入偏差减少到零，但其输出却由于积分作用还维持在限幅值 U i m ∗ U\_\{im\}^\* Uim∗，所以电机仍然加速，使转速超调。
4.  **ASR 的输出 U i m ∗ U\_\{im\}^\* Uim∗决定了\_\_\_\_\_\_\_的最大值？**  
    **答：** 电流给定电压
5.  **谁决定了 U i m ∗ U\_\{im\}^\* Uim∗（ I d m I\_\{dm\} Idm）?**  
    **答：** ①电机的容许过载能力；②拖动系统允许的最大加速度
6.  **转速 n n n由\_\_\_\_\_\_\_决定？**  
    **答：** 给定电压 U n ∗ U\_\{n\}^\* Un∗
7.  **ASR输出量 U i ∗ U\_\{i\}^\* Ui∗ 由\_\_\_\_\_\_\_\_\_决定？**  
    **答：** 负载大小
8.  **ACR输出量 U c U\_c Uc由\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_决定？**  
    **答：** 负载大小 和 给定 共同决定
9.  **双闭环系统起动过程的图像、阶段、切换阶段的标志、不同阶段ASR与ACR的饱和状态？**  
    **答：** 1）电流上升阶段：ASR饱和，ACR不饱和， I d = I d m I\_d=I\_\{dm\} Id=Idm  
       2）恒流升速阶段：ASR饱和，ACR不饱和， n = n ∗ n=n^\* n=n∗  
       3）转速调节阶段：ASR不饱和，ACR不饱和
10. **双闭环系统起动过程的第二阶段 I d I\_\{d\} Id略低于 I d m I\_\{dm\} Idm的原因？**  
    **答：** 对电流调节系统来说，E是一个线性渐增的扰动量，为了克服它的扰动， U d 0 U\_\{d0\} Ud0和 U c U\_c Uc也必须基本上按线性增长，才能保持 I d I\_d Id恒定，当ACR采用PI调节器时，要使其输出量按线性增长，其输入偏差电压必须维持一定的恒值，也就是说 I d I\_\{d\} Id应略低于 I d m I\_\{dm\} Idm。
11. **双闭环系统起动过程的三个特点及其含义？**  
    **答：** 1）饱和非线性控制，ASR  
       2）转速超调  
       3）准时间最优控制
12. **抗扰动主要是指抗什么扰动？**  
    **答：** 1）负载扰动  
       2）电网电压扰动
13. **ASR（调速系统）最重要的性能是\_\_\_\_\_\_\_\_性能？ 采用什么系统？**  
    **答：** 抗扰、Ⅱ型
14. **ACR（随动系统）最重要的性能是\_\_\_\_\_\_\_\_性能？采用什么系统？**  
    **答：** 跟随、Ⅰ型
15. **为什么多选用Ⅰ型和Ⅱ型系统？**  
    **答：** 兼顾**稳态精度**和**稳定性**
16. **为什么中频段以-20dB/dec的斜率穿越0dB线？ （2条）**  
    **答：** 1）保证稳定性  
       2）有一定的稳定裕度
17. **典型Ⅰ型系统、典型Ⅱ型系统 的 传递函数、参数需满足什么条件？**  
    **答：** 1）**典型Ⅰ型系统：**  W ( s ) = K s ( T s + 1 ) W(s)=\\frac\{K\}\{s(Ts+1)\} W(s)=s(Ts\+1)K， ω c < 1 / T \\omega\_c<1/T ωc<1/T  
       2）**典型Ⅱ型系统：**  W ( s ) = K ( τ s + 1 ) s 2 ( T s + 1 ) W(s)=\\frac\{K(\\tau s+1)\}\{s^2(Ts+1)\} W(s)=s2(Ts\+1)K(τs\+1)， 1 / τ < ω c < 1 / T 1/\\tau < \\omega\_c<1/T 1/τ<ωc<1/T
18.  **K = ω c K=\\omega\_c K=ωc，越大， 稳定性 与 快速性 越？**  
    **答：** 差
19. **自动控制系统的动态性能指标包括？分别有？**  
    **答：** 1）**跟随**性能指标：①上升时间、②超调量和峰值时间、③调节时间  
       2）**抗扰**性能指标：①动态降落、②恢复时间
20.  **ω n \\omega\_n ωn、 ξ \\xi ξ      0.5 < ξ < 1 0.5<\\xi<1 0.5<ξ<1的原因？**  
    **答：** 1）**大于0.5：** 保证稳定并有一定的稳定裕度  
       2）**小于1：** 保证一定的快速性
21. **中频宽度h=？比较好？**  
    **答：** 5
22. **反馈通道 与 给定信号通道 加惯性环节的作用分别是什么？**  
    **答：** 1）**反馈通道：** 低通滤波  
       2）**给定信号通道：** 平衡惯性环节的延迟作用
23. **系统设计的一般原则？**  
    **答：** 先内环后外环
24. **转速微分负反馈的作用？**  
    **答：** 抑制甚至消灭转速超调
25. **调压调速与弱磁调速如何配合？**  
    **答：** 1）在基速以下保持磁通为额定值不变，只调节电枢电压  
       2）在基速以上把电压保持为额定值，减弱磁通升速

# 第四章 可逆直流调速系统 #

1.  **V-M 系统的可逆线路有哪两种方式？分别有什么特点？每种线路又分别有哪几种换向形式？分别适用于什么系统？**  
    **答：** **Ⅰ.** 可逆线路可分为：  
       1）**电枢**反接可逆线路：反向过程快，但需要较大容量的晶闸管装置。  
       2）**励磁**反接可逆线路：反向过程慢，但所需晶闸管装置容量小。  
       **Ⅱ.** 每一类线路又可分为不同的换向方式：  
       1）**接触器**切换线路：适用于**不经常正反转**的生产机械。  
       2）**晶闸管开关**切换电路：适用于**中小功率**的可逆系统。  
       3）**两组晶闸管反并联**电路：适用于**各种**可逆系统。
2.  **两组晶闸管是否可以同时处于整流状态？为什么？**  
    **答：** 不能，如果同时处于整流状态，将造成**电源短路**，形成环流。
3.  **励磁反接可逆线路的优点和缺点？**  
    **答：** **优点：** 供电装置功率小。  
       **缺点：** 改变转向时间长。
4.  **整流器工作于逆变状态的条件？**  
    **答：** 1）控制角  α > 9 0 ∘ \\alpha > 90^\\circ α>90∘  
       2）外部电路要求  E > U E>U E>U
5.  **要实现制动，转速和电流要满足什么关系？**  
    **答：** 方向相反
6.  **单组晶闸管制动工况？ 两组晶闸管制动工况？**  
    **答：** **单组：** 电流方向未变，而转速方向改变  
       **两组：** 转速方向未变，而电流方向改变
7.  **四象限运行时每个象限对应系统的状态？**  
    **答：** **第一象限：** 正组整流电动运行  
       **第二象限：** 反组逆变回馈制动  
       **第三象限：** 反组整流电动运行  
       **第四象限：** 正组逆变回馈制动
8.  **什么是环流？（环流的定义？）**  
    **答：** 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，所产生的 **不流过负载**而**直接在两组晶闸管之间流通**的**短路电流**。
9.  **环流的危害？**  
    **答：** 1）对负载无益，加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率  
       2）如果环流太大，还会导致晶闸管损坏。
10. **环流的分类？**  
    **答：** 1）静态环流：直流平均环流、瞬时脉动环流  
       2）动态环流
11. **防止静态环流产生的2种措施？分别能防止哪些环流？快速性怎么样？**  
    **答：** 1） α = β \\alpha = \\beta α=β 配合控制电路：直流平均环流，快速性好。  
       2）逻辑无环流电路（封锁触发脉冲）：直流平均环流、瞬时脉动环流，快速性差。
12. **为什么一般采用  α f ≥ β r \\alpha\_f\\geq \\beta\_r αf≥βr ?**  
    **答：** 因为晶闸管整流电路的**单向导电性**
13. **为什么 α \\alpha α与 β \\beta β需设置最小值？**  
    **答：** 1） β \\beta β：防止“逆变颠覆”  
       2） α \\alpha α：配合控制，消除直流平均环流
14. **什么是产生瞬时脉动环流的根本原因？**  
    **答：** 正组与反组晶闸管之间的瞬时电压差。
15. **抑制瞬时脉动环流的的方法？**  
    **答：** 在环流回路中串入**环流电抗器**。
16. **为什么三相零式反并联可逆线路必须在正、反两个回路中各设一个环流电抗器？**  
    **答：** 因为其中总有一个电抗器会因流过直流负载电流而**饱和**，失去限流作用。
17. **平波电抗器、环流电抗器的作用分别为？**  
    **答：** 1）平波电抗器：防止电流脉动，保持电流连续。  
       2）环流电抗器：抑制瞬时脉动环流
18. **ASR 与 ACR 设置双向输出限幅电路 分别是为了限制住什么？**  
    **答：** 1）ASR：最大起制动电流  
       2）ACR：最小控制角  α m i n \\alpha\_\{min\} αmin 与 最小逆变角  β m i n \\beta\_\{min\} βmin
19. **有环流可逆调速系统（ α = β \\alpha = \\beta α=β 配合控制电路）的优缺点？**  
    **答：** **优点：** 可以一直在最大反向电流的作用下令转速由正变反。  
       **缺点：** ①需要添置环流电抗器；②晶闸管等器件都要负担负载电流加上环流。

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*  [电力拖动系统课程问题汇总（只含问题）][Link 1]

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