矿大电力拖动自动控制系统 课后思考题答案及2013试卷.pdf

电力拖动自动控制系统-运动控制系统（ 阮毅 陈伯时）课后思考题答案 第2 章 2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？ 答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。 答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流 滤波后送 往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比， 来调节直流 PWM 变换 器输出电压大小，二极管起续流作用。 2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？ 答：脉动直流电压。 2=4 为什么直流 PWM 变换器- 电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？ 答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流 PWM 变换 器的时 间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大 失控时间的一半（1/ （2mf ）。因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或 60Hz ） 为一周内 ） ，m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器 时间常数通常比晶闸管整流装置时 间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中， 当电动机停止不动时， 电枢两端是否还有电压？电路中是 否还有电 流？为什么？ 答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后 果？ 答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过 电 压。 2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？ 答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上 升 至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。 2-8 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电 动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成 电 容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容 的容量，或采用泵升电 压限制电路。 2-9 在晶闸管整流器- 电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？ 答：负载增 加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电 枢电流增 大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载 增加， 稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。 答：D= （nN/△n ）（s/ （1-s ）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，） 而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？ 答：D= （nN/△n ） （s/ （1-s ）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允 许 ） 的调速范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围，则在一定静态速降下， 允许的最 小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如 果给 定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁 发生了变 化，系统有无克服这种干扰的能力？（已验证） 答：转速单闭环调速系统增加了 转速反馈环节（由转速检测装置和电压放大器构成） ，可获得比 开环调速系统硬得多的稳 态特性，从而保证在一定静差率下，能够提高调速范围。改变给定电压能改变电动机转速。 因为改变给定电压则改变实际转速反馈电压与给定电压的 偏差，从而改变电力电子变换器 的输出电压，即改变电动机的电枢电压，改变了转速。 调节转速反馈