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中国矿业大学徐海学院2012~2013学年第二学期
《电力拖动与运动控制系统A》试卷(B)答案
考试时间:100分钟 考试方式:闭卷
学院 班级 姓名 学号
题号
一
二
三
四
总分
得分
阅卷人
(33分)简答题
1、(8分)直流电机调速有哪些方法?各有什么特点?
参考答案:
调节直流电动机转速的方法:
(1)调节电枢供电电压;
(2)改变电枢回路电阻;
(3)改变励磁磁通。
调压调速转速下降,机械特性曲线平行下移;改变电阻只能有级调速;减弱磁通虽然能够平滑调速,但调速范围不大,往往只是配合调压方案,在基速(即电机额定转速)以上作小范围的弱磁升速。
2、(6分)直流脉宽调速系统与V-M系统相比,有何优越性?
参考答案:(每个1分)
主电路简单,需要的电力电子器件少;
开关频率高,电流容易连续,谐波少,损耗小;
低速性能好,稳速精度高,调速范围宽;
动态响应快,动态抗扰能力强;
电力电子器件工作在开关状态,导通损耗小;
直流电源采用不可控整流时,电网功率因数比相控整流器高。
3、(5分)闭环调速系统能够减少稳态速降的实质是什么?
参考答案:
自动调节作用,即:随着负载的变化而相应地改变电枢电压,以补偿电枢回路电阻压降的变化。
4、(6分)异步电动机转差频率控制规律是什么?
参考答案:
(1)在s ≤sm的范围内,转矩Te基本上与s成正比,条件是气隙磁通不变。
(2)在不同的定子电流值时,按函数关系 Us = f (n , Is) 控制定子电压和频率,就能保持气隙磁通恒定。
5、(8分)异步电动机采用调压调速方案时,有何特点?
参考答案:
(1)电压改变时,同步转速保持不变;
(2)压改变时,临界转差率保持不变;
(3)临界转矩随电压的减小成二次方的下降;
(4)电压降低时,转速降低,转差功率增加。
二、(26分)计算题
1、有一个闭环系统,其控制对象的传递函数为:
要求校正为典型II型系统,在阶跃输入下系统超调量σ≤30%(按线性系统考虑)。试确定调节器结构,并选择其参数。(11分)
参考答案:
典型II型系统的传递函数为:(3分)
则将已知控制对象校正为典型II型系统需用一PI调节器,其传递函数为:。(2分)
由题中传递函数得:T=0.02;
因σ≤30%,取σ=29.8%,则:
h=7; τ=hT=0.14;=204.8;
又因 则 Kpi=2.86。
所以调节器选择PI调节器,其参数为h=7,τ=0.14,Kpi=2.86。(6分)
2、(15分)有一V-M调速系统,电动机参数为,220V,,,,整流装置内阻0.3Ω,触发整流环节的放大系数,要求调速范围,静差率S=10%。试:
(1)(5分)计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。
(2)(5分)采用转速负反馈组成单闭环系统,试画出系统的稳态结构图。
(3)(5分)若时Id=IN,n = nN,此时转速反馈系数及所需的放大器放大系数是多少?(可认为)
参考答案:(1)、先计算电动机的电动势系数:
0.204 V·min/r
则开环系数额定速降为:
309.8 r/min
额定负载时稳态速降为:
5.556r/min
系统的原理图
系统的静态结构图
转速负反馈系数α为:
0.015
闭环系统的开环放大倍数为:
54.76
所需放大器的放大倍数为:
18.6
三、(17分)V-M可逆直流调速系统中,试回答如下问题:
(1)什么是环流?有哪些类型的环流?(6分)
(2)抑制或消除静态环流的措施有哪些?(6分)
(3)逻辑无环流系统可逆调速系统有何优缺点?(5分)
参考答案:
(1)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,便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流,称作环流。(2分)
在不同情况下,会出现下列不同性质的环流:
a. 静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流,其中又有两类:
直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。(2分)
瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零,但因电压波形不同,瞬时电压差仍会产生脉动的环流,称作瞬时脉动环流。(2分)
b. 动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。
(2)为了防止直流平均环流的产生,需要采取必要的措施,比如:采用封锁触发脉冲的方法:在任何时候,只允许一组晶
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