电气10《电力拖动与运动控制系统A》试卷B答案.doc

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