电力拖动自动控制系统-运动控制系统精选试题答案.pdf

电⼒拖动⾃动控制系统-运动控制系统（2）试题答案

注：教师应使⽤计算机处理试题的⽂字、公式、图表等；学⽣应使⽤⽔笔或圆珠笔答题。

20～20学年冬季学期试卷B课程名：运动控制系统(2)课程号：学分：3

应试⼈声明：我保证遵守《学⽣⼿册》中的《考场规则》，如有考试违纪、作弊⾏为，愿意接受《学⽣考试违纪、作弊⾏为

界定及处分规定》的纪律处分。应试⼈应试⼈学号

应试⼈所在院系题号⼀⼆三四五六七⼋九得分⼀、简答题（本⼤题共6⼩题，每⼩题6分，共36分）1．为了实现电

磁转矩解耦控制，异步电动机调速过程中往往采⽤恒定磁通控制⽅式。请画出三种不同恒定磁通控制⽅式下的机械特性曲线，

依据转矩变化分析这三条机械特性曲线的本质区别。（6分）答：e

Tns1n100a

bc（每条1分）a为恒定⼦磁通，b为恒⽓隙磁通，c为恒

转⼦磁通，从转矩变化来看，恒定⼦磁通和恒⽓隙磁通的机械特性为⾮线性的，⽽恒转⼦磁通的机械特性为线性的。（每个各

1分）

2．异步电动机采⽤调压调速，画出在NUU=和0.5NUU=时的机械特性，并分析带恒转矩负载⼯作时系统的稳定⼯作范

围。（6分）答：稳定运⾏范围n0~(1-sm)n0带恒转矩负载时系统的稳定⼯作范围为

00(1)mnSn-:

3．写出恒功率约束条件下合成电压⽮量表达式，画出某⼀时刻0AOu、0BOu、

0

答：

（画出三相电压2分，⽮量合成2分，共计4分）

合成⽮量表达式：22

()3

jjAOBOCOuueueγγ=

++su（2分）4．已知两相交流电流iα、iβ，根据⽮量图求出经过静⽌/旋转变换后的电流di

和qi，

写出静⽌到旋转变换的变换阵，当异步电机达到稳态时，且dq坐标系与旋转磁动势同步时，两个坐标系中电流的本质区别。

（6分）

d

2iNq

2iNd

q

β

iN2α

iN2α

β

1

ω)

(ssiF解:

cossinsincosdqiiiiiiαβαβ=?+?=-?+?

(2分)

2/2cossinsincosdsrqiiiCiiiααββ==????????-???

(2分)

静⽌两相坐标系中的电流为交流量,同步旋转dq坐标系中的电流为之流量,(2分)5．下图为典型异步电动机转速开环恒压频⽐控

制调速系统结构框图。简要说明各环节名称和主要功能。（6分）

成绩

A:软起动环节，防⽌电机过流（2分）B:由频率根据电压频率关系得到定⼦电压，保证⽓隙磁通恒定（2分）C:PWM变频

器，通过PWM控制得到变压变频交流电（2分）

s

分）（1分）（2分）

⽮量控制系统的基本思想：通过坐标变换在按转⼦磁链定向同步旋转正交坐标系中得到等效的直流电动机模型，仿照直流电动

机的控制⽅法控制电磁转矩与磁链，然后将转⼦磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量以实施控制。

i

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五、综合题（共18分）

直接转矩控制是继⽮量控制之后的⼜⼀种⾼性能交流调速系统控制策略。（1）结合系统结构图论述直接转矩控制系统的基

本⼯作原理（5）。（2）第1扇区的定⼦磁链与电压空间⽮量图如图所⽰，定⼦磁链⽮量

1

sψ位于前

ο30，转⼦旋转速度ω与dω同向，忽略定⼦电阻压降对磁链幅值的影响，并

假定电流的变化⾜够快，以电压⽮量u1为例分析电压⽮量对定⼦磁链和电磁转矩的控制作⽤。（5分）

（3）写出系统中A~H这⼋个环节的名称（8分）；

异步电动机直接转矩控制系统结构

为零⽮量

70,uud

ω1

sψ4

u1

u3

u2

u6

u5

u

答：根据定⼦磁链幅值偏差（的正负符号）和电磁转据偏差（的正负符号），再依据当前

定⼦磁链⽮量所在的位置，直接选取合适的电压空间⽮量，减⼩定⼦磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差，实现电磁转矩与定⼦

磁链的控制。

（2）当转⼦逆时针转动且定⼦磁链⽮量1sψ位于图⽰第I扇区前ο30时，电压⽮量1u的d

轴分量⼤于零（1分），q轴分量也⼩于零（1分），所以施加1u时，定⼦磁链幅值增⼤（1分），电磁转矩迅速减⼩后变负

（2分）。（3）（各1分，共8分）

模块A：转速调节器。模块B：磁链调节器。模块C：给定转矩极性鉴别器。模块D：转矩调节器。模块E：电磁转矩计算

模块。模块F：