电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems1 1 运动控制系统运动控制系统 复习课 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems2 2 第二章 l1.脉宽调制 p l答:利用电力电子开关的导通与关断，将直流 电压变成连续可变的电压，并通过控制脉冲 宽度或周期达到变压变频的目的。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems3 3 第二章 l2. 直流蓄电池供电的电流可反向的 两象限直流斩波调速系统,已知:电源 电压Us=300V,斩波器占空比为30%, 电动机反电动势E=100V,在电机侧 看,回路的总电阻R=1。问蓄电池 的电流Id是多少?是放电电流还是充 电电流? lp l答:因斩波电路输出电压u0的平均值: U0=Us=30%300=90 V Ea lId=( U0- E)/ R=(90-100)/1=-10A l是充电电流,电动机工作在第象限 的回馈制动状态, 直流蓄电池吸收能 量。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems4 4 第二章 l3. PWM调速系统的开关频率 l l答: 电力晶体管的开关频率越高，开关动态损 耗越大；但开关频率提高，使电枢电流的脉动 越小，也容易使电流连续，提高了调速的低速 运行的平稳性，使电动机附加损耗减小；从 PWM变换器传输效率最高的角度出发，开关 频率应有一个最佳值；当 开关频率比调速系 统的最高工作频率高出10倍左右时，对系统的 动态特性的影响可以忽略不计。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems5 5 第二章 l4静差率s与空载转速n0的关系 p19 l答：静差率s与空载转速n0成反比，n0下降，s 上升。所以检验静差率时应以最低速时的静差 率 为准。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems6 6 第二章 l5. 反馈控制有静差调速成系统原 理图,各部件的名称和作用。 lp21 l答： 比较器： 给定值与测速发 电机的负反馈电压比较,得到转速 偏差电压Un。 l比例放大器A：将转速偏差电压 Un放大，产生电力电子变换器 UPE所需的控制电压Uc。 l电力电子变换器UPE：将输入 的三相交流电源转换为可控的直 流电压Ud。 lM电机：驱动电机。 lTG发电机：测速发电机检测驱 动电机的转速。 l电位器：将测速发电机输出电 压降压，以适应给定电压幅值U*n 。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems7 7 第二章 l6分析转速负反馈单闭环调速系统的基本性质,说明 单闭环调速系统能减少稳态速降的原因，改变给定电 压或者调整转速反馈系数能否改变电动机的稳态转速 ?为什么? lP2325 l答：负反馈单闭环调速系统能够减少稳态速降的实质 在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而 相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变 化。 l 稳态转速为： l 从上式可可得：改变给定电压能改变稳态转速；调 整转速反馈系数，则K也要改变，因此也能改变稳态 转速。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems8 8 第二章 l7闭环空载转速n0b比开环空载转速n0k小多少?如何 保证n0b=n0k lp23 l答: n0b是n0k的1/（1+K）。欲使n0b=n0k有两种办法： l（1）若给定电源可变，则 。 l（2）一般不能改变给定电源，则在控制器中引入KP 为好。 8 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems9 9 第二章 l9闭环控制系统具有良好的抗扰能力和控制 精度的原因 l答：闭环控制系统是建立在负反馈基础上，按 偏差进行控制。当系统中由于某种原因使被控 量偏离希望值而出规偏差时，必定产生一个相 应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控 制量与希望值趋于一致，所以闭环控制系统具 有良好的抗扰动能力和控制精度。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems1010 第二章 l10闭环控制系统一般由哪几部分组成?有哪些 作用量和被控制量? l答：闭环控制系统一般由给定元件、比较元件、 放大校正元件、执行元件、被控对象、检测反馈 元件等组成。系统有给定量(输入量)、反馈量、 控制量、扰动量、被控量(输出量)。 l11 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems1111 第二章 l12试说明转速负反馈调速系统工作原理。 l答：转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASR、触 发器GT、晶闸管变流器V、测速发电机TG等组成； l当电动机负载TL增加时，电枢电流Id也增加，电枢回路压降增加， 电动机转速下降，则转速反馈电压Ufn也相应下降,而转速给定电压 Ugn不变，U=Ugn-Ufn增加。转速调节器ASR输出Uc增加，使控制 角减小,晶闸管整流装置输出电压Ud增加，于是电动机转速便相 应自动回升,其调节过程可简述为： l上述过程循环往复，宣至U=0为止。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems1212 第二章 l13反馈控制系统为什么极性不能接错 l答：控制系统一般都是负反馈系统。如果错接成正反 馈系统，对调速系统造成超速“飞车”或振荡等故障， 后果非常严重。 l14截流环节的主要作用和物理实现的方法 lP l答: 电流截止负前(反)馈的作用是：(1)限流保护（过 载自动保护）;(2)加速起动过程。 l载流环节的物理实现方法有：(1)比较电压法;(2)稳压 管法;(3)封锁运放法。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems1313 第二章 l15有静差系统与无差系统的区别 l答：根本区别在于结构上(控制器中)有无积分 控制作用，PI控制器可消除阶跃输入和阶跃扰 动作用下的静差，称为无静差系统，P控制器 只能降低静差，却不能消除静差，故称有静差 系统。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems1414 第二章 l16比例积分(PI)调节器的特点 p l答:PI调节器的输出电压U0由两部分组成。第 一部分KPUi是比例部分,第二部分 是积分部 分。当t=0突加Ui瞬间，电容C相当于短路，反 馈回路只有电阻Rf,此时相当于P调节器，输出 电压 ，随着电容C被充电开始积分， 输出电压U0线性增加，只要输入Ui继续存在， U0一直增加饱和值（或限幅值）为止。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems1515 第二章 l17.数字PWM调速系统与PWM调速系统有多 大差异? lP9798 l答: 两者之间没有本质的区别，主要区别是全 数字PWM调速系统的控制电路应用微机控制 ,而一般PWM调速的控制电路应用集成电路 控制，（当然其控制性能比微机控制要差很 多）。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems1616 第二章 l18. 简述8031单片机全数字直流调速系统的工作原理 。 p l答: 主电路由4个电力晶体管模块构成的H型PWM变换 器。 l采用霍尔电流传感器经AD转换后将电流反馈信号 Ui送给单片机，有四个电力晶体管的基极驱动电路， 内用光电隔离元件使单片机与主电路隔离，测速发电 机的输出电压Un、速度给定信号Un*，经AD转换 器将模拟量变成数字量后输入单片机，单片机完成转 速、电流的PI调节控制算法，产生与V-M系统调速相 似的输出控制 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems17 19. 转速调节器为PI调节器的直流调速系统，当 其反馈系数增大，系统稳定后转速反馈电 压Un是增加、减小还是不变? 第二章 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems1818 第三章 l1双闭环 调速系统拖 动恒转矩负 载在额定情 况下运行， 如调节转速 反馈系数 使其逐渐减 小时，系统 各环节的输 出量将如何 变化？ 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems1919 第三章 l2. ASR和ACR均采用PI调节器的双闭环调速系统， Uim*=10V，主电路最大电流Idm=100A，当负载电流 由20A增加到30A时,试问: l Ui*应如何变化? l Uct 应如何变化? l Uct 值由哪些条件决定? P56，习题2-8 l答: Ui*从2V增加到3V。 l Uct略有增加。 l Uct由转速n和负载电流Idl(稳态时即Id)决定。 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统Motion Control Systems Motion Control Systems2020 第三章 l3. 双闭环调速系统的起动过程分为几个阶段？各有什么特点？ l56-57 l答: 双闭环直流调速系统突加给定电压 由静止状态起动时，由于在起动 过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况，整个动 态过程就分成I、II、III三个阶段: l电流上升阶段, 电流 迅速上升,直到 ， ，电流调节器很快 就压制了 的增长，在这一阶段中，ASR很快进入并保持饱和状态，而 ACR不饱和 l恒流升速阶段,ASR饱和，转速环相当于开环，电流 基本上保持恒定 ，因而系统的加速度恒定，转速呈线性增长。 l转速调节阶段。当转速上升到给定值 时，转速调节器ASR的 输入