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1、运动限制系统课程试卷（A卷）答案第1篇直流调速系统（60分）一、填空题（每空1分，共23分）1 .运动限制系统由电动机、功率放大与变换装置、限制器及相应的传感器等构成。2 .转矩限制是运动限制的根本问题,磁链限制与转矩限制同样重要。3 .生产机械常见的三种负载是恒转矩负载、恒功率负载和平方率负载。4 .某直流调速系统电动机额定转速际=1430rmin,额定速降即=115rmin,当要求静差率s30%时，允许的调速范围为郑，若当要求静差率s20%时，则调速范围为区1，假如希望调速范围达到10,所能满意的静差率是些烈。5 .数字测速中，T法测速适用于低速,M法测速适用于o6 .生产机械对调速系统转
2、速限制的要求有调速、稳速和加减速三个方面。7 、直流电机调速的三种方法是：调压调速、串电阻调速和弱磁调速。8 、双闭环直流调速系统的起动过程分为电流上升阶段、恒流升速阶段和转速调整三个阶段。9.单闭环比例限制直流调速系统能够削减稳态速降的实质在于它的自动调整作用，在于它能随着负载的变更而相应的变更电枢电压,以补偿电枢回路电阻压降的变更。二、选择题（每题1分，共5分）1、双闭环直流调速系统，ASRACR均采纳Pl调整器，其中ACR所起的作用为（D）。A、实现转速无静差B、对负载变更起抗扰作用C、输出限幅值确定电动机允许的最大电流D、对电网电压波动起刚好抗扰作用2、典型I型系统与典型II型系统相比
3、，（CA、前者跟随性能和抗扰性能均优于后者B、前者跟随性能和抗扰性能不如后者C、前者跟随性能好，抗扰性能差D、前者跟随性能差，抗扰性能好3、转速单闭环调速系统对下列哪些扰动无克服实力，（D）。A、电枢电阻B、负载转矩C、电网电压D、速度反馈电位器4、下述调整器能消退被限制量稳态误差的为（C）。A、比例调整器B、微分调整器C、PI调整器D、PD调整器5、双闭环调速系统，ASR、ACR采纳Pl调整器，下列说法正确的是（C）。A、电动机电枢电流最大时，转速最高B、电动机电枢电流小于负载电流，转速最高C、电动机转速最高时，电枢电流等于负载电流D、恒流升速时，电动机电枢电流等于负载电流。三、简答题（14
4、分）1、转速电流双闭环调速系统应先设计哪个环？（1分）答：电流环（1分）2、写出PI调整器的传递函数。（1分）答：W（s）=Kpi（S+l）s（1分）3、写出典型1型系统和典型U型系统的传递函数。（2分）答：典型I型系统:W（三）=Ks（Ts+l）典型II型系统:K（TS+l）*（Ts+l）（2分）4、写出电动机的传递函数。（2分）答：Id（s）（Udo（s）-E（s）=1R（Tls+1）;E（s）/（Id（s）-Idl（s）=R7TmS（2分）5、在调整器的工程设计方法中，低频段大惯性环节如何进行近似处理？高频小惯性群如何进行近似处理？（2分）答：在调整器的工程设计方法中，低频段大惯性环节近
5、似为积分环节，高频小惯性群合并为一个一阶惯性环节。（2分）6、双闭环直流调速系统中，给定滤波环节的作用是什么？（1分）答：给定滤波环节的作用是平衡反馈滤波环节的延迟作用，使二者得到恰当的协作。（1分）7、在无静差转速单闭环调速系统中，影响转速的稳态精度的主要因素是什么？（2分）答：给定、反馈环节（2分）8、PWM可逆直流调速系统中电抗器远小于晶闸管一电动机系统中的电抗器的缘由是什么？（1分）答：电流脉动小（1分）9、PWM可逆直流调速系统的动态性能优于晶闸管一电动机系统的主要缘由是什么？（1分）答：滞后时间常数TS小（1分）10、双闭环调速系统，恒流升速阶段，ACR输出如何变更？（1分）答：线
6、性增加（1分）四、分析计算题（12分）在转速、电流双闭环调速系统中，ASR、ACR均为Pl调整器。已知参数：电动机：Pn=3.7KW,Un=220V,In=20A,11n=1000rmin,电枢回路总电阻R=1.5Q,设Un*m=U二UCm=IOV,电枢回路最大电流Idm=50A,电力电子变换器的放大系数Ks=500试求：电流反馈系数（2分）转速反馈系数a。（2分）当电动机在最高转速发生堵转时的Ud。、Ui*、Ui、UC值。（8分）解答：*=0.2（VA）Idm50公式正确得1分，计算正确得1分。=黑=孺=。】（叱/血2公式正确得1分，计算正确得1分Ud。=%R=50X1.5=75（V）U*=
7、u*n=ovUx=PIn=O.220=4（V）U-5（V）每计算一个量，公式正确得1分，计算正确得1分，共8分五、转速电流双闭环直流调速系统，ASRxACR均采纳PI调整器，系统起动过程中，回答下列问题：（6分）1、起动起先时ACR输出为什么增加？一会儿为什么又减小？（2分）答：ACR给定快速增加，而转速增加缓慢，ACR输入偏差为正；电流快速增大使ACR输入偏差快速减小，在比例和积分的共同作用下，比例下降较快，而积分上升较慢，输出减小。2、为什么速度必定产生超调？（2分）答：不产生超调，电动机就以最大加速度加速，只有产生超调ASR才能退饱和，电流才能下降，转速才能停止上升3、当速度达到最高后又
8、起先下降，下降到给定转速的一瞬间，电动机电枢电流比负载电流大还是小？（2分）答：电动机电枢电流比负载电流小其次篇沟通调速系统（40分）一、填空题（共12题，每题1分，共12分）1 .恒压频比限制方式是指给异步电动机供电的电压和J皿之比为常数。2 .异步电机基于稳态模型的限制方法有调压调速和变压变频调速；基于动态数学模型的高性能限制方法有FOC和DTCo3 .异步电动机变压变频调速限制特性曲线中，基频以下调速称为恒宝缸调速，基频以上调速称为恒功率调速。4 .限制变频器逆变部分的常见的脉冲宽度调制技术有（1）以追求电压正弦为目的的SPWM限制技术，（2）以追求电流正弦为目的的CFPWM限制技术，（
9、3）以追求磁链正弦为目的的SVPWM限制技术。5 .转差频率限制的两个基本特点是：（1）定子电压和频率比协调限制保持空隙磁通恒定,（2）气隙磁通不变时，电磁转矩与转差频率成正比。6 .电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的成积产生转矩，转速与磁通的成积产生感应电动势。7 .异步电动机可以看成双输入输出系统。3nU,V8 .三相异步电动机的机械特性方程式是,=-r,临界转e八QIO2i/ZI7，2v2+i2(4/)2.定子电流进行3s2s变换的公式是仁=打Pa1,2s2r变换的公式是1.COSe_Sino9 .不同电动机的物理模型彼此等效的原则是：在不同坐标系中所产生的磁势完全一样，总功
10、率也相等。10 .旋转坐标系下，异步电机电磁转矩方程为T=%LC,n/-inz）,其中骁表示d坐标系下转子d轴电流。11 .异步电机无论是三相静止坐标系、两相静止坐标系，还是两相旋转坐标系下其动态数学模型必需由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程构成。二、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。共6题，每题1分，共6分）1 .异步电动机变压变频调速系统属于如下哪种类型？（）电磁功率回馈型；转差功率回馈型；转差功率不变型；转差功率消耗型2 .如下几种变频调速方法中，哪种方法的异步机机机械特性是一条直线？（）E/=常数变更US3 .以下哪左状况
11、异步电动机定子不能产生旋转磁场？（）三相对称绕组，通入三相对称正弦电流；两相对称绕组，通入两相对称正弦电流；两相对称绕组，通入两相直流电流；四相对称绕组，通入四相对称正弦电流4 .如下各项中，哪项是三相异步电动机数学模型非线性的根源之一？（）电动机的转速旋转磁场的转速；定子电压频率电动机的旋转频率；定子绕组和转子绕组之间的互感是变量；转差率在01之间5 .三相异步电动机在三相轴系上数学模型的性质是（）单输入、单输出系统；线性定常系统；多变量、高阶、非线性、强耦合系统；单输入、双输出系统6 .异步电动机的数学模型从三相静止坐标系变换到两相静止坐标系后，电压方程的维数有何变更？（）从6维降到2维；
12、从6维降到3维；从6维降到4维；从6维降到5维三、简答题（共3题，共10分）1 .简述通用型变频器的基本组成，并阐述各部分的基本功能（4分）。答：主电路、泵升电路、限制电路和检测爱护电路组成，分别完成：交直交变换、能量回馈时能量泄放和电流检测机爱护作用。2 .简述电压正弦波脉宽调制法的基本思路（4分）。答：以频率与期望的输出电压波相同的正弦波为调制波，以频率比期望波高得多的等腰三角形波为载波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变更的脉冲序列，这种调制方法是SPWM调制。3 .通用型变频器基速以下变频调速时为什么要变压？（2分）答：为
13、保持电机主磁通恒定，因为主磁通太小电机利用不充分，太大会烧坏电机。四、综合应用题（共2题，共12分。其中1题6分，2题6分）1 .异步电机矢量限制变频调速的基本思想是什么？（3分）并用结构简图描述（3分）答：按转子磁链定向矢量限制的基本思想是：通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电机模型，仿照直流电动机的限制方法限制电磁转矩和磁链，然后将转子磁链定向坐标下中的限制量反变换得到三相坐标系下的对应量，以实施限制。图解为:2 .依据异步电机干脆转矩限制系统回答下列问题：（1）简述异步电机干脆转矩限制变频调速的基本思想（3分）答：干脆转矩限制系统的基本思想是依据定子磁链幅值偏差的正负符号和电磁转矩偏差的正负符号，再依据当前定子磁链矢量所在的位置，干脆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限制。（2）比较异步电机FoC与DTC限制的优缺点（3分）答：性能比较如下：性能与特点直接转矩控制系统矢量控制系统磁链控制定子磁链闭环控制转子磁链可以闭环控制，也可以开环控制转矩控制双位式控制，有转矩脉动连续控制，比较平滑电流控制无闭环控制闭环控制坐标变换都止坐标变换，较简单旋转坐标变换，较复杂磁链定向需知道定子磁链矢量的位置，但无须精确定向按转子磁链定向调速范围不够宽比较宽转矩动态响应较快不够快
