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1、期末复习题答案期末复习题答案 ( (电托自控电托自控) )1、写出晶闸管装置产生有源逆变的两个必要条件。 （3-2）一定要有直流电动势源，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；其次要求晶闸管的 /2, 使晶闸管直流侧产生一个负的平均电压。2、在两组晶闸管反并联的可逆线路中，什么是直流平均环流，怎样防止产生直流平均环流？在两组晶闸管反并联的可逆线路中，如果让正组晶闸管 VF 和反组晶闸管 VR 都处于整流状态，正组整流电压 Ud0f 和反组整流电压 Ud0r正负相连，将造成电源短路，此短路电流即为直流平均环流。为了防止产生直流平均环流，可采用 = 工作制配合控制。即
2、当正组晶闸管 VF 处于整流状态时，其整流电压 Ud0f = +，这时让反组晶闸管 VR 处于逆变状态，输出一个逆变电压把它顶住，让 Ud0r = -,而且幅值与 Ud0f 相等。需要注意的是应设定正组最小控制角和反组最小逆变角的保护。也可采用采用封锁触发脉冲的方法，在任何时候，只允许一组晶闸管装置工作来抑制直流平均环流。3、从异步电机转差功率的转换角度，可把异步电机的调速系统分成三大类，写出这三种类型并作出说明。(6-1)这三种类型分别是转差功率消耗型调速系统、转差功率回馈型调速系统、转差功率不变型调速系统。转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，电压调速
3、、电磁转差离合器调速、绕线转子异步电机转子串电阻调速三种调速方法都属于这一类。在异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时） 。转差功率回馈型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置回馈电网或者转化为机械能予以利用，转速越低，回收的功率越多，上述的绕线转子异步电机串级调速方法就属于这一类。这类系统的效率较高，但增设的交流装置总要多消耗一部分功率。转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，变极对数调速、变频调速两种调速方
4、法属于此类。其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。4、下面是转速、电流双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形，根据波形图简要分析其起动过程。(2-2)答：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图中标明的 I、II、III 三个阶段。第一阶段，电流上升阶段（0t1） 。突加给定电压 U*n 后，Id 上升，当 Id 小于负载电流 IdL 时，电机还不能转动。当 Id IdL 后，电机开始起动，由
5、于机电惯性作用，转速不会很快增长，因而转速调节器 ASR 的输入偏差电压的数值仍较大，其输出电压保持限幅值 U*im，强迫电流 Id 迅速上升。直到，Id = Idm ， Ui = U*im 电流调节器很快就压制了 Id 的增长，标志着这一阶段的结束。第二阶段，恒流升速阶段（t1t2） 。在这个阶段中，ASR 始终是饱和的，转速环相当于开环，系统成为在恒值电流 U*im 给定下的电流调节系统，基本上保持电流 Id 恒定，因而系统的加速度恒定，转速呈线性增长。第三阶段，转速调节阶段（t2 以后） 。当转速上升到给定值时，转速调节器 ASR 的输入偏差减少到零，但其输出却由于积分作用还维持在限幅值
6、 U*im ，所以电机仍在加速，使转速超调。转速超调后，ASR 输入偏差电压变负，使它开始退出饱和状态，U*i 和 Id 很快下降。但是，只要 Id 仍大于负载电流 IdL，转速就继续上升。直到Id = IdL 时，转矩 Te= TL ，则 dn/dt = 0，转速 n 才到达峰值（t = t3 时） 。此后，电动机开始在负载的阻力下减速，与此相应，在一小段时间内（t3 t4） ， Id IdL ，直到稳定。5、画出转速负反馈的无静差调速系统突加负载时的动态过程，并作出简要分析。无静差调速系统突加负载时的动态过程如上图所示。图中 Un*是转速给定电压，TL 是负载转矩，Un 是与转速成正比的负
7、反馈电压，n是电机转速，Un 是 Un 与 Un*作比较后得到的偏差电压。Uc 是 Un 经过比例积分器后产生的触发装置的控制电压。系统在稳态运行时，由于比例积分调节器的作用，转速偏差电压 Un必为零。如果 Un 不为零，则 Uc 继续变化，就不是稳态了。在突加负载引起动态速降时产生 Un，达到新的稳态时，Un 又恢复为零，但 Uc 已从 Uc1 上升到 Uc2 ，使电枢电压由 Ud1 上升到 Ud2，以克服负载电流增加的压降。在这里，Uc 的改变并非仅仅依靠 Un 本身，而是依靠 Un 在一段时间内的积累。6、写出转速闭环调速系统的反馈控制规律。1)被调量有静差。具有比例放大器的反馈闭环控制
8、系统是有静差的，这种系统也正是依靠被调量偏差的变化才能实现其控制作用。2)抵抗扰动与服从给定。反馈控制系统具有良好的抗扰性能，它能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用，但对给定作用的变化则唯命是从。3)系统精度依赖于给定和反馈检测精度。高精度的调速系统需要有更高精度的给定稳压电源和高精度的反馈检测元件作为保证。7、写出调速系统的稳态性能指标及其定义。(1-3)调速系统的两项稳态性能指标是调速范围和静差率。调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速 nmax 和最低转速 nmin 之比叫做调速范围，用字母 D 表示调速范围，则 D=nmax/nmin，其中 nmax 和 nmin
9、 一般都指电机额定负载时的转速，对于少数负载很轻的机械，也可用实际负载时的转速。静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落 nN ，与理想空载转速 n0 之比，称作静差率 s。静差率用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度。调速系统的这两项调速性能指标必须同时提才有意义，一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所提静差率要求的转速可调范围。8、列出三种常用的可控直流电源并简要分析其工作原理。(1-1)1)旋转变流机组。工作原理：它用交流电动机和直流发电机组成机组，由交流电动机拖动直流发电机 G 实现变流，由发电机 G 给需要调速的直流电动机 M 供电，
10、调节发电机的励磁电流即可改变其输出电压。2)静止可控整流器。工作原理：它用静止的可控整流器，例如晶闸管可控整流器，通过调节其触发装置的控制电压来移动触发脉冲的相位，以获得可调的直流电压。3)直流斩波器和脉宽调制变换器。工作原理：用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。9、写出转速调节器和电流调节器在转速、电流双闭环调速系统中的作用。(2-2)转速调节器的作用：使转速 n 跟随给定电压 U*m 变化，稳态无静差；对负载变化起抗扰作用；其输出限幅值决定允许的最大电流。电流调节器的作用：对电网电压波动起及时抗扰作用；起动时保证获得允许的最大电流
11、；在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压U*i 变化；当电机过载甚至于堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到快速安全的保护作用，如果故障消失，系统能够自动恢复正常。10、在转速、电流双闭环的逻辑控制无环流可逆调速系统中，简要分析无环流逻辑控制器 DLC 的实现并指出其输入输出信号。(3-5)无环流逻辑控制器 DLC 的输入信号有转速调节器输出的电流给定极性信号 Ui*和零电流检测信号 Ui0；输出是控制两组触发脉冲的封锁和开放的信号。无环流逻辑控制器的实现环节可用上图表示，其中电平检测是对输入信号进行转换，将模拟量转换为开关量；逻辑判断是根据输入信号，做出正确的逻辑判断：开放正组封锁反组或者开
12、放反组封锁正组；延时电路是为保证两组晶闸管装置可靠切换，在封锁原组时需等待一段关断延时以确认电流已经过零，而非因电流脉动引起的误信号，在开放另一组时需等待一段触发延时，以确保被关断的晶闸管已恢复阻断能力，防止其重新导通；连锁保护具有逻辑连锁保护功能，以保证在任何情况下，两个信号必须是相反的，决不容许两组晶闸管同时开放脉冲，确保主电路没有出现环流的可能。开环系统与闭环系统的比较闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多。如果比较同一 n0 的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小的多。当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。要取得上述三条优越性，闭环系统必须设置放大器。内环的作用对本环的被调量实行限制和保护。对环内的扰动实行及时的调节。改造本环所包围的控制对象，使他更有利于外环控制。静态环流-当可逆线路在一定的控制角下稳定工作时，所出现的环流叫静态环流。静态环流又可分为:直流平均环流和瞬时脉动环流。动态环流-稳态运行时并不存在，只在系统处于过渡过程中出现的环流。（一）本组逆变阶段
