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1、一、名词解释:LG-M系统(旋转变流机组):由交流电动机拖动直 流发电机G实现变流,由G给需要调速的直流电动机M供电,调节 G的励磁If即改变其输出电压U,从而调节电动机的转速n,这样的 调速系统简称G-M系统,国际上统称Ward-Leonard系统。2.V-M 系统(晶闸管-电动机调速系统):通过调解器触发装置GT的控制电 压Uc来移动触发脉冲的相位,即可改变平均整流电压Ud,从而实现 评平滑调速,这样的系统叫V-M系统。3. (SPWM):按照波形 面积相等的原则,每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相 等,因而这个序列的矩形波雨期望波的争先等效,这种调制方法称作 正弦波脉宽调制(SP
2、WM)。4.(旋转编码器的测速方法)M法测速在一定时间Tc内测取旋转编码器输出的脉冲个数M1,用以计 算这段时间内的平均转速,称作M法测速。T法测速一一在编码器 两个相邻输出脉冲间隔时间内,用一个计数器对已知频率为f0的高 频时钟脉冲进行计数,并由此来计算转速,称何法测速。M/T法 测速既检测Tc时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1,又检测用 一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2,用来计算转速,称作M/T法测 速。5.无刷电动机:磁极仍为永磁材料,但输出方波电流,气隙磁 场呈梯形波分布,这样就更接近于直流电动机,但没有电刷,故称无 刷电动机(梯形波永磁同步电动机)6.DTC(直接转矩控制系统): 它
3、是利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩,是既矢量控制系统之后 发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。7.恒Eg/f1=C控制:对于三相异步电动机,要保持气隙磁通 不变,当 频率从额定值向下调节时,必须同时降低气隙磁通在在定子每相中感 应电动势的有效值Eg,使Eg/f1=亘定值,像这样的控制方法叫恒 Eg/f1=C控制。(譬如,对于异步电动机,如果在电压频率协调控制 中,恰当地提高电压Us的数值,使它在克服钉子阻抗压降以后,能 维持Eg/f1为恒值,这种控制方法叫Eg/f1=C控制。)8.恒压频比控 制(Us/f1控制):绕组中的感应电动势是难以直接控制的,当电动势 较高时,可以
4、忽略定子绕组的漏磁阻抗压降,而认为定子相电压 Us=Eg,则得Us/f1=亘值,这种方式叫做恒压频比控制。9.环流: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。10.软启动:现代带电流闭环的电子控制软起动器可 以限制起动电流并保持恒值,直到转速升高后电流自动衰减下来,起 动时间也短于一级降压起动。主电路采用晶闸管交流调压器,用连续 地改变其输出电压来保证恒流起动,稳定运行时可用接触器给晶闸管 旁路,以免晶闸管不必要地长期工作视起动时所带负载的大小,起 动电流可在(0.54) IsN之间调整,以获得
5、最佳的起动效果,但无论 如何调整都不宜于满载起动。负载略重或静摩擦转矩较大时,可在起 动时突加短时的脉冲电流,以缩短起动时间。11.a=b配合控制:为 了防止产生直流平均环流,应该当正组处于逆变状态时,强迫让反组 处于逆变状态,且控制其幅值与其相等,用你变电压把整流电压顶住, 则直流平均环流为零,即为a=b配合控制。1.二、简答题。1.交流异步电动机的恒压频比控制有哪几种方式?试 就其实现难易程度、机械特性进行比较。答:恒压频比控制(Us/w1= 恒值)、恒Egw1控制、恒Er/w1控制。实现起来依次变难,机械特 性越来越硬。(恒压频比控制最容易实现,它的变频机械特性基本上 是平行下移,硬度也
6、较好;恒Wgw1控制是通常对恒压频比实行电 压补偿的标准,可以改善了低速性能,但机械特性还是非线性的,产 生转矩的能力仍受到限制;恒Er/w1控制可以得到和直流他励电动机 一样的特性,实现比较复杂的。)2.从结构上看,静止式变频装置 分哪两类?简述其结构和优缺点。答:分为“交-直-交”、“交-交” 两大类;前者(先将工频交流电源通过整流器变换成直流,再通过逆 变器变换成可控频率和电压的交流)在恒频交流电源和变频交流输出 之间有个“中间直流环节”,优点(驱动电路简单,效率高;转矩脉 动小,提高系统的调速范围和稳定性能;课提高系统动态性能;电源 侧功率因数较高,且不易被影响)后者只有一个变换环节,
7、把恒压 恒频的交流电源直接变换成VVVF输出。优点(省去中间直流环节, 结构简单)缺点(所用器件多,总总体设备相当庞大,且输入功率因 数较低,谐波电流含量大,频谱复杂,因此须配置滤波和无功补偿设 备)3双闭环调速系统的启动过程分几个阶段?简述各阶段电流 变化特点,电流调节其ACR和速度电解器ASR的输出变化,加以 解释。答:a.第1阶段是电流上升阶段(突加电压后,经过两个调节 器的跟随作用,转速不会很快增长,ASR很快进入并保持饱和状态, 而ACR 一般不饱和)、第11阶段是横流升速阶段(这是启动过程中 的主要阶段,此过程中ASR始终饱和,转速相当于开环,加速度恒 定,转速呈线性增长,为了保证
8、电流环的调节作用,ACR不应饱和)、 第111阶段是转速调节阶段(转速调节器ASR的输入偏差减小到零, 继而超调,又变为负值,使他推出饱和状态,在最后,ASR和ACR 都不饱和):4.位置随动系统的特点?比较位置随动系统与调速系 统的异同点。答:特点:a.位置随动系统的这要功能输出位移快速而 准确地复现给定位移,b.必须有具备一定精度的位置传感器,能准确 地给出反映位移误差的电信号,c电压和功率放大器以及拖动系统都 必须是可逆的.d.控制系统应能满足稳态精度和动态快速响应要求。 异同点:(同)都是反馈控制系统,即通过对输出量和输出量和给定 量的比较组成闭环控制;(异)调速系统的给定量一经设定,
9、即保持 恒值,系统的主要作用是保证稳定和抵抗扰动,而位置随动系统的给 定量是随机变化的,要求输出量准确跟随给定量的变化,系统在保证 稳定的基础上,更突出需要快速响应。总起来看,稳态精度和动态稳 定性是两种系统都必须具备的,但在动态性能中,调速系统多强调抗 扰性,而位置随动系统则更强调快速跟随性能。5.开环系统为什么加 闭环?为什么采用限流保护?答:1.闭环系统可以获得比开环调速系 统硬得多的稳态特性,从而在保证一定静差率的要求下,能够提高调 速范围,为此所需付出的代价是须增设电压放大器以及检测与反馈装 置。2.如果没有限流措施,电机起动时会产生很大的冲击电流,对电 动机换向和过载能力低的电力电
10、子器件来说是不允许的。同样在生产 机械的电动机可能会遇到堵转,若没有限流环节,硬干下去,电流将 远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器保护,给正常工作 带来不便。6.反馈控制规律? 1.只用比例放大器的反馈控制系统,其 被调量仍是有静差的2.反馈控制系统的作用是:抵抗扰动,服从给定。3.系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。消除指定次数谐波的脉 冲宽度调制(SHEPWM)de的原理:采用直接计算的下图中各脉冲起 始与终了相位气,灼,.a2m的方法,以消除指定次数的谐波,构 成近似正弦的PWM波形。(例如,取m=5,可消除4个不同次数 的谐波。常常希望消除影响最大的5、7、11、13次谐波
11、,就让这 些谐波电压的幅值为零,并令基波幅为需要值,可得一组三角函数的 联立方程。解出开关时刻相位角,然后再利用1/4周期对称性,计 算出各值。一般用计算机离线求出开关角的数值,放入微机内存,以 备控制时调用。)2.电流滞环跟踪控制的脉冲宽度调制(CHBPWM):将给定电流与输出电流进行比较,电流偏差超过时 土们经滞环控制器控制逆变器A相上(或下)桥臂的功率器件动作。 如果,i i*a,且七-ia A九,滞环控制器输出正电平,驱动上桥 臂功率开关器件v1导通,变压变频器输出正电压,使增大。当增长 到与相等时,虽然,但滞环控制器仍保持正电平输出,保持导通,使 继续增大,直到达到ia = i*a
12、+ h,Ai; = -h,使滞环翻转,滞环控 制器输出负电平,关断匕,并经延时后驱动v4。但此时未必能够导 通,由於电机绕组的电感作用,电流不会反向,而是通过二极管续流, 使受到反向钳位而不能导通。此后,逐渐减小,直到时,到达滞环偏 差的下限值,使滞环控制器再翻转,又重复使导通。这样,与交替工 作,使输出电流给定值之间的偏差保持在范围内,在正弦波上下作锯 齿状变化,输出电流是十分接近正弦波的。3.矢量变换控制的原理: 异步电动机经过坐标变换可以等效成直流电动机,那么,模仿直流电 动机的控制策略,得到直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换, 就能够控制异步电动机了,这样的通过坐标变幻时显得控制
13、系统就叫 矢量控制系统,简称VC系统。4.怎样选择1型还是11型,其各自 的控制要求?答:在动态性能中典型1型系统可以在跟随性能上做到 超调量小,但抗扰动性能稍差,而典型11型系统的超调量相对较大, 抗扰性能却比较好。(这是设计时的重要依据)5.PWM变换器的 5种结构及特点:正弦波脉宽调制(SPWM)技术:有单极性控制和 双极性控制两种方式;消除指定次数谐波的PWM(SHEPWM)控 制技术:采用直接计算各脉冲起始与终了相位的方法,以消除指定次 数的谐波,构成近似正弦的消除指定次数谐波PWM波形;电流滞环 跟踪PWM(CHBPWM)控制技术:电流滞环跟踪控制方法的精度高、 相应快且易于实现,
14、但受功率开关器件允许开关频率的限制,课采用 具有恒定开关频率的电流控制器,但又对电流波形产生影响。当用于 调速系统时,只需改变电流给定信号的额定值即可实现变频调速,无 须人为地调节;电压空间矢量PWM(SVPWM控制技术(或磁链跟 踪):把逆变器和交流电动机视为一体,按照跟踪圆形旋转磁场来控 制逆变器的工作,期效果更好,这就叫作磁链跟踪控制,其磁链的轨 迹是交替使用不用的电压空间矢量得到的,又叫电压空间矢量。6.电流截至负反馈闭环调速系统的原理。答:为了解决反馈闭环调速系 统起动和堵转时电流过大的问题,系统中必须有自动限制电枢电流的 环节,要维持哪一个物理量基本不变,就不应该引入那个物理量的负
15、 反馈,那么,引入电流负反馈,就应能保持电流基本不变,使他不超 过允许值。但是这种作用只应在启动和堵转时存在,在正常运行时又 得取消,让电流自由地跟随者负载增减。这种当电流大到一定程度时 才出现的电流负反馈,叫做电流负反馈。7.可控直流电源有以下三 种:旋转变流机组、净值式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换 器。2.6-21、请写出下图交道疫电压源变频调速系统的工作原理。3. 答:主回路:对称工频三相电源供电给交-直-交电流源间接变频器,变频器输出4. 可调压调频的交流电给三相异步电动机。变频器的整流部分是由晶闸管组成的半控三相桥 式整流器,通过电流调节器的输出产生触发脉冲控制六个晶闸管的导
16、通,进行调压。变频器 的逆变部分是由晶闸管组成的半控三相桥式逆变器CSI,通过压频变换器的输出触发脉冲控 制相应晶闸管的导通,进行调频。5. 电流内环:由电流互感器检测变频器输入交流电流,经整流变成直流,作为反馈 电流(q),给定电流(U*j)相比较,其偏差作为电流调节器的输入,电流调节器的输出产 生触发脉冲,这些触发脉冲经驱动电路进行功率放大并隔离,控制整流器六个晶闸管的导通。6. 转速外环:由电压互感器检测变频器输出交流电压,经整流变成直流,作为反馈 电压(UV)送入速度调节器;给定转速(U*g)通过绝对值发生器和函数发生器后一路送入 速度调节器,两者的偏差作为速度调节器的输入,速度调节器的输出作为电流调节器的给定(UL)。7. 给定电流(U*g)通过绝对值发生器和函数发生器后另一路送入压频变换器进行频 率控制,以保证电压频率协调控制。压频变换器输出一系列脉冲,这些触发脉冲经环形分配 器进行脉冲分配,再由脉冲放大器进行功率放大并隔离,控制逆变器六个晶闸管的导通。8. 给定转速Ug经极性鉴别器