電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(2)-期末試卷B卷答案_第1頁(yè)
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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第 1 頁(yè) ( 共 4 頁(yè) )成績(jī)3異步電動(dòng)機(jī)原始數(shù)學(xué)模型具有高階、非線性、強(qiáng)耦合的特點(diǎn)。請(qǐng)從電感矩陣方面說(shuō)明其非線性強(qiáng)耦合的根本原因。為了簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型,常采用坐標(biāo)變換,坐標(biāo)變換的原則是什么?約束條件是什么?(6分) 答:定轉(zhuǎn)子間的相對(duì)位置在變化,導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子間的互感是轉(zhuǎn)子位置的函數(shù)。(2分) 常用坐標(biāo)變化包括3/2變換(1分)、靜止/旋轉(zhuǎn)變換(1分);變換的原則是產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相等(1分);約束條件是變換前后總功率不變(1分)。4寫出恒功率約束條件下合成電壓矢量表達(dá)式,在圖中畫出某一時(shí)刻、時(shí)各相電壓矢量和合成矢量。(3分) 5異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速時(shí)希望保持氣隙磁通恒定

2、,為此需要采用合適的控制方法,請(qǐng)說(shuō)明在額定頻率以上和以下定子電壓與頻率的控制規(guī)律和特點(diǎn)。(6分)答:(1)基頻以下調(diào)速原則:m恒定,U與f1同時(shí)增大或同時(shí)減小。即: 由于電機(jī)繞組中的電動(dòng)勢(shì)難以直接測(cè)量和控制,當(dāng)Eg較高時(shí),忽略定子電阻和漏磁感抗壓降,認(rèn)為定子相電壓UEg,,則有。為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。低頻時(shí)適當(dāng)提高定子電壓,補(bǔ)償定子阻抗壓降。(3分);(2)基頻以上調(diào)速原則:頻率從f1N向上升高,因?yàn)槎ㄗ与妷篣UsN,最多只能保持U=UsN,所以,當(dāng) 頻率f1升高,減少氣隙磁通m,使定子電壓U=UsN保持不變,電機(jī)轉(zhuǎn)速升高,為恒功率調(diào)速。(3分) 20 20 學(xué)年 冬 季學(xué)期試卷B課程名: 運(yùn)動(dòng)控制系

3、統(tǒng)(2) 課程號(hào): 學(xué)分: 3 應(yīng)試人聲明: 我保證遵守學(xué)生手冊(cè)中的考場(chǎng)規(guī)則,如有考試違紀(jì)、作弊行為,愿意接受學(xué)生考試違紀(jì)、作弊行為界定及處分規(guī)定的紀(jì)律處分。應(yīng)試人 應(yīng)試人學(xué)號(hào) 應(yīng)試人所在院系 題號(hào)一二三四五六七八九得分一、簡(jiǎn)答題(本大題共 5 小題,每小題 6 分,共 30分)1從能量轉(zhuǎn)換效率上看,可以依據(jù)轉(zhuǎn)差功率的變化和流向?qū)惒诫妱?dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分為哪三類?降壓調(diào)速、恒壓頻比控制和矢量控制分別屬于哪一類調(diào)速系統(tǒng)?(6分)答:依據(jù)轉(zhuǎn)差功率將異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分為轉(zhuǎn)差功率消耗型、轉(zhuǎn)差功率不變型和轉(zhuǎn)差功率饋送型。(3分)降壓調(diào)速屬于功率消耗型,恒壓頻比控制和矢量控制屬于轉(zhuǎn)差功率不變型。(3分)2說(shuō)

4、明異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想,并簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律。(6分) 答:基本思想是在保持氣隙磁通恒定不變的前提下,可以通過(guò)控制轉(zhuǎn)差角頻率來(lái)控制轉(zhuǎn)矩。(2分) 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律如下:(1)在轉(zhuǎn)差角頻率小于臨界轉(zhuǎn)差率即范圍內(nèi),異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)差角頻率成正比,條件是保持氣隙磁通不變。(2分)(2)在不同的定子電流時(shí),按照一定的函數(shù)關(guān)系如來(lái)控制定子電壓和頻率,能保持在保持氣隙磁通恒定。(2分)答:(1)合成矢量表達(dá)式: (2分)(2)畫圖如右圖共4分,其中、各1分。 注:教師應(yīng)使用計(jì)算機(jī)處理試題的文字、公式、圖表等;學(xué)生應(yīng)使用水筆或圓珠筆答題。第 2 頁(yè) ( 共 4 頁(yè) )三、

5、綜合題(共 11分) SVPWM控制采用相鄰兩個(gè)有效工作矢量(幅值為)合成期望的輸出矢量,以期望電壓矢量位于第一扇區(qū)為例,電壓矢量合成表達(dá)式為:(1)請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出電壓矢量合成圖,求出各矢量作用時(shí)間t0、t1和t2。(6分)(2)采用零矢量集中的實(shí)現(xiàn)方法,當(dāng)選?。?11)零矢量時(shí)畫出uA , uB , uC各相電壓波形(開(kāi)關(guān)狀態(tài))并標(biāo)出作用時(shí)間。(5分) 答:(1) 上圖三個(gè)矢量各1分,共3分 , , ,(3分) (2) 畫出下圖,共5分,其中uA , uB , uC每個(gè)波形各為1分,時(shí)間標(biāo)識(shí)為2分。 二、綜合題(共 15分) 異步電動(dòng)機(jī)基于穩(wěn)態(tài)模型調(diào)速時(shí)可采用降壓調(diào)速和恒壓頻比調(diào)速,試分析在

6、恒定轉(zhuǎn)矩負(fù)載下,分別采用上述兩種調(diào)速方式從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)速時(shí),異步電動(dòng)機(jī)的電磁功率、輸出機(jī)械功率和轉(zhuǎn)差功率的變化,并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。(15分)答:電磁功率:,輸出機(jī)械功率:,轉(zhuǎn)差功率:,轉(zhuǎn)差角頻率(1)降壓調(diào)速:采用降壓調(diào)速向下調(diào)速時(shí),電磁功率不變,輸出機(jī)械功率減小,轉(zhuǎn)差功率增加。(3分) 降壓調(diào)速向下調(diào)速時(shí),電壓下降,但頻率不變,因此角頻率不變,由于帶恒定負(fù)載,所以不變,電磁功率不變(1分);隨著速度的下降轉(zhuǎn)差率增大,輸出機(jī)械功率減?。?分);轉(zhuǎn)差功率隨著轉(zhuǎn)差率的增大而增大(1分)。(2)恒壓頻比調(diào)速:采用恒壓頻比控制方式向下調(diào)速時(shí),轉(zhuǎn)差功率不變,電磁功率變小,輸出機(jī)械功率減小。(3分) 帶恒

7、轉(zhuǎn)矩負(fù)載采用恒壓頻比向下調(diào)速時(shí),不變,頻率下降,角頻率下降,電磁功率變?。?分);向下調(diào)速過(guò)程中,機(jī)械特性基本平行下移,轉(zhuǎn)速降落基本不變,即,即基本不變,因此轉(zhuǎn)差功率基本不變(2分);輸出機(jī)械功率隨著變小而變小或輸出機(jī)械功率在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)隨輸出轉(zhuǎn)速下降而減小(2分)。第 3 頁(yè) ( 共 4 頁(yè) )五、綜合題(共 12分) 按轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制的電流閉環(huán)控制系統(tǒng)可采用電流跟蹤PWM控制,其控制結(jié)構(gòu)圖如圖所示:(1)寫出圖中環(huán)節(jié)A、B、C、D、E的功能模塊名稱(用文字表述),說(shuō)明圖中,各量物理含義。(9分) (2)分析該矢量控制系統(tǒng)可否采用轉(zhuǎn)子磁鏈開(kāi)環(huán)的控制模式,說(shuō)明原因。(3分)答:(1)

8、A:轉(zhuǎn)子磁鏈調(diào)節(jié)器,B:轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器;C:反旋轉(zhuǎn)變換或2r/2s;D: 2/3變換;E:轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算。(各1分,共5分) ,分別為定子電流勵(lì)磁分量給定,定子電流轉(zhuǎn)矩分量給定(各1分,共2分);,定子電流軸、軸分量給定(各1分,共2分)。 (2)可以采用轉(zhuǎn)子磁鏈開(kāi)環(huán)的控制方式(1分),這是因?yàn)檗D(zhuǎn)子磁鏈與定子電流勵(lì)磁分量直接為一階慣性環(huán)節(jié),由轉(zhuǎn)子磁鏈給定可以直接求出對(duì)應(yīng)的定子電流勵(lì)磁分量給定值。(2分)四、綜合題(共 11分) 異步電動(dòng)機(jī)在按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)M/T坐標(biāo)系下:(1)寫出按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的轉(zhuǎn)子磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程,分別說(shuō)明控制規(guī)律。(6分)(2)根據(jù)上述方程在畫出異步電動(dòng)機(jī)矢量變換及等

9、效直流電動(dòng)模型結(jié)構(gòu)圖。(5分)答:(1)(1分),轉(zhuǎn)子磁鏈僅由定子電流勵(lì)磁分量產(chǎn)生,并且受到轉(zhuǎn)子電磁時(shí)間常數(shù)構(gòu)成的慣性環(huán)節(jié)的影響(2分)。 (1分),電磁轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)子磁鏈和定子電流轉(zhuǎn)矩分量的乘積。在轉(zhuǎn)子磁鏈恒定條件下,電磁轉(zhuǎn)矩正比于定子電流轉(zhuǎn)矩分量(2分)。(2)按下圖所示分塊給分,共5分 (1分) (1分) (3分)第 4 頁(yè) ( 共 4 頁(yè) )(2)(各1分,共8分)模塊A:轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器,根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)。模塊B:磁鏈調(diào)節(jié)器,根據(jù)定子磁鏈偏差產(chǎn)生定子磁鏈偏差符號(hào)。 模塊C:給定轉(zhuǎn)矩極性鑒別器,根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩給定極性。模塊D:轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器,根據(jù)轉(zhuǎn)矩偏差產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩偏差符號(hào)

10、。模塊E:電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊,根據(jù)靜止二相磁鏈和電流計(jì)算出電磁轉(zhuǎn)矩。模塊F:電壓矢量選擇模塊,根據(jù)定子磁鏈偏差符號(hào)、轉(zhuǎn)矩偏差符號(hào)和給定轉(zhuǎn)矩極性 以及定子磁鏈位置選取電壓矢量并輸出。 模塊G:定子磁鏈計(jì)算模塊,根據(jù)靜止二相電壓/電流計(jì)算出定子磁鏈幅值和相角。 模塊H:3/2變換模塊,把三相電壓/電流變換到靜止二相電壓/電流。(3) B、D環(huán)節(jié)為滯環(huán)控制器,輸入輸出特性:(2分) (4)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)需采用兩相靜止坐標(biāo)(坐標(biāo))計(jì)算定子磁鏈,而避開(kāi)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換。 (每式2分,共4分)在靜止兩相坐標(biāo)系中電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為: (2分)六、綜合題(共 21分)基于定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理框圖如下圖所示:(1)請(qǐng)根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖寫出直接轉(zhuǎn)矩控制的基本工作原理。(5分)(2)寫出系統(tǒng)中AH這八個(gè)環(huán)節(jié)的名稱(用文字表述)。(8分)(3)定性畫出B、D環(huán)節(jié)輸入輸出特性。(2分)(4)寫出兩相靜止坐標(biāo)系下電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的計(jì)算式。(6

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