电力拖动系统课程问题汇总（答案）

第一章 绪论

1. 直流调速系统调速性能好的原因？
   答： 电枢电流与励磁电流的解耦，使转矩与电枢电流成正比。
2. 直流调速系统缺点？
   答： 换向问题。
3. 交流调速系统的数学模型具有什么性质？
   答： 非线性、多变量、强耦合。
4. 运动控制系统的基本运动方程？
   答： $T_e-T_l=J\frac{\mathrm{d}\omega }{\mathrm{d}\mathrm{t}}$   or   $T_e-T_l=\frac{{\mathrm{G}\mathrm{D}}^2}{375}\frac{\mathrm{d}\mathrm{n}}{\mathrm{d}\mathrm{t}}$
5. 运动控制的根本问题？____同样重要？原因？
   答： 1）转矩控制是运动控制的根本问题。要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。$T_e-T_l=\frac{{\mathrm{G}\mathrm{D}}^2}{375}\frac{\mathrm{d}\mathrm{n}}{\mathrm{d}\mathrm{t}}$
      2）磁链控制同样重要。为了有效控制电磁转矩，充分利用电机铁芯，在一定电流作用下尽可能产生最大的电磁转矩，必须在控制转矩的同时也控制磁通（或磁链）。
6. 生产机械可归纳为哪三种类型？它们的机械特性曲线分别为什么样？
   答： 1）恒转矩负载：位能性（电梯）、反抗性（轧钢机、皮带传送机）
      2）风机、泵类负载
      3）恒功率负载（卷绞机械）
7. 如何判断稳定运行点？
   答： $\frac{\mathrm{d}{\mathrm{T}}_{\mathrm{e}}}{dn}<\frac{\mathrm{d}{\mathrm{T}}_{\mathrm{L}}}{dn}$
8. 调速的三种方法？
   答： 1）调节电枢电源电压
      2）调节电枢回路总电阻
      3）减小励磁磁通
9. 不可以升磁降速的原因？
   答： 磁饱和
10. 发电状态与制动状态的不同？
    答： 1）发电机可长时间稳定运行
       2）制动是短时间暂态运行
11. 令电机由电动状态进入制动状态的方法？
    答： 改变电磁转矩$T_e$的方向，（改变电枢回路电流$I_a$的方向）
12. 电机由电动状态进入制动状态时 通过改变励磁电流$I_f$实现目的的缺点？
    答： 励磁回路存在励磁电抗$L_F$（特别大），会导致：
       1）励磁电流变化缓慢
       2）变化过程中$I_f$会经过$0$，此时磁通$\Phi$会只有剩磁，非常小，会导致电机 “飞车”（轻载） 或 堵转（重载）
13. 制动的三种方法？怎么实现？特点？
    答： 1）能耗制动：①切除电源，②串联大电阻$R_B$
       2）回馈制动：前提是转速$n$高于理想空载转速$n_0$，典型特征：$E_a>U$、$n>n_0$
       3）反接制动：①电源反接，②串联大电阻$R_B$
14. 能耗制动中$R_B$的作用？
    答： ①限流；②消耗能量
15. 回馈制动的前提？典型特征？
    答： ①前提是转速$n$高于理想空载转速$n_0$，②典型特征：$E_a>U$、$n>n_0$
16. 何时弱磁升速？何时弱磁降速？
    答： 轻载高速时弱磁升速，重载低速时弱磁降速

第二章 闭环控制的直流调速系统

1. 可控直流电源有什么？分别适用于什么系统？
   答： ①静止式可控整流器，用于大容量系统；②直流斩波器或脉宽调制变换器，用于中小容量系统
2. 整流时输入为三相的原因？
   答： ①脉动小；②整流输出电压高
3. 可逆的含义？
   答： 能够四象限运行
4. V-M系统的特点与问题？
   答： 特点： ①经济可靠，技术性能优越；②功率放大倍数在$10^4$以上；③快速性上，晶闸管整流器是ms级
      问题： ①单向导电性；②对过电压、过电流、、过高的$du/dt$与$di/dt$都比较敏感；③电力公害
5. V-M系统主电路的等效电路中的 L 和 R 分别包括什么？
   答： L包括： ①平波电抗器的电感；②电枢回路的电感
      R包括： ①平波电抗器的电阻；②电枢回路的电阻；③晶闸管的导通电阻
6. 电流脉动的原因与缺点？
   答： 原因： 由于主电路的直流电源电压是整流后得到的，电源电压波形是脉动的，所以电流波形也是脉动的。
      缺点： 脉动的电流会使转矩也是脉动的，进而造成转速脉动、拖动系统轴系劳损。
7. 抑制电流脉动的措施？
   答： 1）串联平波电抗器
      2）增加整流电路相数
      3）采用多重化技术
8. 电流断续的原因？电流断续的机械特性？
   答： 电感量较轻或负载较轻时。机械特性很软
9. 传递函数关注的是什么？
   答： 暂态过程
10. 失控时间的最大值？
    答： 两个相邻自然换相点之间的时间
11. 一阶惯性环节的传递函数？
    答： $W_s(s)=\frac{K_s}{1+T_{s}s}$
12. $K_s$、$T_s$？
    答： $K_s$：电压放大倍数；$T_s$：失控时间
13. PWM变换器中VT、VD的作用？
    答： ①VT：调压；②VD：续流
14. 三相不控整流电路的好处？
    答： 功率因数高
15. 什么是稳态？
    答： 稳态是指电机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态。
16. 泵升电压产生原因？导致后果？限制方法？
    答： 1）产生原因： 当电机处于制动状态时，电流反向，由于整流器具有单向导电性，所以只能给电容充电，导致电压升高。
       2）后果： 击穿电容、二极管
       3）限制方法： 并接开关器件和放电电阻（其中放电电阻要放到机箱外，原因是放电时电阻会发热）
17. 转速控制要求？
    答： 调速，稳速，加、减速
18. 调速范围、静差率定义公式？调速范围、静差率、额定速降的关系？
    答： ①$D=\frac{n_{max}}{n_{min}}$、②$s=\frac{\Delta n_N}{n_0}$、③$D=\frac{n_{N}s}{\Delta n_N(1-s)}$
19. 静差率的大小主要取决于拖动系统的哪个参数？
    答： 电枢回路总电阻R
20. 调速系统的静差率指标应以什么为准？
    答： 最低速时所能达到的标准
21. 一个调速系统的调速范围是指？
    答： 在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
22. 带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图？结构框图？
    答： 见下图。
23. $U_n^{\ast }$、$U_n$、$\Delta U_n$、$U_c$、UPE、TG
    答：
24. 电动机环节$n=?$（机械特性）
    答：$n=\frac{1}{C_e}(U_{d0}-I_{d}R)$
25. 系统正常工作的必要条件？
    答： 系统稳定
26. 反馈控制系统的作用？
    答： 抵抗扰动、服从给定
27. “横眉冷对千夫指，俯首甘为孺子牛”：冷对？、俯首？
    答： 冷对： 被反馈环包围的前向通道上的扰动。
       俯首： 检测误差的扰动、给定的变化
28. 系统的精度依赖于？
    答： 给定的精度和反馈检测装置的精度
29. 电枢电流过流问题中有哪些电流？（电流截止负反馈对什么电流起作用？）
    答： 1）起动的冲击电流
       2）闭环调速系统突加给定起动的冲击电流
       3）堵转电流
30. 电流截止负反馈静特性特点？
    答： 特性急剧下垂
31. $T_l$ 、$T_m$ 含义与数量级？
    答： 1）$T_l$ ：电枢回路电磁时间常数，ms级
       2）$T_m$：电力拖动系统机电时间常数，s级
32. PI调节器可以用一个_____环节和一个_____环节来表示？
    答： 积分、比例微分
33. 转速单闭环调节系统PI调节器的输出由什么决定？
    答： 负载大小 和 给定 共同决定

第三章 转速、电流双闭环直流调速系统

1. 双闭环与单闭环稳态性能是否相同？分别表现为什么样（静特性特征）？动态性能呢？
   答： 稳态性能相同，都表现为无静差，静特性曲线是水平的。双闭环的动态性能较好。
2. 带电流截止负反馈的单闭环调节系统的起动过程图像？（$I_d-t$、 $n-t$）
   答： 见下图。
3. 双闭环系统起动过程转速一定有超调吗？为什么？
   答： 一定会有超调。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$U_{im}^{\ast }$，所以电机仍然加速，使转速超调。
4. ASR 的输出$U_{im}^{\ast }$决定了_______的最大值？
   答： 电流给定电压
5. 谁决定了$U_{im}^{\ast }$（$I_{dm}$）?
   答： ①电机的容许过载能力；②拖动系统允许的最大加速度
6. 转速$n$由_______决定？
   答： 给定电压$U_n^{\ast }$
7. ASR输出量$U_i^{\ast }$ 由_________决定？
   答： 负载大小
8. ACR输出量$U_c$由__________决定？
   答： 负载大小 和 给定 共同决定
9. 双闭环系统起动过程的图像、阶段、切换阶段的标志、不同阶段ASR与ACR的饱和状态？
   答： 1）电流上升阶段：ASR饱和，ACR不饱和，$I_d=I_{dm}$
      2）恒流升速阶段：ASR饱和，ACR不饱和，$n=n^{\ast }$
      3）转速调节阶段：ASR不饱和，ACR不饱和
10. 双闭环系统起动过程的第二阶段$I_d$略低于$I_{dm}$的原因？
    答： 对电流调节系统来说，E是一个线性渐增的扰动量，为了克服它的扰动，$U_{d0}$和$U_c$也必须基本上按线性增长，才能保持$I_d$恒定，当ACR采用PI调节器时，要使其输出量按线性增长，其输入偏差电压必须维持一定的恒值，也就是说$I_d$应略低于$I_{dm}$。
11. 双闭环系统起动过程的三个特点及其含义？
    答： 1）饱和非线性控制，ASR
       2）转速超调
       3）准时间最优控制
12. 抗扰动主要是指抗什么扰动？
    答： 1）负载扰动
       2）电网电压扰动
13. ASR（调速系统）最重要的性能是________性能？ 采用什么系统？
    答： 抗扰、Ⅱ型
14. ACR（随动系统）最重要的性能是________性能？采用什么系统？
    答： 跟随、Ⅰ型
15. 为什么多选用Ⅰ型和Ⅱ型系统？
    答： 兼顾稳态精度和稳定性
16. 为什么中频段以-20dB/dec的斜率穿越0dB线？ （2条）
    答： 1）保证稳定性
       2）有一定的稳定裕度
17. 典型Ⅰ型系统、典型Ⅱ型系统 的 传递函数、参数需满足什么条件？
    答： 1）典型Ⅰ型系统： $W(s)=\frac{K}{s(Ts+1)}$，${\omega }_c<1/T$
       2）典型Ⅱ型系统： $W(s)=\frac{K(\tau s+1)}{s^2(Ts+1)}$，$1/\tau <{\omega }_c<1/T$
18. $K={\omega }_c$，越大， 稳定性 与 快速性 越？
    答： 差
19. 自动控制系统的动态性能指标包括？分别有？
    答： 1）跟随性能指标：①上升时间、②超调量和峰值时间、③调节时间
       2）抗扰性能指标：①动态降落、②恢复时间
20. ${\omega }_n$、$\xi$     $0.5<\xi <1$的原因？
    答： 1）大于0.5： 保证稳定并有一定的稳定裕度
       2）小于1： 保证一定的快速性
21. 中频宽度h=？比较好？
    答： 5
22. 反馈通道 与 给定信号通道 加惯性环节的作用分别是什么？
    答： 1）反馈通道： 低通滤波
       2）给定信号通道： 平衡惯性环节的延迟作用
23. 系统设计的一般原则？
    答： 先内环后外环
24. 转速微分负反馈的作用？
    答： 抑制甚至消灭转速超调
25. 调压调速与弱磁调速如何配合？
    答： 1）在基速以下保持磁通为额定值不变，只调节电枢电压
       2）在基速以上把电压保持为额定值，减弱磁通升速

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