宿迁学院自动化专业试题库之：自动控制系统——运动控制系统——陈伯时（3、4）版

第一章 闭环控制的直流调速系统

第一节 可控直流电源—电动机系统——暨直流驱动单元

1．对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以（ ）的方式为最好。改变（ ）只能有级调速；减弱（ ）虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合（ ）方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。

因此，自动控制的直流调速系统往往以 （ ）为主。

2．调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节（ ）电压需要有专门向电动机供电的（ ）电源。

3．常用的可控直流电源有以下三种：

（ ）——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。 （ ）——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。

（ ）——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。

4．简称为G-M的系统，具有（ ）的功能，国际上通称（ ）系统。 5．晶闸管-电动机调速系统（简称 ），图中VT是（ ），通过调节触发装置 GT 的（ ） 来移动（ ），即可改变整流电压Udo ，从而实现平滑调速。

6．用触发脉冲的（ ）控制整流电压的平均值Ud0是晶闸管整流器的特点。Ud0与触发脉冲（ ）的关系因（ ）的形式而异。

整流电路 Um m Ud0 单相全波 2U2* 2 0.9U2cos? 三相半波 2U2 三相全波 6U2 六相半波 2U2 3 6 6 1.17U2cos? 2.34U2cos? 1.35U2cos?

7．在V-M系统中，脉动电流会产生（ ），对生产机械不利，同时也增加（ ）。为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是：

设置平波电抗器； 增加整流电路相数； 采用多重化技术。 8．平波电抗器的计算

单相桥式全控整流电路L?（ ） 三相半波整流电路L? （ ） 三相桥式整流电路L?（ ）

9．晶闸管触发与整流装置动态结构：考虑到 Ts 很小，可忽略高次项，则传递函数便近似成一阶惯性环节；WS(s)?

整流电路形式 最大失控时间 Tsmax（ms） 平均失控时间 Ts（ms）

单相半波 20 10

单相桥式（全波） 10 5

三相半波 6.67 3.33

三相桥式、六相半波 3.33 1.67 脉冲宽度调制（PWM）变换器的作用是：用PWM调制的方法，把（ ）的直流电源电压调制成

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（ ）一定、（ ）一定、（ ）可变的脉冲电压系列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速。

10．采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器——直流电动机调速系统，简称（ ）系统，即直流（ ）调速系统

11．可逆PWM变换器——直流电动机的主电路有多种形式，最常用的是（ ）式，也称为（ ）主电路。

12．H形主电路的PWM—M系统，电路中A、B两点间电压的极性随（ ）的变化而改变，其控制方式有（ ）式、（ ）式、（ ）式等多种，现代最常用的是（ ）的可逆PWM变换器—电动机系统。

13．双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为

Udo?tonT?ton2tUS?US?(on?1)USTTTton如果设占空比：??T U设调压系数：do??US则：??2??114．双极式控制可逆PWM变换器—电动机系统即PWM——M系统 调速时， ? 的可调范围为（ ）， –10.5时， ? 为（ ），电机正转； ? 当? <0.5时， ? 为（ ），电机（ ）； ? 当? = 0.5时， ? =（ ） ，电机（ ）

15．双极式控制方式的不足之处是：在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生（ ）的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间（ ）环节。

16．对于PWM变换器—电动机系统中的滤波电容，其作用除（ ）外，还有当电机制动时（ ）的作用。由于直流电源靠二极管整流器供电，电机制动时不可能（ ），只好对滤波电容充电，这将使电容两端电压升高，称作（ ）。

电力电子器件的耐压限制着最高（泵升）电压，因此电容量就不可能很小，一般几千瓦的调速系统所需的电容量达到（数千）微法。

在大容量或负载有较大惯量的系统中，为了限制电容器过高的泵升电压，这时，可以采用下图中的镇流电阻Rb 来消耗掉部分动能。分流电路靠开关器件 VTb 在（泵升）电压达到允许数值时接通。

第二节 单闭环直流调速系统

17．对于调速系统的转速控制的基本要求有以下三个方面

（1）调速——在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（ ）或平滑地（ ）调节转速；

（2）稳速——以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量；

（3）加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速

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度变化的机械则要求起，制动尽量平稳。

18．某直流调速系统电动机额定转速为1430 r/min，额定速降 ?n N = 115r/min，当要求静差率30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？

19．[2-2；1。4]调速系统的调速范围是1000~100 r/min，要求静差率S=2%，那麽系统允许的稳态转速降是多少？

解：

20．[2-3；1。5] 某一调速系统，在额定负载下，最高转速为n 0max=1500r/min ，最低转速为

n 0min=150r/min，带额定负载时的速度降落?nN?15r/min，且在不同转速下额定速降不变，试问系统的调速范围有多大？系统的静差率是多少？

解：

21．[2-4；1。6] 直流电动机：

PN?74kW,UN?220V,IN?378A,Ra?0.023?,nN?1430r/min；晶闸管整流器内阻：RS?0.022?；系统采用降压调速，当生产机械要求静差率S=20%，求系统的调速范围有多大？如果

要求静差率S=30%，则系统的调速范围又有多大？ 解：

22---1．[例题] 某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW、220V、305A、1000r/min，采用V-M系统，主电路总电阻R??0.18?，电动机电动势系数Ce?0.2V/rpm。如果要求调速范围 D = 20，静差率5%，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降最多能有多少？

解：

22---2。[2-5；1.7] 某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，采用V-M系统，已知电动机额定数据如下：PN?60kW,UN?220V,IN?305A,nN?1000r/min;Ce?0.2V/rpm；R??0。18?。求：⑴ 当电流连续时，在额定负载下的转速降落；⑵ 开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率；⑶ 额定负载下的转速降落为多少，才能满足D = 20，静差率S≤5%的要求。

解：

22---3。[尔例2-1——2-2] 某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，采用V-M系统，已知电动机额定数据如下：PN?60kW,UN?220V,IN?305A,nN?1000r/min；Ce?0.2V/rpm；且已

V/rpm。为满知晶闸管与触发装置的放大倍数KS?30，R??0。18?；转速负反馈系数??0.015足D = 20，静差率S≤5%的要求：⑴ 开环系统能否满足要求？⑵ 接成转速负反馈单闭环系统，为满足要求，计算放大器的电压放大系数！

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22---4。[尔例2-1——2-2——2-3] 某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，采用V-M系统，已知电动机额定数据如下：

PN?60kW,UN?220V,IN?305A,nN?1000r/min;Ce?0.2V/rpm；R??0。18?且已知

晶闸管与触发装置采用三相桥式电路，放大倍数KS?30，转速负反馈系数??0.015V/rpm，电枢回路总电感L??21.6mH，整个系统的飞轮惯量GD?78Nm。为满足D = 20，静差率S≤5%的要求：(1) 开环系统能否满足要求？(2) 接成转速负反馈单闭环系统，为满足要求，计算放大器的电压放大系数！(3) 判断系统的稳定性

解：

22---5。[参李]已知转速负反馈单闭环系统参数：电动机额定数据：

22PN?45kW,UN?220V,IN?226A,nN?1750r/min;Ce?0.12V/rpm；R??0。1?。且已

V/rpm，为知晶闸管与触发装置采用三相桥式电路，放大倍数KS?36，转速负反馈系数??0.006满足D = 10，静差率S≤0。05%的要求，进行静态计算：Kop、Kp。 解：

23．根据自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按（ ）进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产生（ ）的作用。

调速系统中由（ ）引起的的转速降落是（ ），显然，引入转速闭环（ ）将使调速系统应该能够大大减少转速降落。

24．闭环调速系统可以获得比开环调速系统（ ）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（ ）以及（ ）装置。

25．在反馈控制的闭环直流调速系统中，与电动机同轴安装一台（ ），从而引出与被调量（ ），与给定电压 U*n 相比较后，得到（ ），经过放大器 A，产生电力电子变换器UPE的控制电压Uc ，用以控制电动机转速 n。

26．转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中各环节的稳态关系如下：

电压比较环节：?Un?放大器——调节器：Uct?可控调压装置：Ud0?调速系统开环机械特性：n?测速反馈环节：Ufn?27．转速负反馈单闭环有静差直流调速系统的静特性方程式

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?n0cl??nNcl??n0cl??nNcl KOP?宿迁学院 机电系 自动化学科 勾厚政 - 4 - 2010年10月4日星期一