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1、浙江大学远程教育学院《机电运动控制系统》课程作业（选做）1.晶闸管可控整流器供电直流电机调压调速的机械特性有何特点?画出三相半波可控整流器供电直流电机机械特性并说明之。答:与直流发电机-电动机组机械特性相比,不同之处是:(1)分电流连续与电流断续二个区域;(2)电流连续区因可控整流器内阻大(特别有换流重迭压降引入的等效电阻)而使机械特性软；电流断续区则因电流不连续致使机械特性更软而无法负载工作。三相半波可控整流器供电直流电机机械特性如图所示:时，整流器工作在整流状态，电机工作在电动状态；时，整流器工作在逆变状态，电机工
2、作在制动状态。2.可控整流器供电直流电机调速系统主回路中为何要釆用平波电抗器?其电感量应按什么要求来设计?答:由于可控整流器供电直流电机调速系统负载轻时电流断续,机械特性软,调速特性差，无静差度可言。解决办法：串接平波电抗器L，增大晶闸管导通角以使电流连续。平波电抗器电感量计算原则是:能确保轻载下最小电流时电流仍连续。一般规律是Idmin越小，要求平波电抗器电感量越大。3.在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网电压波动与负载扰动时，各是哪个调节器在起主要调节作用？答：(1)电网电压波动：影响整流电压Ud，整流电流Id，
3、反映到控制信号即ufi，它从电流环介入，故电流调节器起主要作用。(2)负载扰动：负载TL的变化将影响转矩平衡关系，继而影响转速ωr，n，反映到控制信号即ufn，它从速度环介入，故速度调节器起主要作用1.双闭环调速系统稳态运行时，两个PI调节器的输入偏差(给定与反馈之差)是多少？它们的输出电压应对应于何种状态的值？为什么？答：(1)根据PI调节器的特性，稳态时能实现无差调节，使反馈等于给定，即：△un＝0或△ui＝0，两个PI调节器的输入偏差为零。(2)它们的输出电压应对应于第一次进入△un＝0或△ui＝0时的输出状态值
4、(如un，ui，α，Ud，Id，T)。这是由于PI调节器有积分、记忆功能，对过去出现过的误差信号有记忆作用。当时，，调节器输入为零，但由于PI调节器的积分作用，对过去出现过的误差有记忆，则积分输出不为零，维持第一次出现时的输出值，进而维持（无差）2.反并联时为何会出现环流？限制环流有哪些有效方法？各有什么特点？答：两桥反并联且同时整流时,产生的整流电压会不经直流电机而顺串短路，因无电阻限流，会形成巨大环流。限制环流的有效办法(对策)是:(1)要求直流电压：l极性互顶：一桥整流、一桥逆变。如图所示l大小相等，即这样可以消
5、除平均环流,因为①平均环流整流平均电压，消除了平均环流但不能消除瞬吋环流,因为：②瞬时环流一桥整流、一桥逆变时整流平均电压相等，但瞬时电压波形不同，瞬时电压差将引起瞬时环流，控制上要求必须同时控制平均及瞬时环流。因此环流控制策略有:（1）有环流系统l原则：无平均环流，限制瞬时环流l做法：l一桥整流、一桥逆变，；l电抗器L、L，（非平波电抗器L）限制瞬时环流（2）无环流系统l原则：一桥工作（整流或逆变），一桥封锁（不工作）l采用逻辑电路保证两桥切换的安全——逻辑无环流晶闸管直流电机可逆调速系统1.为什么脉宽调制(PWM)
6、型直流调速系统比晶闸管型直流调速系统能获得更好的动态特性?答:可控整流器-直流电动机调速系统釆用开关速度慢(300Hz)的晶闸管作开关元件,使换流死区(晶闸管不立即响应触发信号的时间)平均为3.33–6.66mS.而脉宽调制(PWM)型直流调速系统釆用自关断器件(GTR,IGBT,MOSFET等),其开关频率在几kHz–几百kHz,换流死区时间降至几十nS–几百nS,快上了几百、上千倍,致使电机电压、电流、转矩、速度响应时间大大缩短,即有了更好的动态特性。2.从电机学原理说明调压调速机理,从电力电子技术说明调压调速的实
7、现手段。答:根据电机学原理,当异步电机端电压变化时,机械特性发生如图改变,即:故隨端电压Ｕ1下降时,最大转矩Ｔm平方下降,但发生最大转矩的位置Sm不变,致使机械特性变软,与负载特性的交点即运行点的滑差S增大,速度n降低,实现了调压调速。实现调压调速的电力电子技术装置是交流固态调压器,是用双向晶闸管或两只反并联的晶闸管构成。1.画出晶闸管恒转矩亚同步串级调速系统主电路,从功率流向角度说清为什么是亚同步。答:由于电机转子侧釆用了不控整流器使转子频率滑差功率Ps变成直流功率,可以简单釆用有源逆变器的直流电势Uβ来吸收,但釆用
8、不控整流器只能使滑差功率Ps从电机向电网方向传送,即增大转子Ps,增大S,实现从同步速向下降低n,故为亚同步串级调速系统。2.晶闸管恒转矩亚同步串级调速系统如何实现速度调节?其调节规律又如何?答:系统调速控制量为逆变超前角β,即β变化→变化变化→s变→n变。其调节规律是：(a)当时,串级调速系统运行于转子短接的自然特性上→达最高速
