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2017年4月高等教育自學(xué)考試《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》試題

課程代碼：02297

一、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題2分，共20分)

1．由重力產(chǎn)生的位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其特征是（  D  ）

    A．大小不變，方向則與轉(zhuǎn)速反向

    B．大小不變，方向則與轉(zhuǎn)速同向

    C．具有不固定的大小和方向

    D．具有固定的大小和方向

2．用矩陣方程表示的異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型所包含的微分方程是（   A ）

    A．電壓方程和運(yùn)動(dòng)方程    B．電壓方程和磁鏈方程

    C．磁鏈方程和轉(zhuǎn)矩方程    D．運(yùn)動(dòng)方程和轉(zhuǎn)矩方程

3．異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速只能通過(guò)降壓而不能升壓調(diào)速，其原因是（   B ）

    A．電源電壓不能升高    B．電動(dòng)機(jī)絕緣和磁路飽和的限制

    C．電源頻率不能調(diào)節(jié)    D．受調(diào)速范圍限制

4．直流調(diào)速控制系統(tǒng)中的數(shù)字測(cè)速主要采用的方法是（  D  ）

    A．脈沖計(jì)數(shù)測(cè)速           B．M法測(cè)速(又稱頻率法)

    C．T法測(cè)速(又稱周期法)    D．M／T法測(cè)速(又稱頻率周期法)

5．對(duì)坐標(biāo)系中交流電動(dòng)機(jī)模型等效的原則是：在不同坐標(biāo)下繞組所產(chǎn)生的（   B ）

    A．合成磁鏈相等      B．合成磁動(dòng)勢(shì)相等

    C．合成磁鏈不相等    D．合成磁動(dòng)勢(shì)不相等

6．帶有比例調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，如果轉(zhuǎn)速的反饋值與給定值相等，則調(diào)節(jié)器的輸出為（ A ）

    A．零              B．小于零的定值

    C．大于零的定值    D．保持原先的值不變

7．對(duì)于不可逆電力電子變換器，雙閉環(huán)控制能保證良好的啟動(dòng)性能（   C ）

    A．也能產(chǎn)生回饋制動(dòng)    B．也能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制

    C．不能產(chǎn)生回饋制動(dòng)    D．不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制

8．雙極式控制的橋式可逆PWM變換器在調(diào)速過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)變換器輸出的電壓波形占空比與電壓系數(shù)應(yīng)滿足（ B   ）

9．異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速為了獲得和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，采用的控制方式是（ C ）

    A．

C．

10．異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)中不是轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算信號(hào)的是（  D  ）

A．電壓    B．電流    C．轉(zhuǎn)速    D．轉(zhuǎn)矩

二、多項(xiàng)選擇題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)

11．生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)具有的調(diào)速范圍包括（  CD  ）

    A．空載轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速之Lb    B．空載轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比

    C．最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之bb    D．額定轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比

    E．最高轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速之比

12．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的作用包括（   ADE ）

    A．對(duì)負(fù)載變化進(jìn)行抗擾動(dòng)        B．對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)進(jìn)行抗擾動(dòng)

    C．對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)流快速保護(hù)    D．輸出限幅決定電樞最大允許電流

    E．保證轉(zhuǎn)速很快地跟隨給定電壓變化

13．閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)能夠抵抗的擾動(dòng)有（ ABCD   ）

    A．

    C．負(fù)載擾動(dòng)         D．電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁變化

    E．反饋系數(shù)變化

14．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程包括（  ABC  ）

    A．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段    B．電流上升階段

    C．恒流升速階段    D．電流下降階段

E．電流穩(wěn)定階段

15．橋式可逆PWM變換器給直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí)采用雙極性控制方式，其輸出平均電壓

    A．

    C．

三、填空題(本大題共14小題，每小題1分，共14分)

    16．運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)就是控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和    轉(zhuǎn)角    。

    17．在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，晶閘管觸發(fā)與整流裝置可看成是一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)，其滯后效應(yīng)是由晶閘管的 失控  時(shí)間引起的。

18．現(xiàn)代通用變頻器大都是采用二極管組成的整流器和全控功率器件組成的PWM逆變器，構(gòu)成

  交—直—交      電壓源型變壓變頻器。

    19．對(duì)于轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)電流過(guò)大問(wèn)題，系統(tǒng)除了可以采用電流截止反饋環(huán)節(jié)外，還可以通過(guò)    電流    負(fù)反饋環(huán)節(jié)來(lái)解決。

    20．旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系上的異步電動(dòng)機(jī)具有四階    電壓方程    和一階運(yùn)動(dòng)方程。

    21．電力拖動(dòng)實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換是將   電能     變換成機(jī)械能。

    22．直流調(diào)速系統(tǒng)的比例調(diào)節(jié)器輸出只取決于   輸入偏差量     的現(xiàn)狀。

    23．根據(jù)自動(dòng)控制原理，反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng)是按被調(diào)量的偏差進(jìn)行控制的系統(tǒng)，只要被調(diào)量出現(xiàn)偏差，它就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生    糾正偏差    的作用。

    24．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為   電流調(diào)節(jié)器     的輸入，其輸出再用于控制電力電子變換器。

    25．電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓

    26．當(dāng)可逆系統(tǒng)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，直流PWM功率變換器把機(jī)械能變?yōu)殡娔芑仞伒街绷鱾?cè)，電能不能通過(guò)整流器送回交流電網(wǎng)，只能向?yàn)V波電容充電而造成較高的    泵升    電壓。

27．異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速的基本原理是在極對(duì)數(shù)

    同步轉(zhuǎn)速      的一種調(diào)速方法。

    28．交流電動(dòng)機(jī)需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動(dòng)機(jī)空間形成  圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)      ，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。

    29．旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系的優(yōu)點(diǎn)在于增加了一個(gè)   輸入量

四、名詞解釋題(本大題共4小題，每小題3分，共12分)

30．有靜差調(diào)速系統(tǒng)：由擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差取決于誤差點(diǎn)與擾動(dòng)加入點(diǎn)之間的傳遞函數(shù)，對(duì)于比例控制的調(diào)速系統(tǒng)，該傳遞函數(shù)無(wú)積分環(huán)節(jié)，故存在擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差，稱之為有靜差調(diào)速系統(tǒng)。

31．PI：比例積分調(diào)節(jié)器

    32．V-M系統(tǒng)：晶閘管—電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

33．SPWM：正弦脈沖寬度調(diào)制

五、簡(jiǎn)答題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)

34．兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V—M系統(tǒng)中，什么叫做環(huán)流?靜態(tài)環(huán)流可分為哪幾類?分別采用何種方法抑制?

答：(1)不流過(guò)負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流稱為環(huán)流：(2)直流環(huán)流和瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流兩種；(3)直流平均環(huán)流可通過(guò)

35．為什么說(shuō)矢量控制交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在靜、動(dòng)態(tài)性能上可以與直流調(diào)速系統(tǒng)媲美?

答：因?yàn)閷?duì)異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，在三相坐標(biāo)系上的定子交流電流

36．在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋突然斷線，系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓

答：轉(zhuǎn)速反饋突然斷線相當(dāng)于轉(zhuǎn)速外環(huán)成開(kāi)環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR進(jìn)入飽和狀態(tài)，其輸出達(dá)到限幅值，雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無(wú)靜差的單電流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)再次穩(wěn)定時(shí)電樞電流等于最大允許電流，此時(shí)電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓

37．異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的三相橋式逆變器，在PWM信號(hào)控制下能產(chǎn)生出一個(gè)正六邊形的定子磁鏈軌跡，但由此產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)很大，如何改善控制方法盡量在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生一個(gè)接近于圓形的磁鏈軌跡?

答：因?yàn)槿鄻蚴侥孀兤髟赑WM信號(hào)控制下產(chǎn)生的是六個(gè)基本電壓空間矢量，而正六邊形磁鏈軌跡的控制就是通過(guò)交替使用這六個(gè)不同的電壓空間矢量實(shí)現(xiàn)的。要想改善磁鏈軌跡使其接近于圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，可以通過(guò)增加更多的空間位置不同的電壓空間矢量以供選擇，即可以采用空間矢量的平行四邊形法則，用相鄰的兩個(gè)有效基本工作矢量合成期望的輸出矢量。當(dāng)這種期望的空間矢量足夠多時(shí)，由此產(chǎn)生出更多邊形的磁鏈軌跡，從而在電動(dòng)機(jī)中生成接近于圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

六、分析題(本大題共2小題，每小題6分，共12分)

解：

  (1)零矢量分布的SVPWM實(shí)現(xiàn)圖見(jiàn)右圖

  (2)合成矢量

    39．如圖所示，試分析橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主回路在雙極式控制下的正轉(zhuǎn)運(yùn)行控制原理。

解：正向運(yùn)行：

第1階段，在

第2階段，在

七、應(yīng)用題(本大題共1小題，每小題12分，共12分)

    40．某機(jī)床工作臺(tái)用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，采用V-M系統(tǒng)，己知電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)如下：P_N=60KW，U_N=220V，I_N=305A，

    （1）開(kāi)環(huán)系統(tǒng)能否滿足要求?  (5分)

（2）接成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)，計(jì)算放大器的電壓放大系數(shù)

解：首先求取額定速降：

（1）