电力拖动自动控制系统第三版答案陈伯时主编上海大学

1 电力拖动 自动控制系统 运动控制 系统答案上海大学 陈伯时主 编 1-1为什么 PWM-电动机 系统比晶闸管 -电动机 系统能够获得更 好的动态性能？ 答： PWM 电动机系 统在很多方面有 较大的优越性：（ 1） 主电路线 路简单，需用的 功率器件少。 （ 2） 开关频率 高，电流容易连 续，谐波少，电 机损耗及发热都 较小。（ 3） 低速性能 好，稳速精度高 ，调速范围宽， 可达 1： 10000左 右 。 （ 4） 若与快速 响应的电动机配 合，则系统频带 宽，动态响应快 ，动态抗扰能力 强。（ 5） 功 率开 关 器 件 工作 在 开 关 状态 ， 导 通 损耗 小 ， 当 开关 频 率 适 当时 ， 开 关 损耗 也 不大，因 而装置效率较高 。（ 6） 直流电源 采用不控整流时 ，电网功率因数 比相控整流器高 。 PWM开关频率 高，响应速度快 ，电流容易连续 ，系统频带宽， 动态响应快， 动态抗扰能力强 。 1-2试分析 有制动通路的不 可逆 PWM变换器 进行制动时，两 个 VT是如何 工作的？ 答：制动 时，由于 1gU的脉冲变 窄而导致 di 反向时， Ug2 变正，于 是 VT2导通，VT 2导通， VT1关断。1-3调速范 围和静差率的定 义是什么？调速 范围，静态速降 和最小静差之间 有什么 关系？ 为什么脱离了调 速范围，要满足 给定的静差率也 就容易得多了？ 答：生产 机械要求电动机 提供的最高转速 m axn 和最低转 速 m inn 之比叫做 调速范围，用字母 D表示，即 ： m inm axn nD= 负载由理 想空载增加到额 定值时，所对应 的转速降落 Nn 与理想空 载转速 m in0n 之比，称为系统的 静差率 S,即： m in0n ns N= 调速范围 ，静差速降和最 小静差之间的关 系为： )1( sn snD NN=由于在一 定的 Nn 下 ， D越大 ， m inn 越小 Nn 又一定 ， 则 S变大 。 所以 ， 如果不考 虑D，则 S的调节也 就会容易， 1-4 某 一 调 速 系 统 ， 测 得 的 最 高 转 速 特 性 为 m in/1500m ax0 rn = ， 最 低 转 速 特 性 为m in/150 m in0 rn = ， 带 额定 负 载的 速 度 降落 m in/15rnN= ， 且 不同 转 速下 额 定 速降 Nn 不变，试 问系统能够达到 的调速范围有多 大？系统允许的 静差率是多大？ 解 11 in0m ax0m inm ax = NNnn nnnnD %10 15015m in0 =nns1-5闭 环调速 系统 的调 速范围 是 1500-150r/min， 要求系 统的 静差 S= 11.10000333.03 131 满足近似 条件（ 2）忽略反 电动势变化对电 流环动态影响的 条件 ciLm WTT = 17.1610025.00017.0 131131 满足近似 条件 （ 5）计算调 节器电阻和电容 FRTCoi FRCi KKKiRRi KR oi i i 25.01040 0025.044 33.1109012.0 )9(96.840224.0 40 30 3 0 0 = = = = 动态性能 跟随指标为 %5%3.4 = 43.4000583.0 76.853131 满足近似 条件 (2)转速环小 时间常数 cnonI WTK = 2.25015.0 76.853131 满足近似 条件 5.计算调节 器电阻电容 FRTC FRC KRKR onon n nn nn 5.11040 015.044 257.0103100798.0 3104073.7 30 3 0 = = = 2-15 (1) 选 用 PI 调 节 器 h=5 AVIdmUim /00877.05.176010* = rVnUn m in/0267.037510m ax* = SToiTsT i 0037.0002.00017.0 =+=+= ST K iI 0074.00037.0221 = STKT onIn 0274.002.00074.01 =+=+= 5.100274.014.00267.010 112.082.100877.062 )1( 8.1590274.050 62 1 137.00274.05 2222 = =+= =+= = nRTh CeThK SThhK ShT mn N nn 14 FRTC FRC KRKR onon nnn nn 21040 02.044 33.010420137.0 420405.10 30 3 0 = = = （ 2） 5.0=iI TK 11.13521 = STKIW ici 122137.08.159 = SKW nNcn （） 电流环传 递函数简化条件 cniI WSTK = 1640037.0 1.1353131 满足近似 条件 cnonI WSTK = 12702.0 1.1353131 满足近似 条件 2-16（ 1） m in/50001.05* rUn nU nn = rVnUn m in/01.0150015m ax* = AVIdmUim /33.03010* = VKsIdRCenUc 47.330 220128.0 =+=+= AIVUVUVUUn dLciin 30,2,10,10,0,0 * = 第 3章 直 流 调 速 系 统 的 数 字 控 制 3-1 直 流电 机 额 定 转 速 nN =375r/m in， 电枢 电 流 额 定值 为 IdN =760A， 允 许过 流 倍 数=1.5， 计算机 内 部定点数 占 一个字的 位 置 （ 16位 ） ， 试确定 数 字控制系 统 的转速反 馈存 储 系数和电 流反馈存储系数 ，适当考虑余量 。 解 ： 定点数长 度为 1个字 （ 16位 ） ， 但最高位 须用作符号位 ， 只有 15位可表示 量值 ， 故最 大 存储 值 Dm ax=215-1。 电 枢电流 最大 允许值为 1.5IN， 考 虑到 调 节过程中 瞬 时值可能 超 过此值，故 取 I m ax=1.8IN。因此， 电枢电流存储系 数为215K = 1= 32768 =23.95A1