电力拖动自动控制系统第三版答案陈伯时主编上海大学.pdf

1 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统运动控制系统答案运动控制系统答案 上海大学上海大学 陈伯时主编陈伯时主编 1-11-11-11-1为什么为什么 PWM-PWM-PWM-PWM-电动机系统比晶闸管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？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。 1-21-21-21-2试分析有制动通路的不可逆试分析有制动通路的不可逆 PWMPWMPWMPWM 变换器进行制动时，两个变换器进行制动时，两个 VTVTVTVT 是如何工作的？是如何工作的？ 答：制动时，由于 1g U的脉冲变窄而导致 d i反向时，Ug2变正，于是 VT2导通， VT2导通，VT1关断。 1-31-31-31-3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？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 max n 和最低转速 min n 之比叫做调速范围， 用字母 D 表示，即： min max n n D= 负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落 N n与理想空载转速 min0 n之比，称 为系统的静差率 S,即： min0 n n s N = 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为： )1 (sn sn D N N = 由于在一定的 N n下，D 越大， min n越小 N n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， 1-41-41-41-4 某一 调速 系统 ， 测得 的最 高转 速 特性 为 某一 调速 系统 ， 测得 的最 高转 速 特性 为min/1500 max0 rn=， 最低 转速 特性 为， 最低 转速 特性 为 min/150 min0 rn=，带额定负载的速度降落，带额定负载的速度降落min/15rnN=，且不同转速下额定速降，且不同转速下额定速降 N n不不 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？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 15150 151500 min 0 max0 min max = = = N N nn nn n n D %10 150 15 min0 = = n n s 1-51-51-51-5 闭环调速系统的调速范围是闭环调速系统的调速范围是 1500-150r/min1500-150r/min1500-150r/min1500-150r/min，要求系统的静差，要求系统的静差 S= = 1 1 .100 00333. 03 1 3 1 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 ci Lm W TT = = 1 7 .161 0025. 00017. 0 1 3 11 3 1 满足近似条件 （5）计算调节器电阻和电容 F R T Coi F R Ci KKKiRRi KR oi i i 25. 0 1040 0025. 044 33. 1 109 012. 0 )9(96. 840224. 0 40 3 0 3 0 0 = = = = = = 动态性能跟随指标为%5%3 . 4= 43.40 00583. 0 76.85 3 1 3 1 满足近似条件 (2)转速环小时间常数 cn on I W T K =2 .25 015. 0 76.85 3 1 3 1 满足近似条件 5.计算调节器电阻电容 F R T C F R C KRKR on on n n n nn 5 . 1 1040 015. 044 257. 0 10310 0798. 0 3104073. 7 3 0 3 0 = = = = = 2-152-152-152-15(1)选用PI调节器h=5AV Idm Uim /00877. 0 5 . 1760 10 * = = rV n Un min/0267. 0 375 10 max * = SToiTsT i 0037. 0002. 00017. 0=+=+= ST K i I 0074. 00037. 022 1 = ST K T on I n 0274. 002. 00074. 0 1 =+=+= 5 .10 0274. 014. 00267. 010 112. 082. 100877. 06 2 ) 1( 8 .159 0274. 050 6 2 1 137. 00274. 05 2 22 2 = = + = = = + = = nRTh CeTh K S Th h K ShT m n N nn 14 F R T C F R C KRKR on on n n n nn 2 1040 02. 044 33. 0 10420 137. 0 420405 .10 3 0 3 0 = = = = = （2）5 . 0= iIT K 1 1 .135 2 1 =S T KIW i ci 1 22137. 08 .159 =SKW nNcn （） 电流环传递函数简化条件 cn i I WS T K = 1 64 0037. 0 1 .135 3 1 3 1 满足近似条件 cn on I WS T K = 1 27 02. 0 1 .135 3 1 3 1 满足近似条件 2-16（1） min/500 01. 0 5 * * r U n nU n n = = rV n Un min/01. 0 1500 15 max * = AV Idm Uim /33. 0 30 10 * = V Ks IdRCen Uc47. 3 30 220128. 0 = + = + = AIVUVUVUUn dLciin 30,2,10,10, 0, 0 * = 第3 3 3 3 章直流调速系统的数字控制 3-13-13-13-1直流电机额定转速nN= 375r/min，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Dmax=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Imax=1.8IN。因此，电枢