电机拖动自动控制课后答案.doc

第三章习题与答案1双闭环调速系统在突加给定的起动过程中，转速调节器为什么能迅速达到限幅值，其限幅值是如何整定的？电流调节器是否应达到限幅值，其限幅值是如何整定的？双闭环调速系统在突加给定时，由于电机的机械惯性，转速为零，使转速反馈电压为零，这时加在转速调节器输入端的偏差电压很大，而转速调节器的积分时间常数较小，所以转速调节器的输出能迅速达到限幅值，其限幅值按所要限制的最大电流值来整定，。电流调节器不应达到限幅值，否则将失去调节作用，其限幅值应大于最大的输出控制电压，。2双闭环调速系统对电网及负载扰动，其调节过程的特点是什么？对电网电压的扰动无需等到电机转速发生变化，只要电枢回路电流发生变化时，由电流调节器调节即可，有效减小电机转速的变化。负载扰动要电机的转速发生变化后，由转速调节器来调节。31开环系统额定静态速降是由什么因素决定的？开环系统的静态速降为其中为电机所固有的常数，因此开环系统额定静态速降主要由电机的额定电流、电枢回路总电阻决定。3转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是什么？转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是闭环系统的自动调节作用。在开环系统中，当负载电流增大时，电枢电流Id在电阻R上的压降也增大，转速就要降下来。现在引入了转速负反馈，转速稍有降落，反馈电压Un就感觉出来了。因给定电压Un*不变。因此加到触发器上的控制电压Uc=Kp(Un*-Un)便会自动增加了，它可使晶闸管整流电压Ud0增加，电动机转速便相应回升。由于电枢电压的增量Ud0，补偿IdR压降，就使转速基本维持不变。4有一VM调速系统，已知电动机的电势系数Ce1.27(v/rpm)，IN15A，nN150转分，电枢回路总电阻R3，晶闸管整流装置的放大倍数Ks30，要求调速范围D20，S10，（1）计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。（2）采用转速负反馈组成单闭环系统，如果最大给定电压为30V，则转速反馈系数应为多少？（3）计算所需的放大器的放大倍数。解(1) 开环系统的静态速降 （转分）调速要求所允许的静态速降（转分）（2）5在带电流载止负反馈的转速负反馈调速系统中，如果稳压管的稳压值UW发生变化，或电流反馈系数发生变化，各对系统的静特性有什么影响？带电流载止负反馈的转速负反馈调速系统的静特性为：当稳压管的稳压值发生变化时相当于给定电压发生变化，影响理想系统的空载转速。电流反馈系数发生变化相当于电枢回路电阻发生变化，影响系统的静态速降。所以当稳压管的稳压值发生变化或电流反馈系数发生变化，将影响系统静特性的斜率。6为什么积分控制的调速系统是无静差的？积分调节器的输入偏差电压时，输出电压是多少？决定于那些元素？系统的动态速降能否为零，为什么？在积分控制的调速系统中，控制作用不仅依靠偏差本身而且依靠偏差的累计。只要输入偏差，积分控制就使得逐渐积累，因而转速就要变化。只有到时，不再变化，转速才稳定下来，因而是无静差的。当输入偏差电压时，输出电压为一定值，它取决于偏差的大小、偏差为零的时刻、积分时间常数等。系统的动态速降不能为零，如果动态速降也为零，那么系统的偏差电压始终为零，则为零，控制作用就失去了，系统无法工作。7双闭环调速系统在稳定运行时，速度调节器的输入、输出电压各为多少？电流调节器的输入、输出电压各为多少？在转速、电流双闭环调速系统中，如果转速、电流两个调节器都采用PI调节器，稳定运行时，它们的输入电压都为零。转速调节器的输出电压为：电流调节器的输出电压为：8如果要改变双闭环系统的转速，可调节什么参数？改变转速调节器的放大倍数行不行？改变转速反馈系数行不行？如果要改变堵转电流（系统起动时的最大电流）应调节什么参数？如果要改变转速可调节给定电压或转速反馈系数，改变转速调节器的放大倍数不行，改变转速反馈系数行。如果要改变堵电流应调节转速调节器的输出限幅值或电流反馈系数。第四章习题与答案1异步电动机变频调速时，如果只从调速角度出发，仅改变是否可行？为什么？在实际应用中。同时还要调节，否则会出现什么问题？由电学可知，异步电动机有如下关系式：式中，定子绕组匝数，定子绕组系数为常数。在电源频率一定时，定子绕组感应电动势与产生它的气隙合成磁通成正比。忽略定子阻抗压降时，定子电压与近似相待。由于（41）看出，若不变，与成反比。如果下降，则增加，使磁路过饱和，励磁电流迅速上升。铁损增加，电动机效率降低，也使功率因数减小。如果上升，则减小，电磁转矩减小，电磁转矩减小，电动机的过载能力下降。可见调速时为维持恒磁通不变，在调节的同时还要协调地调节，才可以使异步电动机具有较好的性能。2异步电动机变频调速时，常用的控制方式有哪几种？它们的基本思想是什么？这种控制方式得到的机械特性如何？常用的控制方式有三种：（1）保持常数的控制方式一般生产机械的负载多为恒转矩负载。对恒转负载，希望在调速过程中保持最大转矩不变，即电动机的过载能力不变。由电机学可知，最大转矩为若忽略定子电阻，并考虑到则，所以在从额定频率（称为基频）向下调节时，协调控制，使与的比值保持不变，即可保证调整过程中，电动机的最大转矩不变。称为压频比恒定的控制方式。在频率较高时，定子电阻相对于短路电抗来说，可以忽略（因为，在调节同时，调节并保持常数，即可使不变。但是在频率较低时，相对来说，不可忽略。此时既使仍保持压频比恒定，m也要减小，从而使最大转矩减小。电动机低速运行时，过载能力随转速n的降低而降低。因此这种控制方式的变频调速只适用于风机类负载，或是能轻载起动，而又要求调速范围较小的场合。（2）保持常数的控制方式对于要求调速范围大的恒转矩负载，希望在整个调速范围内。保持最大转矩不变，即m不变，可以采用E1/f1常数的控制方式，也称为恒磁通控制方式。由于异步电动机的感应电动势E1不好测量和控制，所以在实际应用中，是采取补偿的办法。随着f1的降低，适当提高U1，以补偿r1上的压降，等效地满足E1/f1常数，以达到维持最大转矩不变的目的，考虑到低频空载时，由于电阻压降减小，应减少补偿量，否则将使电动机磁通m增大，导致磁路过饱和而带来的问题，具体如何做需根据生产工艺要求而定。（3）恒功率控制方式电动机在额定转速以上运行时，定子频率将大于额定频率，如按以上控制方式，定子电压则要相应地高于额定电压，这是不允许的。因此在基频以上应采取恒功率控制方式。这与直流电动机在额定转速以上，采用恒压弱磁相似。此时，由于定子电压限制在允许范围内，而频率升高，致使气隙磁通减小，转矩减小，但因为转速上升了，所以属恒功率性质。只要满足U1常数的条件，即可恒功率调速。实际在基频以上调速时，是保持U1为额定值不变，而只升高频率，所以为近似恒功率调速。一般在基频以下采用1/f1常数或E1/f1常数的控制方式；基频以上采用恒功率控制方式。（4）机械特性由n160f1/p知，改变电源频率f1，就有不同的n1，从而得到不同的机械特性。再得知最大转矩的变化规律和机械特性运行段的斜率，即可大致画出变频调速的机械特性。（a）最大转矩当f1从基频向下调，而数值较高时，r1可忽略，TmaxU1/f1，按压频比恒定的控制方式调速，最大转矩基本保持不变。当f1数值较低时，r1不可忽略，由式(4-2)可见，最大转矩将减小。这是因为在r1上产生的压降使得定子电动势E1进一步降低气隙磁通m减小，所以，既使保持1/f1常数，也不能保持m不变，致使最大转矩Tmax减小。f1下降越多，r1的影响越大，Tmax减小越多，为了提高低速时电动机的过载能力，必须适当地提高1采用E1/f1常数的控制方式。当从基频向上调时，1保持额定值不变，f1增加，m减小，Tmax随之减小。（b）运行段的斜率由电机学知，临界转差率Sm为：在f1较高时忽略r1并用代入式中，得：又因为转速n=n1(1s)则对应最大转矩时常数可见nm与频率f1无关。因此，无论在基频以下还是基频以上调速时，机械特性都是平行上下移动的。到频率f1很低时，r1不可以忽略，nm减小，机械特性更硬些。根据以上分析，可以定性画出机械特性。3交直交电压型变频调速系统，要求逆变器输出线电压基波有效值为380V，对1800导通型和1200导通型逆变器，其直流侧电压d分别为多少伏？1800导通型逆变器中AB0817U，线电压基波效值为380V时U465V1200导通型逆变器中AB0707U，线电压基波效值为380V时U537V4在转速开环变频调速系统中，为什么要设置瞬间态校正环节？设置瞬间态校正环节是为了在瞬间（动态）过程中，使系统仍基本保持某种控制规律，在此系统中是为保持E1/f1常数。由于电压控制回路为闭环，而频率控制回路为开环，在有负载扰动、电网电压波动等因素时，容易使系统工作不稳定。例如，在负载扰动下，电流内环响应较快，引起电压波动，由电压闭环进行自动调节。但是，只要给定电压不变，频率就始终不变。虽然在负载扰动下，输出电压1将反复变化，而输出频率并不随着电压变化，使得在动态时不能保持E1/f1常数，磁场将产生过励和欠励不断交替的情况，使得电动机转矩波动，以至电动机转速产生波动，造成系统工作不稳定。为了避免上述情况的产生，而加入瞬间校正调节器，进行瞬态的补偿调节。瞬态校正器采用微分校正电路，以获得超前校正作用。它的输入信号有两种取法：一是取电流调节器的输出信号；二是取电压器输入的电压给定与电压反馈的差值。这两种方法均可得到近似的补偿。系统进入稳态后，该环节就不起作用了。5转差频率控制变频调速系统中，当转速检测误差较大时，会发生什么情况？转速的检测误差使系统特性偏离理想情况系统的控制作用由转差角频率s决定，而s难于直接测量，一般是检测。如果用测速发电机检测，误差一般为额定转速的13，由于s比小得多，不大的误差