电力拖动自动控制系统(第四版) - 第二章答案.pdf

第 2 章 转速反馈控制的直流调速系统 2 1 试分析有制动电流通路的不可逆 PWM 变换器 直流电动机系统进行制动时 两个 VT 是如何工作的 答 P17 2 2 调速系统的调速范围是 1000 100r min 要求静差率 s 2 那么系统允许的稳态转速降 是多少 解 方法一 minmin NN oN nn S nnn min 100 minnr 联立求得 min 2 1002 04 min 112 N s nnr s 方法二 max min 1000 10 100 n D n max 1000 min N nnr 1000 2 2 04 min 1 1 10 1 2 NN N N n sn s Dnr nsDs 2 3 某一调速系统 在额定负载下 最高转速为 0max 1500 minnr 最低转速为 min 150 min o nr 带额定负载时的速度降落15 min N nr 且在不同转速下额定速降 N n 不变 试问系统调速范围有多大 系统的静差率是多少 解 maxmaxo nnn minmino nnn maxmax minmin 1500 151485 11 150 15135 o o nnn D nnn min 15 100 10 150 N o n s n 2 5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器 电动机调速系统 已知直流电动机60 N PkW 220 N UV 305 N IA 1000 min N nr 主 电 路 总 电 路 电 阻0 18R 孙浩明 数字签名者 孙浩明 DN o A Corporation ou CA Center cn 孙浩明 sn 2088002349974343 email xiaoyao0424 日期 2010 11 22 22 25 49 08 00 e C 解 2 6 放大 解 0 2minV 1 当电 2 开环 3 额定 1 当电流 1 n 故有 N n 我们可 所以 V N n 2 开环系 N s 3 如果要 则有 N n D 有一晶闸管 大系数2 p K 1 输出 2 若把 3 若把 少 1 根据右 ps K K n r 求 电流连续时 环系统机械特 定负载下的转 流连续时 V 0 d e UI C 1 N e U C 可以得到 N n V M 系统的额 3N e I R C 系统机械特性 NN o nn n 要求20D 1 N N s ns 稳压电院 其 2 晶闸管装 出电压 d U 把反馈线断开 把反馈系数减 右图可以建立 ud UU 在额定负载 特性连续段在 转速降落 N n M 系统的机械 d I R NN UI R maxoN nn 额定速降为 05 0 18 0 2 性连续段在额 N NN nn 5 s N n n s 其稳态结构图 装置放大系数 开 d U为何 减至0 35 立等式 d U 载下的转速降 在额定转速时 N为多少 才 械特性方程 max N o U n N N e I R C min2 2r 额定转速时的 2751000 1 N n s Ds 图如图所示 数15 s K 何值 开环时 5 当保持同 降落 N n 为多 时的静差率 N s 才能满足D N e C P24 页图 2 275 minr 的静差率为 100 275 1000 0 已知给定电 反馈系数 的输出电压时 同样的输出电 多少 N 多少 20 5 s 2 17 21 6 05 20 1 0 电压 8 8 u U 0 7 求 时闭环时的多 电压时 给定 的要求 min 0 05 r 8V 比例调 多少倍 定电压 u U应 n2 63 mr 节器 为多 min 2 15 8 8 12 112 15 0 7 psu d ps K K U U K K 2 若把反馈线断开 则可以得到 2 15 8 8264 dpsu UK K UV 264 22 12 d d U U 3 若要保持同样输出电压 则 psudd K K UUU 11 0 35 124 6 2 15 ud ps UUV K K 2 7 转速闭环调速系统的调速范围是 1500 150r min 要求系统的静差率5 s 那么系统 允许的静态速降是多少 如果开环系统的静态速降是 100r min 则闭环系统的开环放大倍 数应有多大 解 max min 1500 10 150 n D n max 1500 min N nnr 1500 2 3 06 min 1 1 10 1 2 NN N N n sn s Dnr nsDs 若开环系统的静态速降是 100r min 可有 100 1131 7 13 06 opop cl cl nn nK Kn 2 9 有一个 V M 调速系统 电动机参数2 2 N PkW 220 N UV 12 5 N IA 1500 min N nr 电枢电阻1 5 a R 电枢回路电抗器电阻0 8 L R 整流装置内阻 1 0 rec R 触发整流环节的放大倍数35 S K 要求系统满足调速范围20D 静差率 10 s 1 计算开环系统的静态速降 op n 和调速要求所允许的闭环静态速降 cl n 2 采用转速负反馈组成闭环系统 试画出系统的原理图和静态结构图 3 调整该系统参数 使当 15 n UV 时 dN II N nn 则转速负反馈系数 应该是多少 4 计算放大器所需的放大倍数 解 1 先计算电动机的电动势系数 220 12 5 1 5 0 1342 1500 NNa e N UI R C n 电枢回路总电阻为 1 50 8 1 03 3 aLres RRRR 则开环系统额定速降为 12 5 3 3 307 4 min 0 1342 N op e I R nr C 精确点为 307 5r min 调速要求所允许的闭环静态速降为 1500 0 1 8 33 min 1 20 1 0 1 N cl n s nr Ds 2 图略 3 求转速负反馈系数 可近似计算得到 15 0 01min 1500 n N U Vr n 4 求放大器放大倍速时 先求闭环系统的开环放大系数为 307 4 1135 90 8 33 op cl n K n 则放大器的放大系数为 35 90 0 1342 13 77 0 01 35 e p s KC K K 2 11 在习题 2 9 的系统中 若主电路电感50LmH 系统运动部分的飞轮惯量 22 1 6GDNm 整流装置采用三相零式电路 试判断按习题 2 5 要求设计的转速负反馈系 统能否稳定运行 如果保证系统稳定运行 允许的最大开环放大系统K是多少 解 计算系统中各环节的时间常数 电磁时间常数 0 05 0 01515 3 3 l L T R 机电时间常数 2 2 1 6 3 3 0 08187 37530 375 0 1342 m em GD R T C C 对于三相零式电路 也就是三相半波整流电路 晶闸管装置的滞后时间常数为 0 00333 s Ts 为保证系统稳定 开环放大系数应满足 2 2 0 08187 0 015150 00333 0 00333 30 2 0 01515 0 00333 mlss cr ls T TTT K T T 题 2 9 中 cr KK 故系统不稳定 习题 2 5 应改为 2 9 2 13 旋转编码器光栅数为 1024 倍频系数为 4 高频时钟脉冲频率 0 1fMHz 旋转编码 器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用 16 位计数器 M法和T法测速时间均为 0 01s 求转速1500 minnr 和150 minnr 时的测速分辨率和误差率最大值 解 电机每转一圈共产生 4 10244096Z 个脉冲 1 M 法测速 测速分辨率 11 60 1 60 6060 1 46 min 4096 0 01 ccc MM Qr ZTZTZT 当 n 1500r min 时 1 4096 0 01 1500 1024 6060 c ZT n M 测速误差率最大值 max 1 11 100 100 0 098 1024M 当 n 150r min 时 1 4096 0 01 150 102 6060 c ZT n M max 1 11 100 100 0 98 102M 2 T 法测速 当 n 1500r min 时 测速分辨率 22 6 0 4096 1500 171 min 60 60 104096 1500 Zn Qr fZn 6 0 2 60 60 10 9 40