《电力拖动自动控制系统》第三版(陈伯时) 课后答案习题答案 机械工业出版社

第一章第一章闭环控制的直流调速系统闭环控制的直流调速系统1-1为什么PWM电动机系统能够得到比晶闸管-电动机系统更好的动态性能？ 答： a:PWM-电机系统在很多方面都有很大优势： (1)主回路简单，需要的功率器件少。 (2)开关频率高，电流易连续，谐波少，电机损耗和发热小。 (3)低速性能好，稳定速度精度高，调速范围宽，可达1:10000左右。 (4)结合高速响应电机，系统带宽、动态响应快，动态抗干扰能力强。 (5)在所述开关状态下操作的所述功率开关元件具有小的导通损耗和小的开关频率适当时，所述开关损耗不大。 (6)直流电源采用不可控整流时，电网功率因数高于相控整流器。 分析了具有1-2制动通路的不可逆PWM变换器在制动时，两个VT是如何工作的。 a :在制动状态下，为负值时发挥作用。 这在电动运行中需要减速的情况下发生。 此时，首先减小控制电压，缩小d i 2 VT 1g U的正脉冲，扩大负脉冲，降低平均电子电压。 但是，由于机电惯性、转速和反电动势还没有变化，所以马上将电流反向关断，当d U d EU d i 2 VD on ttT时，2g U变为正时导通，反向的电流流过电路3，产生能量制动作用。 t的情况下，截止、2 vt-TT-on t2vt di沿着电路4回流，在向电源反馈制动器的同时，两端电压降钳位而不导通。 在制动状态下，与交替导通，始终断开。 1 VD1VD1vt2vt1vt1vt1vt为轻负载电动状态，此时平均电流较小，因此off后回流时，尚未达到周期t，电流衰减为零。 此时，两端电压也下降到零，提前接通，使电流相反，产生局部时间的制动作用。 1vtdi2vd2vt1-31-3的调速范围和差率的定义是什么？调速范围、静差下降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“偏离调速范围，很容易满足规定的静差率”？ 答：将生产机械对电动机所要求的最高转速与最低转速之比称为调速范围，用文字d表示的话，在max min n D n=中，一般是指电动机的额定负载时的最高转速与最低转速，在少数负载较轻的机械中，可以使用实际负载时的最高转速与最低转速。 如果max n min n系统以某一转速运转，则负载从理想无负载增加到额定值时对应转速下降，将与理想无负载转速之比称为静差率s，即以百分率表示0NSNn=或0NSNn=时，在直流电动机变压调速系统中一般， 若将电动机的额定转速设为最高转速n，则0 minnnnnnsnnnn=min (1) nnnnnnnnssn=maxmin (1) nnnnnnnn=s由上式可知调速系统的调速范围、静差速度降低与最小静差率的关系。 在相同的调速系统中，值一定，静差率的要求越严格，即s值越小，系统允许的调速范围也越小。 一个调速系统的调速范围是即使在最低速度下也能够满足必要的静差率的转速调整范围。在有N n 1-41-4的调速系统中，测量的最高转速特性为max 1500 /min O nr=，最低转速特性为有额定负载时的速度下降min 150 /min O nr=15 /min N nr=，并且不同转速下降额定速度，系统能够实现的调速范围是多少n解系统可达到的调速范围为maxmin1500150ndn=系统允许的静差率11100 00 nnn sn=151-5的闭环调速系统的调速范围为1500150r/min，系统允许的静差率是多少？ 如果开环系统的静态速率下降是100r/min，闭环系统的开环放大倍率是多少？ 因为2%s 解0 minnnnnsnnnnnnn=，所以min 150.023. 06/min 110.02 NSN RS=1OPC lnk=放大后的解答网络，因此具有1001131.7.06opcln=1-6的闭环调速系统的开环倍率为1001131.7.06 额定负载下电机的速度下降到8r/min，开环倍率上升到30，其速度是多少？ 按照相同静差率的要求，调速范围能扩大几倍？ 由于解(1)cln=drei(1k )，因此clnc=drei(1k)=8(115)=128从(1)NNNnsns=得到128.13/min 130 cln NR=drei (1- k ) (2)，并且在s不变的情况下，d可以将与N n N n有关的调速范围扩展到1.94倍，其中，d是与N n N n有关的调速范围1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速1500 /min N nr=，开环转速下降，系统的静差率从10%减少到5%时，系统的开环增益会如何变化？ 240 /min Nop nr=解s=10%时、8.33/min 20 nns nrd=1500.1 (1- s ) (1- 0.1 )时、2401127.8.33opcln=s=5%时、3.95/min 20 nnr=15000.05 (1- s ) (1-0) 在这一点，如果要求将系统静态增益从10%减小到5%，则2401159.8.95opcln=会增大系统的开环增益。 1-8转速单闭环调速系统有那些特点吗？ 可以改变规定的电压来改变电机的转速吗？ 为什么如果给出的电压不变，可以调节速度反馈电压的分压比来改变转速？ 为什么如果速度发电机的励磁发生变化，系统有克服这个噪声的能力呢？ a:(1)转速单闭环调速系统具有以下3个基本特征：只有比例放大器的反馈控制，调整量还存在差异。 反馈控制系统的作用是抵抗干扰，遵循给定的内容。 干扰性能是反馈控制系统最突出的特征之一。 放学后的解答网系统的精度取决于给出的反馈检查的精度。 (2)如果改变规定的电压，电机的转速会发生变化。 因为反馈控制系统完全遵循规定的作用。 (3)如果规定的电压不变化，则调节速度反馈电压的分压比和速度发电机的励磁发生变化，无法得到反馈控制系统的抑制，相反调整的误差变大。 反馈控制只能抑制反馈环路所包围的前向信道上的干扰。 在19转速负反馈调速系统中，如果电网电压、负载转矩、电机励磁电流、电枢电阻、节流阀励磁的各量发生变化，则会引起转速的变化，为什么系统在上述各量中有调节能力？a :电网的电压发生变化时，系统会对其进行调节这是因为电网上的电压完全服从于系统的给定反馈控制系统。 负载转矩、电机励磁电流、电枢电阻发生变化时，系统有能力对其进行调整。 他们的变化最终会影响转速，因此用测速装置检测。 通过反馈控制作用，减小对稳定转速的影响。 如果速度发电机的励磁各量发生变化，则不能得到反馈控制系统的抑制，相反被调整量的误差变大。反馈控制只能抑制反馈环路所包围的前向信道上的干扰。 110有v-m调速系统。 电机参数是2.2220 NN PkWUV=，12.5 N IA=，电枢电阻1500 /min N nr=1.2 a R=，整流装置内部电阻1.5 rec R=，触发整流环的放大倍率。 系统调速范围D=20，静差率35 s K=10%s 。 (1)计算开环系统的静态速度下降和调速要求中允许的闭环的静态速度下降。 op n cl n (2)采用转速负反馈构成闭环系统，试制了系统的电路图和静态结构框图。 (3)此时，如果调整该系统参数使得15nqu=dnii=n，n=n，则转速的负反馈系数应该是多少？(4)计算放大器所需的放大率。 解： (1)首先，电动机的电动势系数220.5.20.1367 min/1500.5246.9/minnaeneneiuircvnirc=op表示开环系数的额定速度降低到(1.2 1.5) n 0.1367 r额定负载时的稳定速度的降低为8.33/min 20 nsrd=cl 15000.1 n (1- s ) (1- 0.1 ) (2)系统的静态结构框图如下所示的放学后解答网KP ks1/ce u * nucneunudu0un-IDR-uns ks转速反馈系统的原理图- agm TG-utginudidn -。 nuupe-mtidunsuducuntg(3)当时15 n U =V dN II=N， n=n转速负反馈系数为150.011500 nnuu nn=4闭环系数的开环放大系数为246.91128.64.33opcln=运算放大器所需的放大率28.64 11.19/0.0135/在0.1367ppsekkkKC=111问题1-10的转速负反馈系统中增设电流断路环，断路电流2 dblN II，临界断路电流1.2dcrcidi，应该选择多少比较电压和电流反馈采样电阻？ 如果电流反馈采样电阻不能要求不超过主电路的总电阻的1/3，则放大电流反馈放大器并试制系统的原理图和静态结构框图，计算电流反馈放大系数。 此时的电流反馈采样电阻和比较电压分别是多少？ 课后解答网解答：因为2.2 ncomdblnscomdcrcnsuirir=且=15V，所以在计算中有Nu1.522.5srar=com、u2.2ncomdblnscomdccruirikr=112的调速系统的原理图是图1-58 18 N PkW=，220 N UV=，941000 /min N IAr=N，n0.15 a R=，整流装置内部电阻0.3 rec R=，触发整流链路的放大倍率。 最大规定电压、主回路电流达到最大值时，电流反馈电压40 s K=15 nm U =V 10 im UV=设计指标：系统调速范围D=20、静差率10%s 、1.5 dblN II=。 1.1 dcrN II=。 试制系统的静态结构框图，(1)计算转速反馈系数。 (2)调节器的放大率。 p K (3)电阻1 R的数值。 (放大器输入电阻0 20Rk=) (4)电阻2 R的数值和稳定化管VS的破坏电压值。解： (1)转速负反馈系数表示150.0151000 nnuu nn=2)电动机的电动势系数220940. 150. 2059 min/1000 94 205.4/minnaneneiuircvnirc=op表示开环系数的额定速度(0.15 0.3) n 0.2059 r 5.56/min 20 nsrd=cl 10000.1 n (1- s ) (1- 0.1 )放学后解答闭环系统的开环放大系数为205.41135.9.56 OPC ln=运算放大器所需的放大系数为35.9.3/0.015/0.2059ppsekck=113电压负反馈环路中有静差调速系统，以下参数变化时为什么系统有调节作用？(1)放大器的放大系数p K (2)馈电栅极电压(3)电枢电阻a R (4)电机励磁电流(5)电压馈电答：电压负反馈单环中有静差调速系统时，放大器放大率变化时，系统有调节作用，通过反馈控制作用。 他们的变化最终影响转速，减小对稳定转速的影响。 即使p K电机励磁