电力拖动自动控制系统---运动控制系统(第三版)课后答案陈伯时

1、电力拖动自动控制系统-运动控制系统（第三版）课后答案陈伯时1-1沟电动机柬统比晶闸管一电誚机系统能够获繆更好的动态性能？答:P%人1一业和机累统伍很事方面宵较大的优越件:CH 主电路线路简单.需用胸功率器件少C2） 幵关频卓高电流嚮易连绒丫谐波少，电机股腿曲圧热都壮小.（3） 低連性能妍揭速渤度高.调速范a«f可达I： 10000左右W 若与快速响应的电动机配合.则系统频帯宽幼态响应快动态抗扰能力怪<5? 功率开光圏忡工件在开於狀态，兰开其频平砸专时，开盂换戟也 用大,因而装置效丰校高.（6） 山流虐源*川不控墨流时.电圍功半闵教出相控遷殛溜舟1-2试分肝行制砂讪路貯不可逆PW

2、Ni变换辭进种制动时.两个T足如何兀作的巒在刖动状念屮，打为负值.就廣挥作用了这种悄况发生柜电劫迄彷过和屮錨要降 速的时徐口这忖.蹩减小控制电m,便的止脉冲哑窄，负脉冲变诡，从U便*岗电枢也 码降低但是，由于机比惯性.转速和反电动势述来不及变化F因而造戍EAF很 快使电流y反向»7>二截th在/ar<A<T时.L；蜚花、于是皿导迎.反向电流沿冋路 3说逋.产住能耗制动作用.在厂刘UT + .时.P7J关断.一】舁；冋踊4烧卩口績甌 向牡淖河山卜1.门厶恥柱I：邛川仆打卫它人吐仔迪.卜1忠和:.匚F I 7, 轮流导训，向眄舲是关断的.在轻载电劝狀态.这时T均电流软小

3、以致在J7；艾新后昇总续流时.还没肓达列 同期T.电流己经袞鉞到零“这时【两理电爪肚陆为零匚便提渕昌通了便电流反向， 严生财部时时的制动件用.15调極范IB和静差率的泄文是什么？调施范的静差麓降和曲小静差率之何仃什么关 系？为件么说T比离训速范I播 雯滿炬給定的静差咿也就客站得多了”答：生严机械禮求世型机堤供时最阿转漣和聶低特速之比（歆谓旌范趴II了却D我妁 即 D= 亘 真中朴 和»般那抑11动机的池仇栈时的讯髙和皿低转處 対J少效血Jicxnun钱很轻的机械.可也堀型际ft载时的摄馬和绘低转速*当系统在某一转速下适f时*诡鞍由理恕空戟增加到您立伯时硏対应箭寫速降幣，理 剋空我特速

4、上比.称柞荊淮率几HUS. 匹或用白彷比我示5=-X100%在立流电动机变压调速系统中.一般以屯动机的额定轧速作为处岛转速D = ="2%（】S）由上成町看出调速系统的调速范I沐静筮速降和报小诽墨率Z伺的只甌 村同一个调速系统 叽值一込 如柬对静差率要求越严.即耍求3值越小时.系统能够允许的调速 范用也越小。一个调速累饶的调速范国，足指在赧低速时还能滿足所需静差率的转速可调范IHo 1-4 某一调速系统.测得的赧高转速竹性HOmjK= 1500/7min.赧低转逑恃性为Wamri=150r/min-帶额定负枚时的速度降落A/:v = 15r/iiiui. 11任不同转速卜额定速降&q

5、uot;、不变，试间系统能够达到的说迎范附仃彩人？系统允YF的静基率是#少？ 解系统能够达到的调速范闱为系统允许的小差率.d=H=1500150-15=11+鵲船】。“。1 -5 某闭环调速系统的调速范他足1刘0150Mmm要求系统的静差率$32。6那么系 统允许的的态速降是多少？如果开环系统的加态速降Ji lOOr/imn.则闭环系统的开坏放人倍 数应有多大？解因为$=理=饨+ W所以150x0,021-0.02= 3.O6r/minAwW为所以 皿 3.061-6某闭环调速系统的开坏放大倍数为15时.额定负技卜吐动机的速降为Sr/min.如果 将开环放大倍数捉烏到丸.它的速降为多少？住同样

6、静差率要求卜.调速范晦可以扩大笔 少倍？解(1) 因为% %d C/1+K)所以PTd -Aw.(l+K) =8x( 1+15) -128 c注则Am =12* = 4.13?7min"C/l+K) 1 + 30(2) 由D ='可知在§和久不变的情况下.D只与和冇关仏(1-S)说速范隔扩大1.94 fft.1-7 某调速系统的调速范IH D=2O,额定转速nv=1500r/mm ,开坏转速降落A«=240r/min. ”耍求系统的的垦率曲10%减少到5%则系统的开环菇益將如何变解;当 s=ioowv5 _ 1500x 0* 1DCl-s>"

7、; 20x( 1-0,1)8.33?7m in此时2408331 = 27.8ZXl-s)1500x0. 05=,95厂/ min 20x( 1-0. 05)A?240此时 K= -1 = -1 = 593九3.95则若耍求系统的那差率由10%减少到5%.创系统的开环增益将变大.1-« 核速单闭环调速备统冇那此特点？改变给定电乐能苗改变电动机的转速？为什么？ 如果给过电压不变.调肯测速反碱屯压的分圧比果否能够改变转速？为什么？如果 测速发电机的励礒发生了变化，系统右无克服这科干扰的能力？答：(1)转速虹闭环调速系统何以卜三个基本特征 只用比例放大器的反馈控制系统，其被被调竝仍足包丽差

8、的 反織控制系统的作用長：抵抗扰动服从给定.扰动性能是反馈控制系统g突出的特 征之一 系统的样度依赖于给定和反馈检测的耕度.（2）改变给定电压会改变电动机的转速，闵为反馈控制系统完全服从给定作用。（3）如果给定电圧不变，调节测速反馈电圧的分压比或测速发电机的励磁发生变化. 它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调址的溟差反馈控制系统所能抑制的貝是 被反馈环包闱的前向通逍上的扰动。19在转速负反馈调速系统中,当电网电圧、负载转矩、电动机励硝电流、电枢:电阻、测 速发电机励磁各呈发生变化忖，祁公引起转速的变化，问系统对上述S呈仃无调卩能力？为 什么？答：艸电网电爪发工变化时系统对其有调节能儿闵

9、为电网电爪是系统的绘定反馈控制采 统完至服从结定.仮孩转矩、电动机励娥电流、电枢电阻变化时系统对其仃调"能力。閃为他们的变化帛 终会影响到转速.都会被测速装置楡测出來.再通过反馈控制作用减小它们对稳态转速的 影响.测速发电机励磁各量发住变化时，它不能得刮反馈控制系统的抑制，反而会壞大被调址 的误#:.丿丈馈控制系统所能抑制的只圧被反馈环包用的询向通道上的扰动.110 W- V-M 调速系统.电动机参数为：Pv = 2.2kll 2207,人 12-54wv=1500r/min.也枢电=1.2Q.整流装過内阴肚=1.5。，触发整流环卩的成 人倍数从=35耍求系统満足调速范用D-2O静筮

10、率血10%。（1） 计灯开环系统的静念速降和调速要求所允许的闭环静态速降4厲（2）采用转速负反惯组成闭坏系筑.试侧出系统的原理图和静态结构框图。（3）调姿该系统参数，便半U：=15卩时.厶=人，n=n则转速仇反馈系数a W.该是多少？"）计僚放大誥所需的放人信数。 解：（1）先计算电动机的电动势系数w Cr0. 1367=246.9r/minS1500一°1 沏 3则开环系数额定速即为额宦负裁时的栏态速降皿为ZXl-s)1500x0, 120x( 1-0. 1)=8.33 厂 / min（2） 系统的胡鸟结构框图如卜所示转速负反馈系统的原理图(3)当时.Id = 1 n=i

11、ix 则转速负反锻系数a应该建n n.1500(I)闭坏系统的开环放大系数应为% _ 246.9And 8.331=28.64运算放人器所需的放人倍数K2&640.01x35/0.1367= 11.19111在S 1-10的转速负反馈系统中壇设电流截止环节.萎求堵转电流/<2/v.临界截止电流£上1.2厶应该选用金大的比校电乐和电流反馈采样电阻？要求电流反锻采样电阴不趙过上电路总电阴的1/3如來做不到.而耍增丿川乜流反馈放大器，试画出系统的原 则勾和静态结构lit 1*1. )f-it算电流反馈放大系数这时电浇反馈采样电阻和比较电斥各为多 少？U" + U亠产

12、 解因为兀U心于212乙 且U：T5V计算可得& =1.50 2.5卩u"+u仃& =<2/vRs/- =-l>1.2/v加n1-12果诡述系统原埋图如图1-58所磺C知数卅如h ：电劝机：Fn =18fS g =220匕人=944 nN=1000r/mm RO15Q.整流装覺内阻心 “.3Q 触发整流环节的放大倍数=40. Id人给定电压G=15K ,当主电路电流达到最大值时.整定电流反饿电压（/” =10/设计折标：要求系统满足调速范雨0=20.赫差率s < 10% . /加=1.5,I±r =1.1ZV 试画岀系统的静态结构框图，并计

13、算：（1）转速反馈系数a。（2）调节器放大系数Kp（3）电阻尺的数值（放大器输入电阴尺=20*G）（4）电限鸟 的敌值和他爪许伽 的击穿电斥值.解：（1）转速负反僦系敌a应该足tt = = = _LL = o.O15 n g 1000先计算电动机的电动势系数c丿1夙220-94x0.15= 0.2059Jz.miii/rg1000则开环系数额运速降为t gR 94x(0.15+0.3) “一，.An = 205.4r / min0. 2059y1000x0.1,.Anrl =<= 5.56r/min“Z)( l-s> 20x( 1-0. 1)闭环系统的开环放大系数应为205.45.

14、56-1 = 35.9运唸放犬器所需的放大倍数” K35.9Ap = 12.3'aKsG 0.015x40/0.20591-13在电压负反馈单闭环仃静左调速系统中，十卜列参数发生变化时系统是占仃调更作 用.为什么？(1)放大器的放大系数Kj(2)供电电网电斥:(3电枢电阳&：(4)电动机励眺电流：(5)电斥反馈系敎7答：在电压负反馈单.闭环仃挣琏调速系统中円放大器的故大系数发生变化时系统右调 场作用再通过反馈控制作用，田为他们的变化丛终会彫响到转速.减小它们対稳态转速的恥 响.电动机励破电流、电枢电阻傀发生变化时仍然和开坏糸统一样，冈为电枢迪阴处r反 馈环外.半供电电网电压发生

15、变化时系统“调“作川肉为电网迫压址系统的给定反馈控制系统 完金服从给定.当电爪反谶系数7发生变化时.它不能得到反馈控制坯统的抑制反啲会増人被调呈的 溟差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包1剛勺前向迥道上的扰动.1-13 右一个 rM 系统.己知：电动机：Pv = 2.8ZrHFf t/v = 220IA 几= 1564.nN=1500r/min, /=1.5Q 整说装置内阻心 TQ.触发整流环I的放大倍敌（1）糸统开环工作时.试计算调速范鬧D=30时的静差率s值.（2）当E>=30. A1O%,计算系统允许的稳态速降（3）如组成转速货反馈有静差调速系统耍求D=30 s = 10%,在

16、U；=107时.ia = n=nN.转速负反馈系数"和放大器故大系数K十（4）如将上述调速系统改为电乐负反碱仃静差说連系统.仍要求U： =10卩时.打=Q 庐山并保持係统原來的开环放大系数K不变.试求在D=30时静差率。解:(1)系统开环工作时.5-1 夙 220-15.6x1.51500= 0.131ir-min/rInR15x( 1.5+1)叫-2 =297.5/7 min0. 1311则开环系数额足速降为30x297.5则 s =U：_U：_ 10n nK 1500= 0.007ryfjx 100% = 八 'x 100% = 85.6% wv + DAwv1500 +

17、 30 x 297.55-10%,系统允许的稳念速降ns 1500x0.1= =5.56r / nun£X1 - s) 30x( 1-0. 1)(3)当6r； = ior时.ld=j n=nN F则转速员反馈系数a应该是闭环系统的开坏放大系数闷为运舁放大為所囲的放大倍数0.007x35/0.1311= 30.6（4）在电爪负反彊仃静差调速系统中，开环与闭环的速降是一样的.所以 Ancf = An竹=297.5/7 minZ)Awvny + DAmv乂 100% =30x297.51500+30x297,5"00% =85.6%MS在遡 MO的系统中.若主电路电感L=50mH

18、 -系统运动部分的0轮惯虽GQ1.6M”，整流装程采用三相零氏电路，迖刿断按题110耍求设计的转速负 反馈系统能否稳定运行？如果保证糸统稳逹运彳j,允许的址人幵坏放大系敌K是* 少？解：计算系统屮*坏节的时何常数：电磁时何常数 乃=色=0°5 =001855R 1.2+1.5机电时何常数gd2rL6x(1.2+1.5)T = 0.06's275(、C$0=2375x0.1367x x0.136771三相桥式幣流电路晶闸背装置的滞后时何常数为7； = 0.001675为保证系统启;匕 开坏放人系数应満足的稳定篆件:K<讦,0.065 x (0.01 X5 + 0.0016

19、7)+ 0.0016720.0185x0.00167因为23.1>28.75.所以该系统不町以松运运征 如果保证系统穂定运行，允许的址大开环放大系数K23.1.M6为什么用积分控制的调速系统是无卿差的？在转速乳闭环调速系统中，当枳分调节器 的输入侧差电压A7 = 0时，调霸器的输岀电压是多少？它取决于那些因素?答；在动态过程屮，为乂；变化时.只要其极性不变，枳分调廿器的输出/便一貫览论 只仃达刘时，/才停止上升；不到变矢乙：不会卜肾为/=() 时.5并不是ifu是一个终值：如果AU”不再变化.这个终值便保持恒定而不再变化. 这是积份控制的转乩出此，积分控制可以使系统在无的蔓的情况卜保持恒

20、速运fj，丈现无落是调速.比例调"器的输出只取决于输入偏垦呈的现状，而积分调卄器的输出则包含了输入偏 差呈的金部历史.竝然现在AUn= 0但历史上冇过AU”瓦积分就冇一定数值，足以产生稳态运行时需要的控制电斥4。1-17在无前差转速鉄团坏调速条统中將速的椅态稱屋是竹址受给定电源和测速发电机朴 度的影响?并说明理由。答：系统的耕度依赖于给定和反馈检测的粘度因此转速的L J度还受给宦电源和测速发电机精度的影响.1-18采用比例枳分调节器控制的电压负反馈调速条统,稳态运行时的速度是否仃前差？为 什么？试说明理由.答：采用比例积分调廿器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是无协莖的.电

21、乐负反锻实际是一个n动调h；系统只右被包闱的电力电子装迓内阳引起的稳态速降被 减小flj 1/ (14K),它的桧态性能比苗同样放大器的转速负反饮系统耍差.但基本控制原 理与转速负反馈类似.它与转速负反馈一样町以实现无静差调节。第二章转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法2-1 在转速、电流双闭环调速系统屮.若耍改变电动机的转速.应调*什么参数？改变转速调节器的放大倍数K”行不行？改变电力电子变换器的放大倍数K,行不行？改变转速反馈系数空行不行？石耍改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？ 答;双闭环调速系统在檎态工作中,当两个调节器都不饱川时，齐变St之间有卜.列关系 U：

22、=Un =an = an0因此转速”是曲给定电压U；决定的；改变转速反馈系数也町以改变电动机转速。改变转速调卩器的放人倍数”和电力也f变换器的放人倍数艮，不可以。2-2转速、电流秋闭环调速系统稳态运行时，阿个调卩器的输入個差电压和输出电压存足 参少？为什么？答：当两个调卩型都不饱和时，它们的输入偏雄电压都是零传速调节器ASR的输出限幅电H；Q：决定f电漩给定电H：的於大值：电流调节器AC'R的输岀限幅电乐久.限制了电力电子变换器的協大输出电压U珈2-3如衆转速.电流戏闭环调速糸统屮的转速调节器不是円调节器啲改为P调节器，炖 系统的存、动态性能将会产生什么购响？答:改为P调节器时其输出量

23、总是疋比于输入ft. Pi调节器的输出量在动态过程中决定于 输入呈的枳分，列达栏态时.偷入为零，输出的隐态值。输入无关向是山它碍曲环卩的需耍 决定的.2U 试从卞述五个方而來比较转速、电流双闭环调速系统和帯电流截止环乂的转速单闭环 调速糸统；（1调速系统的蒂态转性：（?）动态隈流性能：（3）起动的快速性：（4）抗负裁扰动的性能：（5）抗电源电压波动的性能.答：（1）转速、电流双闭坏调連系统在稳态工作点上，杖速”是由给逹电HiU：决世的. ASR的输出量U片是由负拔电流/dL决定的.拎制电压&的大小则同时取决F”和AL 或咅说同时取决J U；和A1L.取闭环调速系统的稳，态参数if览見和

24、无静差系统的稳态讣 算相姒.帯电流截止环"的轨速肛闭环调速系统的态待性特点:电流钦反馈的作用相l-（L上电 路中串入一个大电阻K? Ks Rs ,因而稳态速降极大，特性急剧下垂；比较电压Ccom与 给定电压的作用一致.好彖把理患空我转速提高了.这样的两段式靜特性常称作下垂 特性或挖七机特性.（2）（3）双闭环直流调速系统的起动过程仃以下三个特点：饱和IF线性控制、转速超调.准 时间域优控制.（4）111动态结构图中可以行出，负戎扰动作用在电流环ZA1冈此只能抠转速调节器ASR来产牛抗负犠扰动的作用.在设计A$R时.应要求伎较好的抗扰性能指标.（5）在单闭环调速系统中，电网电压扰动的作

25、用点离被调凰牧述,调廿作用受到多个环 节的延滞.因此单闭环调速系统抵抗电H：扰动的性能要差一些双闭环系统中，由于堀设了 电流内坏电用波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节.不必等它妙响到转漣以后才能 反馈回来.抗扰性能大右改善.2-5 4转速、电涼般闭环调速系统屮，两个调节器场采用PI调 W-当系统帯额泄负载运 行时，转速反馈线突然断线，糸统巫新进入槌态后，电流调廿器的输入偏差电HMD：是古 为零？为什么？26在转速、电流双闭环调速系统中.转速给定信号U：未改交杆增大转速反锻系敌a, 系统稳疋后转速反馈电压匕；是增加还足减少？为什么？2-7住转速、电流双闭环调速系统中.两个调节器ASR、ACR

26、血采川PI调节器。已知参 数：电动机：=3.7BF,t/v =220KJv = 20.4,nv = 1000r/niin 电楸回路总电附/? = 1.5Q，设U二电枢冋路昴大电流= 404 .电力电子变换器的 放大系敌K, =40试求：（1）电流反馈系数和转速反馈系数<2）当电动机在朋烏速发生堵转时的0爲、U：、/值.解：（1）稳态时P8所以 /?=_iii=o.2r/>iI* 40Va =0.008r min/ 厂1000（2）电动机在最高速发生站转时nN）Udc + 厶尺= 40x1.5= 60K11：=7产0打=费u, = src K 402-8在传速、电流双闭坏调速条统中，

27、调节器ASR. ACR均采用P1调廿器.当ASR綸出 达筑口二=刖时.主电路电流达到加大电流80d十负我巨流fh 40A «7加到70A时，试问：Cl） U；应如何变化?（2）乞应如何变化？O）乞值山哪些条件决过？2-9在轧速、电流双闭环调速系统中电幼机拖动也传知负载在额定工作点正常运行，现 因某种原忧伸旧动机励嵐电源电斥突钱卜降一'卜系统工作情况将矣如何变化？写出U：、/、5、厶及n在系统乘新进入稳定后的表达式2-10某反馈控制系统已校正成典数I空系统.已知时间常数T=0.1s要求阶跃响W超调量 o-<10%0（1）求系统的开环増益：（2）i十算过度过程时创f,和上升

28、时何tt :<3）绘出开环対数幅频特性。如來耍求上升时何tt <0.255,则1? , <7=?2-11右一个磁、其控制对彖的传递除数为炉©） = _=耍求设计一个咧 n + 10.015+1无於差系统，住阶跃输入卜係mcr<5% （按线件系统考虑）.试对该系统进行动念校疋决定调卩器结构，并选择具参数。 U1（）2-12有一个闭环系统.艮控制茁彖的传递丙数>jrr.（5）=1= _ 要求旳5（n + i） 5（o.o25+i）校正为典型】I対系统，在阶扳输入卜系统趙调S<r<30?o （按线性系统考虑）.试决定调节 器结构.并选择其参数.1

29、V2-13调节刈彖的传递旳数为"爲（打=嬰求用调节蛊分别将典校7（0.255+1）（0.0055 + 1）正为典熨1型和1】型系统.求调节器的结构与参数.2-14庄一个山三相冬代晶闸管整流装置供电的转速、电流取闭环调速系统屮，C知电动机的额定数据为:px =60W,Uw =220r,Zx=1000r/min，电动势系数Cr =0J96r-min/r.主冋路总电阳尺= 0.1區2.触发整流环节的放大倍数=35 电磁时间常数7； = 0.012s 机电时何常数匚=0.1",电流反馈戏波时何常数厶=0.0025s转速反馈滤波时间常数7；= 0.015s -额定转速时的给定电圧 &

30、#169;；）“ = 107.调节器zSR.ACR饱和输出电压=餌,U. = 6.5卩系统的肿、动态折标为：稳态无和签，调速范mi>io,电流超调虽qs5%,空伐起动到额定转速时的转速趙调量毎 G0%。试恥（1）确定电流反馈系数0 （假设起动电流限制在339A以内和转速反惯系数a；（2）试设计电渝调节器ACR.计算冥参数人、C,、Ca|O曲出其电路图，调廿器输 入回路电阳尺,=40*0：（3）设计转速调节JSASR.计算其参数代八C”、C”.（几=4%门）：（4）it算电动机带40%额定负我起动到址低转速时的转速趙调量q（5）计算空戕起动到额定转速的时何。解：1电流反僦系数”和转速反馈系

31、数a分别为IpU卩=亠=0.02361/4339a = O.Oir min/ r仏 10002. （1）确定时何常数 整流装置滞后时何常数Ts按我12三相零式电路的半均失控时何Ts二0.0033s 电流滤波时何常数T“三相桥冗电路毎个波头的时咼是3. 3ms,为了咸术滤平波头应仃 （1 - 2）Tot=3. 33ns,因此取Tot=2 5is=0.0025s 电流环小时何常数Z和7、打按小时何常敌近似处理，取 人,，=耳十匚=0.005斷（2）选样电流调节器结构-根据设讣耍求",M5监并保证稳态电流无差，可按典型1型系统设计电流调卩器.电流 环控制対彖足双惯性型的，因此可用PI型电流

32、调肖器，真传递闻敌（2-57）唸査村电源电压的抗扰性能；匚L =业刍= 207,参煦衣27的典型I型系统动态 Tyi 0.00585抗扰性能，补项指林都是可以接受的.（3）计算电流调廿器参数电渣调节8S超前时阿常数: 円 =0.012s.电流环开环増益：要求q W 5 %时按衷22,应取K& =0.5 , M此/ 105=05- 86异0.00585于是丽的比例糸数刎負=晋=嚳册“225（4）校验近似条件电流环截止频率：= K产86厂 晶闸管怪流装置传递函数的近似条件=101 s J > （ft込 3 x00033s 满足近似条件. 忽略反电幼势变化廿对电流坏动态彩响的条件3 （

33、 = 3xJ?= 79.065-' < %TJt Y0J2$k0O12sa满足近似条件电流环小时何常数近似处理I-=ix /!=116.1j"1 ><03 Y 3 X OOO33s x 0.0025$日滿足近似条件.（5）计赵调节器电阳电容由阳2-25,按所用运算放大器収人=4® Q ,各电阻和电容值为 R = K 代=0.225 x 40&0 = 9&G<?=上器尸=1.3 3 x 10" F = 1 33“尺取 1 33“FR,9xl034x0.002540x10F = (>.?5 xl0F = 0.25“

34、几取() 2“F按煦上述芬数电流坏可以达到的动态浪随性能折标为b严I. 3%<5% （见农2-2）t满足i5Ur 要求.3.（1）确定时何常数 电流坏等效时间常数1/Kt.已収<7 = 0.5.丄= 2©, =2x0.0058=0.0116sa Kl a 转速滤波时何常数7；”根抑所川测速发电机纹波惜况，取7；m=0. 01s. 转速坏小时何常数按小时何常数近似处理,収G = + 71=c.oi 16S4O.015s=O.O266s（2）选抒转速调"益结构按服设计要求,选用PI调节餐其传递瓯数 W（s）小心“）rns（3）计算转速调节器参数按探帥和抗扰性能都较好

35、的原则，取h=3,则ASR的趙询时间常数 为 r =hrv -3x0.0266s«0.0798sn、/r2x33 0.0266八314ls由式（2-75）可紂转速环开环增益：心=梟2/?-7；于是.由式(2-；6)町得ASP的比例系数为：(h +4x0.0236x0J96x0.12A = 7.73nZhaBT2x3x0.01x0.18x0.0266Lw(4)检检近似条件曲式（2-33得枠速环匪止频率为；轴= “ =314.1x0.0798=25丄s"电流环传递函数简化条件为:11x3脇宀也6宀滿耐化条件.转速坏小时间常数近似处理条件为:1=x=25.25（ocff 满足近议

36、条件.(5)计算调节器电胆和电容恨据图 22» 収 几40kG t 则 R” = K = 7.73x40jIQ = 3O9.2ArQ取310人G泊辟八山EF = 0.25侶取0.25 7阿?” =乞=A °01? F = 1.5 X 10%F = 1.5/迟取 15/声&40xl03C6）校核转速超调呈为23时.由表26奁得，化产52.6號，不能滿足设计耍求.丈际上，由表26足按线性系统 计勺的而突加阶跃给定时.ASR饱和不符仟线件系统的询提.应该按ASR退饱和的悄况处新it 算 JSiUb（7）由农2:倉觴由力=3得,In 3082%宀学牛308x0,18= 2x

37、722*>oxl.lx6_x=9.96%<10°；1000 0.12丄如果只起动5空栽起动到额定转速的时创7.73x105。曲肿隔S3喩2- 15仃一转速、电流双用环调速系统主电路采用三栢桥戌整流电路。已知电动机参数为!Px =555叱5 =750r,ZA =760儿 =375厂/min.筑动勢系数C. = L82? min/八电枢冋路总电Wi = 0.14Q .允许电流过载倍数z=1.5 .触发整流环“的放大倍数 Kt =75 电磯时何帝数7； = 0.03B，机电时何常数7； =0.U2j ,电流反馈滤波时何常数 7；, =0.002s 转速反馈池波时0U常数Ton

38、=0.025：。设调廿器输入输岀电压 几=监=5=叩，调丹器输入电阳凡=40Mk设计指标：稳态无静差电流罐调fiCF, <5%,空我起动到额足转速时的转速趙调址 巧S10%电流调节器已按典魁熨系统设计，并収参数KT=C5.（1）选抒转速调节器结构，并计算典参数：（2）计舁电流环的截止频率（/和转速环的戡止频率咚”，斤考总它们足否合理.2-16在一个转速、电流双闭环-hl系统中.转速调节器ASR电流调节25 ACR 采用 PI调节器.（1）在此系统中.当转速论定付号园大tfiU：=15卩时，at= =1500r/min :电 流给疋倍巧垠人值。：=107时，允许加人电渝=30必，电枢回路总

39、电阻人= 2G,晶 闸管装盘的放大借故K, =30 ,电动机额定电流<20.4 ,血动竹系数 Cc =O.128J/. min/;-,现系统在6r； = 5Vld = 20.4时稳定运行.求此时的稳态转述n=? ACR的输出电压6=1（2）半系统在卜述惜况卜运行时，电动机宴然失秋（1】=0）,系统将会发生什么现彖？ 试分析并说明。若系统能够稳定下来，则稔定后n=? 0；=?/；=?=?=?（3）该系统转速环按典型II型系统设计-，且按选择参数，取中频宽h=5 已知转速环小时间常数忌 =0.055.求转速环在銀拠给定作用下的开环传递网数，并计算 出放大系数及各时问常数-（4）该系统由空载（

40、厶£=°）突加额定员戟时电流打和转速n的动态过程波形是 怎样的？已知机电时何常数匚=0.05J,计并兀巌大动态速降丄和恢复时何心2- 17仃一转速、电流双闭环控制的II性形取极式PWN1直流调速系统已知电动机参数为： 耳 200卿, = 48卩，人=3.74% 200r/min ,电枢电狙Ra =6.50 电枢回路总 电阻A=8Q,允许电流过域倍数a=2电势系数Cc=O.12rmin/r电鐵时何常数片=0.015机电时何常数匚=02s.电流反馈滤波时间常数Ta = 0.001s,转速反馈沱波时间常数：=0.005$。设调节器输入输出电乐U："=U：=107,调节器

41、输入电ffl/=40AQo已计算出晶体筲D202的开关频率f=lkllz. PWM环廿的放大倍敌试对该系统进"动态参数设计仪计猫乐稳态无牀启 电流趙调呈6 S 5%空我起动到额宦转速时的转速足调呈6 §20%：过銭过程时何J <0.15o第3章 直流调速系统的数字控制3-1卫流电机额定转速* = 375/mm电枢电流漲定值为IdN = 7601,允许过流倍数 2=1.5,计算机内部定点数占一个字的位置"6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.适当考电氽呈.解；定点数长度为1个字（16位），但最斋位须用作符号也，只有15位可表示最值，

42、故最 天存储值»2比1。电枢电流蚁人允许值为1 5In.考总创调E过程中瞬时值可能趙 过此值.故tfXI_=l.8IN. IM此 电枢电流存储系数为2,5-1327683 1.8人 _= 23.95+1.8x760额定转速nN=375r/min> V/nl3nx.则转速心储系数为皿B1.3x375mm/r-67-21nWr对上述运算结果取整得Kp=23f, =67mm/ro3- 2旋转编码器光柵数为1024.信频系敎为仁髙频时钟脉冲频率人=1处.旋转编码8S输岀的脉冲个数和髙频时钟脉冲个数均采用16位计数器川注和T法测遼时间旳为0. 01s 求转速n=1500r/niin和n=

43、150i7niin时的测速分辩率和误差率报大值.解：电动机毎转一能共产生Z=4-X2048=4096个脉冲.（1） M法测速测速分辨O=60（£十160£60c1 r /in in = 1.46/7min 4096x0.01电动机的转速为"器4096x0.01x1500 _»60测速误差率晟大值戈雹2严0处阿n=1500r/min 时.60A/.= =ZTcn 4096x0.01x150= 102X n=l 50r/min 时60 60测速误差率绘大值= x 100% = x 100%().98°bUj102(2) T法测速当 n1500r/m

44、in 时 H =zv/2测速分辨率八 60/()0/Zn4096X15002.O=、2- = .、= = v)7 nun n 171/7 min* Za£T) Z/2 0厶0厶一160-Zzi 60x10-4096x150060X106Zu 4096x1500绘9（取整数）测速误差率g大值5皿=xl 00% = x 100% «12.5%叫 A厶_19-1当 n=150r/min 时.测速分辨率 O °7 工 40）6xl 5O2r/min cl.55r/min60 人一 2力 6Gxl06-40 96x150M =虹=60x10“告97（収整数 Zn 4096x

45、150测速误差率昴大值戈心= x 100% = - x 100° 6 « 1.04%M2 -197-13- 3将习S2-11设讣的模拟电流调石器进行数？化.采样周如匚” =0.5皿调*器输出 限軸及枳分限柿切为士匕,，写出位宜式和增址戌数了FI调“器的衣达式，并用已罕摊的汇 编涪言设计实时控制程序。3-4根据习邂2-15电流调节器的设讹结果（电流调节器按典型I熨系统设计，KT=0.5） 按离收系统设计力法设计转姓调廿器耍求转姓无静差己如电动机颔圮功净耳=555kW 濒宦电用5=750厂 额定电枢电流存= 760/1.额定转速v=375r/min.电动势系敌C严L82Tmin

46、/八电枢回路总电阴人=0.140,允许过疲倍数久=1.5,机电时间常敌7； = 0.1125转速泄波时间常数7；” =0.02$,电流反馈存储系数© = 23fi,转速反馈 存储系数札,=67 m in"转速调节器采样时创7_ = 0.01 £ ,电流环小惯性时何常数©广町 + ： = 0.0017” 0002s = 0.00375第4章可逆直流调速系统和位置随动系统4- 1晶闸符电动机系统需耍快速回锻制动时.为什么必须处用可逆线路？答：当电动机需要冋馈制动时，由于反电动势的极性未变，要冋馈电能必须产牛反向电流， 血反向电流是不可能通过'F流通的

47、.这时，可以通过控制电豁切换到反俎晶阿管裝置VR 并使它工作在逆变状态，产生逆变电乐电机输出电能实观冋馈制动.4- 2试画出采用单细品闸管装置供电的VM糸统在整流和逆交状态卜的机械持性，并分析这 种机械特性适合于何种性质的负载。解：机械待性图如F：4- 3解秤待逆变、正组逆变和反组逆变，并说明这三种状态齐出现在何种场合卞. 答；待逆变正组逆变电枢能电压为血，电枢电流为正，电动松逆向运转，回馈发电.机械持性 在第卩q號限.反组逆变电枢端电压为正，电枢电流为员电动枚正向运转，回馈发电.机械特性 在第二象限.4U仆析配合控制的右环流可逆系统反向起劫和制动的过邑.0j出去参变址的劝态波形，并 说明在每

48、个阶段中ASR和ACR符超什么作用庁和VR各处于什么状态.解：控制电路采用典型的转速、电流双闭坏糸统其中：转速调卩器ASR控制转速.汝置双向输：1；限幅电捋.以限制最大起制动电流：电流调十器ACR控制电流.设置双向输出脚幅电臥以限制最小控制角«mm与 域小逆变和“mn »正组晶闸管YF,由GTF控制触发，正转时.VF整流：反转时.VF逆变.反组晶闸管VR,由GTR控制傩发,反转时.VR整流;正转时,可R逆变.4-5试分析图4-13所示逻糾选触无环流可逆系统的工作原理,说明正向制动时得处电压极 性及能址关系.解：图13逻枷选触无坏流町迪系统的廉理矗图如卜.图中：SAP, SA

49、R分别是正、反组电子模拟开关.采用数7控制时，电子开X的任务可以用条件选样用序来完成，实际系统都足逻辑选总 系统。此外.触发装置町采用由逹时器进疔移相控制的数字触发器，或采用集成触发电路.4-6试分析位置随动系统和调速系统在哪些方向是不同的。答:位置麵动系统号诡速系统的上要X别在于，调速系统的给定虽一免设定.即保持恒值, 系统的主要作用是保证稳定和抵抗扰动：血位置随动系统的给定虽是随机变化的，要求输岀 圮准确璟同给定圮的变化.系统在保证榜定的呈础I：，更突岀需耍快速响应.位邀随动系统的反惯是位登环.调速系统的反谥是速度环第5章 闭环控制的界步电动机变压调速系统种转差功率消耗型调速系统si异步电

50、动机从定了伎入转于的电碗功率巴中，仃一部分足与转差成正比的转蓋功率根据对£处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪儿类？丿f举例说|肌答:从能虽转换的角度卜行，转差功率是否増大，是泊耗掉还是得到冋收.是评价调速泵统 效率髙低的标怎.从这点出发，可以把并步电机的调速系绕分成三类o转差功率泊耗税调連系统：这种类型的全部转走功率都转换成热能泊耗在转子回路中， 降电床调速、转差离合器调速、转子串电阳调速幅十这一类。在三类异步电机调速系统中， 这类系统的效率闵心巾越到低速时效率越低它是以增加转差功率的消耗來换取转速的 降低的（恒转知负我时）.可是这类系统结构简单，设备成术按低，所以还有一定的应用

51、价 值.转差功率说送規调速系统：在这类系统中.除转了铜损外.大部分转差功率在转子侧通 过变说裝程馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越篡.绕线电机串级调速或戏馈电机调速 居F这一类无论是踱出还是馈入的转差功率.押除变流装程本X）的损耗庙垠终都转化成 有用的功率，丙此这类系统的效率较荷，但要增加一空设备。转差功率不变型调速系统；在达茨乔统中转差功率只仃椅子铜损，而且无论转速絹氐, 转羞功率咸本不变1人1此效率愛儲，变极村数调速、变H诫频调速属J此类.其中变极对数 调速上仃级的应用场介仃限.只仃妇I、伐频调速2用展广.可以构成高动态性能的交流调 速系统取代“流调速：（H在定子电路中须配冷Lj电动机客

52、屋相当的变圧变频器，林1比Z卜, 设备成术蝕裔5- 2有一台三相四极斥步电动机，其额定容址为5. 5kW.频率为50IIz,住某一俏况卜运行, fl定子方面输入的功率为6.32kW定子嗣损耗为3-11W.转子嗣损耗为237.5V,铁心损耗为 167. 5W机械拥耗为45W.附加拥耗为29亂试绘出该电动机的功率流程图.注明各項功率 或损耗的值.并il切4：这一运fj惰况下该电动机的效率、转墓率和转速.5- 3简述交流变压调谨系统的优歓点和适用场合。答；5- 4何卅软起动器？交流并步电动机采用软起动器仃什么好处？答：持电流闭环的电于控制軟起动益可以限制用动电流并保持恒值.n到转速升商后电流n 动衰

53、减卜来型动时何也r级降汗起动。主迫路采用品闸管交渝调爪器用连续地改变 典输岀电乐來保证也流起动，稳定运行时可用接触器绪晶R1管旁路.以免晶闸管不必要地长 期匚作.视起动时所帯负裁的大小，起动电流町住（O.：57）dZ何调整，以获得饋仕的起动 效果.但无论如何调整郝不宜F满伐起动.负我略亚或殊理擦转矩较大时，可在屈动时突加 短时的脉冲电流.以缩短起动时间.软起动的功能同样也可以用制动川以实现软停牟.第6章笼型异步电动机变斥变频调速系统（VVVF）转差功率不变熨调速系统6- 1简述恒压频比控制力H。答：绕组中的感痕电动雅是昨以杠接控制的.r电动诈值叙鬲时町以忽略定子绕细的漏磁 阻抗斥降.血认为建子

54、相电压Us Eg,则得这是恫斥频比的控制方式但是，住低频时伪和何都较小，定子阻抗斥降所山的份回就 比较Q菁不再肚忽略这时.需要人为地把电压Vs抬髙一些，以便近似地补偿定子压降.6- 2简述片步电2物机-（£ b|fO4种不同的illJk一频率协调控制时的机械持性并进行比校：（1）恒圧恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性I（2）基频以卜电压一频牟协调控制时异步电动机的机械特性：（3）直频以卜恒压变频控制时异步电动机的机械特性：（4 ）但流正弦波供电时异步电动机的机械特性：答：恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性：'气sitl小时.转矩近似9 s成正比，机 械特性是一段直线，

55、s接近于1时转炬近似与s成反比.这时.Te = f（s）是对称于原点 的一段戏曲线压频以卜-电斥一频车协调控制时异步电动机的机械待性:恒爪频比控制的变频机械特件 基本上是平彳J：卜移俊度也较好艸转如增人到煨人值以后.转速再降低，特性就折回來了.Hu 11频率越低时处人转处值越小，能够滿足一股的调速要求，但低速帯载能力但些羞强人此 须对定了压降实行补偿。也饱/血1控制足迪常対恒圧频比控制实行电压补偿的标准，可以 在稳态时达到（trn = Constant,从丽改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，产生转 血的施力仍受钊限制-tn & /如控制可以得刮和II流他励电机一祥的线性机械特性，按 煦转子全砂通如怛定进行控制，ifuH，在动态中也尽可能保持 g 怛逹是欠虽控制系 统的口标，其频以卜.恒乐变频控制时异