电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2、3章

1、习题解答（供参考）2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的？解：减小控制电压，使ug1得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电g1压Ud降低，使得E>ud，电机流过反向电流，电机进入制动状态。0<tvton时，通过二极管VD1续流，在ton<tvT期间Ug2为正，VT2导通，流过反向制动电流。因此在制动状态时，VT2和VD1轮流导通，VT1始终关断。2.2系统的调速范围是1000T00rmin，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：An=nnD(1s)1000X0.0210x0.98rpm=2.04rpm0系统允许的静

2、态速降为2.04rpm。2.3某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为n=1500r：:min，最低0max转速特性为n=150r$min，带额定负载时的速度降落An=15r.min，且在不0minN同转速下额定速降不变，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少？解:1）调速范围D=你（均指额定负载情况下）nn=nAn=150015max0maxNn=nAn=15015=min0minNn1485D=max11n135minmin=1485rpm135rpm2）静差率An15s=N=10%n150min2.4直流电动机为P=74kW,U=220V,I=378A,n=1430r

3、/min,NNNNRa=0.023Q。相控整流器内阻Rrec=0.022Q。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？解:厂U-1R220-378x0.023C-n=0.1478V/rpmen八"N1430An二平二378X(0023+倔2)e0.1478=115rpm当s=20%时D二nsNAn(1-s)1430x0.2115x(1-0.2)二3.1当s=30%时D二nsAn(1-s)1430x0.3115x(1-0.3)二5.332.5某龙门刨床工作台采用V-M调速系统。已知直流电动机P=60kW,U二220V,I二3

4、05A,n二1000rmin，主电路总电阻R=0.18NNNNQ,Ce=0.2Vmin/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落An为多少？N（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率SN多少？（3）若要满足D=20,sW5%的要求，额定负载下的转速降落An又为多少?N解：An=n=NCeIR305x0.18An(2)s=N=Nn0.2274.5=274.5rpm1000+274.5一21.5%(3)=2.63rpm.ns1000x0.05An=n=D(1-s)20x0.95第三章3.1有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压U*=8.8V、u比列调节器放大系数J

5、-2、晶闸管装置放大系数轧二15、反馈系数丫=07。求：(1)输出电压U；(2)若把反馈线断开，U为何值？开环时的输出电压是dd闭环是的多少倍？(3)若把反馈系数减至Y=0.35,当保持同样的输出电压时，给定电压U*应为多少？2x15x8.81+2x15x0.7u解：KKU*(1)U=psd1+KKyps(2)若把反馈线断开，则y=0,U=KKU*=8.8x2x15=264V，开环dpsu输出电压是闭环的22倍(3)U*uUx(1+KKy)12x(1+2x15x0.35)dp_s=4.6VKK2x15ps3.2转速闭环调速系统的调速范围是1500r/min150r/min，要求系统的静差率s&

6、lt;5%，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:1)“*AnNns1500x0.05n=7.9r/minD(1-s)0.95x10An为闭环静态速降NAn1002)K二op-1二-1二11.66An7.9cl3.3转速闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8r/min,如果将开环放大倍数提高到30,它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？解：An=(1+K)An=(1+15)x8二128r/minopcl如果将开环放大倍数提高到30,则速降为：An=吟=4.13r/mincl1+

7、K1+30在同样静差率要求下，D可以扩大也二二1.937倍An4.13cl23.4有一PWM变换器供电直流调速系统：电动机参数P=2.2kW,U=220V,I=12.5A,n=1500r/min,电枢电阻R=1.5Q,PWM变换器的放大NNNNa倍数K=22,电源内阻R=0.1Q。要求系统满足调速范围D=20，静差率s<5%。srec(1) 计算开环系统的静态速降op和调速要求所允许的闭环静态速降Ancl。(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U*=15V时，I=I,n=n则转速负反馈系数a应该是多ndNN，少？(4) 计算放大器

8、所需的放大倍数。解：(1)C二-N-N-aAnopAn=NnsND(1-s)220-12.5xl.51500(1.5+0.1)x12.50.1341500x0.0520x(1-0.05)201.251500-149.3r；;min=3.95r/min=0.134Vmin/r所以,Anc广3.95r/min(2)(3)由以上知An1493K二op-1>9-1二36.8An3.95clRIdKKU*RIKU*因为n=p_s_nd=nC(1+K)C(1+K)a(1+K)C(1+K)eee把已知各项代入上式，na=0.0097也可以用粗略算法:151500=0.01=25s(4)放大器的放大倍数

9、K=竺pKas22.4“KC36.8*0.134pKa22*0.01s3.5在题3.4的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流I<21，临界截止电流I>1.21，应该选用多大的比较电压和电流反馈采dblNdcrN样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3，如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？dbl解：Idbl<2IN=25A，Idcr>=15A=Ueom=15dcrRsG*+uncomR25R=dbl=sU*+U15+15Rncom可得R=1.50，sU二

10、15R=15x1.5二22.5Vcoms(2)R=1.6ZRR=1.50>二,s3取R二0.50，则Uscom二IxR二15x0.5二7.5Vdcrsnoq(3)当Id>I时，有dcrKUU*+KUCG+K)eKKK(RI-Upsis_d_:yca+k)力Q+KKKRpsisdC(1+K)ecomcom)1RIC(1+K)e-由于需要的检测电阻值大，说明要求的电流信号值也大。要同时满足检测电阻小和电流信号大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。为此，当n=0时，KKG*+KU)U*+KUI=P_snicomUnicomdbiR+KKKRKRpsisis已知项代入i=25可得

11、K=3K*0.5iiGD2=0.16Nm2，3.6在题3.4的系统中，若开关频率为8KHz，主电路电感L=15mH，系统运动部分的飞轮惯量GD2=0.16Nm2，试判断按题3.5要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数K是多少？解：R=1.6q，C=0.134Vrpm工-=0.00012580000.0150.16=0.094s0.16x0.16sT=GD2R=八=0.0363sm375CeCm375X°34X30X01341500e按照式(3-22)的稳定条件，应有=291K/Tm(T+Ts)+Ts2=0.0363x(0.094+0.000

12、125)+0.0001252TT0.094x0.000125ls可见题3.4中要求K>36.8满足系统稳定条件。3.7有一个PWM变换器供电的直流调速系统，已知：电动机：P=2.8kW，U=220V，NNI=15.6A，n=1500r/min,R=1.5Q，整流装置内阻R=0.20，PWM变换器的放大NNarec倍数K=31。s(1) 系统开环工作时，试计算调速范围D=100时的静差率s值。(2) 当D=100，s=5%时，计算系统允许的稳态速降。(3) 如组成转速负反馈有静差调速系统，要求D=100，s=5%，在u*=10V时I=I，ndNn=n，计算转速负反馈系数a和放大器放大系数K。Np解：CeeU-1R220-15.6X1.50口讪i/n弘十=0.1311Vmm/rnN(1)An-旦+RoprecC)(1刖201500=100，ma