电力拖动自动控制直流调速系统课后习题

1、电力拖动自动控制直流调速系统课后习题.电力拖动自动控制直流调速系统课后习题.电力拖动自动控制直流调速系统课后习题.1设控制对象的传达函数为Wobj(s)K1，式中K1=2；1)(T2s1)(T3s1)(T4s1)(T1sT=0.4s；T=0.08s；T=0.015s；T=0.005s。要求阶跃输入时系统超调量%5%。1234用PI调治器将系统设计成典型I型系统，试设计调治器参数并计算调治时间ts。i1解：用PI调治器校正时，调治器传达函数为WPI(s)Kpisi取iT10.4s，并将T2、T3、T4看作小时间常数，令TT2T3T4则按典型I型系统校正时系统开环传达函数为W(s)is1K1Kpi

2、K1Kpi(T1s1)(Ts1)is(Ts1)isKpiK11，则取Ki2TKpii0.412K1T220.1调治时间ts660.10.6Tss因此PI调治器的参数i0.4s，Kpi1；调治时间ts0.6s。，02画出直流电动机理想启动时的转速、电流与时间的关系曲线。采用理想启动的目的是什么？怎样实现？n，id（）（）IdmIL0(a)t(b)图1-30调速系统启动过程的流和转速波形理想启动是使启动电流素来保持最大同意值，此时电动机以最大转矩启动，转速快速以直线规律上升，以缩短启动时间。工程上常采用转速电流双闭环负反应调速系统。启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调治启动电流保

3、持最大值，使转速线性变化，快速达到给定值；稳态运行时，转速负反应外环起主要作用。3在单闭环转速负反应调速系统中引入“电流截止负反应环节”的作用是什么？其中“截止”的含义是什么？转速、电流双闭环调速系统可否也需要引入电流截止负反应？为什么？答：单闭环转速负反应调速系统不能够限制过电流，引入电流截止负反应能够对电机过载起到保护作用。；“截止”指的是电流可是载时，去掉电流负反应。；转速、电流双闭环调速系统不需要引入电流截止负反应。；因为转速调治器的输出限幅值限制了最大电流给定值，再经过电流环的电流调治作用，即可实现限流。4分别画出单闭环转速负反应调速系统和单闭环电压负反应调速系统的静态构造图；标出静

4、态构造图中各个环节的信号；再分别说明两种系统在电网电压降低后怎样进行恒压调治？进而说明哪一种系统对电网电压的扰动拥有更强的抗扰能力？答：（1）单闭环转速负反应调速静态构造图和信号注明Un+UnUct-IdR1nUd0E-UnKPKsCe+恒压调治过程：图1-11转速负反应单环调速系统稳态构造图电网电压Ud0IdnUnUn(Un*Un)UctUd0（2）单闭环电压负反应调速静态构造图和信号注明IdRnRaUU1Ud0-+-KCUnUnUctUd1nU+-KPKs+E+Ce(b)恒压调治过程：(a)1-20电压负反应调速系统稳态结电网电压Ud0UuUn(Un*Uu)UctUd0（3）单闭环电压负反

5、应调速系统对电网电压的扰动拥有更强的抗扰能力5写出直流电动机的转速表达式，说明它有哪3种调速方式？每种调速方式的优、缺点是什么？EUd0IdR答：转速表达式nKeKe；有三种调速的方法，即调治电枢电压Ud0；减弱励磁磁通；改变电枢回路电阻R。1）调Ud0可圆滑地调治转速n，机械特点将上下平移。但电压只能向小于额定电压的方向变化。2）弱磁调速是在额定转速以上调速，其调速范围不能够能太大。但所需功率小。3）改变电枢电阻调速简单，可是耗费较大，只能进行有级调速。有一V-M系统，已知：Pnom，Unom，Inom，nnom，6=2.8kW=220V=15.6A=1500r/minRa=1.5，Rn=1

6、，Ks=37。（1）当D=30、s=10%时，计算系统同意的稳态速降。（）如为转速负反应有静差系统，要求D，s，在*10V时，2=30=10%Un使电机在额定点工作，计算放大器放大系数Kp和转速反应系数。答：1）CeUdIdRa22015.61.5n15000.131(v.min/r)nopIdRCe0.131297.71(r/min)nclns15000.15.56(r/min)D(1s)300.9（2）Kp27.8；0.0067V.min/r7在转速、电流双闭环调速系统中，转速调治器有哪些作用？其输出限幅值应按什么要求来整定？答：1）转速调治器的作用：使转速n跟从给事实上电压Un变化，实现

7、转速无静差调治；对负载变化起抗扰作用；其饱和输出限幅值用为系统同意最大电流的给定，起饱和非线性控制，以实现系统在最大电流拘束下起动过程。2）其输出限幅值应按最大电流值Idm和值整定，即UimIdm。8在转速、电流双闭环调速系统中，电流调治器有哪些作用？其限幅值应怎样整定？答：1）电流调治器的作用：起动时，实现最大同意电流条件下的恒流升速调治准时间最优；b.在转速调治过程中，使电流跟从其给定电压Un变化；对电网电压颠簸实时起抗扰作用；当电动机过载甚至于堵转时，限制电枢电流的最大值，进而起到快速的安全保护作用。若是故障消失，系统能自动恢复正常。2）电流调治器输出限幅值应按下式整定：UctmCenn

8、omIdmR，并保证Ks最小控制角的限制。9闭环系统的静特点优于开环系统的机械特点，表现在哪些方面。答：以下四方面：（1）在相同的负载下，闭环系统的转速降落仅为开环系统转速降落的1/1K）；2）在相同的理想空载转速时，闭环系统的静差率是开环系统静差率的1/（1K）；（3）在静差率相同时，闭环系统的调速范围是开环系统调速范围的（1K）倍；（4）闭环系统设置放大器后，才能获取以上各方面好的性能。10什么是调速范围D？什么是静差率S，两者的关系怎样？用什么方法能够使调速系统知足D大S小的控制要求？调速范围D=nmax/nmin=nnom/nmin静差率S=nnom/n0*100%对转差率要求高，同时

9、要求调速范围大（D大S小）时，只能用闭环调速系统。G-M系统：沟通电动机拖动直流发电机G实现变流，由直流发电机给需要调速的直流电动机M供电，调治G的励磁电流及改变其输出电压，进而调治M的转速。优点：在同意转矩范围内四象限运行。缺点：设施多，体积大，开支高，效率低，有噪音，保护不方便。V-M系统：晶闸管，工作在相位控制状态，由晶闸管可控整流器V给需要调速直流电动机M供电，调治触发装置GT的控制电压来搬动触发脉冲的相位，即可改变整流器V的输出电压，进而调治直流电动机M的转速。优点：经济性和可靠性提高，无需另加功率放大装置。快速性好，动向性能提高。缺点：只同意单向运行；元件对过电压、过电流、过高的d

10、u/dt和di/dt十分敏感；低速时易产生电力公害：系统功率因数低，谐波电流大。PWM：脉冲宽度调制(PWM)，晶闸管工作在开关状态，晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上；晶闸管关断时，直流电源与电动机断开；这样经过改变晶闸管的导通时间（即调占空比ton）就能够调治电机电压，进而进行调速。PWM调速系统优点：系统低速运行平稳，调速范围较宽；电动机耗费和发热较小；系统快速响应性能好，动向抗扰能力强；器件工作早开关状态，主电路耗费小，装置效率较高。PWM调速系统应用：中、小功率系统12常用的可控直流电源主要有哪些？答：常用的可控直流电源有以下三种：（1）旋转变流机组用沟通电动机和直流发电机组成

11、机组，以获取可调的直流电压。2）静止式可控整流器用静止式的可控整流器，以获取可调的直流电压。3）直流斩波器或脉宽调制变换器用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。13以以下列图带转速负反应的闭环直流调速系统原理图，各部件的名称和作用。答：1）比较器：给定值与测速发电机的负反应电压比较，获取转速偏差电压。Un2）比率放大器A：将转速偏差电压放大，产生电力电子变换器压。UnUcUPE所需的控制电3）电力电子变换器UPE：将输入的三相沟通电源变换为可控的直流电压。Ud4）M电机：驱动电机。5）TG发电机：测速发电机检测驱动电机的转速。6）电位器

12、：将测速发电机输出电压降压，以适应给定电压幅值。Un*14闭环系统静特点的定义？与开环系统比较有何特点？答（1）定义：表示闭环系统电动机转速与负载电流的稳态关系。（2）特点：1）闭环系统静特点能够比开环系统机械特点硬的多，2）若是比较同一N0的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小的多。3）当要求的静差率一准时，闭环系统能够大大提高调速范围。4）要获取上述三项优势，闭环系统必定设置放大器。15.为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭环调速系统中，当积分调治器的输入偏差电压U0时，调治器的输出电压是多少？它取决于那些因素？答：在动向过程中，当Un变化时，只要其极性不变，积分调治器的输出

13、Uc便素来增添；只有达到UnUn*，Un0时，Uc才停止上升；不到Un变负，c不会降落。当Un0时，Uc其实不是零，而是一个终值；若是nU不再变化，这个终值便保持恒定而不再变化，这是积分控制的特点。因此，积分控制能够使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。比率调治器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调治器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。诚然现在Un0，但历史上有过Un，其积分就有必定数值，足以产生稳态运行时需要的控制电压Uc。16转速电流双闭环系统中，转速调治器、电流调治器的作用?答：转速调治器和电流调治器的作用：转速调治器ASR的作用：1）转速n跟从转速给定电压变化，稳态

14、无静差。Un*突加负载时转速调治器ASR和电流调治器ACR均参加调治作用，但转速调治器ASR处于主导作用，对负载变化起抗扰作用。3）其输出电压限幅值决定同意最大电流值。电流调治器ACR的作用起动过程中保证获取同意最大电流。在转速调治过程中，使电流跟从其电流给定电压变化。Un*电源电压颠簸时实时抗扰作用，使电动机转速几乎不受电源电压颠簸的影响。当电动机过载、堵转时，限制电枢电流的最大值，进而起到安全保护作用。17转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调治器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为什么？答：当两个调治器都不饱和时，它们的输入偏差电压为零，转速调治器ASR的输出限幅电压Uim决定了电流给定电压的最大值；电流调治器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm.各变量的稳态工作点和稳态参数计算在稳态工作点上,n由给定电压U*n决定；ASR的输出量U*i由负载电流IdL决定18已知电流环的动向构造图以以以下列图所示，将该系统校正为典型型系统，确定电流调治器参数。（提示：取工程最正确=0.707时，KITi=0.5；注意小惯性环节降阶办理的条件11，Toi0.002,Ts0.0017）ciTsToi3解：（1）对动向构造图进行等效变换以以以下列图：（