电力拖动自动控制系统习题答案版

第二章2-1：答：在制动阶段，VT1始终不导通。VT2导通期间，并能耗制动；VT2不导通期间，VD1续流，并回馈制动。2-2：由D100010；100nclnNs10000.02nN102.04rpm；D(1s)0.982-3：已知n0maxnmaxnN1500rpmn0minnminnN150rpmnNnmax，nN15rpm所以Dnmax15001511nmin15015snND11150.1nNnND148511152-4：Ce(UNINRa)/nN0.1478vmin/rnopIN(RaRs)/Ce3780.045/0.1478115.1rpmDnNs1430*0.23.1nN(1s)115.1*0.8DnNs1430*0.35.32nN(1s)115.1*0.72-5：nopINR/Ce3050.18/0.2274.5rpmsNnop/(nNnop)27.45%nclnNnNs10000.05s)202.63rpmD(10.952-6：KpKsUuUdcl12vKpKs1UdopKpKsUu264Udop/Udcl22UuKpKs14.6vKpKsUdcl2-7：D101/7nclnNnNs15000.057.9rpmD(1s)100.95Knop1100111.66ncl7.92-8：ncl180rpm，K15所以：nopncl1(K1)8016rpm1280rpm；如果：K30，则：ncl2nop1280rpm/3141.29rpm；K1nNsnNsDncl1由D1，D2则：280/41.292ncl1(1s)ncl2(1s)D1ncl22-9：1）Ce(UNINRa)/nN0.1342vmin/rnopIN(RaRrecRL)/Ce12.53.3/0.1342307.4rpmnclnNs15000.18.33rpmD(1s)200.9所以Knop1246.89135.9ncl8.332）系统原理图和静态结构框图见书中；*，所以U*nr3、4）方法一：由UnUnnnm/N15/15000.01min/vKpKCe/Ks13.77；3、4）方法二：由Kp[Ce(K1)nNINR]/KsUnm*14.2271KCe/KpKs0.0097。2-10：已知：IdcrUcom/RsIdbl(UcomUn*)/Rs由IdcrUcom/Rs1.2IN，Idbl(UcomUn*)/Rs2IN两式相加可得：Un*/Rs0.8IN进一步：RsUn*/0.8IN15/(0.812.5)1.5；所以：UcomRs1.2IN22.5v。要求Rs(RaRrecRL)/31.1，所以：设置电流反馈系数Kfi1.5/1.11.364，所以：Ucom22.5v1.1/1.516.5v，Rs1.1。电流截止负反馈的单环速度闭环系统原理图和静态结构图略。另一种方法求Rs：由静特性可知：n[KpKsUnm*KpKs(IdblRsIdcrRs)RIdbl]/Ce(K1)0，堵转时可知，Rs[Unm*(RIdbl/KpKs)]/(IdblIdcr)，与前方结果一致！2-11：TmGD2R/375CeCm0.0819s，TlL/R0.0152s，Ts0.00333s所以：Kcr[Tm(TlTs)Ts2]/TlTs30.2。因为稳态要求K35.9，而稳定性要求2/730.2；所以系统不稳定。如果系统要稳定，则K30.2。2-12：Ce(UNINRa)/nN0.1311vmin/rnopINR/Ce15.63.3/0.2392.7rpmsnND392.7300.88711500392.7nNnND30nclnNs15000.1D(1s)305.56rpm0.9Unm*/nN0.0067vmin/rKnop1392.7169.6ncl5.56所以：KpKCe/Ks69.60.1311/0.00673538.9另一种方法：nN(KpKsUnm*INR)/[Ce(K1)]可知：Kp[Ce(K1)nNINR]/KsUnm*39.8；KCe/KpKs0.00662-13：1：M法测速时：n1500rpm有公式：n 60M1/ZTc，可知：所以：Q 60/ZTc 1.4648，当n 150rpm

M1 nZTc/60 1024max 1/M1 9.7656104有公式：n 60M1/ZTc，可知：M1 nZTc/60 102.4所以：Q 60/ZTc 1.4648， max 1/M1 9.76561032：T法测速时：n1500rpm有公式：n 60f0/ZM2，可知：M2 60f0/Zn 9.7656所以：Q Zn2/(60f0 Zn) 171.1， max 1/(M2 1) 0.1141n150rpm有公式：n60f0/ZM2，可知：M260f0/Zn97.656所以：2/(60)1.5519，Znf0Znmax1/(M21)0.01141Q3/7第三章3-1：Unm*/nN15/15000.01vmin/rn5v/500r/minUnUn*5vUiUi*IdIdLUc(CenIdLR)/Ks4.175vUi*Uim*IdmUcIdmR)/Ks4v3-2：Unm*/nN0.008vmin/rUim*/Idm0.2v/A；Ud0IdmR401.5v60v；Ui*Uim*8v；Ui8v；UcUd0/Ks60/401.5v；3-3：Id由40A变到70A时，Ui*由4v变到7v；Uc (Cen IdlR)/Ks，增大；由当时的速度和负载决定。3-4：由于Te0.75Cm2IN1.5CmINTLCmIN，所以：1：nnN，电动机的速度将首先下降（因为电磁转矩突然变小），然后由于电流上升最大值导致Te1.5CmINTLCmIN，电动机速度经过闭环系统调节，又回到给定转速，此时Te(3/4)Cm(4/3)INTLCmIN；电动机的励磁变化相当于扰动，并且在速度环所包围的前向通道上，所以系统能够调节。2：速度调节完之前，ASR将饱和输出Ui*Uim*IN；速度调节完之后，ASR将线性输出Ui*(4/3)IN。3：速度调节完之前，UiId稍小于Ui*Uim*IN，速度调节完之后，UiId等于Ui*(4/3)IN；4：Uc(CenNINR)/Ks下降为Uc((3/4)CenN(4/3)INR)/Ks；5：Ud0(CenNINR)下降为Ud0((3/4)CenN(4/3)INR)；6：速度调节完之前，Id稍小于INIdm，速度调节完之后，Id等于(4/3)IN；3-5：1）又题意，查表2-2可知：KT0.69，所以K6.9；2）查表2-2可知：ts6T0.6s；tr3.3T0.33s。3tr0.252.5T，查表2-2可知K10，16.3%。）频率特性图略，由4/73-6：由题意：调节器设计为积分调节器G21/s,而固有系统G010/(0.01s1)(10/)KI，因为5%，查表2-2可知：所以G11)s(Tiss(0.01s1)KITi0.5，得到KI50；又因为KI10/50，所以1/5。3-7：由题意：调节器设计为比例积分调节器G2Kn(ns1)/ns,而固有系统G010/(0.02s1)，所以G1(10Kn/n)(ns1)KN(ns1)，因为30%，查s2(0.02s1)s2(Tns1)表2-6可知：h7。所以：nhTn0.14s，KN(h1)/(2h2T2n)204.1，KnKNn/102.86。3-8：1）Unm*/nN0.01vmin/rUim*/Idm0.0173v/A；2）电流调节器设计：①确定时间常数：Ts3.33103s，Toi2.5103s，Tl0.012s，TiTsToi5.83103s②ACR结构选择：G2Ki(is1)/is③确定参数：iTl0.012s，因为i5%，查表2-2可知：KITi0.5，得到KIci86.2，所以KiKIiR/Ks0.224④校验近似条件（1）电力电子变换器滞后的近似处理ci85.761/3Ts100------成立（2）忽略反电势对电流环影响的近似处理ci85.7631/(TmTl)79------成立（3）小惯性群的近似处理ci85.7611/(TsToi)115.5------成立3⑤所以：电路图略，RiKiR08.97k9k，Cii/Ri1.338F1.4FCoi4Toi/R00.25F0.25F5/73）速度调节器设计：①确定时间常数：TTTs，Tsn2ion0.0267m0.12②ASR结构选择：G2Kn(ns1)/ns③确定参数：h5时，n2(Cmax)(Z)nNTn281.2%1.1282.850.0267/(10000.12)11.2%10%Cbn*Tm不成立；当h4时，n2(Cmax)(Z)nNTn277.5%1.1282.850.0267/(10000.12)10.7%10%Cbn*Tm不成立；h3时，n2(Cmax)(Z)nNTn272.2%1.1282.850.0267/(10000.12)9.99%10%Cbn*Tm成立；所以：hTs，22，nn0.0801KN(h1)/(2hTn)311.7KnKNnCeTm/(R)7.7，cnKNn25④校验近似条件（4）小惯性群的近似处理cn251KI/Ti40------成立3（5）电流环的降阶近似处理cn251KI/Ton25.2------成立3⑤所以：电路图略，RnKnR0308k310k，Cnn/Rn0.26F0.26FCon4Ton/R01.5F1.5F4）n2(Cmax)(Z)nNTn281.2%(1.10.4)282.850.0267/(1000.12)63.6%Cbn*Tm5）t2CeTmn*/[(IdmIdl)R]0.386s6/73-9：略3-10：1）Unm*/nN0.0267vmin/rUim*/Idm0.00877v/A；2）电流调节器设计：103s，Toi2103s，TiTsToi3.67103s确定时间常数：Ts1.67确定参数：因为i5%，查表2-2可知：KITi0.5，得到KIci136.2，所以KiKIiR/Ks0.93）速度调节器设计：TTTsTs①确定时间常数：，n2ion0.0273m0.12②ASR结构选择：G2Kn(ns1)/ns③确定参数：h5时，n2(Cmax)(Z)nNTn9.25%10%成立；Cbn*Tm所以：nhTns，KN(h22160，0.136711)/(2hTn)KnKNnCeTm/(R)10.46，cnKNn22④校验近似条件（6）小惯性群的近似处理cn221KI/Ti64------成立3（7）电流环的降阶近似处理cn221KI/Ton27------成立3⑤所以：RnKnR0420k420k，Cnn/Rn0.33F0.33FCon4Ton/R02F2F4）电流环的截止频率：ci136.2，速度环的截止频率：cn22，合理！3-11：1）由Unm*15vUn*5vnN1500rpmn500rpmUc(CenIdlR