第四章-課后習題

1、課后思考題4.14.9總結轉速閉環(huán)轉差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，若設置不當，會產生什么影響？一般說來，正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉速閉環(huán)轉差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的內環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？答：轉差頻率控制的規(guī)律為：（1）在范圍內，如果氣隙磁通保持不變，轉矩Te基本上與s成正比。（2）定子電流不同時，按照一定的函數(shù)關系控制定子的電壓和頻率，可以保持氣隙磁通恒定。若設置不當，則氣隙磁通無法保持恒定，控制將出現(xiàn)紊亂。因為轉差頻率控制的被控量是頻率差s，在外環(huán)通過負反饋控制已經實現(xiàn)控制要求，在內環(huán)控制中，因為輸出量要控制定子的實際頻率，而才能得到實際的頻率值1，因此需采用正反饋相加，由于內環(huán)調解器不是

2、普通的PI調解器，輸出不受正反饋的影響，引起的擾動可通過外環(huán)進行調節(jié)，所以系統(tǒng)能實現(xiàn)穩(wěn)定要求。課后習題:4.1 一臺三相鼠籠異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：額定電壓，額定轉速，額定頻率，定子繞組為Y 聯(lián)接。由實驗測得定子電阻 ， 定子漏感， 定子繞組產生氣隙主磁通的等效電感，轉子電阻， 轉子漏感， 轉子參數(shù)已折算到定子側 ， 忽略鐵芯損耗 。（ 1 ）畫出異步電動機 T 形等效電路和簡化電路。（ 2 ）額定運行時的轉差率，定子額定電流和額定電磁轉矩。（ 3 ）定子電壓和頻率均為額定值時，理想空載時的勵磁電流。（ 4 ）定子電壓和頻率均為額定值時，臨界轉差率和臨界轉矩，畫出異步電動機的機械特性。解:(1

3、) (2) 額定運行時由于額定轉速,同步轉速額定運行時的轉差率由異步電動機T形等效電路可得轉子相電流幅值氣隙磁通在定子每相繞組中的感應電動勢 額定運行時的勵磁電流幅值由異步電動機簡化電路,額定運行時的定子額定電流幅值額定電磁轉矩(3) 定子電壓和頻率均為額定值時，理想空載時的勵磁電流(4) 定子電壓和頻率均為額定值時，臨界轉差率臨界轉矩異步電動機的機械特性:4.2異步電動機參數(shù)如4.1題,若定子每相繞組匝數(shù),定子基波繞組系數(shù),定子電壓和頻率均為額定值.求:(1)忽略定子漏阻抗,每極氣隙磁通量和氣隙磁通在定子每相中異步電動勢的有效值。(2)考慮定子漏阻抗,在理想空載和額定負載時的和。(3)比較上

4、述3種情況下和的差異，并說明原因。解(1)忽略定子漏阻抗，氣隙磁通在定子每相中異步電動勢的有效值每極氣隙磁通量（2）考慮定子漏阻抗,理想空載時勵磁電流 ：額定負載時4.3接上題(1)計算在理想空載和額定負載時的定子磁通和定子每相繞組感應電動勢。(2)計算轉子磁通和轉子繞組中的感應電動勢（折合到定子邊）。(3)分析與比較在額定負載時, 的差異, 的差異,并說明原因。解：(2) 或4.5異步電動機參數(shù)同4.1題，輸出頻率f等于額定頻率fN時，輸出電壓U等于額定電壓U N，考慮低頻補償，若頻率f =0，輸出電壓U =10%UN。（ 1 ）求出基頻以下電壓頻率特性曲線U=f(f)的表達式，并畫出特性曲

5、線。（ 2 ）當f=5H z和f =2Hz時，比較補償與不補償?shù)臋C械特性曲線，兩種情況下的臨界轉矩Temax 。解 ： （ 1 ）U N =220(A)斜率4.7兩電平 PWM 逆變器主回路，采用雙極性調制時，用”1”表示上橋臂開通，”0” 表示上橋臂關斷，共有幾種開關狀態(tài)?寫出其開關函數(shù)。根據(jù)開關狀態(tài)寫出其電壓矢量表達式，畫出空間電壓矢量圖。解：4.10采用電壓空間矢量PWM控制方法，若直流電壓Ud恒定，如何協(xié)調輸出電壓與輸出頻率的關系？答：由正六邊形性質有。要保持正六邊形定子磁鏈不變，必須使為常數(shù)，即變頻的同時必須調節(jié)直流電壓。插入零矢量，使有效工作矢量的作用時間僅為，其余的時間用零矢量來

6、補。在弧度內，定子磁鏈矢量增量為: k=1,2,3,4,5,6正六邊形定子磁鏈的最大值為: 因此,在直流電壓不變的條件下,要保持恒定,只要使為常數(shù)即可。零矢量的插入有效的解決了定子磁鏈矢量幅值與旋轉速度的矛盾，也即在直流電壓恒定時很好的協(xié)調了輸出電壓與輸出頻率的關系。4.13論述轉速閉環(huán)轉差頻率控制的基本特點，實現(xiàn)方法以及系統(tǒng)優(yōu)缺點。答：轉速閉環(huán)轉差頻率控制的基本特點即優(yōu)點有：轉差角頻率與實測轉速相加后得到定子頻率，在調速過程中，實際頻率隨著實際轉速同步地上升或下降，有如水漲而船高，因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。同時，由于在動態(tài)過程中轉速調節(jié)器ASR飽和，系統(tǒng)以對應于的最大轉矩啟、制動，并限制了最大電流，保證了在允許條件下的快速性。實現(xiàn)方法：使ASR的輸出信號為轉差頻率給定，與實測轉速信號相加，即得定子頻率給定信號，即，由和定子電流反饋信號從微機存儲的函數(shù)中查得定子電壓給定信號，用和控制PWM電壓型逆變器，即得異步電動機調速所需的變壓變頻電源。缺點：（1）轉差頻率控制系統(tǒng)是基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的，所謂的“保持磁通恒定”的結論只在穩(wěn)態(tài)下成立，在動態(tài)中難以保持磁通恒定，這將影響到系統(tǒng)的動