電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-課后答案.

1、習(xí)題解答（供參考）習(xí)題二s=2%，那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是多系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 1000100 r/min，要求靜差率少？解：Ce (Un iNRa)/nN(220 378 0.023)/1430 0.1478V/rpm解:ns) 1000 0.0彳(10 0.98)2.04rpm系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04rpm。某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特性為n 0max 1500r/min，最低轉(zhuǎn)速特性為nomin150r/min，帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落nN 15r/min，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降不變，試問(wèn)系統(tǒng)能夠達(dá)到的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)允許的靜差率是多少?解：1）調(diào)速范圍nmax/nmin

2、 （均指額定負(fù)載情況下）nmaxn0maxnN1500 151485n minn0minnN150 15135D nmax /nmin1485/135 112)靜差率snn0 15/150 10%直流電動(dòng)機(jī)為PN=74kW,UN=220V , In=378A , nN=1430r/min , Ra= Q。相控整流器內(nèi)阻Rrec= Q。采用降壓調(diào)速。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械要求s=20%時(shí)，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。如果s=30%時(shí),則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少？n INR/Ce378 (0.0230.022)/0.1478 115rpmDnNS/ n(1s)1430 0.2/115 (10.2)3.1DnNS/ n(1

3、s)1430 0.3/115 (10.3)5.33工作臺(tái)采用 V-M系統(tǒng)。已知直流電動(dòng)機(jī)Pn60kW,UN220V , I N 305 A, nN 1000r/min，主電路總電阻 R= Q ,Ce=?min/r, 求:(1)當(dāng)電流連續(xù)時(shí),在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落nN為多少?開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率Sn多少?若要滿足D=20,s< 5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落nN又為多少？解：nNIN R/Ce 305 0.18/0.2274.5r/minSnnn0274.5/(1000274.5)21.5%nNS/D(1 s)1000 0.05/20 0.952.63r/min有一

4、晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，已知給定電壓Uu 8.8V、比例調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kp 2、晶閘管裝置放大系數(shù) Ks 15、反饋系數(shù)丫 =。求：（1）輸出電壓Ud ; （ 2）若把反饋線斷開(kāi)，Ud為何值？開(kāi)環(huán)時(shí)的輸出電壓是閉環(huán)是的多少倍？（3）若把反饋系數(shù)減至丫 =當(dāng)保持同樣的輸出電壓時(shí)，給定電壓Uu應(yīng)為多少?解：(1)Ud KpKsUU/(1 KpKs )2 15 8.8(1 2 15 0.7) 12V Ud 8.8 2 15264V ,開(kāi)環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的 22倍 Uu Ud(1 KpKs )/KpKs 12 (12 15 0.35)/(2 15) 4.6/某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是15

5、00r/min150r/min ,統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是 數(shù)應(yīng)有多大？要求系統(tǒng)的靜差率s 5%，那么系100r/min ,則閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍解： 1) D nN s/ nN 1 s101500 2%/ nN 98%nN1500 2% /98%10 3.06r / min2) Knop /nci1100 / 3.06 1 31.7某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為環(huán)放大倍數(shù)提高到 30，它的速降為多少？在同樣靜差率要求下，15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的速降為8 r/min，如果將開(kāi)調(diào)速范圍可以擴(kuò)大多少倍？解：nop1 Knci1 158 128如果將開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)提高到 30

6、,則速降為：nclnop /1 K128/ 130 4.13rpm在同樣靜差率要求下，D 可以擴(kuò)大nci1 /nci 21.937倍有一 V-M 調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù)樞回路電抗器電阻 RL= Q,整流裝置內(nèi)阻Rrec=Q觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) 滿足調(diào)速范圍D=2O ,靜差率S<=10%。（1）（2）（3）（4）Pn=, Un=220V, In=, nN=1500 r/min，電樞電阻 Ra=Q，電Ks=35。要求系統(tǒng)計(jì)算開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降A(chǔ)nop和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫(huà)出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)Un*=15V時(shí)，IcfIn, n

7、=nN ,則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)a應(yīng)該是多少?計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。nci 。解：（ 1 ）UN CeIN220Ra / Ce12.5 1.5 /1500 201.25/1500 0.134Vmin/ rUNnopININR / CeR /Ce 12.5 3.3/0.134 307.836r/minnN nNs/D 1 s 1500 10%(/ 20*90% ) 8.33r /min所以， nci8.33r /min+ *fl V+4廣1 +A Z 1LrpE41斗-4or(3)(4)n KpKsUn ldR/Ce1 K KUn/ 1K IdR/Ce 1 Knop /nci1307.836/8.

8、33 135.955150035.955 15/1 35.95512.53.3/ 0.134 135.9550.0096V min/K * C可以求得，KpeKs*也可以用粗略算法：r35.955* 0.13435* 0.009614.34Un Un n，Un1515000.01Kp KCe/KsKp35.9550.134/35 0.0113.76Idbi 2In，臨界截止電流在題的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉(zhuǎn)電流Idcr 1.2I N，應(yīng)該選用多大的比較電壓和電流反饋采樣電阻？要求電流反饋采樣電阻不超過(guò)主電路總電阻的1/3 ,如果做不到，需要增加電流反饋放大器，試畫(huà)出系統(tǒng)的原理

9、圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計(jì)算電流反饋放大系數(shù)。這時(shí)電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少?1 dbl2I N25A，I dcr1.2In15A1 dcrU com/Rs15 Ucom / Rs1 dblU：U com/Rs2515U com/ RsRsU com151.522.5V(R /3)1.01.50.8 /31.1 ,(R /3)解：(1)1.5(2)不符合要求，取R,1.1 ,需加電流反饋放大器由于需要的檢測(cè)電阻值大，信號(hào)大的要求，則必須采用放大器，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大。為此,取 Rs 1.1 ，則 Ucom Idcr Rs 15 1.116.5V說(shuō)明要求的電流信號(hào)值也大。要同時(shí)滿足檢測(cè)電阻小和

10、電流+廠f4(1)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速范圍D 30時(shí)的靜差率s值。(3) 當(dāng) Id Idcr 時(shí)，有n Kp KsUn/Ce 1 KKp ©KjRsld Ucom /Ce1 K Rld/Ce1 KKpKsUnKiUcom / Ce 1 KR Kp KsKiRsld/Ce1 K當(dāng)n=0時(shí),1 dblKpKs UnKiUcom / R KpKsKjRsUn KiUcom /KiRs2515 16.5/1.1 K Ki 15/ 22.513.51.36在題的系統(tǒng)中,2 2若主電路電感 L=50mH，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛輪慣量 GD =1.6Nm ，整流裝置采用三相零式電路，試判斷按題2-

11、9要求設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行？如要保證 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，允許的最大開(kāi)環(huán)放大系數(shù)是多少？解： L 50mH，GD21.6Nm2 , R 3.3, Ce 0.134V /rpmT L/R 0.05/3.30.015sTm GD2R / 375CeCm 1.65.28/64.330.082sTs 0.00333s3.3/ 375 0.134 0.134 30 /3.142KTm T TsTs /TTs20.0015 0.00333 / 0.00004983 30.520.0820.015 0.00333 0.003332 / (0.0151* 0.00333可見(jiàn)與前面的K相矛盾，故系統(tǒng)不穩(wěn)定

12、。要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行,K最大為。有一個(gè)晶閘-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動(dòng)機(jī):PN 2.8kW，Un 220V， In 15.6A，nN 1500r/min , Ra = Q,整流裝置內(nèi)阻Rrec=1 Q ,電樞回路電抗器電阻 Rl =Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks35。(2)當(dāng)D 30，s 10%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。(3)如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D 30，s 10%，在 U； 10V 時(shí) IdI606060n nN，計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)和放大器放大系數(shù)Kp。解:Ce220 15.6 1.5 /15000.1311V min/ r(1)nopginIN R /Ce 15.6 3

13、.3/0.1311 392.68r / min1500/30e50nop /n0 min392.68/ 392.68 5088.7%505/0.95.56r/minKp KsUn /Ce 1 K R Id / Ce 1 K Kp Ks/Ce/Ce 1 K152.51500 Kp KsUn/Ce 1 K R 15.6nop/ nci1297.48/5.56旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù) 1024,倍頻系數(shù)4，高頻時(shí)鐘脈沖頻率f0 1MHz，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)均采用16位計(jì)數(shù)器，M法測(cè)速時(shí)間為，求轉(zhuǎn)速n 1500r/min和n 150r/min時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差率最大值。解:(1)M法

14、：分辨率Q -60601.465r / min1024 4 0.01最大誤差率：n罟?n 1500r/min 時(shí)，M1nZTc601500 4 1024 0.011024n 150r / min 時(shí)，M1nZTc150 4 1024 O.。1102.41500r / min 時(shí)，max %100%M1100%10240.098%150r / min 時(shí)，max%100%Mi100%102.40.98%可見(jiàn)M法適合高速。（2） T 法：分辨率：n 1500r/min 時(shí),Zn260f0 Zn1024 4150026171r/min60 1 106 1025 4 1500n 150r / min

15、時(shí),Zn260 f0Zn601024 4 150261.55r /min106 1024 4 150最大誤差率： n 60 f0ZM2,M260 foZnn 1500r / min 時(shí),M260 1069.77n 150r/min 時(shí),M21024 4 150060 疇 97.71024 41500r / min 時(shí),max %1M2 1100%1 100%9.77111.4%150r/min 時(shí),max %1M2 1100%1一 100%97.7 11%可見(jiàn)T法適合低速習(xí)題二雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的ASR 和ACR均為PI調(diào)節(jié) 器，設(shè) 系統(tǒng)最大給定電壓Unm=15V，nN =1500r/min ,

16、I n =20A，電流過(guò)載倍數(shù)為 2,電樞回路總電阻 R=2 Q, Ks=20, Ce= min/r ,求：（1）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在 U n =5V, I dL =10A時(shí)，系統(tǒng)的n、Un、Ui、Ui和Uc各為多少？ （ 2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大而堵轉(zhuǎn)時(shí)，Ui和Uc各為多少?解：（1）因此當(dāng)電流從 40A70A時(shí)，U*應(yīng)從4V 7V變化。當(dāng)uP 5V,轉(zhuǎn)速 n W5V500rpm0.01V / rpmUiUcUimI dmIdUd0空 0.375V / A40A0.375*10E IdLRKsn 500rpm,U n3.75VCenNUiIdLR5V,Ui Ui0.127*50010*2203.75

17、V,Uc 4.175V4.175V堵轉(zhuǎn)時(shí)，UiIdm 15V ,UcUd0Cen懇KII d R I dmRKs40*220 4V電動(dòng)機(jī):在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR , ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。已知參數(shù):Pn = , Un =220V , In =20A, pin =1000 r/mi n ,電樞回路總電阻R = Q ,設(shè)U nmU imU cm =8V,電樞回路最大電流I dm =40A，電力電子變換器的放大系數(shù)Ks=40。試求:電流反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)解：1）2)Ud0當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的Ud0, Ui*,Ui,U c值。Uim1 dm竺 0.2V/A40A

18、I dl RCePnI dl RUnmPn8V一 0.008V / rpm1000rpm40A*1.560V這時(shí):Un8V,Un0 , ASR處于飽和，輸出最大電流給定值。Ui8V,Ui8V,UcUdo/Ks 60/401.5V在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器 ASR, ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)ASR輸出達(dá)到Uim =8V時(shí)，主電路電流達(dá)到最大電流 80A。當(dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A時(shí)，試問(wèn)：（1）U *應(yīng)如何變化？ （ 2）Uc應(yīng)如何變化？ （ 3）Uc值由哪些條件決定?解: 1)U-型 0.1V/AI dm 80A2) Uc要有所增加。3) Uc取決于電機(jī)速度和負(fù)載大小。因?yàn)閁d

19、o E IdlR CehN Idl RUUdcCen IdRC RKs某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。已知時(shí)間常數(shù)T=，要求階躍響應(yīng)超調(diào)量< 10%。(1) 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益。(2) 計(jì)算過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts和上升時(shí)間tr ；(3)繪出開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性。如果要求上升時(shí)間tr <,則K=? ,% =?解:取 KT 0.69,0.6, %9.5%(1)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益：K0.69/T 0.69/0.16.9(1/S)上升時(shí)間tr3.3T0.33S過(guò)度過(guò)程時(shí)間:6T6 0.10.6s如要求tr0.25s，查表3-1則應(yīng)取 KT 1,0.5,tr 2.4T2.4*0.10.24s 這時(shí)K 1/T

20、10,超調(diào)量=%。有一個(gè)系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為 Wobj(s)K1s 1在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量 器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。10，要求設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)靜差系統(tǒng)，0.01s 1%< 5% (按線性系統(tǒng)考慮)。試對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，決定調(diào)節(jié)解：按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選 KT 0.5,0.707,查表 3-1，得 %4.3%。1選1調(diào)節(jié)器，W(s) W校正后系傳遞函數(shù)為W(s)-s(0.01s10 ,這樣，T = 0.01, K=10/1)KTK = T=50,所以10/K 10/500.2S，積分調(diào)節(jié)器：W(s)有一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為10K1，要求校正為典 s(0.02s 1)型n型

21、系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量w 30% (按線性系統(tǒng)考慮)。試決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。WMS)s(Ts 1)解：應(yīng)選擇PI調(diào)節(jié)器，Wpi(S)Kp l(s D,校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)W(s)sKpi( s 1) K1ss(Ts 1)對(duì)照典型n型系統(tǒng),K KpK/ ,hT,選h = 8,查表3-4,%=27.2%,滿足設(shè)計(jì)要求。這樣 hT8*0.020.16s，h 1K 2h2T22*8 2*0.02 2175.78, KPI K / K1175.78*0.16 /102.81在一個(gè)由三相零式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：Pn 60 kW , U

22、n 220V , I n 308A , pin 1000r/min ,電動(dòng)勢(shì)系數(shù) Ce= V-mi n/r ,主回路總電阻R =Q ,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks =35O電磁時(shí)間常數(shù)Tl =,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=,(Un)N電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)T0i =,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)Ton =。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓 =10V,調(diào)節(jié)器 ASR , ACR飽和輸出電壓 Uim=8V,Ucm =o 系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，調(diào)速范圍D=10,電流超調(diào)量i < 5% ,空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn) 速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 n < 10%。試求:(1)確定電流反饋系數(shù)B (假設(shè)起動(dòng)電流限制在1.1| N以內(nèi))和

23、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。(2)試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器 ACR,計(jì)算其參數(shù)R,、C、COio畫(huà)出其電路圖，調(diào)節(jié)器輸入回路電 阻 R)=40 k o(3) 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR,計(jì)算其參數(shù)Rn、6、Cono (R0=40k Q )(4)計(jì)算電動(dòng)機(jī)帶40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量bno(5)計(jì)算空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間。Uim/ldm 8V /(1.1* In)8V/339A0.0236V / A10/1000(2)電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)0.01V min/ r確定時(shí)間常數(shù):a)Ts0.00333s電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定:因?yàn)閕 5%，可按典型b)Toic)T i0.0025sT0i Ts 0.0025 0.0

24、03330.00583sI型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用 PI調(diào)節(jié)器,Wacr(S)Ki( iS 1)iS電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：i T0.012s,選KiT i0.5,Ki 0.5/T i85.76s 1KI iR 85.76 0.012 0.18Ki Ks0.224 。35 0.0173校驗(yàn)等效條件：ci KI 85.76s 1a)電力電子裝置傳遞函數(shù)的近似條件:1 101.013 0.003333Tsc)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)的近似條件：丄/丄丄Jb)忽略反電勢(shì)的影響的近似條件:ci0.12 0.012 79.06S3VTsT0i3 V 0.00333 0.0025可見(jiàn)滿足近似等效條件，電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選R)

25、40 K，則:ci115.52s1ciRKiR0 0.224 40K 8.96K,取 9K.i/R 0.012/(9 103) 1.330.0025/40 103由此CiC0i4T0i / R040.25 F(3 )速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù)：a)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/ Ki :因?yàn)?KiT i0.5b)c)Ton1/ KI2t i0.015s1/KiTon2 0.00583 0.01166s0.01166 0.0150.02666s速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：按照無(wú)靜差的要求，應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器,Wasr(S)Kn( nS 1)速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:nsKnKncnhT n,取h5, nh 12h2T

26、2n(h 1) CeTmhT n 0.1333s2 52 0.026662168.82s26 0.0236 0.196 0.122h RT n2 5 0.010.18 0.02666校驗(yàn)等效條件6.94Kn/ 1 Knn 168.820.133322.5s 1a）電流環(huán)近似條件:cnb）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似：1 誓85.760.01525.2s1cn可見(jiàn)滿足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)（空載Z=0）Cn% 2*(卡竺)(Z)Cbn11.23%10%2 81.2% 1.1308 0.180.196 10000.026660.12轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果表明，上述設(shè)計(jì)不符合要求。因此需重新設(shè)計(jì)。 查

27、表，應(yīng)取小一些的 h，選h=3進(jìn)行設(shè)計(jì)。按h=3，速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定如下:n hT n 0.07998s0.18 0.02666) 7.6校驗(yàn)等效條件:cnKn / 1 Kn n 312.656 0.0799825s 1a) 1/3(KI /T i)1/21/2b) 1/3(KI /Ton)1/ 3(85.76/0.00583)1/21/21/3(85.76/0.015)25.2s40.43s 11cncnKn (h 1)/2h2T2n 4/(2 9 0.026662) 312.656s2Kn (h 1) CeTm/2h RT n 4 0.0236 0.196 0.12/(2 3 0.01可見(jiàn)

28、滿足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)：n 2 72.2% 1.1 (308 0.18/0.196 1000)(0.02666 /0.12)9.97%10%轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果表明，上述設(shè)計(jì)符合要求。7.6 40304K 取 310K。速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選 Rj 40K ,則Rn Kn R,n /Rn 0.07998/310 1030.258 F103 1.5 FCnCon 4Ton /R04 0.015/404） 40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)n%2 72.2% (1.1 0.4)5）空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間是:（書(shū)上無(wú)此公式）11r =Tk1-(308 0.18/0.196 100) (0.0

29、2666 /0.12)63.5%僅考慮起動(dòng)過(guò)程的第二階段。根據(jù)電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程：375GD2 dndt Te Tl,dndtCm( I dm I dL )2R(I dm IdL)GD75C gd2r(Idme 375CmCeRIdL)CTmtCeTmn所以：（C0.196*0.12*1000IdJR(1.1*3080)*0.180.385sPn有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，主電路采用三相橋式整流電路。已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為: =500kW LN =750V, In =760A, nn=375 r/min ，電動(dòng)勢(shì)系數(shù) Ce = min/r, 電樞回路總電阻 R=Q ,允許電流過(guò)載倍數(shù)入=,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的

30、放大倍數(shù)Ks=75,電磁時(shí)間常數(shù)Ti =,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=,電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)Toi =,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)Ton =。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓Uim；=Lim*= Um =10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻 R)=40k Qo(1)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并計(jì)算其參數(shù)。計(jì)算電流環(huán)的截止頻率ci和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率cn ,并考慮它們是否合理？解:Lim1 dm10 0.00877V / A1.5*760LnmnN設(shè)計(jì)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，電流超調(diào)量i < 5%，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 10% o電流調(diào)節(jié)器已按典型 I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并取參數(shù)KT= oa)TS確定時(shí)間常數(shù)： b)Toic)T i0.00

31、176s0.002s0.00367 s電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因?yàn)閐 % 5%可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用 PI調(diào)節(jié)器,WACR(s)=Ki( ts+1)/ ts,Ti/T刀=<10KiKITIR/Ks136.24 0.0310.14 / 750.00877 0.899校驗(yàn)等效條件： 3i=Ki= s-1a)1/ 3Ts 1/ 3 0.00167 199.6s 1 b)(1/ TmTl )1/2 3(1/ 0.112 0.031)1/2 c)1/ 3(1/ TsToi )1/2 1/ 3(1/ 0.00167 可見(jiàn)滿足近似等效條件。 電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選 R0=40K ，則ci50.9s 10

32、.002)1/2ci182.39s 1 ciRiKi R0 0.899 40 35.96 取 36KCiC0iTi / Ri 0.031/ 36 103 0.86 F 4T0i / R0 4 0.002/ 40 103 0.2 f速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù)：a) 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù) 1/Ki:因?yàn)镵iTE= 則1/Ki=2T刀=2*=b) b)Ton=C) C)TEn=1/K I+T on=+ = 速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定： 按照無(wú)靜差的要求，應(yīng)選用 Pi 調(diào)節(jié)器，WASR(s)=K n(tns+1)/tns 速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定： t=hTEn,選 h=5,則 t=hTEi=,KN=(h+1)/

33、(2h2T2En) =6/2*25*= s -2Kn=(h+1) 3CeTm/ (2h oRTE) = 6*2*5*=校驗(yàn)等效條件：Wcn = KN/o1 = K N t=* = s -2a) 1/3(Ki/Te)1/2=1/31/2=> wenb) 1/3(Ki/Ton)1/2 = 1/31/2=> wen 可見(jiàn)滿足近似等效條件。速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選Ro=4OK，則Rn=Kn*Ro=*4O=42OK由此 Cn= t/Rn=420*103= pF 取疔 Con=4Ton/Ro=4*4O*1O 3=2 疔2) 電流環(huán)的截止頻率是：wei=Ki= s-1速度環(huán)的截止頻率是：wen= s

34、-2從電流環(huán)和速度環(huán)的截止頻率可以看出， 電流環(huán)比速度環(huán)要快， 在保證每個(gè)環(huán)都穩(wěn)定的 情況下，再求系統(tǒng)的快速性，充分體現(xiàn)了多環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：t=Ti = , KiT E= , Ki=T E= s-1在一個(gè)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)V-M系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR ,電流調(diào)節(jié)器ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。(1)在此系統(tǒng)中,當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)最大值Unm*=15V時(shí),n=nn=1500 r/min;電流給定信號(hào)最大值Um =1OV時(shí)，允許最大電流ldm=3OA,電樞回路總電阻 R=2Q ,晶閘管裝置的放大倍數(shù)Ks=3O ,電 動(dòng)機(jī)額定電流IN =2OA ,電動(dòng)勢(shì)系數(shù) Ce = min/r。現(xiàn)

35、系統(tǒng)在Un =5V ,I dl =2OA時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行。求 此時(shí)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 n=? ACR的輸出電壓 UC =?(2)當(dāng)系統(tǒng)在上述情況下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)突然失磁(=0),系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象 ？試分析 并說(shuō)明之。若系統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來(lái) ，則穩(wěn)定后n=? U n=? U i =? U i=? I d=? U c=?(3)該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型n型系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，且按Mrmin準(zhǔn)則選擇參數(shù),取中頻寬h=5,已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)Te n =,求轉(zhuǎn)速環(huán)在跟隨給定作用下的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，并計(jì)算出放大系數(shù)及各時(shí) 間常數(shù)。(4)該系統(tǒng)由空載(ldL=O)突加額定負(fù)載時(shí)，電流Id和轉(zhuǎn)速n的動(dòng)態(tài)過(guò)程波形是怎樣的？已知機(jī)電時(shí)間常數(shù)T

36、m=,計(jì)算其最大動(dòng)態(tài)速降nmax和恢復(fù)時(shí)間tv。1) a= U* nm/nN =15/1500= Vmin/r護(hù) U* im/Idm = 1O/3O= V/AU*n =5 V , n=U* n/ of5/=500 r/minUc=U do/Ks=(E+I d Re)/Ks=(C en+IdLi Re)/Ks=*500+20*2)/30= V2) 在上述穩(wěn)定運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)突然失磁(=0)則電動(dòng)機(jī)無(wú)電動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速迅速下降到零，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很快達(dá)到飽和，要求整流裝置輸出最大電流Idm。因此，系統(tǒng)穩(wěn)定后，n=O, Un=OU* i=U* im =1O , Ui=U* i =1OId=Idm=3OAU

37、c=Udo/Ks=(E+l dRE)/Ks=(O+3O*2)/3O=2 V3) 在跟隨給定作用下，轉(zhuǎn)速環(huán)處于線性狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)是：WnST=hT 二11=5*=T En=KN=(h+1)/2h2T2=6/2*25*=48s-24) 空載突加額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)速有動(dòng)態(tài)降落。(p93,94)Anb=2( z) AnNT刀n/Tm=2*(1-0)*20*2/*= 625 r/minCb=2FK2T=2l dNRT刀nCeTm=2*20*2*=625 r/min 最大動(dòng)態(tài)速降：max=( Cmax/Cb)*b=%*625 = r/min恢復(fù)時(shí)間：tv=*=( p81表)習(xí)題五兩電平PWM逆變

38、器主回路，采用雙極性調(diào)制時(shí)，用“1”表示上橋臂開(kāi)通，“0”表示上橋臂關(guān)斷，共有幾種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，寫出其開(kāi)關(guān)函數(shù)。根據(jù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)寫出其電壓空間矢量表達(dá)式，畫(huà) 出空間電壓矢量圖。解：兩電平PWM逆變器主回路:A_O'2 2采用雙極性調(diào)制時(shí)，忽略死區(qū)時(shí)間影響，用“1 ”表示上橋臂開(kāi)通，“ 0”表示下橋臂開(kāi)通, 逆變器輸出端電壓:SaSBSCUaUbUcUsUo000Ud2Ud2Ud20Ui100Ud2Ud2Ud2啟U2110Ud2Ud2Ud2U3010Ud2Ud2Ud2U40112b22U5001222U6101仏22Ua2肘U71112220Ux2Ud2SxSxUxUd2(2Sx1)以直流電源中

39、點(diǎn)O為參考點(diǎn)Us(UaUBeUcej2 )空間電壓矢量圖:Ui當(dāng)三相電壓分別為 Ua。、UB。、Uco，如何定義三相定子電壓空間矢量Uao、U BO、U CO和 合成矢量Us，寫出他們的表達(dá)式。解：A,B,C為定子三相繞組的軸線，定義三相電壓空間矢量:A(ej0)忽略定子電阻的影響，討論定子電壓空間矢量Us與定子磁鏈 嘰的關(guān)系，當(dāng)三相電壓 UaoUBo、UCO為正弦對(duì)稱時(shí)，寫出電壓空間矢量Us與定子磁鏈Ws的表達(dá)式，畫(huà)出各自的運(yùn)動(dòng)UaoUaoUBOUboJUCOUcoej2UsUAOUBOUcoUaoUBoejUcoej2合成矢量:軌跡。解：用合成空間矢量表示的定子電壓方程式:UsRsisdU

40、s忽略定子電阻的影響,Usd嘰dtUsdt，即電壓空間矢量的積分為定子磁鏈的增量。 當(dāng)三相電壓為正弦對(duì)稱時(shí)，定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量Ussej( lt電壓空間矢量:j(itUs1se采用電壓空間矢量PWM調(diào)制方法，若直流電壓 Ud恒定，如何協(xié)調(diào)輸出電壓與輸出頻率的關(guān)系。解：直流電壓恒定則六個(gè)基本電壓空間矢量的幅值一定,輸出頻率Wi ,開(kāi)關(guān)周期To,3Nw1,Q Us “ U1 如 U2 U dToToToUs料氓，T0t1, t2,Tt1t2 ，零矢量作用時(shí)間增加,所以插入零矢量可以協(xié)調(diào)輸出電壓與輸出頻率的關(guān)系。T0t2兩電平PWM逆變器主回路的輸出電壓矢量是有限的，若期望輸出電壓矢量 Us的幅值小于直流電壓Ud，空間角度任意，如何用有限的 PWM逆變器輸出電壓矢量來(lái)逼近期望的輸出電壓矢量。解：兩電平PWM逆變器有六個(gè)基本空間電壓矢量，這六個(gè)基本空間電壓矢量將電壓空間矢量分成六個(gè)扇區(qū)，根據(jù)空間角度確定所在的扇區(qū)，然后用扇區(qū)所在的兩個(gè)基本空間電壓矢量分別作用一段時(shí)間等效合成期望的輸出電壓矢量。習(xí)題六6. 1按磁動(dòng)勢(shì)等效、功率相等的原則，三相坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣為2毎2C3/2丄2旦2現(xiàn)有三相正弦對(duì)稱電流iA lmCOS( t)，2 2iB ImCos( t -)，ic I