電力拖動自動控制系統(tǒng)第四版課后答案解析

1、word 格式.資料習(xí)題解答 (供參考)習(xí)題二專業(yè).整理n n s解:d(1_s)-1000 0.02 (10 0.98) =2.04rpm2.2 系統(tǒng)的調(diào)速范圍是i00oi00 r：m in ，要求靜差率 s=2%, 那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是多少?系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04 rpm2.3 某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特性為n 0 max =1500r,： min，最低轉(zhuǎn)速特性為n 0min=150r. min，帶額定負(fù)載時的速度降落 en =15r. ； min，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降不變，試問系統(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d = nma

2、x 'n min(均指額定負(fù)載情況下)max f minn max = n0max匚 nn = 1500- 15=1485 n min 二 n ° min ?n n =150 -15 =135dnn=max min = 1485.135 =112)靜差率 s = ： n n . n0=15.150=10%2.4 直流電動機為pn =74kw,un=220v, in =378a, n z=1430r/min, ra=0.023 q 。相控整流器內(nèi)阻rrec=0.022 q 。采用降壓調(diào)速。當(dāng)生產(chǎn)機械要求s=20%時，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。如果s=30% 寸，則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少

3、？解： ce = (un -1 n ra ) n n =(220 - 378 0.023). 1430 = 0.1478v； rpm-n = in r.ce =378 (0.023 0.022) . 0.1478 = 115rpmd = n n s.： n(1-s)=1430 0.2115 (1 0.2) = 3.1d 二 n n s.： n(1-s)=1430 0.3115 (1-0.3) = 5.332.5 某龍門刨床工作臺采用v-m 調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動機，主電路總電阻r=0.18 q ,ce=0.2v ? min/r,求：(1) 當(dāng)電流連續(xù)時，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落.in n 為多少

4、？(2) 開環(huán)系統(tǒng)機械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜差率sn 多少？(3) 若要滿足 d=20,s < 5% 的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落.'.：n n 又為多少 ？解 ： n n =i n r ce =305 0.18. 0.2 = 274.5r/min(2) sn = ：n n . n 0 =2745 (1000 274.5) =21.5%(3) n = n n s.d(1 s) = 1000 0.0520 0.95= 2.63r/min2.6 有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，已知給定電壓u； =8.8v、比例調(diào)節(jié)器放大系數(shù)kp 二 2 、 晶閘管裝置放大系數(shù)ks =1

5、5 、 反饋系數(shù) y =0.7 。求： (1 )輸出電壓 ud ； ( 2 )若把反饋線斷開，ud 為何值？開環(huán)時的輸出電壓是閉環(huán)是的多少倍？(3)若*把反饋系數(shù)減至y =0.35 ，當(dāng)保持同樣的輸出電壓時，給定電壓u； 應(yīng)為多少？解： ( 1) u d =k p ksu； . (1 k p ks ) = 2 15 8.8 (1 2 15 0.7)=12v(2)ud =8.8 2 15 = 264v,開環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的22 倍(3)u； 二 ud (1 k p ks ),.k p ks=12 (1 2 15 0.35). (2 15) = 4.6v2.7 某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r

6、/mi n ? 150r/mi n，要求系統(tǒng)的靜差率s _5% ，那么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是 100r/min ，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有多大？解： 1 ) d 二 n n s/ ： n n 1 s10 =1500 2%/沁 98%n n =1500 2%/98% 10=3.06r/min2 ) k 工護 n op /. ： n ci 1=100/3.06 1 = 31.7word 格式.資料2.8 某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15 時，額定負(fù)載下電動機的速降為8 r/min ，如果將開環(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，調(diào)速范圍可以擴

7、大多少倍？解：n op = 1 k? .n ci = 1158 =128如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30, 則速降為：n ci = . ： n op /1 k = 128/ 1 30 =4.13rpm在同樣靜差率要求下，d 可以擴大 .)ncl1 /n c|2 =1.937倍2.9 有一 v-m 調(diào)速系統(tǒng)：電動機參數(shù)pn =2.2kw, u n =220v, i n =12.5a, n n =1500 r/min，電樞電阻 r>=1.5 q, 電樞回路電抗器電阻rl=0.8 q, 整流裝置內(nèi)阻 rec =1.0 q, 觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)ks=35 。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍d=20 ,靜差率

8、 s<=10%(1) 計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降a n op 和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降a nd 。(2) 采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。(3) 調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)un *=15v 時， i d =i n , n=n z ,則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)a 應(yīng)該是多少？(4) 計算放大器所需的放大倍數(shù)。解： (1)n = un - 1 n ra / ce=c e 二 220 -12.5 1.5 /1500 =201.25/1500 =0.134vmin/rn = un -i n r / c e= ?n:op =i nrt/c e =12.5 3.3/0.134 =307

9、.836r /mintin = n n s/ d 1 -si； i= 1500 10%(20*90%) = 8.33r/min所以， .： n ci =8.33r /minachpei(2)專業(yè).整理十word 格式.資料4- (4 )n 二 kp ksun -i d r/c el k = kun/ ： 1 klld r/c e1 k 1k =：n °p/ 譏 -1 = 307.836/8.33 -1 = 35.9551500 = 35.95505/a (1 +35.955) -12.5 7.3/ (0.134(1+ 35.955)二 -0.0096v min/ rk * c e 3

10、5.955* 0.134可以求得， k p14.34p ks*a35* 0.0096也可以用粗略算法：*15u n- 0.011500kp =kc e/k sc(, kp =35.955x0.134/(35x0.01) = 13.762.10 在題 2.9 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i dbl - 2in ，臨界截止電流i dcr 亠 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，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計算電流反饋放大系數(shù)。這時電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少

11、？解 ： (1) i dbi - 2i n = 25a， i dcr _1.2i n =15ai dcr - u com /r s 15 二 u com / r sidbl ：- u： u com /r s= 25 二 15 u com / r rs = 価u com -15 1.5二 22.5v（ r/3 ） = 1.0 1.5 0.8 /3=1.1rs （ r/3 ）（ 2） ' -專業(yè).整理不符合要求，取 rs= 1.t ，需加電流反饋放大器由于需要的檢測電阻值大，說明要求的電流信號值也大。要同時滿足檢測電阻小和電流信號大的要求，則必須采用放大器，對電流信號進(jìn)行放 大。為此，(3

12、 當(dāng) id ? i der 時，有n = k p ksu； /c e 1 k l kp kski rsid _ueom /c el k l rl d /c e 1=k p ksu： kju eom /c el k l r k p kskjrs id /c e1 k 1當(dāng) n=0 時，i dbl =k p ks u ：kiueom / r k p kskirs : u ： kueom / k r s25=15 16.5k /1.1ki ki =15/ 22.5 13.5 =1.362 22.11 在題 2.9 的系統(tǒng)中，若主電路電感l(wèi)=50mh 系統(tǒng)運動部分的飛輪慣量gd =1.6nm，整流裝置

13、采用三相零式電路，試判斷按題2-9word 格式.資料要求設(shè)計的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行？如要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，允許的最大開環(huán)放大系數(shù)是多少？解： l = 50mh, gd 2 =1.6nm2, r = 33 ,c 0.134v / rpm-1t =l/r = 0.05/3.3=0.015s2tm =gd 2 375ce cm =1.6 3.3 / 375 0.134 0.134 30/3.14=5.28/ 64.33 = 0.082s ts = 0.00333s2k cm ( t + ts )+ 盯 / 丁兀= 卩.082 咒(0.015 + 0.00333)+0.00333/(0.015

14、1* 0.00333r 2可-| 0.0015 0.00333 / 0.00004983= 30.52見與前面的 k>35.955 相矛盾，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，k 最大為 30.52 。2.12 有一個晶閘 - 電動機調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動機：pn =2.8kw ， u n = 220v ， i n =15.6a ， n n =1500" min ， ra =1.5q, 整流裝置內(nèi)阻 rrec =1 q , 電樞回路電抗器電阻rl=0.8 q, 觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)ks =35 。(1) 系統(tǒng)開環(huán)工作時，試計算調(diào)速范圍d - 30時的靜差率 s 值。(2) 當(dāng)

15、d - 30 ， s -10% 時，計算系統(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時山 =i n ， n=n n ，計算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù):丄和放大器放大系數(shù)k p 。解：ce 二 220 -15.6 1.5 /1500 =0.1311v min/ r(1) ： n op =i n r=/c e =15.6 3.3/0.1311 =392.68r/min nmin =1500 / 30 = 50s = ；： n o p/ 譏訕 = 392.68/ 392.68 50)= 88.7%(2)0.1 二：n / 丄 n 50:n =

16、 5 / 0.9二 5.56 r / min(3)專業(yè).整理n = k p ksu； /ce(1+ k )- 世 d /ce(1 +k)、k=k p ks/c e 1500 =k p ksu； /c e (1 +k)- (ry15.6yce(1 + k )、k =(a n °p/ 也 n ci ) 1 =(297.48/5.56) 1 =52.52.13 旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024 ,倍頻系數(shù) 4，高頻時鐘脈沖頻率f0 =1mhz，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)和高頻時鐘脈沖個數(shù)均采用16 位計數(shù)器， m 法測速時間為 0.01s ，求轉(zhuǎn)速 n =1500r/min和 n =150r/min

17、時的測速分辨率和誤差率最大值。word 格式.資料解分辨: 率 :m 1n = 1500r / min時， mnzt c= 97.7專業(yè).整理m 法：分辨率 q 二型1024604 1501.465r / minztc1024 4 0.01最大誤差率： n = 60m丄,ztc.10241500 4 1024 0嘰6060nzt c150 4 1024 0.01n = 150r / min時， m 16060二 102.41500r / min時，、 max %100% =100% =0.098%10241150r / min時，、 max % 100%100% =0.98%可見 m 法適合高

18、速。(2) t 法:n = 1500r / min時， qzn 21024 4 1500260f °-zn60 1 10 6 -1025 4 1500=171r/ min6=1.55r/m inzn ?1024 4 150260 1 10 6 -1024 4 150n = 150r / minq60f °-zn最大誤差率 :60,m 260 f 。znzm 2當(dāng) n =當(dāng) n =150r / min時 ， m 260 10 6777102460 10 611n =1500r/min時， max %100%100% =11.4%m 2 _19.77 111max %=n50r

19、/min100時，二十亍m 2 -1100 %=%可見 t 法適合低速習(xí)題二3.1 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u nm=15v ,門“ =1500r/min, i n=20a ，電流過載倍數(shù)為2,電樞回路總電阻 r=2q,ks=20 , ce=0.127v -min/，求：（ 1 ）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行在u n =5v , i ql =1 °a時，系統(tǒng)的 n、 un 、5 、ui 和 uc各為多少？ （ 2 ）當(dāng)電動機負(fù)載過大而堵轉(zhuǎn)時，uj 和 u c 各為多少 ?解： （ 1）n n =15v/1500rpm = 0.01v / rpm當(dāng)

20、u ； =5v,5v500rpm0.01v / rpm =uimdm空=0.3757 / a40 au iu c-i du=0.375*10=3.75v =uid0kse idl rksce； n dlksr0.127*50010*2= 4.175vn =500rpm,u= 5v,u j 討20= 3.75v,u c = 4.175v*(2)堵轉(zhuǎn)時 ,uidm=15/ ,d0cen i d ridm r40*2ksksks3.2 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個調(diào)節(jié)器asr acr 均采用pi 調(diào)節(jié)器。已知參數(shù)：電動機:pn =3.7kw , u n =220v , i n =20a, n

21、n=1000 r/min, 電樞回路總電阻r =1.5 q , 設(shè) u nm =u m ucm =8v ，電樞回路最大電流dm =40a, 電力電子變換器的放大系數(shù)k s =40 。試求 :（1） 電流反饋系數(shù)：和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)： ?。（2） 當(dāng)電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的u d0 , uj ,uj,uc 值。:_ uim解:1 )- 8v0.2v /a : -unm8v 0.008v / rpmi dm40an n1000rpm2) u d0=eidr 十 c°n nld 尺=40a*1.5" =60v這時:un =8v,un = 0, asr 處于飽和 ,輸岀最大電流給定

22、值。u j* =8v,u i =8v,uc 二 u do.' ks =60'40 =1.5vuc 應(yīng)如何變化？（3）電流由 40a 增加到 70a 時，試問 :（ 1 ）u i 應(yīng)u c 值由哪些條件決定 ?i"解：1 ）:u imi3.3 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 u=8v 時，主電路電流達(dá)到最大電流80a 。當(dāng)負(fù)載2)uc要有所增加。udc0 二 e idl r =c eh n3)取決于電機速度和負(fù)載大小。因為-i dlud0cenu cksks3.5(1)(2)某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型系統(tǒng)的

23、開環(huán)增益。計算過渡過程時間t si 型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)t=0.1s, 要求階躍響應(yīng)超調(diào)量和上升時間t(3) 繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。如果要求上升時間t r <0.25s, 則 k=? ，二 % =?因此當(dāng)電流從 40a=. 70a 時， u i 應(yīng)從 4v= ? 7v 變化。解：取 kt =0.69,= 0.6,” _%，= 9.5%(1)t r =3.3t = 0.33s(2)上升時間系統(tǒng)開環(huán)增益：k =0.69/t =0.69/0.1=6.9(1/ s)過度過程時間 := 6t = 6 0.1= 0.6s(3)如要求 t rt r = 2.4t = 2.4*0.1= 0.24s這時3

24、.6 有一個系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為w obj (s) 十10在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量匚%< 5%，要求設(shè)計一個無靜差系統(tǒng),0.01s - 1k =1/t =10,超調(diào)量 =16.3%解：按典型 i 型系統(tǒng)設(shè)計，選kt = 0.5,二 0.707,查表 3-1 ，得二 = 4.3%選 i 調(diào)節(jié)器， w(s) ,校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為w(s)1 10這樣， t = 0.01 ,k=10/.，已選 ktts(按線性系統(tǒng)考慮 )。試對系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)校正，決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。s (0.01s 1)0.5, 則 k= 0.5/t=50, 所 以 t =10 / k =10 / 50&

25、#177;，積0分2調(diào)s節(jié)器：1 1w (s)= = -k 13.7 有一個閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為w obj(s)s(ts 1)10要求校正為典型n 型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超s(0.02s 1)is 0.2s調(diào)量；二 %< 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)。解：應(yīng)選擇 pi 調(diào)節(jié)器， w pi (s) = kpi ?f，校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)w(s) = kpi (恥+ 1)一 k1 ，對照典型 " 型系isxss(ts+1)統(tǒng) ， k = k pi k1 / < ,. = ht , 選 h = 8 ，杳表 3-4 ，%=2

26、7.2%，滿足設(shè)計要求。這樣二 ht =8*0.02 = 0.16s，k8r -1 2 = 175.78,kpi = k. / q= 175.78*0.16 /10= 2.81 2h 2t22*8 2 *0.02213.8 在一個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，已知電動機的額定數(shù)據(jù)為：pn = ： 60 kw , un = 220 v ,i n =308 a , n n = 1000r/min , 電動勢系數(shù) ce =0.196 v min/r ,主回路總電阻 r =0.18 q , 觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)k s =35 。 電磁時間常數(shù) tl =0.012s, 機電

27、時間常數(shù) tm =0.12s, 電流反饋濾波時間常數(shù)t0i =0.0025s, 轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)t0 n =0.015s o 額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓 (u n* )n =10v, 調(diào)節(jié)器 asr acr 飽和輸出電壓 um* =8v,u cm =6.5v 。系統(tǒng)的靜、動態(tài)指標(biāo)為：穩(wěn)態(tài)無靜差 ，調(diào)速范圍 d=10, 電流超調(diào)量 門< 5% , 空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量cn < 10% 。試求：(1) 確定電流反饋系數(shù)b (假設(shè)起動電流限制在1.1| n 以內(nèi) )和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。(2) 試設(shè)計電流調(diào)節(jié)器acr, 計算其參數(shù) r, 、c、c°。i 畫出其電路圖 ，調(diào)

28、節(jié)器輸入回路電阻r)=40 k；".；。(3) 設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr,計算其參數(shù) rn 、cn 、s。(ro =40kq )(4) 計算電動機帶40% 額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量a no(5) 計算空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間。解： (1 )- um /i dm = 8v /(1.1*ln )= 8v /339a =0.0236v / a:=10/1000 = 0.01v min/ r( 2 )電流調(diào)節(jié)器設(shè)計確定時間常數(shù)： a） ts = 0.00333sb)t o =0.0025sc)tj = t0i ts =0.0025 0.00333= 0.00583s= 0.5/t“

29、=85.76s 1ki i r85.76 0.012 0.18= 0.224 。ki235 0.01731校驗等效條件： ?，ci =k i =85.76s111 = 101.01kia） 電力電子裝置傳遞函數(shù)的近似條件:3t s3 0.00333r = k j ro =0.224漢 40k =8.96 k,取 9 k.b ） 忽略反電勢的影響的近似條件:cig = j / r =0.012/(9 103 ) =1.33 f由此- 1c） c電0 流4t環(huán)0小i /r時0間=4常0數(shù).0的02近5/似40條10件 : 0.25 fa ci(3 )速度調(diào)節(jié)器設(shè)計可見滿足近似等效條件，電流調(diào)節(jié)器的

30、實現(xiàn)：選r0 =40k ，則:確定時間常數(shù)：a)電流環(huán)等效時間常數(shù)1/ k | :因為 k t 遲=0.5則 1/ k i =2t=2 0.00583 = 0.01166sb)ton = 0.015st=1/ kt=0.01166 0.015 = 0.02666s按照無靜差的要求，應(yīng)選用pi 調(diào)節(jié)器， 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因為二 j 乞 5% ，可按典型i 型系統(tǒng)設(shè)計，選用pi 調(diào)節(jié)器， w acr （ sh ki（ is ），電流調(diào) 節(jié)器參 數(shù)確定i 町 =0.012s, 選 kiti =0.5, k i2wasr ( 2sh) tkn ( n s 1)n s速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:n 二, h

31、 二 5,nn二 ht ” 二 0.1333kn2 5 2 0.026662-168.82s-(h 1)-cetm= 6 0.0236 0.196 0.12= - =6.941c - kn / ：'-i - k n n =168.82 0.1333 = 22.5sa） 電流環(huán)近似條件：- 淫 = - j-85.76=40.43s co cn3 也 30.00583b ） 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似 :1 ki 85.76 二 25.2s j 3 憶3 壯.015可見滿足近似等效條件。cn.6% =2*(鄂)(1 竽 f2g%m0x需轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗 （空載 z=0 ）=11.23%10%轉(zhuǎn)速

32、超調(diào)量的校驗結(jié)果表明，上述設(shè)計不符合要求。因此需重新設(shè)計。查表，應(yīng)取小一些的h，選 h=3 進(jìn)行設(shè)計按 h=3 ，速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定如下：芝口二 ht" 二 0.07998 skn =(h 1)/2h2t： =4/(2 9 0.026662) =312.656s，kn = (h 1) ： cetm /2h ： rtn = 4 0.0236 0.196 0.12/(2 3 0.01 0.18 0.02666)= 7.61校驗等效條件：cn = k n / j = k n n - 312.656 0.07998 = 25s/2 1/2a)1/3(k i /t i)- 1/ 3(85.76

33、/0.00583)-40.43scn1/2 1/2-1b)1/3(k i /t on )=1/3(85.76/0.015) = 25.2s&可見滿足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗：5= 2 72.2% 1.1 (308 0.18/0.196 1000) (0.02666 /0.129.97% : 10%轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗結(jié)果表明，上述設(shè)計符合要求。速度調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選r0 = 40k, 則 rn = k n r - 7.6 40 = 304k, 取 3 詠cn = n / 尺=0.07998/310 103 =0.258f con =4t) n/r 。=4 0.015/40 103 =1

34、.5 lf4) 40% 額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時6% =2 72.2% (1.1 -0.4) (308 0.18/0.196 100) (0.02666 /0.12) = 63.5%5) 空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間是：(書上無此公式 )idn _ cm (idm - idl ) dtgd 2 dnr(ire _ttl ,根據(jù)電機運動方程 :僅考慮起動過程的第二階段。t-rgd 2375二 o. 196 * 。12 * 1000= 0.385s(1.1*308 -0)*0.18dm - jl)_ (ii )gd 2 r _ dm _ dl)_ct ce r3.10 有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，主

35、電路采用三相橋式整流電路。已知電動機參數(shù)為：pn =500kw, u n =750v , i n =760a , n375 r/min，電動勢系數(shù) ce=1.82v min/r,電樞回路總電阻r=0.14 q , 允許電流過載倍數(shù)入=1.5, 觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)ks=75, 電磁時間常數(shù)t|=° . ° 3機1電s, 時間常數(shù) tm=0.112s, 電流反饋濾波時間常數(shù)t°i =0.002s, 轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)ton =° . °。2設(shè)s調(diào)節(jié)器輸入輸岀電壓um =u m= u nm =10v, 調(diào)節(jié)器輸入電 阻 r)=40k q 。設(shè)計

36、指標(biāo) :穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量< 5%, 空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量； n < 10% 電流調(diào)節(jié)器已按典型丨型系統(tǒng)設(shè)計 ，并取參數(shù) kt=0.5(2 )計算電流環(huán)的截止頻率(1)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu),并計算其參數(shù)。- 和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率? cn ，并考慮它們是否合理？解： (1)匕 100.00877v /aidm 1.5*760*:二丄 100.0267v min/r n n375電流調(diào)節(jié)器已按典型i 型系統(tǒng)設(shè)計如下：a)t s =0.00176s確定時間常數(shù)：b)t oi = 0.002sc)d = 0.00367 s電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因為<7 % 5%, 可按典型

37、 i 型系統(tǒng)設(shè)計，選用pi 調(diào)節(jié)器， w acrs)=k i ( ti s+1)/ t is, t | /t z i =0.031/0.00367=8.25<10電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：t i =t i=0.031s , ki tn = 0.5 , ki= 0.5/t ei =136.24 s -1kj 二 kr/ks ： =136.24 0.031 0.14/75 0.00877 =0.899-1校驗等效條件 ：3 ci =kj =136.24 sa)1/3ts=1/3 0.00167 = 199.6s，匕b)(1/t m tj1/2 =3(1/0.112 0.031)1/2 = 50.9

38、s'c)1/3(1/ts toi )1/2 =1/3(1/0.00167 0.002)1/2 = 182.39s匕可見滿足近似等效條件。電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選r)=40k , 貝 uri = k j r°= 0.899 40 = 35.96取 36 kg = r =0.031/36x10 3 =0.86afc0i =410" r0 =40.002/40 103 =0.2)f速度調(diào)節(jié)器設(shè)計確定時間常數(shù)：a)電流環(huán)等效時間常數(shù)1/k i :因為 ktei= 0.5 貝 u 1/k i =2t zi =2*0.00367=0.00734sb)b)ton =0.02sc)c)

39、t e n =1/k i +t °n=0.00734+0.02=0.02734s速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：按照無靜差的要求，應(yīng)選用pi 調(diào)節(jié)器，w sr s)= k n( t ” s+1)/ t ” s速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：t n =ht en ,選 h=5 ,貝 u t n =ht ?, =0.1367s,a 22-2kn =(h+1)/( 2h t en ) =6/2*25*0.02734=160.54 skn =(h+1) b c etm / ( 2ha rt e) = 6*0.00877*1.82*0.112/2*5*0.0267*0.14*0.02734=10.5-2校驗等效條件

40、：3cn =k/ 3 1 =k nt n =160.54*0.1367 =21.946 sa) 1/3(k1/2 1/2 -1i/t ei ) =1/3(136.24/0.00367)=64.22s >3 cnb) 1/3(ki/t on ) 1/2 =1/3(136.24/0.02)" 2=27.51s -1 >3 cn可見滿足近似等效條件。速度調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選r=40k ,貝 u rn =k n*r 0=1o.5*4o=42ok33由此 cn =t ” /r ” =0.1367/420*10=0.325f 取 0.33f c 0n =4t °n/r 0 =4

41、*o.o2/4o*1o=2f2）電流環(huán)的截止頻率是：3ci =k=136.24 s -1速度環(huán)的截止頻率是：3 cn =21.946 s -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)計特點。3.11 在一個轉(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)速給定信號最大值u nm* =15v 時,n=n n =1500 r/min; 電流給定信號最大值u h* =1ov 時,允許最大電流 i dm =30a, 電樞回路總電阻r=2q , 晶

42、閘管裝置的放大倍數(shù)ks =30 , 電動機額定電流in =20a , 電動勢系數(shù) ce =0.128v -min/r。現(xiàn)系統(tǒng)在 u n* =5v ,i dl =20a 時穩(wěn)定運行。求此時的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 n=? acr 的輸出電壓 uc =?(2) 當(dāng)系統(tǒng)在上述情況下運行時，電動機突然失磁 (叮 =0), 系統(tǒng)將會發(fā)生什么現(xiàn)象？試分析并說明之。若系統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來，則穩(wěn)定后 n=? u n=?u* =? u i=? i d=? u c =?(3)該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型"型系統(tǒng)設(shè)計， 且按 m min 準(zhǔn)則選擇參數(shù)，取中頻寬 h = 5, 已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)te n =0.05s , 求轉(zhuǎn)速環(huán)在

43、跟隨給定作用下的開環(huán)傳遞函數(shù) ，并計算出放大系數(shù)及各時間常數(shù)。(4 該系統(tǒng)由空載 (i dl =0) 突加額定負(fù)載時 ，電流 |d 和轉(zhuǎn)速 n 的動態(tài)過程波形是怎樣的？已知機電時間常數(shù)tm =0.05s, 計算其最大動態(tài)速降= n m ax 和恢復(fù)時間 t v。1)a = u* nm /n n =15/1500=0.01 vmin/rb = u* im /i dm = 10/30=0.33 v/au* n =5 v , n=u* n/ a =5/0.01=500 r/minu c=l dc /k s=(e+i d rz )/k s=(c en+i du rs)/ks=(0.128*500+20

44、*2)/30=3.467 v2) 在上述穩(wěn)定運行情況下，電動機突然失磁( =0 )則電動機無電動轉(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=0, u=0u*i=u* im =10 , ui =u* i =10=ii30addmu c=l i0 /k s=(e+i drs)/k s=(0+30*2)/30=2 v3) 在跟隨給定作用下，轉(zhuǎn)速環(huán)處于線性狀態(tài)，此時系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是：kn n s 1w n s 廠 s 2 tn s+ 1 )t n =ht sn =5*0.05=0.25ste n =0.05skn =(h+1)/2h2

45、t2 =6/2*25*0.052=48s-24) 空載突加額定負(fù)載時，轉(zhuǎn)速有動態(tài)降落。(p93,94)a e=2( 入-z) a n nten /t m =2*(1-0)*20*2/0.128*(0.05/0.05)= 625 r/minc b =2fkt=2i dn rtai /c et1 =2*20*2*0.05/0.128*0.05=625 r/min 最大動態(tài)速降： a n max =( a c max /c b )* a n b =81.2%*625 =507.5 r/min恢復(fù)時間： t習(xí)題五5.8 兩電平 pwm 逆變器主回路，采用雙極性調(diào)制時，用“1”表示上橋臂開通，“0" 表示上橋臂關(guān)斷，共有幾種開關(guān)狀態(tài)，寫出其開關(guān)函數(shù)。根據(jù)開關(guān)狀態(tài)寫出其電壓空間矢量表達(dá)式，畫出空間電壓矢量圖。解：兩電平 pwm 逆變器主回路 :采用雙極性調(diào)制時，忽略死區(qū)時間影響，用“1 ”表示上橋臂開通，“0 ”表示下橋臂開通，逆變器輸出端電壓:uasx -12ux型2sx =o“饕 2 )以直流電源中點o 為參考點jj2 、% 二 w a ubeuce)sasbscuau bucu su o000udu dud0222u i100udu dud2224 udu 2110ududud222udududu 3010點 u /222ud土u 4