《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》答案(全)

電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》答案(全)相關(guān)答案整理2-4為什么PWM-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)比晶閘管電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)性能？答：PWM開關(guān)頻率高，響應(yīng)速度快，電流容易連續(xù)，系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。2-1試分析有制動(dòng)通路的不可逆PWM變換器進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，兩個(gè)VT是如何工作的？答：制動(dòng)時(shí)，由于Ug1的脈沖變窄而導(dǎo)致id反向時(shí)，Ug2變正，于是VT2導(dǎo)通，VT2導(dǎo)通，VT1關(guān)斷。2-2調(diào)速范圍和靜差率的定義是什么？調(diào)速范圍，靜態(tài)速降和最小靜差之間有什么關(guān)系？為什么脫離了調(diào)速范圍，要滿足給定的靜差率也就容易得多了？答：生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速nmaxnminnmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比叫做調(diào)速范圍，用字母D表示，即：D負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)，所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落nN與理想空載轉(zhuǎn)速nOmin之比，稱為系統(tǒng)的靜差率S,即：snNn0min調(diào)速范圍，靜差速降和最小靜差之間的關(guān)系為：DnNsnN(1s)由于在一定的nN下，D越大，nmin越小nN又一定，則S變大。所以，如果不考慮D,則S的調(diào)節(jié)也就會容易，2-3.某一調(diào)速系統(tǒng)，測得的最高轉(zhuǎn)速特性為nOmax1500r/min，最低轉(zhuǎn)速特性為n0min150r/min，帶額定負(fù)載的速度降落 nN15r/min,且不同轉(zhuǎn)速下額定速降nN不變，試問系統(tǒng)能夠達(dá)到的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)允許的靜差率是多大？解Dnmaxnminnn0minn0maxnNn0minnN*****10%1500*****1511s2-7閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500——150r/min,要求系統(tǒng)的靜差S=2%,那末系統(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？1，Dnmaxnmin***-*****10則nnNSD(1S)15002%10(12%)3.06r/min2，nopnclK1則K1003.06131.72-8某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的速降為8r/min，如果將開環(huán)放大倍數(shù)他提高到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(kuò)大多少倍？K115;K230;K1ncl1;K2ncl2同樣負(fù)載擾動(dòng)的條件下ncl2K11K21ncl1n與開環(huán)放大倍數(shù)加15130184r/min1成反比，則（K11）（/K21）ncl2/ncl1同樣靜差率的條件下調(diào)速范圍與開環(huán)放大倍數(shù)加1成正比（K11）（/K21）Dcl1/Dcl2Dcl2Dcl1K21K113011511.94思考2-12轉(zhuǎn)速單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有那些特點(diǎn)？改變給定電壓能否改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？為什么？如果給定電壓不變，調(diào)節(jié)測速反饋電壓的分壓比是否能夠改變轉(zhuǎn)速？為什么？如果測速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無克服這種干擾的能力？答：1）閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍。為此，所需付出的代價(jià)是需增設(shè)電壓放大器以及檢測與反饋裝置。2）能。因?yàn)閚kpksUn*Ce（1k）RIdCe（1k），由公式可以看出，當(dāng)其它量均不變化時(shí)，n隨著Un的變化*而變化能。因?yàn)檗D(zhuǎn)速和反饋電壓比有關(guān)。不，因?yàn)榉答伩刂葡到y(tǒng)只對反饋環(huán)所包圍的前向通道上的擾動(dòng)起抑制作用，而測速機(jī)勵(lì)磁不是。1-9在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng)電壓、負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，電樞電流、電樞電阻、測速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁各量發(fā)生變化時(shí)，都會引起轉(zhuǎn)速的變化，問系統(tǒng)對于上述各量有無調(diào)節(jié)能力？為什么？答：系統(tǒng)對于上述各量中電網(wǎng)電壓、負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，電樞電流、電樞電阻、有調(diào)節(jié)能力。因?yàn)樗鼈冊陂]環(huán)系統(tǒng)的前向通道中，對于測速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁各量發(fā)生變化沒有調(diào)節(jié)能力。因?yàn)樗辉陂]環(huán)系統(tǒng)的前向通道中。2—10在題1—10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Idbl2IN,臨界截止電流Ider1.2IN,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阻的1/3，如果做不到，需要加電流反饋放大器，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計(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？解：(1)Idbl2IN212.525AIder1.2IN1.212.515A則UeomIderRs15RsIdbl35(1515Rs)(1.21.5)11.635Rs*KpKs(UnUeom)RKpKsRs*(142)025(由142式)也可(由143)式得：Idbl(UnUeom)Rs(143)；251515RSRSRs1.461.5UcomIdcrRs15Rs151.522.5系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖（給它畫出圖）（2）顯然采樣電阻大于主電路2.7*1/3倍，所以增加電流反饋放大器后：新的采樣電阻：RsI13R13（1.21.5）0.9可選0.5歐姆電流反饋放大系數(shù)：KfiRsRsI1.50.5I3新的比較電壓：UcomIdcrRs15Rs150.58.5V所以加上的電流反饋放大器的放大倍數(shù)為31-12某調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖所示，已知數(shù)據(jù)如下：電動(dòng)機(jī)PN18KW;UN220V;IN94A;nn1000r/min;Ra0.15Pn=18KW,Un=220V,In=94A，整流裝置內(nèi)阻Rrec0.3觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)KS40。最大給定電壓Unm15V，當(dāng)主電路電達(dá)到最大值時(shí)，整定電流反饋電壓Uim10V。設(shè)計(jì)指標(biāo)：要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D=20,靜差率SW10%,Idbl1.5IN,Idcr1.1IN。試畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，并計(jì)算：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)8。調(diào)節(jié)器放大系數(shù)KP。電阻R1的數(shù)值。(放大器的輸入電阻R020K) (4)電阻R2的數(shù)值和穩(wěn)壓管VS的擊穿電壓值。解：(1)nclnNSD(1S)10000.12009100/185.56r/minCeUNINRanN220940.151000INRCe940.450.20590.*****Vmin/rnop205.44r/minKnopncl1205.45.56135.95(取36)同1-10可得a=0.0145⑵KK35.950.014540/0.205912.8(取13)pKS/CeR1KpR01320260kIdbl1.5IN1.594141A；Idcr1.1IN1.194103.4A；當(dāng)主電路電流最大即為Idbl時(shí)，Uim10V而當(dāng)主電路電流為Ider時(shí)，Ui為：UimIdblUiIderUiUimIderIdbl10103.41417.33V此時(shí)電流反饋起作用，穩(wěn)壓管的擊穿電壓Uvs可根據(jù)Ui確定取稍大值：Uvs7.4V當(dāng)主電路的電流增大到Idbl時(shí)，為起到保護(hù)作用應(yīng)使流過R2的電流IR2等于流過R0的電流，以使電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速降落。此時(shí)：IR2UnmR0*15200.75mA;R2UimUvsIR2107.40.753.47kQ(取3.5kQ)系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖思考2—15在電壓負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)下列參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用，為什么？放大器的放大倍數(shù)Kp(2)供電電網(wǎng)電壓(3)電樞電阻Rs電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流(5)電壓反饋系數(shù)a答：3)電樞電阻，4)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，(5)電壓反饋系數(shù)a無調(diào)節(jié)作用。因?yàn)榉答伩刂葡到y(tǒng)所能抑制的只是被反饋包圍的前向通道上的擾動(dòng)。1—14有一個(gè)V-M系統(tǒng)已知:電動(dòng)機(jī)：(15分)PN2.8KW;UN220V;IN15A;nN1500r/min;Ra0.15,Ra=1.5整流裝置內(nèi)阻(15分)Rrec1,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)KS35。系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速范圍D=30時(shí)的靜差率s值；⑵當(dāng)D=30,S10%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,S10%在，Un10V,IdIN,nnN計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)a和放大器放大系數(shù)Kp;*(4)如將上述調(diào)速系統(tǒng)改為電壓負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng),仍要求在Un10V,IdIN,nnN并保持系統(tǒng)原來的開環(huán)放大系數(shù)K不變，試求在D=30時(shí)的靜差率。*解：(1)CeUNINRanNRIdNCe22015.61.515000.131Vmin/r(原來多加了1)nop(11.5)0.131297.7r/minnn0min297.750297.785.61%當(dāng)D=30,S=10%時(shí)計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降nclnNSD(1S)1500*0.130(10.1)5.56r/minKnopncl1297.75.56152.54求取的方法同1-10可得=0.00652Vmin/rKpKKS/Ce52.540.00652*35/0.13130.16(取30)改為電壓負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)轉(zhuǎn)速降落為：nclINRrecCe(1K)IN(Ra)Ce10.131(152.54)1.50.1322.224178.6180.825rmin當(dāng)調(diào)速D范圍不變時(shí)靜差率為：sclDnNnNDnN30180.*****30180.8100%78.35%顯然比速度反饋系統(tǒng)在調(diào)速范圍不變的情況下靜差率大的多，但比無反饋系統(tǒng)靜差率小了思考2-13.為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的?在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)中,當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓U0時(shí),調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少?它取決于那些因素?*答：使用積分控制時(shí)可以借助積分作用，使反饋電壓Un與給定電壓Un相等，即使Un為零UC—樣有輸出，不再需要Un來維持UC,由此即可使輸出穩(wěn)定于給定值使調(diào)速系統(tǒng)無靜差。當(dāng)Un0時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出為電壓UC，是對之前時(shí)刻的輸入偏差的積累。它取決于Un的過去變化，當(dāng)Un為正UC增加，當(dāng)Un為負(fù)UC下降，當(dāng)Un為零時(shí)UC不變。思考2-14在無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測速發(fā)電機(jī)精度的影響?試說明理由;答：在無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度同樣受給定電源和測速發(fā)電機(jī)精度的影響。無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)只是消除了誤差，使輸出的轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定于給定的轉(zhuǎn)速。但是，這種系統(tǒng)依然屬于反饋控制系統(tǒng)，只能抑制被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動(dòng)，對于其他環(huán)節(jié)上的精度影響無可奈何。18.采用比例調(diào)節(jié)器控制的電壓負(fù)反饋系統(tǒng),穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的速度是否有靜差?為什么?試說明理由;答：有靜差。電壓負(fù)反饋系統(tǒng)中是在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，CenIaRaUd0忽略了轉(zhuǎn)速的降落認(rèn)為電樞電壓正比于轉(zhuǎn)速，而實(shí)際上是電樞電壓無靜差，從公式中可以看出速度的降落是不能消除的。因?yàn)檎{(diào)節(jié)器的輸出是電力電子變換器的控制電壓UCKPUn。所以只要電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行，就必須有控制電壓UC，因而也必須有轉(zhuǎn)速偏差電壓Un。第三章習(xí)題答案思考3-6在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，若改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)行不行？改變電力電子變換器的放大倍數(shù)Ks行不行？改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)行不行？若要改變電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)節(jié)系統(tǒng)中的什么參數(shù)？*答：改變轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)給定電壓Un，改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)Kn不行，改變Ks也不行，改變行。改變堵轉(zhuǎn)電流調(diào)電流反饋系數(shù).思考3-7轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么？答：兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓均為0如果不為0則Uc和Ui繼續(xù)變化，就不是穩(wěn)態(tài)。*轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出電壓為：U*iId電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓為：UcUdoKsCeUn/RIdKs*思考3-8如果轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不是PI調(diào)節(jié)器，而改為P調(diào)節(jié)器，對系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性將會產(chǎn)生什么影響？答：穩(wěn)態(tài)精度變差，但跟隨性和抗干擾能力都不會得到改善，使系統(tǒng)成為不穩(wěn)定系統(tǒng)。答：靜特性1)閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性變軟2)存在靜差率相對較大。動(dòng)特性：跟隨性和抗干擾能力不會得到改善，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性降低，而快速性卻提高了。思考3-9試從下述五個(gè)方面來比較轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)：(1)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性；(2)動(dòng)態(tài)限流性能；起動(dòng)的快速性；抗負(fù)載擾動(dòng)的性能；抗電源電壓波動(dòng)的性能；答：(1)單閉環(huán)：在系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。雙閉環(huán)：可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差和電流無靜差。單閉環(huán)：只能在超過臨界電流Ider后，限制電流沖擊雙閉環(huán)：電流調(diào)節(jié)器通過電流反饋系數(shù)隨時(shí)調(diào)節(jié)控制電流(3)單閉環(huán)：快、不平穩(wěn)雙閉環(huán)：起動(dòng)快、平穩(wěn)(4)單閉環(huán)：差雙閉環(huán)：強(qiáng)、靠ASR單閉環(huán)：差雙閉環(huán)：由電流內(nèi)環(huán)ACR及時(shí)調(diào)節(jié)2-5在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速線突然斷線，系統(tǒng)新進(jìn)入后，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓Ui是否為零？為什么？答：轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的輸出達(dá)到飽和為止，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓Ui不為零，因?yàn)榉€(wěn)定后電流反饋依然UiId只能增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到新的平衡UdomCenmaxRId*思考3-3在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速給定信號Un未改變，若增大轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋壓Un是增加、減少還是不變？為什么？答：Un不變。因?yàn)樵龃?，在達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，依然要是無靜差系統(tǒng)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速下降，在達(dá)到同樣的Un時(shí)*3-3在轉(zhuǎn)速、電流比閉環(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Uim8V時(shí)，主電路電達(dá)到最大電流80A。當(dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A時(shí)，試問：（1）Ui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）Ui*應(yīng)增加。因?yàn)楫?dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A時(shí)Ui增加，Ui*是確定的。*Ui*Idm8800.1V/AUiId0.1404VU*iId0.1707VId由40A增加到70A時(shí)，Ui*由4V增加到7V（2）Uc略有增加。因?yàn)閁cKsUdOCenRId；Id的增加使UdO增加，使得Uc增加（3）Uc由n和Id決定。UcUd0/KsCenRIdKs3-4在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在額定工作點(diǎn)正常運(yùn)行，現(xiàn)因某種原因使電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電電壓突然下降一半，系統(tǒng)工作情況將會如何變化？寫出Ui、Uc、Ud0、Id及n在系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定后的表達(dá)式。答：當(dāng)磁通下降一半時(shí)I*但電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行所以Id2IdUiId2Id*'UcUdoKsCeUn/2Id*RKs*'*UdoCeUn/2Id*RId2IdnUn/*I3-5圖3-6有一個(gè)系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為Wobj,要設(shè)計(jì)一個(gè)無靜差系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超s10.01s1量