南理工運動控制系統(tǒng)課后答案包括思考題和課后習(xí)題+《導(dǎo)航技術(shù)基礎(chǔ)》實驗報告

電力拖動自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng)（阮毅陳伯時）課

后答案包括思考題和課后習(xí)題

第2章

2-1直流電動機有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點？

答：調(diào)壓調(diào)速，弱磁調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速。特點略。

2-2簡述直流PWM變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。

答：直流PWM變換器基本結(jié)構(gòu)如圖，包括IGBT和續(xù)流二極管。三相交流電經(jīng)

過整流濾波后送往直流PWM變換器，通過改變直流PWM變換器中IGBT的控

制脈沖占空比，來調(diào)節(jié)直流PWM變換器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。

2-3直流PWM變換器輸出電壓的特征是什么？

答：脈動直流電壓。

2=4為什么直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)比V-M系統(tǒng)能夠獲得更好的動態(tài)性

能？

答:直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流PWM

變換器的時間常數(shù)Ts等于其IGBT控制脈沖周期（1/fc）,而晶閘管整流裝

置的時間常數(shù)Ts通常取其最大失控時間的一半（l/（2mf）。因fc通常為kHz

級，而f通常為工頻（50或60Hz）為一周內(nèi)），m整流電壓的脈波數(shù)，通

常也不會超過20,故直流PWM變換器時間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時間常

數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動態(tài)性能更好。

2=5在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動機停止不動時，電樞兩端是否還有電壓？

電路中是否還有電流？為什么？

答：電樞兩端還有電壓，因為在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，電動機電樞兩端電壓僅取

決于直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因為電樞電壓和電樞電阻

的存在。

2-6直流PWM變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會產(chǎn)生

什么后果？

答：為電動機提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會使電動機在電樞電壓瞬時值為

零時產(chǎn)生過電壓。

2-7直流PWM變換器的開關(guān)頻率是否越高越好？為什么？

答：不是。因為若開關(guān)頻率非常高，當(dāng)給直流電動機供電時，有可能導(dǎo)致電樞

電流還未上升至負載電流時，就已經(jīng)開始下降了，從而導(dǎo)致平均電流總小于負

載電流，電機無法運轉(zhuǎn)。

2-8泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的？對系統(tǒng)有何影響？如何抑制？

答：泵升電壓是當(dāng)電動機工作于回饋制動狀態(tài)時，由于二極管整流器的單向?qū)щ?/p>

性，使得電動機由動能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回交流電網(wǎng)，而只

能向濾波電容充電，造成電容兩端電壓升高。泵升電壓過大將導(dǎo)致電力電子開

關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電壓限制電路。

2-9在晶閘管整流器-電動機開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負載增加而降低？

答：負載增加意味著負載轉(zhuǎn)矩變大，電機減速，并且在減速過程中，反電動勢減

小，于是電樞電流增大，從而使電磁轉(zhuǎn)矩增加，達到與負載轉(zhuǎn)矩平衡，電機不

再減速，保持穩(wěn)定。故負載增加，穩(wěn)態(tài)時，電機轉(zhuǎn)速會較增加之前降低。

2-10靜差率和調(diào)速范圍有何關(guān)系？靜差率和機械特性硬度是一回事嗎？舉個例

子。

答：D=(nN/An)(s/(l-s)0靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下轉(zhuǎn)速

的穩(wěn)定度的，)而機械特性硬度是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下轉(zhuǎn)速的降落

的。

2-11調(diào)速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關(guān)系？為什么必須同時提才有

意義？

答：D=(nN/An)(s/(l-s)o因為若只考慮減小最小靜差率，則在一定靜態(tài)

速降下，允許)的調(diào)速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調(diào)速范圍，

則在一定靜態(tài)速降下，允許的最小轉(zhuǎn)差率又大得不能滿足要求。因此必須同時

提才有意義。

2-12轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些特點？改變給定電壓能否改變電動機的轉(zhuǎn)速？

為什么？如果給定電壓不變，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)是否能夠改變轉(zhuǎn)速？為什么？

如果測速發(fā)電機的勵磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無克服這種干擾的能力？(已驗證)

答：轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)(由轉(zhuǎn)速檢測裝置和電壓放大器構(gòu)

成)，可獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而保證在一定靜差率下，

能夠提高調(diào)速范圍。改變給定電壓能改變電動機轉(zhuǎn)速。因為改變給定電壓則改

變實際轉(zhuǎn)速反饋電壓與給定電壓的偏差，從而改變電力電子變換器的輸出電壓,

即改變電動機的電樞電壓，改變了轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)而不改變給定電壓

能改變轉(zhuǎn)速。因為改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)則改變實際轉(zhuǎn)速反饋電壓，而給定電壓不

變，則電壓偏差改變，從而電力電子變換器輸出電壓改變，即電動機電樞電壓

改變，轉(zhuǎn)速改變。若測速發(fā)電機勵磁發(fā)生變化，則反饋電壓發(fā)生變化，當(dāng)給定

電壓一定時，則電壓偏差發(fā)生變化，從而轉(zhuǎn)速改變。故系統(tǒng)無克服測速發(fā)電機

勵磁發(fā)生變化干擾的能力。

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)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)

積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓△UR時，調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少？它決定于哪

些因素？

答：因為積分調(diào)節(jié)器能在電壓偏差為零時仍有穩(wěn)定的控制電壓輸出，從而克服了

比例調(diào)節(jié)器必須要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一比例控制的調(diào)速系統(tǒng)存

在靜差的根本原因。當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為零時，調(diào)節(jié)器輸出電壓應(yīng)

為一個恒定的積分終值。它取決于輸入偏差量在積分時間內(nèi)的積累，以及積分

調(diào)節(jié)器的限幅值。

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)電機精度的影響？為什么？

答：仍然受影響。因為無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)只是實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)誤差為零，

因此若給點電源發(fā)生偏移，或者測速發(fā)電機精度受到影響而使反饋電壓發(fā)生改

變，系統(tǒng)仍會認為是給定或轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，從而改變轉(zhuǎn)速，以達到電壓偏差為

零。

2-15在轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)下列參數(shù)發(fā)生變化時系統(tǒng)是否

有調(diào)節(jié)作用？為什么？(已驗證)(1)放大器的放大系數(shù)Kpo(2)供電電

網(wǎng)電壓Udo(3)電樞電阻Ra。(4)電動機勵磁電流If。(5)轉(zhuǎn)速反饋

系數(shù)a0

答：(1)有。假設(shè)Kp減小，則控制電壓減小，則電力電子變換器輸出減小，

則電動機轉(zhuǎn)速下降；而電動機轉(zhuǎn)速下降，則反饋電壓減小，則偏差電壓增大，

則控制電壓增大，則轉(zhuǎn)速上升。（2）有。不解釋。（3）有。不解釋。（4）

有。不解釋。（5）沒有。不解釋。2-16在轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)

中，突減負載后又進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，此時晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較

之負載變化前是增加、減少還是不變？在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負載后進入

穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速n和整流裝置的輸出電壓Ud是增加、減少還是不變？（已驗證）

答：（1）Ud減小。因負載減小，轉(zhuǎn)速上升，反饋電壓增加，給定電壓一定，

偏差電壓減小，控制電壓減小，故輸出電壓減小。（2）n不變，Ud增加。轉(zhuǎn)

速負反饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓，故不變；略。2-17閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有

哪些基本特征？它能減少或消除轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差的實質(zhì)是什么？

一、可以作為填空題或簡答題的

2-1簡述直流電動機的調(diào)速方法。答：直流調(diào)速系統(tǒng)常以（調(diào)壓調(diào)速）為主，

必要時輔以（弱磁調(diào)速），以（擴大調(diào)速范圍），實現(xiàn)（額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速）。

2-2直流調(diào)壓調(diào)速主要方案有（G-M調(diào)速系統(tǒng)，V-M調(diào)速系統(tǒng)，直流PWM調(diào)速

系統(tǒng)）。

2-3V-M調(diào)速系統(tǒng)的電流脈動和斷續(xù)是如何形成的？如何抑制電流脈動？

11-12答：整流器輸出電壓大于反電動勢時，電感儲能，電流上升，整流器輸出

電壓小于反電動勢時，電感放能，電流下降。整流器輸出電壓為脈動電壓，時

而大于反電動勢時而小于，從而導(dǎo)致了電流脈動。當(dāng)電感較小或電動機輕載時,

電流上升階段電感儲能不夠大，從而導(dǎo)致當(dāng)電流下降時，電感已放能完畢、電

流已衰減至零，而下一個相卻尚未觸發(fā)，于是形成電流斷續(xù)。

2-4看P14圖簡述V-M調(diào)速系統(tǒng)的最大失控時間。

14答：tl時刻某一對晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)延遲角為al,在t2>tl時刻，

控制電壓發(fā)生變化，但此時晶閘管已導(dǎo)通，故控制電壓的變化對它已不起作用，

只有等到下一個自然換向點t3時刻到來時，控制電壓才能將正在承受正電壓的

另一對晶閘管在觸發(fā)延遲角a2后導(dǎo)通。t3-t2即為失控時間，最大失控時間即

為考慮t2=tl時的失控時間。2-5簡述V-M調(diào)速系統(tǒng)存在的問題。16答：整

流器晶閘管的單向?qū)щ娦詫?dǎo)致的電動機的不可逆行性。整流器晶閘管對過電壓

過電流的敏感性導(dǎo)致的電動機的運行不可靠性。整流器晶閘管基于對其門極的

移相觸發(fā)控制的可控性導(dǎo)致的低功率因數(shù)性。2-6簡述不可逆PWM變換器（無

制動電流通路與有制動電流通路）各個工作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和電流通路。

17-182-7調(diào)速時一般以電動機的（額定轉(zhuǎn)速）作為最高轉(zhuǎn)速。2-8（調(diào)速范

圍）和（靜差率）合稱調(diào)速系統(tǒng)的（穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)）。2-8一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)

速范圍，是指（在最低轉(zhuǎn)速時還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍）。2-9簡

述轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)。答：在閉環(huán)系統(tǒng)中，每增加（或

減少）一點負載，就相應(yīng)地提高（或降低）一點電樞電壓，使電動機在新的機

械特性下工作。因此閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)上就是無數(shù)開環(huán)機械特性上各取一

個相應(yīng)的工作點連接而成的。2-10簡述比例反饋控制的規(guī)律。答：比例控制

的反饋控制系統(tǒng)是（被調(diào)量有靜差）的控制系統(tǒng)；反饋控制系統(tǒng)的作用是（抵

抗前向通道的擾動，服從給定）；反饋系統(tǒng)的精度依賴于（給定和反饋檢測的

精度）。

2-11簡述積分控制規(guī)律

答：積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運行，實現(xiàn)無靜差調(diào)速。

2-12比例調(diào)節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器有何不同？

答：比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于(輸入偏差的現(xiàn)狀)，而積分調(diào)節(jié)器的輸出則

包含了(輸入偏差量的全部歷史)2-13簡述比例積分控制規(guī)律。答：比例部

分能(迅速響應(yīng)控制作用)，積分部分則(最終消除穩(wěn)態(tài)偏差)。2-14微機

控制的調(diào)速系統(tǒng)有什么特點？答：(信號離散化，信息數(shù)字化)。2-15旋

轉(zhuǎn)編碼器分為哪幾種？各有什么特點？答：絕對式編碼器：常用語檢測轉(zhuǎn)角信

號，若需要轉(zhuǎn)速信號，應(yīng)對轉(zhuǎn)角微分。增量式編碼器:可直接檢測轉(zhuǎn)速信號。2-16

數(shù)字測速方法有哪些精度指標(biāo)？答：(分辨率，測速誤差率)。2-17采用

旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測速方法有(M,T,M/T)。高低全2-18為什么積分需限幅？

答：若沒有積分限幅，積分項可能很大，將產(chǎn)生較大的退飽和超調(diào)。

2-19簡述帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)速系統(tǒng)機械特性的特點。

答：電流負反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個大電阻KpKsR,導(dǎo)致當(dāng)

Id=Idcr時，機械特性急劇下垂；比較電壓Ucom與給定電壓Un*作

用一致，相當(dāng)于把理想空載轉(zhuǎn)速提高到

n0'=(KpKs(Un*+Ucom))/(Ce(l+K))o

二、公式和特性

1.整流電壓平均值：UdO=(m/n)Umsin(m/n)cosa(Um/m_單相全

波/三相半波/三相全波_J2U2/J2U2/J6U2/2/3/6)

2.V-M調(diào)速系統(tǒng)機械特性方程：n=(UdO-IdR)/Ce

3.晶閘管整流器最大失控時間：Tsmax=l/mf

4.調(diào)速范圍定義式：D=nmax/nmin

5.靜差率定義式：s=An/n

6.閉環(huán)靜特性與開環(huán)靜特性：ncl=(UdOcl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K))

nop=(UdOop-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce

7.調(diào)速范圍，靜差率和額定速降之間的關(guān)系式(開環(huán)和閉環(huán))：D_=(nN/4

n_)(s/(l-s))(Ancl=Anop/(1+K))8.轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的K定義

長及表達式：K=KpKsa/Ce9.臨界開環(huán)放大倍數(shù)

Kcr=(Tm(Tl+Ts)+Ts*2)/(TITs)<K(T1=L/R|Tm=((GD*2)R)/(375CeCm))10.

各種數(shù)字測速方法其分辨率和測速誤差率表達式：nM=(60Ml)/(ZTc)|

QM=60/(ZTc)|5M=1/M1|nT=(60f0)/(ZM2)|QT=(Zn'2)/(60f0-Zn)|8

T=1/(M2-1)|nMT=(60f0Ml)/(ZM2)=nT?Ml|QMT=60/(ZTc)=QM|6MT=｛低速

—>8T|高速一〉6M|11.連續(xù)式PI算式：？u(t)=Kpe(t)+(l/T)J

(0_t)e(t)dt12.位置式PI算式：u(k)=Kpe(k)+(Tsam/T)￡(i=0_k)e(i)13.

增量式PI算式:Au(k)=u(k)-u(k-1)=Kp(e(k)-e(k-1))+(Tsam/T)e(k)1.V-M

調(diào)速-系統(tǒng)原理圖：2.(無制動和有制動)直流PWM變換器-電動機-電路原理

圖：3.轉(zhuǎn)速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-

靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：5.轉(zhuǎn)速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-動態(tài)結(jié)構(gòu)圖：6.帶電流截止負反饋

的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.有制動電流通路的不可逆PWM變換器-

直流電動機系統(tǒng)各工作狀態(tài)下的電壓和電流波形：2.帶電流截止負反饋比例控

制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜特性：

第3章

二、思考題

3-1在恒流起動過程中，電樞電流能否達到最大值1dm?為什么？

答：不能。因為恒流升速過程中，電流閉環(huán)調(diào)節(jié)的擾動是電動機的反電動勢，

是一個線性漸增的斜坡擾動量，而電流閉環(huán)采用的PI調(diào)節(jié)器對斜坡擾動無法

消除靜差，故Id略低于1dm。

3-2由于機械原因，造成轉(zhuǎn)軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。（未

驗證）

答：電動機堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當(dāng)大，從而使ASR

迅速達到飽和，又電動機轉(zhuǎn)速由于轉(zhuǎn)軸堵死無法提升，故ACR無法退飽和，因

此系統(tǒng)處于ASR飽和狀態(tài)。

3-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增加轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)a,系

統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓Un和實際轉(zhuǎn)速n是增加、減小還是不變？（已驗證）

答：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a增加，則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un增加，給定電壓Un*,則轉(zhuǎn)速

偏差電壓減小，則ASR給定電壓Ui*減小，則控制電壓Uc減小，則轉(zhuǎn)速n減

??；轉(zhuǎn)速n減小，則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un減小，直到轉(zhuǎn)速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)

時轉(zhuǎn)速反饋電壓Un不變，且實際轉(zhuǎn)速n減小。

3-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時，遇到下列情況會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（未通過驗證，

求姐）（1）電流反饋極性接反。（2）轉(zhuǎn)速極性接反。

答：（1）由于電流環(huán)的正反饋作用，電樞電流將持續(xù)上升，轉(zhuǎn)速上升飛快，電

動機飛車。（2）由于轉(zhuǎn)速環(huán)的正反饋作用，ACR無法退飽和，電動機轉(zhuǎn)速持續(xù)

恒流上升。

3-5某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、均采用PI調(diào)節(jié)器，ACR調(diào)試中怎樣才能做到

Uim*=6V時，Idm=20A；如欲使Un*=10V時，n=1000rpm,應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？

答：（1）調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)3=0.3；（2）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a=0.01。

3-6在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，若要改變電動機的轉(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)Kn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)a行不行？若要改變電動機的

堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的什么參數(shù)？

答：通?？梢哉{(diào)節(jié)給定電壓。改變Kn和Ks都不行，因為轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流

調(diào)速系統(tǒng)對前向通道內(nèi)的階躍擾動均有能力克服。也可以改變a,但目的通常

是為了獲得更理想的機械特性。若要改變堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)6。

3-7轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓和輸

出電壓各是多少？為什么？

答：輸入偏差電壓皆是零。因為系統(tǒng)無靜差。則ASR輸出電壓Ui*=Ui=Bld=

BIdL；ACR輸出電壓恥="0/公=見P62o

3-8在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，若速度調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，或電流調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)

節(jié)器，對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能影響如何？

答：速度調(diào)節(jié)器對階躍擾動的靜差由0變?yōu)?/（1+Kn）,或電流調(diào)節(jié)器對階

躍擾動的靜差由0變?yōu)?/（1+Kc）,而對斜坡擾動的靜差變得更大。3-9從

下述五個方面來比較轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)的

轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)：（1）調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。（2）動態(tài)限流性能。

（3）起動的快速性。（4）抗負載擾動的性能。（5）抗電源電壓波動的性能。

答：3T0根據(jù)ASR和ACR的作用，回答（均為PIR）（已驗證）：（1）雙

閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運行中，如果電流反饋信號線斷開，系統(tǒng)仍能正常工作嗎？（2）

雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負載下穩(wěn)定運行時，若電動機突然失磁，最終電動機會飛車

嗎？答：（1）穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速不變，電流減小。（2）不會飛車，而是停轉(zhuǎn)。

-、可以作為填空題或簡答題的

3-1為了實現(xiàn)（電流的實時控制和快速跟隨），希望電流調(diào)節(jié)器（不要）進入

飽和狀態(tài)，因此，對于靜特性來說，只有（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和與不飽和兩種情

況）。

3-2當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都不飽和且穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓分別為（0）o

3-3當(dāng)ASR輸出（達到限幅值Uim*）,轉(zhuǎn)速外環(huán)呈（開環(huán)狀態(tài)），轉(zhuǎn)速變化

對轉(zhuǎn)速環(huán)（不會）產(chǎn)生影響，雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個（電流無靜差的單電流閉環(huán)

調(diào)節(jié)系統(tǒng)）。穩(wěn)態(tài)時，Id（=）Idmo

3-4電流限幅值1dm取決于（電動機的容許過載能力和系統(tǒng)要求的最大加速

度）。

3-5簡述采用兩個PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)外閉環(huán)的效果。答：雙閉環(huán)直流調(diào)速

系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于1dm時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，此時轉(zhuǎn)速負反饋起

主要調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負載電流達到1dm時，對應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為飽和輸出Uim*,

此時電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，起到過電流的自動

保護作用。

3-6簡述ASR的退飽和條件。答：當(dāng)ASR處于飽和狀態(tài)時，若實際轉(zhuǎn)速大于

給定轉(zhuǎn)速，則反饋電壓大于給定電壓，使偏差電壓小于零，則ASR反向積分，

從而退飽和，返回線性調(diào)節(jié)狀態(tài)。3-7簡述轉(zhuǎn)速電流負反饋控制電流調(diào)速系統(tǒng)

起動過程。633-8簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的特點。（飽和非線性控

制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；準(zhǔn)時間最優(yōu)控制）

3-9雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的抗擾性能主要包括（抗負載擾動;抗電網(wǎng)電壓擾動）。

3-10簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用。答：作為主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，在

轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，使轉(zhuǎn)速快速跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時減小轉(zhuǎn)速誤差，采用

PIR可實現(xiàn)無靜差。對負載變化其抗擾作用。其輸出限幅值決定電動機允許最

大電流。

3-11簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中電流調(diào)節(jié)器的作用。答：作為內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器，在

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流緊緊跟隨給定電流變化。對電網(wǎng)電壓波動起及時抗擾

作用。在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電動機最大允許電流，從而加快動態(tài)過程。

當(dāng)電動機過載或堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流最大值，起快速的自動保護作用。

旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復(fù)正常。

二、公式和特性

1.P62穩(wěn)態(tài)時：Un*=Un=an=an0Ui*=Ui=BId=BIdL

Uc=UdO/Ks=（Cen+IdR）/Ks=（Ce（Un*/a）+IdR）/Ks

2.轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：a=Un*m/nm

3.電流反饋系數(shù)：B=Ui*m/Idm1.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：

2.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：3.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速

系統(tǒng)-動態(tài)結(jié)構(gòu)圖：L時間最優(yōu)的理想過渡過程：2.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特

性：

第4章

一、可以作為填空題或簡答題的

4-1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)中當(dāng)電動機停止時，電樞電壓瞬時值（）零，是（正

負脈寬相等的交變脈沖電壓），故（電流也是交變的），稱為（高頻微振電

流），其平均值為（）,不能產(chǎn)生（平均轉(zhuǎn)矩）。

4-2高頻微振電流對電機有何影響？答：消除電機正反向時的靜摩擦死區(qū)，起

動力潤滑作用。同時也增大了電機的損耗。

二、公式和特性

1.雙極式控制可逆PWM變換器輸出電壓平均值：Ud=（2ton/TT）Us1.調(diào)速系統(tǒng)

四象限運行-示意圖：2.橋式可逆PWM變換器電路-原理圖：3.橋式可逆PWM

調(diào)速系統(tǒng)主電路-原理圖：

第5章

5-1對于恒轉(zhuǎn)矩負載，為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大？電機機械特性越軟調(diào)速

范圍越大嗎？

答：帶恒轉(zhuǎn)矩負載工作時，普通籠型異步電動機降壓調(diào)速時的穩(wěn)定工作范圍為

0<s<sm,sm本來就不大，因此調(diào)速范圍也不大。降壓調(diào)速時，機械特性變軟，

但sm不變，故調(diào)速范圍不變。

5-2異步電動機變頻調(diào)速時，為何要電壓協(xié)調(diào)控制？在整個調(diào)速范圍內(nèi)，保持電

壓恒定是否可行？為何在基頻以下時，采用恒壓頻比捽制，而在基頻以上保持

電壓恒定？

答：因為定子電壓頻率變化時，將導(dǎo)致氣隙磁通變化，影響電動機工作。在整

個調(diào)速范圍內(nèi)，若保持電壓恒定，則在基頻以上時，氣隙磁通將減少，電動機將

出力不足；而在基頻以下時，氣隙磁通將增加，由于磁路飽和，勵磁電流將過

大，電動機將遭到破壞。因此保持電壓恒定不可行。在基頻以下時，若保持電

壓不變，則氣隙磁通增加，由于磁路飽和，將使勵磁電流過大，破壞電動機，

故應(yīng)保持氣隙磁通不變，即保持壓頻比不變，即采用恒壓頻比控制；而在基頻以

上時，受繞組絕緣耐壓和磁路飽和的限制，電壓不能隨之升高，故保持電壓恒

定。

5-3異步電動機變頻調(diào)速時，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)

速方式？為什么？所謂恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，是否指輸出功率或轉(zhuǎn)矩恒

定？若不是，那么恒功率和恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速究竟是指什么？

答：在基頻以下調(diào)速，采用恒壓頻比控制，則磁通保持恒定，又額定電流不變，

故允許輸出轉(zhuǎn)矩恒定，因此屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。在基頻以下調(diào)速，采用恒電

壓控制，則在基頻以上隨轉(zhuǎn)速的升高，磁通將減少，又額定電流不變，故允許

輸出轉(zhuǎn)矩減小，因此允許輸出功率基本保持不變，屬于恒功率調(diào)速方式。恒功

率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式并不是指輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩恒定，而是額定電流下允許

輸出的功率或允許輸出的轉(zhuǎn)矩恒定。

5-4基頻以下調(diào)速可以是恒壓頻比控制，恒定子磁通巾ms、恒氣隙磁通”m和

恒轉(zhuǎn)子磁通6mr的控制方式，從機械特性和系統(tǒng)實現(xiàn)兩個方面分析與比較四

種控制方法的優(yōu)缺點。

答：恒壓頻比控制最容易實現(xiàn)，其機械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能

滿足一般調(diào)速要求，低速時需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補償定子阻抗壓降。恒

定子磁通6ms、恒氣隙磁通6m和恒轉(zhuǎn)子磁通力mr的控制方式均需要定子電

壓補償，控制要復(fù)雜一些。恒定子磁通@ms和恒氣隙磁通6m的控制方式雖

然改善了低速性能，但機械特性還是非線性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。恒轉(zhuǎn)

子磁通力mr控制方式可以獲得和直流他勵電動機一樣的線性機械特性，性能最

佳。

5-5常用的交流PWM有三種控制方式，分別為SPWM、CFPWM和SVPWM,論述它

們的基本特征及各自的優(yōu)缺點。答：略。

5-6分析CFPWM控制中，環(huán)寬h對電流波動與開關(guān)頻率的影響。答：略。

5-7三相異步電動機Y聯(lián)結(jié)，能否將中性點與直流側(cè)參考點短接？為什么？

答：不宜。因為當(dāng)電動機發(fā)生故障或不正常運行時其中性點可能會有不平衡電流

流過。

5-8當(dāng)三相異步電動機由正弦對稱電壓供電，并達到穩(wěn)態(tài)時，可以定義電壓相量

U、電流相量I等，用于分析三相異步電動機的穩(wěn)定工作狀態(tài)，5.4.5節(jié)定義的

空間矢量us、is與相量有何區(qū)別？在正弦穩(wěn)態(tài)時，兩者有何聯(lián)系？

答：空間矢量位置固定（如空間矢量uAO固定在A相繞組軸線上），但大小

隨時間變化；而相量大小是不變的（如有效值相量其大小即為穩(wěn)態(tài)時的有效

值），但位置隨相角變化。穩(wěn)態(tài)時，空間矢量相當(dāng)于一種相角固定的瞬時值相

息

里.O

5=9采用SVPWM控制，用有效工作電壓矢量合成期望的輸出電壓，由于期望

輸出電壓矢量是連續(xù)可調(diào)的，因此，定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E可以是圓，這種說法是

否正確？為什么？答：不正確。盡管期望輸出電壓矢量是連續(xù)的，然而其作用

時間是斷續(xù)的，因此定子磁鏈?zhǔn)噶恐荒苁菙嗬m(xù)的。

5-10總結(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，若Us=f（31,Is）設(shè)置不

當(dāng)，會產(chǎn)生什么影響？一般說來，正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻

率控制系統(tǒng)具有正反饋的內(nèi)環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？答：

-、可以作為填空題或簡答題的

5-1簡述矢量控制的基本思想。

答：將逆變器和交流電動機視為一體，以在電機內(nèi)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場為目標(biāo)

來控制變頻器工作。

5-2異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，基頻以下調(diào)速采用（恒壓頻比）控制，稱

為（恒轉(zhuǎn)矩）調(diào)速；基頻以上采用（保持電壓不變）控制，稱為（近似的恒功

率調(diào)速）。為什么？略

5-3六拍式逆變器控制的異步電動機正六邊形定子磁鏈的大小與（直流側(cè)電壓

Ud）成正比，而與（電源角頻率）成反比。在基頻以下調(diào)速時，應(yīng)（保持正六

邊形定子磁鏈的最大值恒定）。若直流側(cè)電壓Ud恒定，則31越小時，越

大，勢必導(dǎo)致（|Vs（k）|）增大。因此，要保持正六邊形定子磁鏈不變，必

須使Ud/31為常數(shù)，這意味著在變頻的同時必須調(diào)節(jié)直流電壓Ud,造成了控

制的復(fù)雜性。有效的方法是（插入零矢量）。5-4簡述轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思

想。答：保持（氣隙磁通6nl不變）的前提下，通過控制（轉(zhuǎn)差頻率3s）來控

制（轉(zhuǎn)矩）。5-5轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)通過（最大轉(zhuǎn)差頻率）間接

限制（了最大的允許電流）。

5-6與直流調(diào)速系統(tǒng)相似，轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動過程分為（轉(zhuǎn)

矩上升）（恒轉(zhuǎn)矩、升速）與（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）三個階段：在恒轉(zhuǎn)矩升速階段，（ASR）

不參與調(diào)節(jié)，相當(dāng)于（轉(zhuǎn)速開環(huán)），在正反饋內(nèi)環(huán)作用下，保持（加速度恒定）；

轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR（退出飽和），進入（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段），最后達到穩(wěn)態(tài)。

5-7簡述轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動過程。答：轉(zhuǎn)矩上升

階段：恒轉(zhuǎn)矩升速階段：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)：二、公式和特性1.公式略1.異步電動

機等效電路圖：2.交-直-交電壓源型PWM變頻器主電路：（各個元件作用需

知）3.轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制變

壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：1.異步電動機調(diào)壓調(diào)速機械特性：2.異步電動

機轉(zhuǎn)子串阻調(diào)速機械特性：3.異步電動機變壓變頻調(diào)速機械特性：4.異步電動

機變壓變頻調(diào)速控制特性：

第6章

一、可以作為填空題或簡答題的

6-1異步電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個（高階、非線性、強耦合）的（多變量）

系統(tǒng)。

6-2異步電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型由（磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程、運動方程）

組成。

6-3異步電動機每個繞組的磁鏈?zhǔn)牵ㄗ愿写沛湥┖停ɑジ写沛湥┲汀?/p>

6-4繞組間的互感分為哪兒類？答：定子三相彼此之間和轉(zhuǎn)子三相彼此之間的

互感，因其位置固定，故為常值。定子任一相與轉(zhuǎn)子任一相之間的互感，因其

相對位置變化，故為（角位移）的函數(shù)。

6-5為什么說異步電動機的三相原始數(shù)學(xué)模型不是物理對象最簡潔的描述？

答：由異步電動機三相數(shù)學(xué)模型的約束條件（。。。）可知，對于無中性線Y/Y聯(lián)

結(jié)繞組的電動機，三相變量中只有兩相是獨立的。6-6不同坐標(biāo)系中電動機模

型等效的原則是：（在不同坐標(biāo)下繞組所產(chǎn)生的合成磁動勢相等）

6-7三相繞組可以用（互相獨立的兩相正交對稱繞組）等效代替，等效的原則是

（）O

6-8坐標(biāo)變換有（3/2變換及其反變換）和（2r/2s變換及其反變換）。

6-9異步電動機通過坐標(biāo)變換簡化其數(shù)學(xué)模型時，若以靜止正交坐標(biāo)為變換方

向，定轉(zhuǎn)子繞組的變換方式有何不同？答：異步電動機定子繞組是靜止的，

因此只要進行（3/2變換）即可，而轉(zhuǎn)子繞組是旋轉(zhuǎn)的，因此必須通過（3/2變

換）及（2r/2s變換）,才能變換到（靜止兩相正交坐標(biāo)系）。

6-10（3/2變換）將（按2n/3分布的三相繞組）等效為（互相垂直的兩相繞

組），消除了（定子三相繞組間）以及（轉(zhuǎn)子三相繞組間）的相互耦合，減小

了狀態(tài)變量的維數(shù)，簡化了定轉(zhuǎn)子的自感矩陣。

6-ll（2r/2s變換）將（相對運動的定轉(zhuǎn)子繞組）等效為（相對靜止的等效繞組），

消除了（定轉(zhuǎn)子繞組間夾角對磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響）。

6-12（2r/2s變換）將非線性耦合矛盾從磁鏈方程轉(zhuǎn)移到電壓方程，沒有改變對

象的（非線性耦合程度。）

6-13（2s/2r變換）是用（旋轉(zhuǎn)繞組）代替（原來靜止的定子繞組），并使等

效的轉(zhuǎn)子繞組與等效的定子繞組（重合），且保持（嚴格同步），等效后定

轉(zhuǎn)子繞組間（不存在）相對運動。

6-14（靜止正交坐標(biāo)系動態(tài)數(shù)學(xué)模型）一＞（旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系動態(tài)數(shù)學(xué)模型）轉(zhuǎn)

速為（）O

6-15旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系的優(yōu)點在于（增加了一個輸入量31,提高了系統(tǒng)控制的自

由度）。二、公式和特性1.異步電動機三相動態(tài)數(shù)學(xué)模型：磁鏈方程+電壓方

程+轉(zhuǎn)矩方程+運動方程+約束條件:

習(xí)題解答（供參考）

習(xí)題二

2.2系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1000?100”min,要求靜差率s=2%,那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是

多少？

解：A?=〃%（］_n=1000x0.02/（10x0.98）=2.04rp〃？

系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04rp機。

2.3某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負載下，最高轉(zhuǎn)速特性為〃omax=1500〃min,最低轉(zhuǎn)速特性為

帶額定負載時的速度降落且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降

nOmin=150r/min,AnN=15〃min,

不變，試問系統(tǒng)能夠達到的調(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O="max/〃min（均指額定負載情況下）

"max="Omax一=1500-15=1485

〃min="Omin-=150-15=135

O="max/〃min=1485/135=11

2）靜差率s=△〃?/〃（）=15/150=10%

2.4直流電動機為PN=74kW,UN=220V,M=378A,nN=1430r/min,Ra=0.023Q。相控整流

器內(nèi)阻Rrec=0.022Q。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%時，則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少？？

解：。6=(〃-九&)/口=(220-378x0.023)/1430=0.1478V/r/?m

An=INR/Ce=378x(0.023+0.022)/0.1478=115rpin

D=s)]=1430x0.2/[l15x(1-0.2)]=3.1

D=nNS/[M(1-5)]=1430x0.3/[l15x(1-03)]=5.33

2.5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

PN^60kW,UN=220憶/2=3054,電=1000r/min,主電路總電阻R=0.180,Ce=0.2V

?min/r,求：

(1)當(dāng)電流連續(xù)時，在額定負載下的轉(zhuǎn)速降落A母為多少？

(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,sW5%的要求，額定負載下的轉(zhuǎn)速降落又為多少？

解：(1)A〃N=xR/Ce=305x0.18/0.2=274.5r/min

(2)S”=A〃N/〃O=274.5/(1000+274.5)=21.5%

(3)A/i=nNS/[D(l-s)]=1000x0.05/[20x0.95]=2.63r/min

2.6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=2、晶閘管裝置放大系數(shù)KS=15、反饋系數(shù)y=0.7。求：(1)輸出電壓U”；

(2)若把反饋線斷開，U.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)Ud=KpKsU*/(I+KpKj)=2x15x8.8/(l+2x15x0.7)=12V

(2)Ud=8.8x2xl5=264V,開環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的22倍

(3)U：=U“(l+KpK7)/KpK,=12x(1+2x15x0.35)/(2x15)=4.61

2.7某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r/min?150r/min,要求系統(tǒng)的靜差率sV5%,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lOOr/min,則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大

倍數(shù)應(yīng)有多大？

解：1)￡>=〃NS/A〃N(1—S)

10=1500x2%/A/7Vx98%

=1500x2%/98%x10=3.06r/min

2)/f=(An(7p/Art(J-l=100/3.06-1=31.7

2.8某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時，額定負載下電動機的速降為8r/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)速范圍可以擴大多少

倍？

解：△〃4=(1+K)曲”=(1+15)x8=128

如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為：

An”=/(1+K)=128/(1+30)=4A3rpm

在同樣靜差率要求下，D可以擴大△〃川/甌“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,UN=220YIN=12.5A,nN=1500r/min,電樞

電阻Ra=L5C,電樞回路電抗器電阻RL=0.8C,整流裝置內(nèi)阻Rrec=1.0C,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放

大倍數(shù)凡=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D=20,靜差率S<=10%。

(1)計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降即期和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降。

(2)采用轉(zhuǎn)速負反饋組成閉環(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，Id=IN,n=nN,則轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)a應(yīng)該是多少？

(4)計算放大器所需的放大倍數(shù)。

解：⑴

n=(UN-INxRa)/Ce

=(220-12.5x1.5)/1500=201.25/1500=0.134Vmin/r

〃二(〃-〃x%)/G

n甌4=/,Nx&/Q=12.5x3.3/0.134=307.836"min

Anv=nNs/(。(1-s))=1500x10%/(20*90%)=8.33"min

所以，\ncl=8.33"min

(2)

⑶(4)〃=(KpKQjM/C(l+K))=[KU：/a(l+K)]—[/*/(Q(l+K))]

K=(△%/Anr/)-l=307.836/8.33-1=35.955

1500=[35.955xl5/a(l+35.955)]-[12.5x3.3/(0.134(1+35.955))]

=>a=0.0096Vmin/r

K-K*C.35.955*0.134]

可以求得,

pK?*a35*0.0096

也可以用粗略算法:

U*?U?-an,a-"=o.Ol

n1500

K產(chǎn)KCJK、a,=35.955x0.134/(35x0.01)=13.76

2.10在題2.9的轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉(zhuǎn)電流42/N，臨界截止

電流21.2/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？

解：(1)I如&2IN=25A,Idcr>1.2/w=15A

1dcr—Ucom'4=15-Ucom/Rs

【曲產(chǎn)(u；+心|Rsn25=(15+Ueom)/&=&=1.5Q

Ugm=15x1.5=22.5V

(&/3)=(L0+1.5+0.8)/3=l.lQ,4>(&/3)

不符合要求，取凡=1.1Q,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，對電流信號進行放大。為此，

取用=1.1Q,則=lJcrxR=15xl.l=16.5V

(3)當(dāng)時，有

〃=卜/忒/C,,(l+K)]-[勺陽白/?A-Ucoj/CQ+K)]-[叫/Q(l+K)]

=上小也；+K,Ucom)/(Ce(l+K))H(R+KpKsK,R^d/(Ce(l+K))]

當(dāng)n=0時，

lM=KK.+K以小“R+￡,K￡K卜(U：+Kj)/K,R,

25=(15+16.5K,)/L1&=>K,=15/(22.5-13.5)=1.36

2.11在題2.9的系統(tǒng)中，若主電路電感L=50mH,系統(tǒng)運動部分的飛輪慣量GD2=L6Nm2,

整流裝置采用三相零式電路，試判斷按題2-9要求設(shè)計的轉(zhuǎn)速負反饋系統(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,G￡)2=I.6M〃2,&=3.3Q,Cf=0.134V/rpm

7；=/,//?￡=0.05/3.3=0.015s

T?,=GD2R1/(375C,,C,?)=1.6x3.3/(375x0.134x0.134x30/3.14)

=5.28/64.33=0.082s

Ts=0.00333s

2

K<[Tm(7；+r()+T；]/7；7；=[0.082x(0.015+0.00333)+0.00333]/(0.0151*0.00333)

=[0.0015+0.003332]/0.00004983=30.52

可見與前面的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.SkW,UN=220V,IN=15.6/1,

“N=1500r/min,此=1.5。，整流裝置內(nèi)阻R^nQ,電樞回路電抗器電阻&=0.8Q,觸

發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K,=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)0=30,s=10%時，計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。

⑶如組成轉(zhuǎn)速負反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求。=30,s=10%,在U；=10丫時/.=〃，

n=nN,計算轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)a和放大器放大系數(shù)Kp。

解:

Ce=(220-15.6x1.5)/1500=0.131IVmin/r

(1)

X&/C=15.6X3.3/0.1311=392.68r/min

nmin=1500/30=50

s=△%/AnOmin=392.68/(392.68+50)=88.7%

(2)

0.1=△〃/(△〃+50)

bn-5/0.9=5.56/-/min

(3)

〃=Kp"：/Q(l+K)-CQ+K)

K=KpaKJCe

1500=KpK,U：/Q(1+K)-(a15.6)/Q(1+K)

K=(A%/△〃“)-1=(297.48/5.56)-1=52.5

2.13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=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時的測速分辨率和誤差率最大值。

解：

(1)M法：分辨率。=幽60

1.465/7min

ZT,1024x4x0.01

口L60Ml

最大誤差率：n=-----L->

ZTC

nZT1500x4x1024x0.01

“=1500r/min時，-——-=--------------------=1024

6060

〃=150r7min時，二必"150x4x1024x0.01_

1—1UZ.今

6060

1500r/min時,6max%=—xl00%=—x100%=0.098%

M}1024

150r/min時，J%=—xl00%=x100%=0.98%

mmaaxx102.4

可見M法適合高速。

（2）T法：

分辨率：

ZM_1024x4x150()2

時,

n=1500r/min6=171r/min

6O/o-Zn—60xlxl0-1025x4x1500

看甘1024x4x15()2

n-150r/min時,Q==1.55r/min

60xlxl06-1024x4x150

最大誤差率：〃=絲幾

ZM?3嚶

當(dāng)〃二1500r/min時，M2

537

當(dāng)n=150r/min時，M?

{1

n=1500r/min時，^max%=——x100%=―—x100%=11.4%

max