2023年電力拖動自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng)(一)期末試卷A卷答案

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第2頁/共2頁精品文檔推薦電力拖動自動控制系統(tǒng)—運動控制系統(tǒng)(一)期末試卷A卷答案

二．分析及問答（51%）

1．（共11分）橋式可逆PWM變換器-電動機系統(tǒng)具有電流簡單延續(xù)、諧波少

等優(yōu)點。

（1）在如圖坐標系中畫出橋式可逆PWM變換器供電的開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

工作在普通電動狀態(tài)下的瞬時電壓、平均電壓、瞬態(tài)電流、反電動勢波形，其中變換器采納雙極式控制，占空比ρ=0.7；（6分）（2）導出電機電樞電壓平均值Ud與Us之間的關(guān)系，如何實現(xiàn)電機的正反

轉(zhuǎn)？說明如何實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)；（2分）

（3）寫出直流橋式可逆PWM變換器的近似傳遞函數(shù)，說明它與相控整流

器數(shù)學模型的本質(zhì)區(qū)分。（3分）

2．（共15分）在V-M開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)和

轉(zhuǎn)速單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)中，突減負載后又進入穩(wěn)定運行時，三種系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、電樞電流、整流裝置輸出的電壓將如何變化，并容易說明緣由。

答：在V-M開環(huán)系統(tǒng)中，突減負載后又進入穩(wěn)定運行時，電機轉(zhuǎn)速升高，電樞電流降低，

整流裝置輸出電壓不變（3分）。由于是開環(huán)系統(tǒng)，整流裝置輸出電壓受控制電壓打算，控制電壓不變，輸出電壓也不變，但減載后轉(zhuǎn)速升高，電樞電流減小，以便與負載平衡。（2分）

電機電樞電壓平均值Ud=（2ρ-1）US（1

分）

當ρ大于1/2時，Ud〉0，電機兩端平均

電壓為正，電機正轉(zhuǎn)，當ρ小于1/2時，Ud〈0，電機兩端平均電壓為負，電機反轉(zhuǎn)。（1分）

()1

sssKWsTs≈

+（2分），與相控整流器的本質(zhì)區(qū)分是時光常數(shù)更小。（1分）

（3分）

Ⅱ

Ⅲ

n

t

Id

IdL0

IV

0t3

t2

t1t4

tt

4．（共10分）轉(zhuǎn)速反饋采納增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，已知其每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)Z＝1024，采樣周期TC=0.005秒，計算機高頻時鐘脈沖頻率f0=1[MHz]，轉(zhuǎn)速單位采納[轉(zhuǎn)/分]，如采納M/T法測速：

1.請畫出M/T法測速原理暗示圖(應包含編碼器輸出脈沖、時鐘脈沖與采樣脈沖波形關(guān)系)，并說明其測速原理。（6分）

2.按照上述參數(shù)寫出M/T法轉(zhuǎn)速計算式，說明適用轉(zhuǎn)速范圍。（4分）

答：（1）.M/T法測速既檢測編碼器輸出脈沖個數(shù)1M，也檢測高頻時鐘脈沖2M，兩

個計數(shù)器同時開啟或關(guān)閉計數(shù)。（2分）

原理暗示圖

（4分）

系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（2分）

（2）()/(220550.5)/15000.128/eNNaNCUIRnvrpm=-=-?=（1分）

/55(0.50.1)/0.128257.8125/min?==?+=opdenIRCr（1分）

15000.1

6.667/min(1)25(10.1)

NClnsnrsD??===--（1分）

257.8125

1137.676.667

?=-=-=?op

clnkn（1分）

（3）**80.005/1500

n

nN

NUUnvrpmnαα=?===（1分）37.670.1288.96107.60.005

α?===?epsKCkk（1分）

∴調(diào)整器系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)大于或等8.96

（4）系統(tǒng)啟動和堵轉(zhuǎn)時電機會過流（1分）。因此時轉(zhuǎn)速為0，轉(zhuǎn)速偏差很大，比例調(diào)整器

調(diào)整器輸出控制電壓很大，電源輸出很大的電壓加在系統(tǒng)回路電阻上，該電阻普通很小，從而導致啟動和堵轉(zhuǎn)時電機過流。（2）

Kp

Ks

α

1

Ce

n

E

IdR

Ud0

Uc

ΔUn

Un*

Un

2．（共15分）有一PWM變換器供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),已知電動機參數(shù)為：PN=5.5kw，UN=220V，IN=28A，nN=1490r/min，電樞回路電阻R=0.6Ω,允

許電流過載倍數(shù)λ=2，電磁時光常數(shù)Tl=0.01s，機電時光常數(shù)Tm=0.185s，變換器

開關(guān)頻率8KHz，的放大倍數(shù)Ks=67，整流電裝置內(nèi)阻Rres=0.1Ω，額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓Un*為10V，ASR和ACR均采納PI調(diào)整器，飽和輸出電壓均為8V，電流反饋濾波時光常數(shù)Toi=0.0001s，轉(zhuǎn)速反饋濾波時光常數(shù)Ton=0.0015s。電流調(diào)整

器已按典型I型系統(tǒng)設計好，其中KT=0.25。設計要求：靜態(tài)指標：轉(zhuǎn)速無靜差

動態(tài)指標：帶額定負載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量低于3%。（1）計算電流反饋系數(shù)β，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。（2）求電流環(huán)等效傳遞函數(shù)。

（3）設計轉(zhuǎn)速調(diào)整器（不校驗近似條件）。（4）校核超調(diào)量。

(計算時小數(shù)點后保留3位，若數(shù)值較小時，應保留3位有效位)

典型Ⅱ型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標與參數(shù)的關(guān)系

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345678910bCC/max?72.2%

77.5%81.2%84.0%86.3%88.1%89.6%90.8%Ttm/2.45

2.702.85

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13.60

10.45

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12.95