電力拖動自動控制系統(tǒng)課后答案

習題二

2.2系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1000100r/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：\n=1000x0.02/(10x0.98)=2.04rpm

系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04r/?m。

2.3某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負載下，最高轉(zhuǎn)速特性為他max=15OO〃min,

最低轉(zhuǎn)速特性為冏而n=150r/min,帶額定負載時的速度著陸

△取=15〃min,且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降不變，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。=勺皿/〃mm(均指額定負載狀況下)

“max="Omax一=1500-15=1485

nmm=0Omin-A"N=150-15=135

O=〃max/〃min"5/135=11

2)靜差率s=△〃7V/〃o=15/150=10%

2.5某龍門刨床工作臺采納V-M調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動機

PN=60kW,UN=220V,IN=305A,nN=1OOOr/min,主電路總電阻R=0.18

Q,Ce=O.2V*min/r,求：

(1)當電流連續(xù)時，在額定負載下的轉(zhuǎn)速著陸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)若要滿意D=20,sW5%的要求，額定負載下的轉(zhuǎn)速著陸而N又為

多少？

解：(1)A.="xR/Ce=305x0.18/0.2=274.5/7min

(2)SN=\nN/n0=274.5/(1000+274.5)=21.5%

(3)\n=〃NS/[￡>(1-s)]=1000x0.05/(20x0.95]=2.63r/min

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s?5%,那么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？假如開環(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)應有多大？

解：1)￡>=〃NS/A〃N(1-S)

10=1500x2%/A/?,vx98%

A/%=1500x2%/98%x10=3.06/7min

2.9有一V-M調(diào)速系統(tǒng)：電動機參數(shù)R=2.2kW,UN=220V,Ix=12.5A,

nN=1500r/min,電樞電阻R,=L5。，電樞回路電抗器電阻RL=O.8。，

整流裝置內(nèi)阻Rree=1.0Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=35o要求系統(tǒng)

滿意調(diào)速范圍D=20,靜差率S<=10%o

(1)計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速

降△加。

(2)采納轉(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Un*=15V時，Id=h,n=nN,則轉(zhuǎn)速負反

饋系數(shù)a應當是多少？

(4)計算放大器所需的放大倍數(shù)。

解：(1)

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

n=(UN-INxR^/Ce

=>\n<v=〃x&/C?=12.5x3.3/0.134=307.836"min

An,v=/s/(。(1一s))=1500x10%/(20*90%)=8.33"min

所以，Anc/=8.33r/min

(2)

(3)(4)i=(K0&U：-/㈤/(G(l+K))=[w：/a(l+K)]—[/〃/(G(l+K))]

K=(A%,,/An(/)-l=307.836/8.33-1=35.955

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

n<2=0.0096Vmin/r

K35.955*0.134

可以求得,

"K、*a35*0.0096"

也可以用粗略算法:

U；hUn=cm，a="=0.01

11nn1500

2.12有一個晶閘-電動機調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動機：PN=2.8kW,

uN=22(y,iN=i5.6A，=i5oor/min,/??=1.5Q,整流裝置內(nèi)阻

Q,電樞回路電抗器電阻&=0.8。，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)

Ks=35o

⑴系統(tǒng)開環(huán)工作時，試計算調(diào)速范圍。=30時的靜差率'值。

(2)當￡>=30,s=10%時，計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。

(3)如組成轉(zhuǎn)速負反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求。=30,s=10%,在。：=皿

時〃=/“，n=nN,計算轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)a和放大器放大系數(shù)

解：

Ce=(220-15.6x1.5)/1500=0.1311Vmin/r

(1)

An*=/,、,x國/J=15.6x3.3/0.1311=392.68r/min

nmiin=1500/30=50

s=加G/=392.68/(392.68+50)=88.7%

(2)

0.1=An/(A?+50)

An=5/0.9=5.56r/min

(3)

n=KpK、U：/Q(l+K)_/C,(l+K)

〔KfaKJCe

1500=6,KQ；/Q(1+K)-(即15.6)/Q(1+K)

'K=(\nop/Anf/)-l=(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

f。=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)均采納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

時的測速辨別率和誤差率最大值。

解：

60

(1)M法：辨別率。=型=1.465r!min

1024x4x0.01

最大誤差率：〃=竽一

ZTC

,.口」“nZT1500x4x1024x0.01

n=1l5cn0n0r/min日寸，M,=——1c=------------------=1i0n2O4/I

6060

....nZT150x4x1024x0.01.

n=l15c(n)r/minn時，M,=——-c=-----------------=102.4

16060

1500r/min時，2而%=—xl00%=—x100%=0.098%

,naxM1024

150r/min時，^%=—x100%=—^―x100%=0.98%

加Mi102.4

可見M法適合高速。

(2)T法:

辨別率:

Zn21024x4xl5002

n=1500/7min時,Q==171r/min

60/；)-Zn60xlxl06-1025x4x1500

Zn21024x4xl502

〃=15()r/min時，Q=1.55r/min

60/)-Z〃60xlxl06-1024x4xl50

最大誤差率：“=翳，〃2=如，

ZM2Zn

gxl06.Dp

當〃=1500r/min時，M

21024x4x1500

60

當〃=150r/min時，M2=現(xiàn)—=97.7

-1024x4x150

11

n=1500r/min時，8n^%=―—x100%=——xlOO%=11.4%

max

M2-19.77-1

n=150r/min時，8%=------x100%=-------xl00%=l%

nramxM,-197.7-1

可見T法適合低速

習題三

3.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的ASR和ACR均為PI調(diào)整器，設(shè)系統(tǒng)最大給定

電壓U：,“=15V,nw=1500r/min,I「20A,電流過載倍數(shù)為2,電樞回

路總電阻R=2Q,(=20,C=0.127V-min/r,求:(1)當系統(tǒng)穩(wěn)定

運行在U：=5V,鼠=10A時，系統(tǒng)的〃、以、U；、和U,各為多少？

(2)當電動機負載過大而堵轉(zhuǎn)時，U：和U,各為多少？

解：⑴

a-U*m/nN=15V/1500^m=0.0IV/rpm

0=5V

當U：=5V,轉(zhuǎn)速=500rpm

a0.0IV/rpm

=0.375V/A

U-=01&=0.375*1()=3.75V=U；

Ud0_E+&R_C*N+1,出_0.127*50()+10*2

Uc=-=4.175V

X-—R—-~KS-20

即n=500rpm,Un=5V,U*=Ui=3.15V,Uc=4.175v

(2)堵轉(zhuǎn)時，U：=皿加=15V,

j;為。：(。/+/小)一般陽「4。*2一年

cKsKsKs20

3.2在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個調(diào)整器ASR,ACR均采納

PI調(diào)整器。已知參數(shù)：電動機：&=3.7kW,uN=220V,iN=20A,nN

=1000r/min,電樞回路總電阻R=1.5Q,=u*?,=ucni=8V,電樞回

路最大電流〃“=40A,電力電子變換器的放大系數(shù)勺=40。試求：

(1)電流反饋系數(shù)尸和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。

(2)當電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的力0,值。

解：1)4=%=或=0.2V/Aa=%=———=0.00SV/rpm

Idm40AnN1000rpm

2)UM=E+IdlR^=CenN+&&=4OA*L5Q=60V

這時：

U：=W,U“=0,ASR處于飽和，輸出最大電流給定值。

U.=W,q=8匕

Uc=Ud0/Ks=60/40=1.5V

3.3在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)整器ASR,ACR均采納PI調(diào)

整器。當ASR輸出達到%=8V時，主電路電流達到最大電流80A。當

負載電流由40A增加到70A時，試問：（1）u：應如何改變？（2）uc

應如何改變？（3）上值由哪些條件確定？

1J*QI/

解-1）==O.1V/A

肝」/1dm80A

因此當電流從40An70A時，u；應從4Vn7V改變。

2）々要有所增加。

3）分取決于電機速度和負載大小。因為

Ug=E+"K=CcnN+卻段

u

cKsKs

3.5某反饋限制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)T=0.1s,

要求階躍響應超調(diào)量bW10%。

（1）系統(tǒng)的開環(huán)增益。

（2）計算過渡過程時間4和上升時間,，；

（3）繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。假如要求上升時間＜0.25s,則K=?,

b%=?

解：取KT=0.69《=0.6Q%=9.5%

(1)系統(tǒng)開環(huán)增益：K=0.69/T=0.69/0.1=6.9(1/s)

⑵上升時間0=3.37=0.33S

過度過程時間：

3

t?----=67=6x0.1=0.6s

物

(3)

如要求＜0.25.v,查表3T則應取燈=1,4=0.5

2.47=2.4*0.1=0.24s這時K=l/T=10,超調(diào)量=16.3%。

習題六

6.1按磁動勢等效、功率相等的原則，三相坐標系變換到兩相靜止

坐標系的變換矩陣為

現(xiàn)有二相正弦對稱電流iA=Imcos((ot),iB=Iincos(cot-^-),

ic=COSCd)/+y),求變換后兩相靜止坐標系中的電流乙和。，分析

兩相電流的基本特征與三相電流的關(guān)系。

解：兩相靜止坐標系中的電流

其中，iA+iB+ic=0

3,、

上00—COS(O)t)

22人

V3/2兀、/2萬、】

0——[rcos(cot-----)-cos(cot+——)J

%2-A2c233

（2豹可加巨?。ǖ镆?/p>

“"[Ai吟）sin（的「