電力拖動自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng)(-阮毅-陳伯時)課后參考答案第二章(僅供參考)

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1、 第二章作業(yè) 思考題： 2-1直流電動機有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點？ 1. 電樞回路串電阻調(diào)速 特點：電樞回路的電阻增加時，理想空載轉(zhuǎn)速不變，機械特性的硬度變軟。反之機械特性的硬度變硬。 2. 調(diào)節(jié)電源電壓調(diào)速 特點：電動機的轉(zhuǎn)速隨著外加電源電壓的降低而下降，從而達到降速的目的。不同電源電壓下的機械特性相互平行，在調(diào)速過程中機械特性的硬度不變，比電樞回路串電阻的降壓調(diào)速具有更寬的調(diào)速范圍。 3. 弱磁調(diào)速 特點：電動機的轉(zhuǎn)速隨著勵磁電流的減小而升高，從而達到弱磁降速的目的。調(diào)速是在功率較小的勵磁回路進行，控制方便，能耗小，調(diào)速的平滑性也較高。 2-2簡述直流 P

2、WM 變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。 IGBT，電容，續(xù)流二極管，電動機。 2-3直流 PWM 變換器輸出電壓的特征是什么？ 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？ 直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)比V-M系統(tǒng)開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電動機損耗及發(fā)熱都較??；低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬；若與快速響應(yīng)的電動機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強；電力電子開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導通損耗小，當開關(guān)頻率適中時，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高；直流電源采用不控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。 2-5

3、在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當電動機停止不動時， 電樞兩端是否還有電壓？電路中是否還有電流？為什么？ 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。 電路中無電流，因為電動機處已斷開，構(gòu)不成通路。 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？ 精選文檔 反并聯(lián)二極管是續(xù)流作用。若沒有反并聯(lián)二極管，則IGBT的門極控制電壓為負時，無法完成續(xù)流，導致電動機電樞電壓不近似為零。 2-7直流 PWM 變換器的開關(guān)頻率是否越高越好？為什么？ 不是越高越好，因為太高的話可能出現(xiàn)電容還沒充完電就IGBT關(guān)斷了

4、，達不到需要的輸出電壓。 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？ 對濾波電容充電的結(jié)果造成直流側(cè)電壓升高。 過高的泵升電壓將超過電力電子器件的耐壓限制值。 選取電容量較大且合適的電容。 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？ 負載增加，負載轉(zhuǎn)矩增大，電動機轉(zhuǎn)速下降直到電磁轉(zhuǎn)矩等于負載轉(zhuǎn)矩時速度就不變了，達到穩(wěn)態(tài)。T-TL=J*dn/dt 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。 D=nN*s?nN*（1-s） 不是一回事。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

5、度的。 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。是機械特性的斜率。如：變壓調(diào)速系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速下的機械特性是相互平行的，機械特性硬度是一樣的，但是靜差率卻不同，空載轉(zhuǎn)速高的靜差率小。 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？ D=nN*s?nN*（1-s） 若只考慮一個量，其余兩個量在一個量一定的情況下另一個量就會不滿足要求。 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

6、能力？ 特點：減小轉(zhuǎn)速降落，降低靜差率，擴大調(diào)速范圍。 精選文檔 ?Un=Un*-Un,Un=αn,UC=KP?Un,Ud0=KSUC,n=Ud0-IdRCe 改變給定電壓能改變電動機轉(zhuǎn)速，因為改變給定電業(yè)會改變電壓變化值，進而改變控制電壓，然后改變輸出電壓，最后改變轉(zhuǎn)速。 如果給定電壓不變，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)是能夠改變轉(zhuǎn)速，因為調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)會改變反饋電壓，進而改變電壓變化值，控制電壓，輸出電壓，最終改變轉(zhuǎn)速。 如果測速發(fā)電機的勵磁發(fā)生了變化，會造成Ce的變化，會影響轉(zhuǎn)速，被測速裝置檢測出來，再通過反饋控制的作用，減小對穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的影響。系統(tǒng)有克服這種干擾的能力。

7、 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，當積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓△U=0 時，調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少？它決定于哪些因素？ 比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(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。雖然到穩(wěn)態(tài)時?Un=0，只要歷史上有過?Un，其積分就有一定的數(shù)值，足以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)運行所需要的控制電壓UC。 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？ 受影響。因為無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)若給定電源發(fā)生偏移或者測速發(fā)電機精度受到影響會導致轉(zhuǎn)速改變，進而反饋電壓改變，使電壓

8、偏差為零，所以轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度會受影響。 2-15在轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當下列參數(shù)發(fā)生變化時系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用？為什么？ （1）放大器的放大系數(shù) Kp。 （2）供電電網(wǎng)電壓 Ud。 （3）電樞電阻 Ra。 （4）電動機勵磁電流 If。 （5）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) α。 ?Un=Un*-Un,Un=αn,UC=KP?Un,Ud0=KSUC,n=Ud0-IdRCe （1） 放大器的放大系數(shù)Kp發(fā)生變化時系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用，因為Kp發(fā)生變化時，控制電壓Uc就會改變，然后輸出電壓Ud0就會改變，轉(zhuǎn)速改變，反饋電壓隨之改變，改變電壓偏差進一步調(diào)節(jié)輸出電壓和轉(zhuǎn)速達到調(diào)節(jié)作用。 精

9、選文檔 （2） 供電電網(wǎng)電壓 Ud發(fā)生變化時系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用，因為Ud發(fā)生變化時，會使Ks變化，進而改變輸出電壓和轉(zhuǎn)速，反饋電壓隨之改變，改變電壓偏差進一步調(diào)節(jié)輸出電壓和轉(zhuǎn)速達到調(diào)節(jié)作用。 （3） 電樞電阻Ra發(fā)生變化時系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用，因為Ra發(fā)生變化時，會使電樞電路總電阻變化，使得轉(zhuǎn)速改變，反饋電壓隨之改變，改變電壓偏差進一步調(diào)節(jié)輸出電壓和轉(zhuǎn)速達到調(diào)節(jié)作用。 （4） 電動機勵磁電流 If發(fā)生變化時系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用，因為If發(fā)生變化時，使得Ce變化，轉(zhuǎn)速改變，反饋電壓隨之改變，改變電壓偏差進一步調(diào)節(jié)輸出電壓和轉(zhuǎn)速達到調(diào)節(jié)作用。 （5） 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α發(fā)生變化時系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用，因為α發(fā)生

10、變化時，使反饋電壓改變，改變電壓偏差進一步調(diào)節(jié)輸出電壓和轉(zhuǎn)速達到調(diào)節(jié)作用。 2-16（1）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？ （2）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？ ?Un=Un*-Un,Un=αn,UC=KP?Un,Ud0=KSUC,n=Ud0-IdRCe 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)，此時轉(zhuǎn)速有所增大，反饋電壓增大，電壓偏差減小，控制電壓減小，晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud

11、較之負載變化前減小。 在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負載后引起動態(tài)速降時，產(chǎn)生電壓偏差，控制電壓Uc從Uc1不斷上升，使電樞電壓也由Ud1不斷上升，從而使轉(zhuǎn)速n在下降到一定程度后又回升。達到新的穩(wěn)態(tài)時，電壓偏差又恢復為零，但Uc已從Uc1上升到Uc2，使電樞電壓由Ud1上升到Ud2，以克服負載電流增加的壓降。所以轉(zhuǎn)速是不變的，輸出電壓Ud是增加的。 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？ 基本特征：閉環(huán)，有反饋調(diào)節(jié)作用，減小速降，降低靜差率，擴大調(diào)速范圍。 實質(zhì)：閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中參數(shù)變化時會影響到轉(zhuǎn)速，都會被測速裝置檢測出來，再通過反饋控制的作用

12、，減小它們對穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的影響從而減小或消除轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差。 習題 精選文檔 2-1 有制動電流通路的不可逆PWM變換器-直流電動機系統(tǒng)進行制動時，VT1始終不導通。VT2導通時，電動機處于能耗制動狀態(tài)；VT2不導通時，VD1續(xù)流，電動機處于回饋制動狀態(tài)。 2-2 D=nmaxnmin=1000100=10 ?nN=nNsD(1-s)=10000.0210(1-0.02)=2.04 r/min 2-3 D=nmaxnmin=n0max-?nNn0min-?nN=1500-15150-15=11 s=11+nND?nN=11+1500-15111

13、5=0.1 2-4 Ce=UN-INRanN=0.148 ?nN=IN(Ra+Rs)Ce=115.1 r/min s=20%，D=nNs?nN(1-s)=3.11 s=30%，D=nNs?nN(1-s)=5.32 2-5 ?nN=INRCe=274.5 r/min SN=?nNnN+?nN=21.54% ?nN=nNsD(1-s)=2.63 r/min 精選文檔 2-6 Udcl=Uu*KPKS1+γKPKS=12 V Udop=Uu*KPKS=264 V UdopUdcl=26412=22 Uu*=UdclKPKS+Udclγ=4.6 V

14、2-7 D=nmaxnmin=1500150=10 ?nN=nNsD(1-s)=7.89 r/min K=?nop ?ncl-1=11.67 2-8 ?nop= ?nclK+1=128 r/min ?ncl=?nopK+1=4.13 r/min D=nNs?nN(1-s)=nNs?ncl(1-s) DD=?ncl?ncl=1.94 2-9 ?Un=Un*-Un,Un=αn,UC=KP?Un,Ud0=KSUC,n=Ud0-IdRCe 精選文檔 （1） R=Ra+RL+Rrec=3.3 Ω Ce=UN-INRanN=0.134 ?nop=INR

15、Ce=IN(Ra+RL+Rrec)Ce=307.84 r/min ?ncl=nNsD(1-s)=8.33 r/min （2） 圖一 系統(tǒng)的原理圖 圖二 系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖 （3）（4） K=?nop ?ncl-1=35.96 精選文檔 n=nN=Ud0-IN*RCe=KPKSUn*-IN*RCe（K+1） KP=nNCe(K+1)+IN*RKSUn*=14.23 α=CeKKPKS=0.0097 2-10 Idbl=KPKS（Un*+Ucom）R+KPKSRS 一般KPKSRS?R，因此 Idbl≈Un*+UcomRS≤2IN Idcr=Uc

16、omRS≥1.2IN 由習題2-5知電路總電阻R=0.18Ω RS ≤13R=0.06Ω 若取RS=0.06Ω，Ucom≥1.2INRS=21.96V 題目中未出Un*，條件不足，解不出來。 2-11 此題為三相零式電路，同樣的輸入電壓下，三相零式電路輸出電壓頻率是三相橋式電路的一半。所以TS=20.00167=0.0034 若按習題2-5的主電路總電阻，R=0.18Ω，Ce=0.2 V?m ，Cm=30π0.2=1.9 Tl=LR=0.278 Tm=GD2R375CeCm=0.002 精選文檔 K

17、9的主電路總電阻，R=3.3Ω，Ce=0.2 V?m ，Cm=30π0.2=1.9 Tl=LR=0.015 Tm=GD2R375CeCm=0.037 K

18、=?nN=nNsD(1-s)=5.56 r/min （3） n=nN=Ud0-IN*RCe=KPKSUn*-IN*RCe（K+1） K=?nop ?ncl-1=70.68 KP=nNCe(K+1)+IN*RKSUn*=40.39 精選文檔 α=CeKKPKS=0.00655 2-13 Z=41024=4096 n=60M1ZTC n=1500 r/min Q=60ZTC=1.465 M1= nZTC60=1024 δmax=1M1100%=0.097% n=150 r/min Q=60ZTC=1.465 M1= nZTC60=102.4 取M1=102 δmax=1M1100%=0.98% （注：可編輯下載，若有不當之處，請指正，謝謝!） 精選文檔