电力拖动自动控制系统习题答案

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1、第一章闭环控制的直流调速系统1－1为什么PWM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少。（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右。（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。1－2试分析有

2、制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。答：在制动状态中，id为负值，VT2就发挥作用了。这种情况发生在电动运行过程中需要降速的时候。这时，先减小控制电压，使Ug1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压Ud降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E>Ud，很快使电流id反向，VD2截止，在ton≤t＜Ｔ时，Ug2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。在T≤t＜Ｔ+ton时，VT2关断，−id沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。在制动状

3、态中，VT2和VT1轮流导通，而VT1始终是关断的。在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1关断后id经VD2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD2两端电压也降为零，VT2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。１－３调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即D=nmaxnmin其中，nmax和nmin一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对

4、于少数负载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落，与理想空载转速之比，称作静差率s，即或用百分比表示s=ΔnNn0s=ΔnN×100%n0在直流电动机变压调速系统中，一般以电动机的额定转速nN作为最高转速则s=ΔnNn0=ΔnNnmin+ΔnN∴nmin=ΔnNs−ΔnN=(1−s)ΔnNsD=nmaxnmin=nNSΔnN(1−S)由上式可看出调速系统的调速范围、静差速降和最小静差率之间的关系。对于同一个调速系统，ΔnN值一定，如果对静差率要求越严，即要求s值越小时

5、，系统能够允许的调速范围也越小。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。１－４某一调速系统，测得的最高转速特性为nOmax=1500r/min，最低转速特性为nOmin=150r/min，带额定负载时的速度降落ΔnN=15r/min，且在不同转速下额定速降ΔnN不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解系统能够达到的调速范围为D=nmaxnmin=1500150−15=11系统允许的静差率s=DΔnNnN+DΔnN×100%=11×151500+11×15×100%=10%１－５某闭环调速

6、系统的调速范围是1500~150r/min，要求系统的静差率s≤2%，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？解因为s=ΔnNn0=ΔnNnmin+ΔnNΔn=nmins=150×0.02=3.06r/min所以N1−s1−0.02因为Δncl=Δnop1+KΔn100K=op−1=−1=31.7所以Δncl3.061－6某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8r/min，如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多

7、少倍？解（1）因为Δn=RIdeclC（1+K）Ccl所以RId=Δn（e1+K）=8×（1+15）=128RI128cl则Δn=d==4.13r/minC（e1+K）1+30（2）由D=nNSΔnN(1−S)，可知在s和nN不变的情况下，D只与ΔnN有关调速范围扩大1.94倍。1－7某调速系统的调速范围D=20，额定转速nN=1500r/min，开环转速降落ΔnNop=240r/min，若要求系统的静差率由10%减少到5%，则系统的开环增益将如何变化？解；当s=10%时，Δn=nNs=1500×0.1=8.33r/minND（1-s）

8、Δnop20×（1-0.1）240此时K=−1=−1=27.8当