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机电运动控制系统离线作业(选) 答案精要
浙江大学远程教育学院
《机电运动控制系统》课程作业(选做)
姓名: 学 号: 年级: 学习中心: —————————————————————————————
1. 晶闸管可控整流器供电直流电机调压调速的机械特性有何特点? 画出三相半波可控整流器供电直流电机机械特性并说明之。答:
与直流发电机-电动机组机械特性相比, 不同之处是:
(1) 分电流连续与电流断续二个区域;
(2) 电流连续区因可控整流器内阻大 (特别有换流重迭压降阻) 而使机械特性软; 电流断续区则因电流不连续致使机械特性更软而无法负载工作。
三相半波可控整流器供电直流电机机械特性如图所示:
时,整流器工作在整流状态,电机工作在电动状态;
时,整流器工作在逆变状态,电机工作在制动状态。
2. 可控整流器供电直流电机调速系统主回路中为何要釆用平波电抗器?其电感量应按什么要求来设计?答:
由于可控整流器供电直流电机调速系统负载轻时电流断续, 机械特性软, 调速特性差,无静差度可言。
解决办法:串接平波电抗器L,增大晶闸管导通角以使电流连续。
平波电抗器电感量计算原则是: 能确保轻载下最小电流
时电流仍连续。
一般规律是Idmin越小,要求平波电抗器电感量越大。
3.在转速、电流双闭环调速系统中,出现电网电压波动与负载扰动时,各是哪个调节器起主要调节作用?答:
(1) 电网电压波动:影响整流电压Ud ,整流电流Id,反映到控制信号即ufi,它从电流环介入,故电流调节器起主要作用。
(2)负载扰动:负载TL的变化将影响转矩平衡关系,继而影响转速ωr,n,反映到控制信号即ufn,它从速度环介入,故速度调节器起主要作用
4. 双闭环调速系统稳态运行时,两个PI调节器的输入偏差(给定与反馈之差)是多少?它们的输出电压应对应于何种状态的值?为什么?答:
(1) 根据PI调节器的特性,稳态时能实现无差调节,使反馈等于给定,即: △un= 0 或△ui= 0 ,两个PI调节器的输入偏差为零。
(2) 它们的输出电压应对应于第一次进入△un= 0 或△ui= 0 时的输出状态值(如 un, ui,α,Ud,Id,T )。这是由于PI调节器有积分、记忆功能,对过去出现过的误差信号有记忆作用。
当 时, ,调节器输入为零,但由于PI调节器的积分作用,对过去出现过的误差有记忆,则积分输出不为零,维持第一次出现时 的输出值
,维持 (无差)
5.反并联时为何会出现环流?限制环流有哪些有效方法?各有什么特点?答:
两桥反并联且同时整流时, 产生的整流电压 会不经直流电机而顺串短路,无电阻限流,形成巨大环流。
限制环流的有效办法(对策)是:
(1) 要求直流电压:
极性互顶:一桥整流、一桥逆变。 如图所示
大小相等 , 即
这样可以消除平均环流, 因为
① 平均环流 整流平均电压 ,消除了平均环流
但不能消除瞬吋环流, 因为② 瞬时环流 一桥整流、一桥逆变时整流平均电压相等,但瞬时电压波形不同,瞬时电压差将引起瞬时环流,控制上要求必须同时控制平均及瞬时环流。
因此环流控制策略有:
(1)有环流系统
原则: 无平均环流,限制瞬时环流
做法:
一桥整流、一桥逆变, ;
电抗器L、L,(非平波电抗器L)限制瞬时环流
(2)无环流系统
原则:一桥工作(整流或逆变),一桥封锁(不工作)
采用逻辑电路保证两桥切换的安全——逻辑无环流晶闸管直流电机可逆调速系统
6.为什么脉宽调制(PWM)型直流调速系统比晶闸管型直流调速系统能获得更好的动态特性?答:
可控整流器-直流电动机调速系统釆用开关速度慢(300Hz)的晶闸管作开关元件, 使换流死区(晶闸管不立即响应触发信号的时间)平均为3.33 – 6.66mS. 而脉宽调制(PWM)型直流调速系统釆用自关断器件(GTR, IGBT, MOSFET等), 其开关频率在几kHz – 几百kHz, 换流死区时间降至几十nS – 几百nS, 快上了几百、上千倍, 致使电机电压、电流、转矩、速度响应时间大大缩短, 即有了更好的动态特性。
7.从电机学原理说明调压调速机理, 从电力电子技术说明调压调速的实现手段答:
根据电机学原理, 当异步电机端电压变化时, 机械特性发生
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