电力拖动控制系统答案(陈伯时).doc

电力拖动自动控制系统—运动控制系统答案 上海大学 陈伯时主编 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） （2） （3） （4） （5） （6） 主电路线路简单，需用的功率器件少。 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000 左右。 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。 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。 直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。  PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态 响应快，动态抗扰能力强。 1-2 试分析有制动通路的不可逆 PWM 变换器进行制动时，两个 VT 是如何工作的？ 答：制动时，由于 U g1 的脉冲变窄而导致 id 反向时，Ug2 变正，于是 VT2 导通， VT2 导通，VT1 关断。 1-3 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么 关系？为什么脱离了调速范围，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 nmax和最低转速 n min 之比叫做调速范围，  用字母 D 表示，即： D?? nmax nmin 负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落??n N 与理想空载转速 n0 min 之比，称  为系统的静差率 S,即： s?? ?n N n0 min 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为：  D?? n N s ?n N (1?? s) 由于在一定的 nN 下，D 越大， nmin 越小??n N 又一定，则 S 变大。所以，如果不考虑 D，则 S 的调节也就会容易， 1-4 ． 某 一 调 速 系 统 ， 测 得 的 最 高 转 速 特 性 为 n0 max?? 1500r / min ， 最 低 转 速 特 性 为 n0 min?? 150r / min ，带额定负载的速度降落??n N?? 15r / min ，且不同转速下额定速降??n N 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大？ 解  D?? nmax nmin n??????nN n0 min????nN  ? 1500?? 15 150?? 15  ? 11  s?? ?n n0 min  ? 15 150  ? 10% 1-5 闭环调速系统的调速范围是 1500----150r/min，要求系统的静差 S=2%,那末系统允许的静 1 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？  1， D?? nmax nmin  ? 1500 150 ? 10则?n?? nN S D(1?? S )  ≤ 1500?? 2% 10(1?? 2%)  ? 3.06r / min  2， ?nop ?ncl  ? K?? 1则K?≥ 100 3.06  ? 1?? 31.7  1-6 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 8 r/min，如果将开环 放大倍数他提高到 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少倍？ K 1?? 15; K 2?? 30 ; K 1?→?? n cl 1 ; K 2?→?? n cl 2 同样负载扰动的条件下 ? n与开环放大倍数加 1成反比，则（ K 1?? 1）（ K 2?? 1）??? n cl 2 /?? n cl 1  ?n cl 2?? K 1?? 1 K 2?? 1  ? n cl 1?? 15?? 1 30?? 1  ? 8?≈ 4 r / min  同样静差率的条件下调速范围与开环放大倍数加 1 成正比 （ K 1?? 1）（ K 2?? 1）? D cl 1 / D cl 2 D cl 2 D cl 1  ? K 2?? 1 K 1?? 1  ? 30?? 1 15?? 1  ≈ 1 .94 1-7 某 调 速 系 统 的 调 速 范 围 D=20 ， 额 定 转 速 n?? 1500r / min ， 开 环 转 速 降 落 ?n Nop?? 240r / min ，若要求静差率由 10%减少到 5%则系统的开环增益将如何变化？  解：原系统在调速范围 D=20，最小转速为： nmin?? nmax D  ? 1500 20  ? 75r / min ，  ?ncl n0min