《电力拖动自动控制系统》第三版陈伯时课后答案

3.0 文小白 2023-09-15 115 0 747.59KB 33 页 10文币
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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
U
g1 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电
压U d 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
> U
d ，很
快使电流 id 反向，VD2 截止，在 ton
≤
t ＜Ｔ时，
U
g 2 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，
−
i
d
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
=
n
max
n
mi
n
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
=
Δ
n
N
n
0
s
=
ΔnN
×
100%
n
0
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
=
Δ
n
N
n
0
=
Δ
n
N
nmin
+
Δ
n
N
∴
n
min
=
Δ
n
N
s
−
Δ
n
N
=
(1
−
s)Δn
N
s
D
=
n
max
n
min
=
nN
S
ΔnN
(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，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 n
O
max
=
1500r / min ，最低转速特性为
n
O
min
=
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
=
n
max
n
min
=
1500
150
−
15
=
11
系统允许的静差率 s
=
D
Δ
n
N
nN
+
D
Δ
n
N
×
100%
=
11
×
15
1500
+
11
×
15
×
100%
=
10%
１－５某闭环调速系统的调速范围是 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
=
Δ
n
N
n
0
=
Δ
n
N
nmin
+
Δ
n
N
Δn
=
nmin s
=
150
×
0.02
=
3.06r / min
所以
N
1
−
s
1
−
0.02
因为
Δ
n
cl
=
Δ
n
op
1
+
K
e
C
c
c
Δn 100
K
=
op
−
1
= −
1
=
31.7
所以
Δ
n
cl
3.06
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 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
少倍？
解（1） 因为 Δn
=
RI
d
cl C（1+K）
所以RId
=
Δn（
e
1+K）=8
×
（1+15）=128
RI
128
则
Δ
n
=
d
= =
4.13r / min
C（e
1+K）1
+
30
（2） 由 D
=
nN S
ΔnN
(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 n
N
=
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
=
nN s
=
1500
×
0.1
=
8.33r / min
N
D
（1-
s）
Δ
n
op
20
×
（1-0.1）
240
此时 K
= −
1
= −
1
=
27.8
当 s=5%时，
Δ
n
cl
Δn
=
8.33
nN s
=
1500
×
0.05
=
3.95r / min
N
Δ
n
op
D
（1-
s）
240
20
×
（1-0.05）
此时 K
= −
1
= −
1
=
59.8
Δ
n
cl
3.95
则若要求系统的静差率由 10%减少到 5%，则系统的开环增益将变大。
1—8 转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？ 如
果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果
测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？
答：（1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征
摘要：

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试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时...

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