電力拖動自動控制系統習題集及解答（內部參考資料）支長義 編鄭州大學電氣工程學院 目錄第一章 習題集及解答 1-1第二章 習題集及解答 2-1第四章 習題集及解答 4-1第五章 習題集及解答 5-1第一章 習題集及解答11、改變給定電壓是否能夠改變電動機的轉速？為什么？如果給定電壓不變，調整反饋電壓的分壓比是否能夠改變轉速？為什么？如果測速機勵磁發生變化，系統有沒有克服這種擾動的能力？解：不管開環或是閉環調速系統，轉速對給定是惟命是從的，所以 變必然導致*nUn 變。對于有靜差系統： 分壓比的變化即 的變化K)1()(*KCRIUKnedensp的變化，在 不變時， 必然變化， （或者 ,變n 變），測速機*n n*的勵磁變化等效于 的變化，所以 n 不必然變化，故系統沒有克服這種擾動的能力。12、某調速系統的調速范圍是 1500150rpm，要求是 S=2%,那么，系統允許的靜態速降是多少？如果開環系統的 ,則開環系統的開環節放大倍數應10opn有多大？解：由 知：閉環允許的速降為 ,如果開環)1(snDom rpm398.0125，則閉環系統的開環放大倍數應大于等于：0op。3.21clnK13、有一 V-M 調速系統， 電動機參數為 =2.5KW, =220V， =15A，nomPnomUnomI=1500rpm, =2,整流裝有置內阻為： =1, =30,要求：nomaRrecRsK=20， =10%。試求：1、計算開環系統的穩態速降和調速系統允許的穩態速降。DS2、畫出轉速負反饋系統的穩態結構。 3、當 20V 時， 1000rpm,則轉速反*nU饋系數應為多少？4、系統開環放大系數是多少？比例放大器放大倍數是多少？5、若主電路電壓 L=60mH, =1.8 整流電路 為三相零式，則滿足 D、S 的2GD,2Nm轉速負反饋系統能否穩定運行？為了保證穩定，允許最大的開環放大倍數是多少？6、如果增設電流截止環節，要求 2 , 1.2 , =?, =?若要求dlInomdcrInomsRcomU電流反饋電阻 如果做不到，須增加電流放大器，試計算電流),(31arecsR反饋放大倍數 ， 和 各為多少？畫出系統的原理圖和靜態結構圖。7、如ifKomUs果轉速負反饋系統的整流裝置采用三相零式電路，主電路平波電抗器的選擇要保證最小電流為 20 時仍能連續，系統 GD2=2.94Nm2。按 D=20，S=5%設計nomI的系統能否穩定運行？如果系統不能穩定運行，對系統過行動態校正，并計算調節器參數？8、如果改用電壓負反饋，能否達到 題中所給的調速要求？若放大器Kp 不變， =30V，在 S=30%時，采用 電壓負反饋最多能夠達到多大的調速范max*nU圍？9、如果采用電壓負反饋和電流正反饋，能否 滿足題中所給的調速要求？參數如何選擇？試畫出系統的靜態結構圖。解：1、 （220152）0.127rpmnomaeRIC開環系統的穩態速降為： =15(2+1)/0.127=354.33rpmenompCI滿足調速要求所允許的穩態速降為： =8.33rpm；)1(SDnomcl2、采用轉速負反饋系統的穩態結構圖為：3、在穩態時， =20/1000=0.02V/rpm。*nUn*4、 354.33/8.33-1=41.541clopespCK=41.540.127/(300.02)=8.79。sepKC5、由于 0.06/(2+1)=0.02s， =1/(2350)=0.00333sRLTl mfTs21=0.09349s30*72emCGD所以系統臨界穩定 32.89,slmTK*)(2要滿足 D、S 的要求 K41.54，故系統不能穩定運行。6、 215Ascomnspcomnsdbl RUKRUI *)(1.215 取 1.21518AscomdrIdcrI0.02150030VnonU*， 2.5，取 2.5，1230,sscmsRARssR則 45V，如果要求 ，取 1， 則 18V，co 1)(arecs scomU45182.5ifK系統的原理圖和靜態結構圖為：7、L1.46220/(0.215)=107.07mH=0.109707/3=0.0357sRTl=1/(2350)=0.0033smfs21=2.943/(3750.127230)=0.1527smeCGDT3752系統穩定的 K 為：0.1527(0.0357+0.0033)+0.0033 2/0.03570.0033=50.18slmT2)(=153/0.127=355rpmenopCRI=15000.05/20(1-0.05)=3.947rpm)1(SDnomcl滿足 D、S 時： 94.817.35clopnK所以穩態要求 K88.94 ，而穩定時 K50.67,故系統 不能穩定運行。對象傳遞函數為： )103.)(158.0)(9.(94)1()2 SSSTSTKsWsml,校正3211 ,4.7,53.0 TWdBK98.lg2環節為： ，取 則：SKp1115,09.SWTc cccc WKW085.lg209.lg2l)lg(20)lg(201，285.*9.1cp 362.01*.7.3*85.122cs取 20K， , ,0R10R K49.36.091, 滿足近似條件。校正后fC.8*.236.301 10STWsc的傳函為： 。)1(2STKWses，8.43)(90121csctgTt )()(90121WTtgtssss TWttg 2212190dBTKCTCK sesees2703.*2316.lg0 lg0lg0)llg)(2 8、由靜態性： 僅由電樞電阻產生的速降：edadrecenspCIRKIU)1()(*，故電壓達不到題中的調速要求。3.8mi/2.36rCIRneoma 97.35164.0axax spnomnonUU.2)1(in/2.39)1( SDrCIRKI nomeaenomrc9、 deadespdesrcensp ICRKI)1()1()(* in/3.8)()1( rIICIKRn nomeanoespnomesrc 若使 ，則系統完全與轉速負反饋相同。 則eaespCRK spaKR)1(36.273.81ICRKnomesrc 28.0.8)()1(;6.0;max* KCIRUKenomsrcaspanosp 1-4、某機械采用下圖的晶閘管勵磁、 發電機組供電 的直流調速系統， 發電機的額定功率為 110KW，電動機的額定功率為 100KW。系統采用電壓負反饋和電流截止負反饋控制，電流信號取自發電機和電動機的附加極繞組 與 ，試畫SGRM出該系統的穩態結構圖并推導系統的靜特性方程式。其中 為發電機勵磁回路總電阻，Kf 為發電機放大系數， 為發電機電樞電BR SGR阻， ， 為電動機電樞電阻， 為電 流反饋系數， 為電壓反饋SMGsaR系數， 為電流截止負反饋回路穩壓管的反向擊穿電壓。comU3.8)1(noesrcI解：靜態特性為： ， ， ，Uidn* ctpKctsfUK， ，fBfiRUfGOiKdsaGOIR)(,當 時， ；當 時， 。CIeddcraIcomdsiacrI0i故其靜態結構圖如下：通過結構圖變換得靜特性方程為：當 dcrIdeaMdesaGneBfsp CRIKUkCRKn)1()1(*時：dcrI deamdeBsfspsaGcomneBfsp ICRIKCRKCRn )1()()1 20* 1-5、已知數據， 發電機為勵磁電壓in,/480,58,30,48 rnAIVUWPGomGnomGnomGnom 電動機： ，2.5.127saBRKWPMn02.,.i,/910,148,30 saMnomMnomMnom RrI，設置放大器限幅值為 ，要求 D=10，S=20%，堵轉電流為：VU4ax*VUct8截止電流 。試求：,2.MnomdblII MnomdcrII5.1 計算系統所允許的穩態速降2 計算各環節的傳遞函數3 決定放大器結構和放大系數 Kp4 計算比較電壓 Ucom，并選用穩壓管5 分析 Kp、Ucom 等參數的變化對系統靜特性的影響6 為什么主回路中設有串入平波電抗器解：1、 ，系統允許的穩態速降為：VnRIUCMomsaoe min/.320)(i/8.2.0*19)(rSDnMomcl2、 ， ，8.5ctmBsUK VRIUsGaGnomGO 06.31)(49.2,12706.3BfBfGOf RKRi電壓反饋系數 的計算：根據穩態時 ，On*。0135.4max* sMnomMdnoIU3、如果采用 P 調節器，則電動機的速降：，所以用 P 放大器可以滿足7.8.2)1( KICRIKCRnMnomeanomesaGom要求，且 ，設運算放大器的輸入電阻 R0=20K，則放大器3.16Bfsp反饋電阻 R1=Kp*R0