1、思考題答案1.1直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方式？各有那些特點(diǎn)？答：a改變電樞回路電阻調(diào)速法外加電阻Radd的阻值越大，機(jī)械特性的斜率就越大，相同轉(zhuǎn)矩下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低b減弱磁通調(diào)速法減弱磁通只能在額定轉(zhuǎn)速以上的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速c調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速法調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速所得的人為機(jī)械特性與電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性平行，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性好，能在基速以下實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。1.2為什么直流PWI變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)比相控整流器 -電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)能夠獲得更好的動(dòng)態(tài) 性能？答：a PWM變換器簡(jiǎn)單來(lái)講調(diào)節(jié)的是脈沖串的寬度，直流成分沒(méi)有受到破壞，也就是 說(shuō)其最大值=峰值是不變的，變的是平均值；b相控整流，是由交流整流得到的直流，雖然也是

2、平均值在變，但是其最大值、峰值也是隨著導(dǎo)通角的大小時(shí)刻在變，且導(dǎo)通角越小波形的畸變?cè)絿?yán)重。從而影響了電機(jī)的輸出特性。答：直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流PWM變換器的時(shí)間常數(shù) Ts等于其IGBT控制脈沖周期1/fc，晶閘管整流裝置的時(shí)間常數(shù) Ts通常 取其最大失控時(shí)間的一半1/ 2mf。因fc通常為kHz級(jí)，而f通常為工頻50或60Hz 為一周內(nèi)，m整流電壓的脈波數(shù)，通常也不會(huì)超過(guò)20直流PWM變換器間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時(shí)間常數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動(dòng)態(tài)性能更好。1.4簡(jiǎn)述直流PWM變換器電路的根本結(jié)構(gòu)。答：直流PWM變換器根本結(jié)構(gòu)如圖，包括IGBT和續(xù)流二

3、極管。三相交流電經(jīng)過(guò)整流濾波后送往直流 PWM變換器，通過(guò)改變直流 PWM變換器中IGBT的控制脈沖占空比, 來(lái)調(diào)節(jié)直流PWM變換器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。1.5答：不會(huì)1.7靜差率s與調(diào)速范圍D有什么關(guān)系？靜差率與機(jī)械特性硬度是一回事嗎？答：關(guān)系見(jiàn)書(shū)上公式。靜差率與機(jī)械特性硬度是不同的概念，硬度是指機(jī)械特性的斜率，一般說(shuō)硬度大靜差率也大；但同樣硬度的機(jī)械特性， 隨著起理想空載轉(zhuǎn)速的降低，其靜差率會(huì)隨之增大。1.8直流PWM變換器的開(kāi)關(guān)頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因?yàn)榧僭O(shè)開(kāi)關(guān)頻率非常高，當(dāng)給直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí)， 有可能導(dǎo)致電樞電流還未上升至負(fù)載電流時(shí)，就已經(jīng)開(kāi)始下降了，從而導(dǎo)致平

4、均電流總小于負(fù)載電流，電機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。1.9泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何抑制？答：泵升電壓是當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作于回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于二極管整流器的單向?qū)щ娦裕沟秒妱?dòng)機(jī)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^(guò)整流裝置反應(yīng)回交流電網(wǎng)，而只能向?yàn)V波電容充電， 造成電容兩端電壓升高。 泵升電壓過(guò)大將導(dǎo)致電力電子開(kāi)關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電壓限制電路。1.10在晶閘管整流器電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而降低？答：負(fù)載增加意味著負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大，電機(jī)減速，并且在減速過(guò)程中，反電動(dòng)勢(shì)減小，于 是電樞電流增大，從而使電磁轉(zhuǎn)矩增加，到達(dá)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，電機(jī)不再減速，保持穩(wěn)定。故負(fù)

5、載增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)較增加之前降低。1.11調(diào)速范圍和靜差率的定義是什么？為神馬說(shuō)“脫離了調(diào)速范圍。要滿足給定的靜 差率也就容易的多了？答：1生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載的情況下所需的最高轉(zhuǎn)速Nmax與最低轉(zhuǎn)速Nmin之比稱(chēng)為調(diào)速范圍；當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)轉(zhuǎn) 速的變化率，稱(chēng)為靜差率。2 s與D是一對(duì)矛盾的指標(biāo)，要求 D越大，那么所能到達(dá)的調(diào)速精度越大，s越大。2.1帶有比例放大器的轉(zhuǎn)速反應(yīng)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn)a只有比例放大器的反應(yīng)控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍是有靜差的；b反應(yīng)控制系統(tǒng)的作用是抵抗擾動(dòng)，服從給定；c系統(tǒng)的精度依賴于給定和反應(yīng)檢測(cè)的精度

6、。如果給定電壓不變，調(diào)節(jié)測(cè)速反應(yīng)電壓的分壓比或測(cè)速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁發(fā)生了變化，它 不能得到反應(yīng)控制系統(tǒng)的抑制，反而會(huì)增大被調(diào)量的誤差，因?yàn)榉磻?yīng)控制功能抑制的只是被反應(yīng)環(huán)包圍的前向通道上的擾動(dòng)。2.2為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無(wú)靜差的？答：在積分調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速偏差電壓等于零時(shí)Uc并不是零，而是一個(gè)終止 Uf,如果轉(zhuǎn)速偏差電壓不變?cè)挘?這是積分調(diào)節(jié)控制不同于比例環(huán)節(jié)的特點(diǎn)。正應(yīng)為如此，積分環(huán)節(jié)可以使系統(tǒng)在無(wú)靜差的條件下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速。2.3在無(wú)靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測(cè)速發(fā)電機(jī)精度的影響？是說(shuō)明理由。答：閉環(huán)系統(tǒng)的精度依賴于給定和反應(yīng)檢測(cè)的精度，因

7、此轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定精度還受給定電源和測(cè)速發(fā)電機(jī)精度的影響。1在轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較之負(fù)載變化前減少了2 在無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速n不變，整流裝置的輸出電壓 Ud增減3在采用PI調(diào)節(jié)器的單環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)對(duì)象包含有積分環(huán)節(jié)，突加給定電 壓后PI調(diào)節(jié)器沒(méi)有飽和，系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)速前被調(diào)量不會(huì)出現(xiàn)超調(diào)。2.42.5(3)在采用PI調(diào)節(jié)器的單環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)對(duì)象包含有積分環(huán)節(jié)，突加給定電 壓后PI調(diào)節(jié)器沒(méi)有飽和，系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)速前被調(diào)量不會(huì)出現(xiàn)超調(diào)。2.6采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)，為什么能夠較好地解

8、決系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng) 態(tài)穩(wěn)定性之間的矛盾？答：采用比例積分控制的轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)，其輸出有比例和積分兩局部組成，比例局部快速響應(yīng)輸入信號(hào)的變化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速控制，發(fā)揮了比例控制的長(zhǎng)處，同時(shí)， 可以滿足穩(wěn)態(tài)精度的要求。 此后，隨著電容電壓的電壓不斷變化，輸出電壓逐步增長(zhǎng)， 直到穩(wěn)態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，又可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此，采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)能夠較好地解決系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性之間的矛盾。2.7雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增加轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)系數(shù)a,系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反應(yīng)電壓 Un和實(shí)際轉(zhuǎn)速n是增加、減小還是不變？答：轉(zhuǎn)速反應(yīng)系數(shù)a增加，那么轉(zhuǎn)速反應(yīng)電壓 Un增加，

9、給定電壓 Un*，那么轉(zhuǎn)速偏差電壓 減小，那么ASR給定電壓Ui*減小，那么控制電壓 Uc減小，那么轉(zhuǎn)速n減小；轉(zhuǎn)速n減小，那么轉(zhuǎn) 速反應(yīng)電壓Un減小，直到轉(zhuǎn)速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速反應(yīng)電壓Un不變，且實(shí)際轉(zhuǎn)速n減小。2.8雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，遇到以下情況會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？(1) 電流反應(yīng)極性接反(2)轉(zhuǎn)速極性接反(3) 啟動(dòng)時(shí)ASR未到達(dá)飽和，轉(zhuǎn)速還處于閉合狀態(tài)(4) 啟動(dòng)時(shí)ACR到達(dá)飽和，速度環(huán)開(kāi)環(huán) 2.13是從下述5個(gè)方面來(lái)比擬轉(zhuǎn)速，電流雙 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。(1 )調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性：a單閉環(huán) 在系統(tǒng)穩(wěn)時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差b雙閉環(huán) 可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差和電流

10、無(wú)靜差。(2) 動(dòng)態(tài)限流性能 a單閉環(huán) 只能在超過(guò)臨屆電流Ider后，限制電流沖擊b雙閉環(huán) 電 流調(diào)節(jié)器通過(guò)電流反應(yīng)系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)節(jié)控制電流。(3) 啟動(dòng)的快速性 a單閉環(huán)快，不平穩(wěn) b雙閉環(huán)快，平穩(wěn)(4) 抗負(fù)載擾動(dòng)的性能 a單閉環(huán)差b雙閉環(huán)強(qiáng)(5 )抗電源電壓波動(dòng)的性能2.9 某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR ACR勻采用PI調(diào)節(jié)器，調(diào)試中怎樣才能做到Uim*=6V時(shí)，Idm=20A;欲使Un*=10V時(shí)，n=1000rpm，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？答：(1)調(diào)節(jié)電流反應(yīng)系數(shù)B =0.3; ( 2)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反應(yīng)系數(shù)a =0.01。2.10 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，假設(shè)要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)

11、？改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)Kn行不行？改變電力電子變換器的放大倍數(shù)Ks行不行？改變轉(zhuǎn)速反應(yīng)系數(shù)a行不行？假設(shè)要改變電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的什么參數(shù)？答：通常可以調(diào)節(jié)給定電壓。改變 Kn和Ks都不行，因?yàn)檗D(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系 統(tǒng)對(duì)前向通道內(nèi)的階躍擾動(dòng)均有能力克服。也可以改變a,但目的通常是為了獲得更理想的機(jī)械特性。假設(shè)要改變堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)電流反應(yīng)系數(shù)B2.12在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，假設(shè)速度調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，或電流調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答：有靜差。速度調(diào)節(jié)器對(duì)階躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/ 1+Kn，或電流調(diào)節(jié)器對(duì)階躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/ 1+Kc，而對(duì)斜坡擾動(dòng)

12、的靜差變得更大。2.13從下述五個(gè)方面來(lái)比擬轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負(fù)反應(yīng)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)：1調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。2 動(dòng)態(tài)限流性能。3起動(dòng)的快速性。4抗負(fù)載擾動(dòng)的性能。5抗電源電壓波動(dòng)的性能。答：1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上，轉(zhuǎn)速n是由給定電壓*nU決定的。ASR的輸出量*iU是由負(fù)載電流 IdL 決定的。控制電壓 UC的大小那么同時(shí)取決 于n和Id，或者說(shuō)，同時(shí)取決于 *nU和IdL。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算是和無(wú)靜差 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)計(jì)算相似。帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性特點(diǎn)：電流負(fù)反應(yīng)的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻Kp Ks Rs

13、，因而穩(wěn)態(tài)速降極大，特性急劇下垂；比擬電壓 Ucom與給定電壓*nU的作用一致，好象把理想空載轉(zhuǎn)速提高了。這樣的兩 段式靜特性常稱(chēng)作下垂特性或挖土機(jī)特性。2二方面均具有動(dòng)態(tài)限流性能，性能相似的。3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程有以下三個(gè)特點(diǎn)：飽和非線性控制、轉(zhuǎn)速超調(diào)、準(zhǔn)時(shí) 間最優(yōu)控制。4 由動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖中可以看出，負(fù)載擾動(dòng)作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR來(lái)產(chǎn)生抗負(fù)載擾動(dòng)的作用。在設(shè)計(jì)ASR時(shí)，應(yīng)要求有較好的抗擾性能指標(biāo)。5在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的作用點(diǎn)離被調(diào)量較遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)作用受到多個(gè)環(huán)節(jié)的延滯，因此單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)抵抗電壓擾動(dòng)的性能要差一些。雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于增設(shè)了電流內(nèi)環(huán)，電壓

14、波動(dòng)可以通過(guò)電流反應(yīng)得到比擬及時(shí)的調(diào)節(jié)，不必等它影響到轉(zhuǎn)速以后才能反饋回來(lái)，抗擾性能大有改善。2.15 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速給定信號(hào)Un未改變，假設(shè)增大轉(zhuǎn)速反應(yīng)系數(shù)a,系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反應(yīng)電壓Un是增加還是減少還是不變？為什么？答：Un不變，因?yàn)镻I調(diào)節(jié)器在穩(wěn)態(tài)時(shí)無(wú)靜差，即：刃門(mén)，Un未改變，那么，Un也不變。4.1異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)， 為何要電壓協(xié)調(diào)控制？在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，保持電壓恒定是否可行？為何在基頻以下時(shí)，采用恒壓頻比控制，而在基頻以上保持電壓恒定？答：因?yàn)槎ㄗ与妷侯l率變化時(shí)，將導(dǎo)致氣隙磁通變化，影響電動(dòng)機(jī)工作。在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，假設(shè)保持電壓恒定，那么在基頻以上時(shí)，氣隙磁通將

15、減少，電動(dòng)機(jī)將出力缺乏；而在基頻 以下時(shí)，氣隙磁通將增加，由于磁路飽和，勵(lì)磁電流將過(guò)大，電動(dòng)機(jī)將遭到破壞。因此保持 電壓恒定不可行。在基頻以下時(shí)，假設(shè)保持電壓不變，那么氣隙磁通增加，由于磁路飽和，將使 勵(lì)磁電流過(guò)大，破壞電動(dòng)機(jī)，故應(yīng)保持氣隙磁通不變，即保持壓頻比不變，即采用恒壓頻比控制；而在基頻以上時(shí)， 受繞組絕緣耐壓和磁路飽和的限制，電壓不能隨之升高， 故保持電壓恒定。4.2異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方 式？為什么？所謂恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，是否指輸出功率或轉(zhuǎn)矩恒定？假設(shè)不是，那么 恒功率和恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速究竟是指什么？答：在基頻以下調(diào)速，采用恒壓頻比控

16、制，那么磁通保持恒定，又額定電流不變，故允許 輸出轉(zhuǎn)矩恒定，因此屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。在基頻以下調(diào)速，采用恒電壓控制，那么在基頻以上隨轉(zhuǎn)速的升高，磁通將減少，又額定電流不變，故允許輸出轉(zhuǎn)矩減小，因此允許輸出功率根本保持不變，屬于恒功率調(diào)速方式。恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式并不是指輸出功率或輸出轉(zhuǎn) 矩恒定，而是額定電流下允許輸出的功率或允許輸出的轉(zhuǎn)矩恒定。4.3基頻以下調(diào)速可以是恒壓頻比控制，恒定子磁通$ms恒氣隙磁通$ m和恒轉(zhuǎn)子磁通0 mr的控制方式，從機(jī)械特性和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面分析與比擬四種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：恒壓頻比控制最容易實(shí)現(xiàn)，其機(jī)械特性根本上是平行下移，硬度也較好，能滿足一般調(diào)速要求，低

17、速時(shí)需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補(bǔ)償定子阻抗壓降。恒定子磁通$ ms恒氣隙磁通$ m和恒轉(zhuǎn)子磁通$ mr的控制方式均需要定子電壓補(bǔ)償，控制要復(fù)雜一些。恒定子磁通$ ms和恒氣隙磁通$ m的控制方式雖然改善了低速性能，機(jī)械特性還是非線性的， 仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。恒轉(zhuǎn)子磁通$mr控制方式可以獲得和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，性能最正確。恒壓頻比控制：恒壓頻比控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性根本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，低速時(shí)需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補(bǔ)償定子阻抗壓降。 在對(duì)于相同的電磁轉(zhuǎn)矩，角頻率越大，速降落越大，機(jī)械特性越軟，與直流電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速相似。在基頻以下運(yùn)行

18、時(shí)，采用恒壓頻比的控制方法具有控制簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，但負(fù)載變化時(shí)定子壓降不同，將導(dǎo)致磁通改變，因此需采用定子電壓補(bǔ)償控制。根據(jù)定子電流的大小改變定子電壓，以保持磁通恒定。恒定子磁通：雖然改善了低速性能，但機(jī)械特性還是非線性的， 仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。 頻率變化時(shí)，恒定子磁通控制的臨界轉(zhuǎn)矩恒定不變。恒定子磁通控制的臨界轉(zhuǎn)差率大于恒壓頻比控制方式。恒定子磁通控制的臨界轉(zhuǎn)矩也大于恒壓頻比控制方式。控制方式均需要定子電壓補(bǔ)償，控制要復(fù)雜一些。恒氣隙磁通：雖然改善了低速性能，但機(jī)械特性還是非線性的， 仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。 保持氣隙磁通恒定，除了補(bǔ)償定子電阻壓降外，還應(yīng)補(bǔ)償定子漏抗壓降。與恒定子磁通控制 方式

19、相比擬，恒氣隙磁通控制方式的臨界轉(zhuǎn)差率和臨界轉(zhuǎn)矩更大，機(jī)械特性更硬。控制方式均需要定子電壓補(bǔ)償，控制要復(fù)雜一些。恒轉(zhuǎn)子磁通：機(jī)械特性完全是一條直線，可以獲得和直流電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性， 這正是高性能交流變頻調(diào)速所要求的穩(wěn)態(tài)性能。4.4常用的交流 PWM有三種控制方式，分別為 SPWMCFPW和 SVPWM論述它們的根本 特征、各自的優(yōu)缺點(diǎn)。答：SPWM特征：以頻率與期望的輸出電壓波相同的正弦波作為調(diào)制波，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波。由它們的交點(diǎn)確定逆變器開(kāi)關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而獲得幅值相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列。優(yōu)缺點(diǎn)：普通的SPWM頻器輸出電壓帶有一定的諧波分量，為

20、降低諧波分量，減少電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)， 可以采用直接計(jì)算各脈沖起始與終了相 位的方法，以消除指定次數(shù)的諧波。CFPWM特征：在原來(lái)主回路的根底上，采用電流閉環(huán)控制，使實(shí)際電流快速跟隨給定 值。優(yōu)缺點(diǎn)：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，盡可能使實(shí)際電流接近正弦波形，這就能比電壓控制的SPWI獲得更好的性能。精度高、響應(yīng)快，且易于實(shí)現(xiàn)。但功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)頻率不定。SVPWM :特征：把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，以圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為目標(biāo)來(lái)控制逆變器 的工作，磁鏈軌跡的控制是通過(guò)交替使用不同的電壓空間矢量實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)缺點(diǎn)：8個(gè)根本輸出矢量，6個(gè)有效工作矢量和2個(gè)零矢量，在一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，每個(gè)有效工作矢量只作用1次的方式，生成正 6

21、邊形的旋轉(zhuǎn)磁鏈，諧波分量大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。用相鄰的2個(gè)有效工作矢量，合成任意的期望輸出電壓矢量，使磁鏈軌跡接近于圓。開(kāi)關(guān)周期越小，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)越接近于圓， 但功率器件的開(kāi)關(guān)頻率將提高。 用電壓空間矢量直接 生成三相PWM波，計(jì)算簡(jiǎn)便。與一般的 SPWM目比擬，SVPWM控制方式的輸出電壓最多可提 咼15%4.5分析電流滯環(huán)跟蹤 PWM控制中，環(huán)寬h對(duì)電流波動(dòng)于開(kāi)關(guān)頻率的影響。答：當(dāng)環(huán)寬h選得較大時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率低，但電流波形失真較多，諧波分量高；如果環(huán)寬 小，電流跟蹤性能好，但開(kāi)關(guān)頻率卻增大了。4.6三相異步電動(dòng)機(jī) Y聯(lián)結(jié)，能否將中性點(diǎn)與直流側(cè)參考點(diǎn)短接？為什么？答：能。雖然直流電源中點(diǎn)和交流電動(dòng)機(jī)中

22、點(diǎn)的電位不等，但合成電壓矢量的表達(dá)式相等。因此，三相合成電壓空間矢量與參考點(diǎn)無(wú)關(guān)。可以將中性點(diǎn)與直流側(cè)參考點(diǎn)短接。4.7當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)由正弦對(duì)稱(chēng)電壓供電，并到達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)，可以定義電壓向量U電流向量I等，用于分析三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作狀態(tài)，424節(jié)定義的空間矢量與向量有何區(qū)別？在正弦穩(wěn)態(tài)時(shí)，兩者有何聯(lián)系？答：相量是從時(shí)間域的三角函數(shù)到復(fù)指數(shù)函數(shù)的映射，空間矢量是從空間域的三角函數(shù)到復(fù)指數(shù)函數(shù)的映射。相量的正弦性表現(xiàn)為時(shí)間域的正弦性，空間矢量的正弦性表現(xiàn)為空間域的正弦性。從本質(zhì)看它們都是正弦性，但從形式上看，相量的正弦性還表現(xiàn)為復(fù)數(shù)在旋轉(zhuǎn) ，而空間矢量的正弦 性那么僅表示原象在空間按正弦規(guī)律變化

23、。當(dāng)然，也有旋轉(zhuǎn)的空間矢量，但此時(shí)空間矢量的旋轉(zhuǎn)性也是由于電流在時(shí)間上按正弦規(guī)律變化而引起的，并不起因于空間矢量本身的正弦性。4.8采用SVPW控制，用有效工作電壓矢量合成期望的輸出電壓矢量，由于期望輸出電壓矢量是連續(xù)可調(diào)的，因此，定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E可以是圓，這種說(shuō)法是否正確？為什么？答：實(shí)際的定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E在期望的磁鏈圓周?chē)▌?dòng)。N越大，磁鏈軌跡越接近于圓，但開(kāi)關(guān)頻率隨之增大。由于N是有限的，所以磁鏈軌跡只能接近于圓，而不可能等于圓。4.9總結(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，假設(shè)US f ( “J)設(shè)置不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生什么影響？ 一般說(shuō)來(lái)，正反應(yīng)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)具有

24、正 反應(yīng)的內(nèi)環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？答：轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律為：(1 )在ssm范圍內(nèi)，如果氣隙磁通保持不變，轉(zhuǎn)矩Te根本上與3 s成正比。(2)定子電流不同時(shí)， 按照一定的Us f ( “I)函數(shù)關(guān)系控制定子的電壓和頻率，可以保持氣隙磁通恒定。假設(shè)Us f ( 1?Is)設(shè)置不當(dāng)，那么氣隙磁通無(wú)法保持恒定，控制將出現(xiàn)紊亂。因?yàn)檗D(zhuǎn)差頻率控制的被控量是頻率差3S,在外環(huán)通過(guò)負(fù)反應(yīng)控制已經(jīng)實(shí)現(xiàn)控制要求，在內(nèi)環(huán)控制中，因?yàn)檩敵隽恳刂贫ㄗ拥膶?shí)際頻率，而s才能得到實(shí)際的頻率值3 1，因此需采用正反應(yīng)相加，由于內(nèi)環(huán)調(diào)解器不是普通的 PI調(diào)解器, 輸出不受正反應(yīng)的影響，引起的擾動(dòng)可通過(guò)外環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以系

25、統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定要求。習(xí)題習(xí)題一1.1試分析有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，兩個(gè)VT是如何工作的？【解答】先減小控制電壓，使1gU得正脈沖變窄，負(fù)脈沖變寬，從而使平均電樞電壓dU降低。但是由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速和反電勢(shì)還來(lái)不及變化，因而造成dEU的局面，很快電流di反向，VD2截止，在onttT < <期間2gU為正，于是VT2導(dǎo)通反向電流產(chǎn)生能耗制動(dòng)作用。 在onTtTt w <+期間，VT2關(guān)斷，di-經(jīng)VD1續(xù)流，向電源回饋能量。同時(shí) VD1兩端壓降鉗住 VT1， 使他不能導(dǎo)通。在制動(dòng)狀態(tài)， VT2和VD1輪流導(dǎo)通，VT1始終關(guān)斷。1.31.4系統(tǒng)

26、的調(diào)速范圍是 1000100r；min，要求靜差率s=2%,那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是s)1000 0.02 (10 0.98) 2.04rpm系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04rpm1.5某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特性為n0max1500r min，最低轉(zhuǎn)速特性為n0min 150r- min，帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落nN 15r.；min，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降不變，試問(wèn)系統(tǒng)能夠到達(dá)的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)允許的靜差率是多少？解：1)調(diào)速范圍Dnmax: nmin(均指額定負(fù)載情況下)nmaxn0maxnN1500151485n minn0minnN15015135D nmax. nmin

27、1485,135 112) 靜差率Snzn。1515010%1.6 直流電動(dòng)機(jī)為 PN=74kW,UN=220V , In=378A , nN=1430r/min , Ra=0.023 Q。相控整流 器內(nèi)阻Rrec=0.022 Q。采用降壓調(diào)速。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械要求 s=20%時(shí)，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。如果s=30%時(shí)，那么系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少？解：Ce (UN lNRa) nN(220 378 0.023),1430 0.1478V/rpmn l n R Ce378 (0.0230.022) . 0.1478115rpmD nN S n(1s)14300.2 115(10.2)3.1DnNS n(1

28、s)14300.3 115(10.3)5.331.7某龍門(mén)刨床工作臺(tái)采用V-M調(diào)速系統(tǒng)。直流電動(dòng)機(jī)PN60kW,U N 220V, l N305代 nN1000r.；min，主電路總電阻 R=0.18 Q ,Ce=0.2V?min/r,求：(1) 當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落nN為多少？(2) 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率SN多少？(3) 假設(shè)要滿足D=20,s< 5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落nN又為多少？解：(1) nNl N R. Ce 305 0.18 0.2 274.5r /min(2) SnnN.no 2745(1000 274.5) 21.5%(3)

29、 n nNS D(1 s)1000 0.0520 0.952.63r/min1.8有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下圖，給定電壓U： 8.8V、比例調(diào)節(jié)器 放大系數(shù)Kp 2、晶閘管裝置放大系數(shù) Ks 15、反應(yīng)系數(shù)丫 =0.7。求：(1 )輸出電壓Ud ;(2)假設(shè)把反應(yīng)線斷開(kāi)，Ud為何值？開(kāi)環(huán)時(shí)的輸出電壓是閉環(huán)是的多少倍？ (3)假設(shè)把反應(yīng)* *系數(shù)減至丫 =0.35，當(dāng)保持同樣的輸出電壓時(shí)，給定電壓Uu應(yīng)為多少？解：(1) UdKpKsU； . (1 KpKs ) 2 15 8.8； (1 2 15 0.7) 12V(2) Ud 8.8 2 15 264V ,開(kāi)環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的22倍(

30、3) U； Ud(1 KpKs )；KpKs 12 (1 2 15 0.35). (2 15) 4.0V2.1某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r/min150r/min，要求系統(tǒng)的靜差率 s 5%，那么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100r/min，那么閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有多大？解： 1) D nNs/ nN 1 s10 1500 2%/ nN 98%nN 1500 2%/98% 10 3.06r / min2) Kn°p/ nci1 100/3.06 1 31.72.2某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的速降為8 r/min，如果將開(kāi)

31、環(huán)放大倍數(shù)提高到30,它的速降為多少？在同樣靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴(kuò)大多少倍？解：nop 1 K nci1 15 8 128如果將開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)提高到30,那么速降為：ncinop /1 K 128/ 1 304.13rpm在同樣靜差率要求下，D可以擴(kuò)大 nci" nci21.937倍 2.5 有一 V-M 調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù) PN=2.2kW, U n=220V, In=12.5A, n n=1500 r/min，電樞 電阻Ra=1.5 Q,電樞回路電抗器電阻 RL=0.8 Q,整流裝置內(nèi)阻 Rrec=1.0 Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放 大倍數(shù)Ks=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍 D=2

32、0 ,靜差率S<=10%。(1)計(jì)算開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降A(chǔ)nop和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降A(chǔ)ncl。(2 )采用轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫(huà)出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。(3)調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)Un*=15V時(shí)，ld=|N, n=nN ,那么轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)系數(shù)a應(yīng)該是多少？(4 )計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。解: (1)n U N l N Ra / CeCe220 12.5 1.5 /1500 201.25/1500 0.134Vmin/rn Un l n R / Ce幾卩 l N R / Ce 12.5 3.3/0.134307.836r / minncl nNS/ D 1 s 1500

33、10%/(20*90% )8.33r / min所以，nC|8.33r / min/ 2)(3) (4) n KpKsUn IdR/Ce1 KKUn/1K IdR/Ce1KKn°p / nd 1307.836/8.33135.955150035.955 15/1 35.95512.53.3/ 0.134 135.9550.0096V min/ r可以求得,KpK*CeKs35.955* 0.13414.3435* 0.0096也可以用粗略算法:Un Un n,*Un150.01Kp KCe/Ks , Kp150035.955 0.134/ 35 0.0113.762.6在題2.5的轉(zhuǎn)

34、速負(fù)反應(yīng)系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉(zhuǎn)電流 I dbl 2I n，臨界截止 電流Idcr 1.2In，應(yīng)該選用多大的比擬電壓和電流反應(yīng)采樣電阻？要求電流反應(yīng)采樣電阻不超過(guò)主電路總電阻的1/3 ,如果做不到，需要增加電流反應(yīng)放大器，試畫(huà)出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計(jì)算電流反應(yīng)放大系數(shù)。這時(shí)電流反應(yīng)采樣電阻和比擬電壓各為多少？解：1I dbl2I N25A，Idcr1.2In15AI dcrU com/ Rs15 Ucom / RsI dbl*UnU com / Rs2515U com/Rs Rs 1.5U com151.522.5V2(R /3)1.01.5 0.8 /31.1 ,Rs(R

35、/3)不符合要求，取Rs 1.1 ,需加電流反應(yīng)放大器當(dāng)Id I dcr時(shí)，有n KpKsU；/Ce 1 KKpKsKiRs I dUcom /Ce 1 KRId /Ce 1 KKpKsU：KiUcom /Ce1 KRKpKsKiRs Id/Ce1K當(dāng)n=0時(shí)，I dbl K p Ks U nKiU com /RKpKsKiRs*UnKiUcom / KiRs2515 16.5K /1.1 KKi15/ 22.513.51.36(3)信號(hào)大的要求，那么必須采用放大器，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大。為此,取 Rs 1.1 ，那么 Ucom Idcr Rs 15 1.116.5V整流裝置采用三相零式電路，試

36、判斷按題2-9要求設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行？如 要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，允許的最大開(kāi)環(huán)放大系數(shù)是多少？解：L 50mH，GD21.6Nm2，R 3.3 ，Ce0.134V /rpmT L / R 0.05/3.30.015s2Tm GD R / 375CeCm1.6 3.3/ 375 0.134 0.134 30 /3.145.28/64.330.082sTs 0.00333sKTm Ti Ts Ts2 /TTs0.082 0.015 0.00333 0.003332 /(0.0151* 0.003330.0015 0.003332 / 0.00004983 30.52可見(jiàn)與前面的K>

37、;35.955相矛盾，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，K最大為30.52。1500r/min ,2.9 有一個(gè) V-M 系統(tǒng)，：電動(dòng)機(jī)：Pn 2.8kW , Un 220V , IN 15.6A , r)N大倍數(shù)Ks 35。(1) 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速范圍D 30時(shí)的靜差率s值。(2) 當(dāng)D 30，s 10%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。 如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D 30， s 10%，在U； 10V時(shí)|d In，n nN，計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)系數(shù)和放大器放大系數(shù) Kp。解:(1)Ce220 15.6 1.5 /1500 0.1311V min/ rnopIn R /Ce 15.

38、6 3.3/0.1311 392.68r / minnmin1500/30 50snop / n0min 392.68/ 392.68 5088.7%orD nNnN D nN(2)0.1 n/ n 50 n 5/0.95.56r / minn KpKsU： /Ce 1 K R Id /Ce 1 KK Kp KsG1500 KpKsU；/Ce1 K R 15.6 / Ce 1 KKn °p/ nci 1297.48/5.56 1 52.52.10雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的 ASR和ACR均為PI調(diào)節(jié)器，設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓U；m=15V，nN =1500r/min ，In =20A，電流過(guò)載倍數(shù)

39、為2 ,電樞回路總電阻R=2Q,Ks =20 ,Ce =0.127V mi n/r，求：(1)當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在 U n =5V, I dL =10A 時(shí)，系統(tǒng)的 n、Un、Ui、U i和Uc各為多少？ ( 2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大而堵轉(zhuǎn)時(shí)，Uj和Uc各為多少?解: (1)*當(dāng) Un 5V,轉(zhuǎn)速n Un5V0.01V / rpm500rpmUim 15V0.375V / AI dm 40 A*UiId0.375*103.75VUiUcU d0E IdLRCe nNIdLR0.127*50010*2KsKsKs20即n 500rpm,U n5V,U*Ui3.75V ,Uc 4.175v(2)堵轉(zhuǎn)時(shí),*

40、UiIdm 15V ,UcUd0CenIdR Idm R40*24VKsKsKs202.11在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器4.175VASR , ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。參電樞回路總電阻 R=1.5數(shù)：電動(dòng)機(jī)：Pn =3.7kW, Un =220V, In =20A, r)N =1000 r/mi n ,Q ,設(shè)U爲(wèi)U*m Ucm =8V,電樞回路最大電流ldm=40A,電力電子變換器的放大系數(shù)心=40。試求：(1) 電流反應(yīng)系數(shù)和轉(zhuǎn)速反應(yīng)系數(shù)(2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的Ud0, U*,Ui,Uc 值。解：1)UimI dm8V40A0.2V / AU nmnN8V1000r

41、pm0.008V / rpm2) Ud0 E IdlRCenN IdlR 40A*1.560V這時(shí)：U； 8V,Un 0 , ASR處于飽和，輸出最大電流給定值。Uj* 8/,Uj 8V,Uc Udo：Ks 60 401.5V2.12在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器 ASR , ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)ASR輸出到達(dá)um =8V時(shí)，主電路電流到達(dá)最大電流80A。當(dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A時(shí)，試問(wèn)：(1) U *應(yīng)如何變化？ ( 2) Uc應(yīng)如何變化？ ( 3) Uc值由哪些條件決定?解:1)=黑 OMAI dm 80A因此當(dāng)電流從 4OA 70A時(shí)，U*應(yīng)從4V 7V變化。2)Uc要

42、有所增加。3) Uc取決于電機(jī)速度和負(fù)載大小。因?yàn)閁 dO E I dl RCenN1 dl RUcUdOCenIdRKsKs2.14某反應(yīng)控制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。時(shí)間常數(shù)T=0.1s,要求階躍響應(yīng)超調(diào)量< 10 %。(1) 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益。(2) 計(jì)算過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts和上升時(shí)間tr ；tr <0.25s,那么 K=? ,% =?(3) 繪出開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性。如果要求上升時(shí)間解:取 KT 0.69,0.6, %9.5%(1)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益:K0.69/T0.69/0.1上升時(shí)間tr3.3T0.33S過(guò)度過(guò)程時(shí)間：ts3 6Tn60.10.6s6.9(1/ s)如要求tr 0.2

43、5s ,查表3-1那么應(yīng)取 KT 1,0.5 , tr 2.4T2.4*0.10.24s 這時(shí)K 1/T10,超調(diào)量=16.3%。2.17有一個(gè)系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量 定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。%w 5%Wobj(s)羋(按線性系統(tǒng)考慮)1010，要求設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)靜差0.01s 1。試對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，決解：按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選KT0.5,0.707,查表2-1，得%4.3%。節(jié)器，W(s)后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為W(s)101s(0.01s 1)'這樣，T = 0.01,K=10/已選 KT = 0.5,貝U K =0.5/T=50,所以10/ K

44、 10/50 0.2S，積分調(diào)節(jié)器：W(s)10.2s。2.18有一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為Wobj(S)K1s(Ts 1)s(0.02s 1)10，要求校正%w 30 %(按線性系統(tǒng)考慮)。試決定調(diào)節(jié)器為典型n型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。解：應(yīng)選擇 PI調(diào)節(jié)器，WPI(s) Kpi(s ",校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)w(s) Kpi( s 1 J，ss s(Ts 1)對(duì)照典型n型系統(tǒng)，K KpiKi/ ,hT,選h = 8,查表3-4,%=27.2%,滿足設(shè)計(jì)要求。這樣 hT 8*0.020.16s,h 18 1K 222175.78, KPI K /

45、 K1175.78*0.16 /102.812h2T22*8 2*0.02 22.20在一個(gè)由三相零式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：Pn 60 kW , Un 220V , In 308A , n 1000 r/mi n ,電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=0.196 Vmin/r ,主回路總電阻 R=0.18 Q ,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) Ks=35。電磁時(shí)間 常數(shù)T|=0.012s,機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm =0.12s,電流反應(yīng)濾波時(shí)間常數(shù) T0i =0.0025s,轉(zhuǎn)速反應(yīng)濾 波時(shí)間常數(shù)T0n =0.015s。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓 (U；)n=10V,調(diào)節(jié)器ASR , A

46、CR飽和輸出電 壓 U im =8V,Ucm =6.5V。系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差,調(diào)速范圍D=10,電流超調(diào)量i < 5% ,空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn) 速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n < 10%。試求：(1)確定電流反應(yīng)系數(shù)B(假設(shè)起動(dòng)電流限制在1.1| N以內(nèi))和轉(zhuǎn)速反應(yīng)系數(shù)a。(2) 試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器 ACR,計(jì)算其參數(shù)R,、0、Co。畫(huà)出其電路圖,調(diào)節(jié)器輸入回路電 阻 R)=40 k。(3) 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR,計(jì)算其參數(shù)Rn、Cn、Cm (R0=40k Q )(4) 計(jì)算電動(dòng)機(jī)帶40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量bn。(5) 計(jì)算空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間。解：(1)5；/

47、心 8V /(1.1* IN) 8V /339A 0.0236V / A10/1000 0.01V min/r(2)電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)確定時(shí)間常數(shù)：a)Ts 0.00333sb) Toi 0.0025sc) T i T0i Ts 0.0025 0.003330.00583s電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因?yàn)閕 5%，可按典型|型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用 PI調(diào)節(jié)器,Wacr(S)Ki( iS 1)85.76s電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：T 0.012s,選KiT i 0.5, KI 0.5/T iKiKi iRKs85.76 0.012 0.1835 0.01730.224 。校驗(yàn)等效條件:ci Ki 85.76s 1a)電

48、力電子裝置傳遞函數(shù)的近似條件:b)忽略反電勢(shì)的影響的近似條件:c)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)的近似條件:111 101.01ciR 40K，那么:131ci可見(jiàn)滿足近似等效條件，電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選RKiR00.224 40K8.96K ,取 9K.由此CiC0i0.25 Fi/R 0.012/(9 103) 1.330.0025/40 103(3 )速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù)：a)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/ Ki :因?yàn)?KiT i0.5b)c)Ton1/ KI2T i0.015s1/Ki TOn2 0.00583 0.01166s0.01166 0.0150.02666s速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：按照無(wú)靜差

49、的要求，應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器,Wasr (s)Kn( ns 1, 速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:nShT n,取h 5,hT n 0.1333sKnh 12 2-2h T n2 62 168.82s22 50.02666校驗(yàn)等效條件Kn(h 1) CeTm2h RT n6 0.0236 0.196 0.125 0.01 0.18 0.026666.94cnKn / 1 kn168.82 0.133322.5s13a電流環(huán)近似條件:140.43sT i 3 ； 0.00583 Ki 185.76cnb轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似：1185.76Ki3T°n25.2s3 0.0151cn可見(jiàn)滿足近似等效條件。

50、轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)空載Z=0n%2*(CmaxnN T n)(Z)CbnTm2 81.2% 1.1308 0.180.026660.196 10000.1211.23%10%轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，上述設(shè)計(jì)不符合要求。因此需重新設(shè)計(jì)。 查表，應(yīng)取小一些的 h，選h=3進(jìn)行設(shè)計(jì)。按h=3，速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定如下：n hT n 0.07998sKn (h 1)/2h2T2n 4/(2 9 0.026662) 312.656s2Kn (h 1) CeTm /2h RT n 4 0.0236 0.196 0.12/(2 3 0.01 0.18 0.02666) 7.6校驗(yàn)等效條件： cn Kn / 1

51、Kn n 312.656 0.07998 25s 11/2a) 1/3(KI /T J1/2b) 1/3(Ki /Ton)1/ 3(85.76/0.00583)1/240.43s1/21/3(85.76/0.015)25.2scncn可見(jiàn)滿足近似等效條件。 轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)：2 72.2% 1.1 (308 0.18/0.196 1000)(0.02666 /0.12)9.97%10%轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，上述設(shè)計(jì)符合要求。7.6 40304K 取 310K。速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選 Rj 40K ,那么Rn Kn &Cn n /R,0.07998/310 1030.258 FCon

52、4Ton /R0 4 0.015/40 103 1.5 F4) 40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)：n%2 72.2% (1.1 0.4) (308 0.18/0.196 100) (0.02666/0.12)63.5%b僅考慮起動(dòng)過(guò)程的第二階段。2 t根據(jù)電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程：Gd375dn dt Te TL,后Cm( I dm I dL )dmGD75R(I dm IdL)(Idm375CmCeRIdL)ceTmtCeTmn所以：石0.196*0.12*1000IdL)R(1.1*3080)*0.180.385s2.22有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) ，主電路采用三相橋式整流電路。電動(dòng)機(jī)參數(shù)為:Pn =

53、500kW UN =750V, I n =760A, nn=375 r/min，電動(dòng)勢(shì)系數(shù) G =1.82V min/r,電樞回路總電阻R=0.14 Q ,允許電流過(guò)載倍數(shù)入=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=75,電磁時(shí)間常數(shù)T|=0.031s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm =0.112s,電流反應(yīng)濾波時(shí)間常數(shù)T0i =0.002s,轉(zhuǎn)速反應(yīng)濾波時(shí)間常數(shù)T0n=0.02s。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓Um=Um = UU=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻 R)=40kQo設(shè)計(jì)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，電流超調(diào)量i < 5%，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量10%。電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并取參數(shù)KT=0.5 o(1)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并計(jì)算其參數(shù)。(2)計(jì)算電流環(huán)的截止頻率ci和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率cn ,并考慮它們是否合理解:(1)UimI dm101.5*7600.00877V / AU nm衛(wèi) 0.0267V min/ r375電流調(diào)節(jié)器已按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下:a)Ts0.00176s確定時(shí)間常數(shù)：b)Toic)T i0.002s0