电力拖动自动控制系统课后答案.doc

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习题二

2.2系统的调速范围是1000~100，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？

解：

系统允许的静态速降为。

2.3某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为，最低转速特性为，带额定负载时的速度降落，且在不同转速下额定速降不变，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：

1）调速范围（均指额定负载情况下）

2）静差率

2.5某龙门刨床工作台采用V-M调速系统。

已知直流电动机，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V•min/r,求：

（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落为多少？

（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率多少？

（3）若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落又为多少?

解：

（1）

（2）

（3）

2.7某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min，要求系统的静差率，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：

1）

2.9有一V-M调速系统：

电动机参数PN=2.2kW,UN=220V,IN=12.5A,nN=1500r/min，电枢电阻Ra=1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻Rrec=1.0Ω,触发整流环节的放大倍数Ks=35。

要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。

（1）计算开环系统的静态速降Δnop和调速要求所允许的闭环静态速降Δncl。

（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。

（3）调整该系统参数，使当Un*=15V时，Id=IN，n=nN，则转速负反馈系数α应该是多少？

（4）计算放大器所需的放大倍数。

解：

（1）

所以，

（2）

（3）（4）

可以求得，

也可以用粗略算法：

，

2.12有一个晶闸-电动机调速系统，已知：

电动机：

，，，r/min，=1.5Ω，整流装置内阻=1Ω,电枢回路电抗器电阻=0.8Ω，触发整流环节的放大倍数。

（1）系统开环工作时，试计算调速范围时的静差率值。

（2）当，时，计算系统允许的稳态速降。

（3）如组成转速负反馈有静差调速系统，要求，，在时，，计算转速负反馈系数和放大器放大系数。

解：

（1）

（2）

（3）

2.13旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M法测速时间为0.01s，求转速和时的测速分辨率和误差率最大值。

解：

（1）M法：

分辨率

最大误差率：

时，

时，

时，

时，

可见M法适合高速。

（2）T法：

分辨率：

时，

时，

最大误差率：

，，

当时，

当时，

时，

时，

可见T法适合低速

习题三

3.1双闭环调速系统的ASR和ACR均为PI调节器，设系统最大给定电压=15V，=1500r/min，=20A，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻=2Ω，=20，=0.127V·min/r，求：

（1）当系统稳定运行在=5V，=10A时，系统的、、、和各为多少？

（2）当电动机负载过大而堵转时，和各为多少？

解：

（1）

（2）堵转时，，

3.2在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR，ACR均采用PI调节器。

已知参数：

电动机：

=3.7kW，=220V，=20A，=1000r/min,电枢回路总电阻=1.5Ω,设=8V，电枢回路最大电流=40A,电力电子变换器的放大系数=40。

试求：

（1）电流反馈系数和转速反馈系数。

（2）当电动机在最高转速发生堵转时的值。

解:

1）

2）

这时：

，ASR处于饱和，输出最大电流给定值。

3.3在转速、电流双闭环调速系统中，调节器ASR，ACR均采用PI调节器。

当ASR输出达到=8V时，主电路电流达到最大电流80A。

当负载电流由40A增加到70A时，试问：

（1）应如何变化？

（2）应如何变化？

（3）值由哪些条件决定？

解:

1）

因此当电流从40A70A时，应从4V7V变化。

2）要有所增加。

3）取决于电机速度和负载大小。

因为

3.5某反馈控制系统已校正成典型I型系统。

已知时间常数T=0.1s,要求阶跃响应超调量≤10％。

（1）系统的开环增益。

（2）计算过渡过程时间和上升时间；

（3）绘出开环对数幅频特性。

如果要求上升时间<0.25s,则K=?

，％=?

解：

取

（1）系统开环增益：

（2）上升时间

过度过程时间：

（3）

如要求，查表3-1则应取,这时,超调量=16.3%。

习题六

6．1按磁动势等效、功率相等的原则，三相坐标系变换到两相静止坐标系的变换矩阵为

现有三相正弦对称电流，，，求变换后两相静止坐标系中的电流和，分析两相电流的基本特征与三相电流的关系。

解：

两相静止坐标系中的电流

其中，

两相电流与三相电流的的频率相同，两相电流的幅值是三相电流的的倍，两相电流的相位差。

6．2两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换阵为

将上题中的两相静止坐标系中的电流和变换到两相旋转坐标系中的电流和，坐标系旋转速度。

分析当时，和的基本特征，电流矢量幅值与三相电流幅值的关系，其中是三相电源角频率。

解：

两相静止坐标系中的电流

两相旋转坐标系中的电流

当时，，两相旋转坐标系中的电流

电流矢量幅值