电力拖动自动控制系统第四版课后答案.docx
《电力拖动自动控制系统第四版课后答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力拖动自动控制系统第四版课后答案.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电力拖动自动控制系统第四版课后答案
习题解答（供参考）
习题二
2.2系统的谒速花用肚1000700"min.耍求补差净.*2%•那么系统允许的柑琏转速降肚多少？
解：
An="'%（］_$）=1000x0.02/（10x0.98）=2Mrpm
系统允许的於态速降为2.04rpm.
23某一调速系统.在颤定负敎下.最高转速持性为n（）max=1500〃min.最低转連转忡为nOmin=150r/min.匸制定勺我时的速度需必A/zjV=15r/min・h征不阿转速下離定速降不变.试问系统能够达到的调速苞IH有多大？
系统允许的静差率是多少？
躺I〉调速苞MlD=qnax/^min（均指颤定负较倩况卜）
"max=«0max-^=1500-15=1485
"min=W0min-^=150-15=135
D="max/"min=1485/135=11
2）s＞泾率s=A/ijV/h（）=15/150=10%
2.4ffift电动机为P^=74k\V.UN=22OV・IS=378A.nN=l43＜）r/min.Ra=O.O23Q・相拎矗流器内HlRrcc=O.O22Q•采用降川说速・当生产机械耍求
s=20%时.求系统的调速范|同・如果s=30%时.則系统的诡速范国乂为参少？
？
鶴Ce=（UN-INRa）/nN=（220-378x0.023）/1430=0.1478V/r/;/n
An=INR/Ce=378x（0.023+0.022）/0.1478=11Srpm
D=nNS/[An（l-s）]=1430x0.2/[115x（1-0.2）]=3.1
D=gS/[42（l-s）]=1430x0.3/（115x（1—03）]=5.33
2.5某龙门刨床工作台采用W说速系统.Lifeftift电动机.主电略总电闪R=O.!
8Q.Cc=O.2V-miiVr.求：
<1）当电迩连续时.在额定负枝下的转i£降«A/2v为多少？
<2）开坏系统机植待杵连续用在额定转速时的鵝遂瘵Sn姜少？
<3）2；鉴满足D=2（UW5盘的要求.额定负枝卜的转谨降落乂为多少？
解：
⑴4切=/vxR/Ce=305x0.18/0.2=274.5r/min
⑵Sn=An^/wq=274.5/（1000+274.5）=21.5%
⑶An=nNS/[D（L-s）]=1000x0.05/[20x0.95]=2.63/7min
心有一能稱管稳b电源•英杨态结构图如图所小•已知給定电压t/*=8.8V.比例灣节器放大系数Kp=2.晶棉管褻n放大系数
Ks=15、反惯系&Y=0.7•求：
（!
）?
fi出电JKUd:
（2）若耙反懺线断JF・t/d为冃值？
开坏时的输出电爪址闭环楚的炙少倍？
（3）
若把反懺系数械至丫=0.35・当探持同样的输出电爪时.給定电矗U：
应为多少？
解：
（1）Ud=KpKsU；JQ+KpKy）=2x\5x&8/（1+2x15x0.7）=12V
⑵Ud=8.8x2x15=264V.歼坏輛出电i&楚闭坏的22倍
⑶u：
=Ud（1+KpKy）[KpK,=12X（1+2X15X0.35）/（2X15）=4.6V
2.7某闭坏调速系统的说速范闹足I500r/min-i50r/min.耍求系统的<5%•那么系统允许的朴念速降足参少？
如果开坏系统的挣念速障楚100r/min.则闭坏系统的开坏放大倍数应有多大？
解：
I〉D=nNs/^nN（i-s）
10=1500x2%/^x98%
沁=1500x2%/98%x10=3.06r/min
2）K=（4切/Akc/）-1=100/3.06-1=31.7
28某闭坏调速系统的幵坏仮大侪数为15时.做定致我卜电动机的如渠将开坏妝大侪数提高到30・它的速降为多少？
在同样卿羌率要求下.调速范用训以扩夫多少倍？
給4伽=（1+K）4q=（1+15）x8=128
如和务开坏仮大倍数扯高到30.則速降为:
△“=△%/（1+K）=128/（1+30）=4.13rpm
在同样舲養率婪求下.D町以U'AA/jc7I/△灯宀2=1937倍
2.9有V-M速系统：
电动机^tti.PN=2.2kW.Un=220V.k=l2.5A.nx=!
5O（）r/mm•电枢电M1RR.5Q•电枢何賂电抗2t电BlRL=0.8D・内Hl&cl.oafB发整就坏节的放夫倍融匕=35・鉴求系绒满足灣速范憎D=20・挣泾率S（丨〉计0开坏系统的於态速降和调速要求併允许的闭坏舲态igWAik,・
<2）«用转速负反懺细成闭坏系统.试面出系统的嫌理图和挣念结构图.
<3）说整该系统参数•使Ua*=!
5V时.L=k・2氏・則转速负反馈系散a应该址多少？
<4）计算敞大冷所需的放大倍数・
解：
⑴
n=（t/jV-/vx/?
J/Cr
Cr=（220-12.5x1.5）/1500=201.25/1500=0.134VmiiVr
n=（UN-INxRz）/Cf
=>叫=INx/?
z/Cr=12.5x33/0.134=307.836厂/min
A/ijV=y/（D（l-5））=1500x10%/（20*90%）=8.33r/min
所以.A/2c/=8.33r/nin
<3>⑷«=（KpKsU；-IdR）/（Ce（1+/r））=\KU；/«（1+K）\-\ldR!
{Ce（1+/C））]
12.5x33/（0」34（1+35.955））]
1500=[35.955x15/a（l+35.955）]-
=>a=0.0096VmiiVr
“35.955*0.134|1Q1
讥n电冋代e===14.
PK^a35*0.0096
也叫以川粗昭算法:
心=KC/Ka.Kp=35.955x0.134/（35x0.01）=13.76
2.10在題2.9的转速负反懺系统中堆设电就嚴止环节.婪求坍转电漁I伽-2/jV•临界蔵止电渝Idcr>1.2/v•应该选用多大的比较电用和电祓反愤采样电川？
要求电加反馈采样电锻不超过主电路总电阻的1/3•如果做不到.需要增加电渝反愤放大器.试阪出系统的坝理图和
协念结构I轧并计荒电流反惯放大系数・这时电流反馈采样电HI和比较电**为多少？
解：
⑴Idbl<21N=25A.Idcr>1.2/,v=\5A
dcr=Ucom【d15=Ucom/Rs
/伽Ju；+/爲/儿亠25=（15+/爲/&7=1.5Q•
%=15x1.5=22"
（堆/3）=（1.0+1.5+0.8）/3=l.lC,&>（他/3）
"不符合要求，取&=1.10,需加电流反馈放大器
由f-ffis的检测电阻取R、=l•则Uami=/frrx/?
v=15xl.l=16.5V
<3）当/rf>Rh有
n=[k“K.M；/C」l+K）\-kpK$Kg+K）]-[刃d/q（l+K）]
=KpK血;+KjU』（q（1+K））]—[（/?
+KpKsK.Rs）ld/（ce（1+K））]
当n=0时・
/斷=KpK,（U；+KiUnm）/（R+KpKKRA（U：
+KQ®J/K,RS
25=（15+16.5Kf）/l・I£=15/（22・5-13・5）=1・36
2.11在崔2.9的集统中.”左电滋电憋L=5（>mH・系统运动殊分的E轮惻/GD‘=l・6Nm‘・廉渝装肚嚥用询冬式电豁.试月斷按匙2・9箜求设计的转速负反惯系统能否处定运行？
如鉴保证系统艳定运行・允许的必人开坏放大系数处篡少？
執L=5O//Z/7.GD2=\.6Nm2.饱=3・3G.Ce=0A34V/rpm
7；=L//?
Z=0.05/33=0.0155
7；=GD2/?
z/（375C,Cw）=1.6x3.3/（375x0.134x0.134x30/3.14）
=5.28/64.33=0.082.?
7；=0.003335
K<[匚（7；+耳）+4订/7/、=[0.082x（0.015+O.OO333）+O.OO3332]/（0.0151*0.00333）
=「0.0015+0.003332]/0.00004983=30.52'"
与MU面的K>35.955相矛盾.故系统不枪定.要使系统能給矗定运行・KhU为30.52・
2.12有一个阳用■电动机调U系统.己知：
电动机：
Pv=2.SkW・UN=220Vz・IN=15.6A・nN=1500r/mn.
Ra=1.50.整流装置内阻&”=1C,电枢同路电抗器电HI/?
L=o.8Q・触发整流环节的故大倍数K$=35.
⑴系统开环工作时.试计并调速范闱D=30时的存走率S值・
⑵当£）=30.$=10%时・计并集统允许的稳念速障・
⑶如组成转速负反馈有静荃调速系统•姜求£）=30・5=10%・在U；=10U时Id=IN・n=nN・计口转速负反馈系tta
和枚大容枚大系散Kp・
解：
Ce=（220-15.6x1.5）/1500=0.1311Vmin/r
%=INx堆/q=15.6x3.3/0.1311=392.68厂/min
叫稣=1500/30=50
s=叽卩/A/z（）min=392.68/（392.68+50）=88.7%
0.1=An/（4?
+50）
An=5/0.9=5.56/7min
"=KpK’U：
/Ct,（l+K）-RJdGQ+K）
[K=KpaKJCe
1500=KpKJZ：
/C'l+K）-（甩15.6）/Ce（l+K）
K=（M°p/△“）—1=（297.48/5.56）-1=52.5
2-13雄转輪码JRJtMl数1024.借频系数4・高频时钟咏冲频率f（）=1MHz・旋转编码蹄出的脉冲个数和高频时仲M：
冲个&均采川16位
计数益.法测速时闾为o.oh求Kiin=150017min和n=150r/miii时的测速分圳率和俣筮冷以大值.
60M,
彊人课差Rhn=>
ZTC
1500/min.,rax%=2-x100%=x100%=0.098%
UJ见M法适令高速.
«M500,/min.^%=^xim%=^x100%=H,4%
“=150r/mi11Bb^%=a77TTx,00%=^ttxI00%=1%
可见T法适含低速
习题三
3.1取闭坏调速系统的ASR和ACK均为PI调节｝R・设系绒域人的定电J&U二=1弭.11科=1500r.oin・/丫=20A.电渝过拔侪数为2•电枢冋於总电Bl/?
=2Q・K$=20.Cc=0.127V.Bin/r.求：
＜1＞系统稳定运行在（/*=5V.IdL=10AHj.系统的71、U”、U：
.U,和Uc族为多少？
（2＞与电动机负较过大而堺转时.U；和上为多少？
a=U爲/nN=15V/1500〃〃"=0.01V/rpm
当〃：
=5匕转速n=—==500rpm
na0.0W/rpm
0=£^=_12K=O.375U/A
G40A
u；=pld=0.375*10=3.75V=Ut
U_5_E+%R_C儿+/血尺_0・127*500+10*2_彳］75”rK,K,Kf20
即n=500rpm,Un=5VQ：
=Ui=3.15V.Uc=4.175v
⑵堵转时.U；=/31亦=15U・
3.2在转速、电渝双闭坏调谨系统中.泗个调节器ASR・ACR均集用PI谒节器.己知㉛散：
电动机：
Py=3.Tkl・UN=220V・/,V=20A.
nN=1000r/min.电枢冋路总电BiR=1.5。
，设U爲=t/爲=Ucm=SV.电枢冋路厳人电漁【伽为°人电力电子支换器的放大系数
Ks=10-试求：
（1）电流反惯系数0和转速反馈系&Q・
（2）当电动机庄赧高转速发牛川转时的口/0,
2,U^=E+IdiRz=CenN+IaRz=40A*l・5G=60V
U：
=8VQ,=8U,
"do/Ks=60/40=1・5V
3.3心机、电渝双闭坏调速系绒中.调节2SASR.ACRJJj«用PI调节器.浙ASR输山达到t/為=8V时.主电路电ill达到蹑大电潦沁
2）
3.5某反馈控制系统已枝〕E成典型［型系统.己知时间席数T=o.K$求阶跃响应超iflWcrwio%・
<|>系统的奔环堆益.
<2>计并过渡过丹时间tx和匕升时间tr:
<3>绘出开坏对歌鼎旬持性・如果要求上升时间。
・a%=?
備取KT=0.69,g=0.6,CT%=9.5%
（2）上升时何tr=3.3T=0.335
过度过程时间：
3
f总=6T=6x0.1=0.65
如要求f厂<0.25$.is衣3-i则腹取KT=1,§=0.5・「=2.4T=2.4*0.1=0.245这时
K=l/T=10趙说如a%.
3.6-个系统・其控制对粽的传递洌数为％（S）==ceV•・耍求i殳计…个无抄刀冬妝・n齡跃输入下系统超调*o-
疔+10.0154-1
5%（按线性系统考虑〉・试对系统进行动态14止.决定调节:
S结构.井逸择其金数・
解：
按协型I型系统设计.迭AT=0.5,=0.707,查表3-1,得<7%=4.3%
选I调节爲.闪（$）=二■'校正厉系统的开坏传递函数为W（s）=———^―-.这样，T=0.01,K=10/r.t-.ii
TSTS（0.015+1）
KT=0.5.則K=0M=50•所以r=10/K=10/50=0・25・枳分调节器：
W（s）=—=——・
Ts0.2s
K]Q
3・7有一个闭坏系统.对仪的传递桶数为比寂（$）=!
—=・炊求KUjUlVIl・《阶跃输入卜系统垃
J5（75+1）5（0.025+1）
调量b%W30%（按线性系统考虔）・试决定调节爲结构.井选择其够敷・
殆啦择PI调节}s・叫&）=仏二丄校正后系统的开环传递函数1仏）=*出"7心.对颂型]|縊rsTS5（75+1）
统.K=Kp[KJ「r=hT,选h=8,査表34cr%=27.2%.满足设计要求.这样
r=/?
7，=8*0.02=0」&.
K=y=—二!
一=175.78,心,=K「/K|=175.78*0.16/10=2.812hT2*8-*0.02-円1
3.8在一个由三相■式晶幅管整涼软置供电的转速.电潦双闭环调速系统中・「』；电旳机的離定数为：
Pn=60k\v・lfN=220v.IN=308a.nN=1000r/min.电动外系数ce=0.1%Vmin/r・主网睛总电Bi7?
=0.180,*发整流环节的放大倍数Ks=35.电織时间常数7}=o.0i：
s.机电时Tm=o.12S.电流反ttt滤JW间常数Toi=o.00255（转速反馈滤液时闾常数TQn=o.om・额定转速时的2ffi（U：
）»=10V,调节sASR.ACR饱和输出电爪UJ=8V,U.=6.5V.
系统的协、动态描标为:
fii态无禅羞，说速范用0=10,电浇趙诡娥6W5%・空找起动窥额定转速时的转速®iKjVanWig.试求：
・
<2）试设计电流调节BACR.计算其參数R・C.■J面出其电路图，谒节雄输入冋路电BIRpWM・
O〉设计转速调节asASR.计算其參数&、C八J（Ro=40kQ）
<4）计口电动机帶40%触定负软起动到域吒转速时的转谁超调債o”
“〉计算空我起动到换定转速的时间.
解：
（|）0=〃；”//伽=8卩/（1.1*/^）=8V/339A=0.0236V/A
a=10/1000=0.01Vmin/r
⑵电流调节器设计
确定时间常毎a）Ts=O.OO333.V
叽=0.00255
c）TZl=TOi+TS=0.0025+0.00333=0.00583$
电淹调H•器结构确定：
凶为5<5%・町按典如I;•洱:
讼ii・选用p】aj节器.VVACR（S）=KW+1）
电淹调节器多散确定：
巧=7；=0.012$,选=0.5，匕=0.5/7^=85・76$»
=0.224.
K_K〃_85・76x0.012x0」8i一KSP35x0.0173
松笙彎效条件：
%=心=85.765"1
⑴电力电子装置传递函数的近似条件：
#怎捫⑹.og
⑵忽略反电势的影响的近似条件：
3J—=3.11=79.06S-1<%
灯亿V0.12x0.012
C）电流环小时间常数的近似条件丄p3=lj1=115.52/>吗
3Y叽3v0.00333X0.0025u
町见誦足近似等效条件•电血说“希的实现：
i&R0=40K•期
尺=KR=0・224x40K=8・96K.联吆
Cf=r//?
=O・O12/（9xlO‘）=l・33“F由比.
COi=4心/尺）=4x0.0025/40x10’=0.25pF
⑶速度调节帑设计
确定时间帮数：
3）电•硫坏箸勿恤絶1/Kz:
冈为K]T&=°・5
则1/K,=2心=2x0.00583=0.01166s
b>T（tn=0.0155
0）TZn=\/K,+Ton=0.01166+0.015=0.026665
谨腹说”器结沟确定：
按難无协连的耍求.炖选用p】谒节｝»・
rn=hTZn,取力=5,Tn=hTZn=0.1333s
3g=Kn13、=K科j=168.82x0.1333=22.5a：
"1
6电流环近似条件4修冷曉寻40.4宀％
6转速环小时间常数近似:
援=|珞|=25.2卅＞%
可见満足近似等效条件.
转速超调秋的枚坠炸软Z=0）
=11.23%>10%
转速趙调址的枚坠结果衣明・i.i“殳汁不符存婪求.闵此得匝新设汁.弦衣•应取小哗的h・迭h=3进行设计.
»h=3.速《iio器参数确定如下：
rzi=hTZft=0.07998$
心=（力+1）/2沪7^=4/（2x9x0.026662）=312.656严
Kn=（/?
+!
）pcjm/2haRTZn=4x0.0236xO.196xO.12/（2x3xO.OlxO.18x0.02666）=7.6
松验尊效条件：
%=心13、=KNrn=312.656x0.07998=25$°°）1/3（K〃7^）"2=1/3（85・76/0・00583）"2=40・43s">轴b）l/3（K//：
）"2=]/3（8576/0.015）"=25.2s">g“
可见滿足近似彎效条件.
转速趙调眾的枚坠：
丐=2x72.2%x1・1x（308x0.18/0.196xl000）x（0.02666/0」2）=9.97%<10%
转速趙调献的枚笙结果农明.I：
建设计符合箜求・
速如晔的实如选R）=40K.则心=KnxR{}=7.6x40=304K.収3iok.
c”=Tn/R“=0.07998/31OxlO3=0.258/7F
Con=4几/&=4x0.015/40x10'=1・5“F
4>40%8（定负披起动直赧低转速时:
6%=2x72.2%x（1」一0.4）x（308x0.18/0.196xl00）x（0.02666/0.12）=63.5%
5》空较起动到额定转速的时（书匕无此公式）
仅弔宏起动过W的第二阶段.
3.10有一转速、电流双闭环调速系统•主电略采用口相桥式整就电賂.己知电动机参数为：
Px=500kW・U=750V.Ir=760A・r^=375r/«in.电动势
系数C.=1.82V.amr，电枢何路总电阻R=0.14Q,允许电流过找倍数"1.5,傩发整淹坏节的放天俗数"75,电緻时间描数7}=0.03U.机电时何
Tm=0.112=,电淹反馈逮波时间常散TOi=0.oo：
s,转速反馈滤SE时剧他•散TOn=0.02=・、：
.*28輸入输出电用1二=1工•二V-=10V,ill"器输入电BIR.=10kQ・
没计指标：
秘心无莎差•电淹履诡赧O；冬5忙・空披起动到独定转速时的转速超调債（7”WI0凭・电诡调节器C按典P1型系统讼汁•并敗多敘
KT=0.5.
<1）选择转速调节務结构.并计
：
2）il口电泓坏的和转速坏的徽止頻率叫帀・井考世它们地否⑴忙
a=如=巴=0.0267Vmin/rnN375
电流调节器亡按典塑I型系统设计如卜:
a）Ts=0.001765
确定时间常数：
b）Toi=0.0025
c）TZj=0.003675
电流训节粘结构佛定：
冈为。
空5%.训按典型I型系统设计.逸川円说廿器.W^（s）=K.电流消廿骼抄&佛定：
t.=T^0.031s.K|Tj=0.5.K,=0.5/Ty=l36.24s'
Ki=KIT,R/Ks/3=136.24x0.03lx0.14/75x0.00877=0.899
校绘尊效条件：
©.,=K,=136.24s'
“）1/3T=l/3x0.00167=199.6/>%
b）（l/砧严=3（i/o.112x0.031）,/2
升级会员 