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1、电力拖动与运动控制系统(复习题及答案)作业二1、可逆和不可逆 PWM 变换器在结构形式和工作原理上有什么特点？双极式和单级式可 逆 PWM 在结构形式和工作原理上有什么相同和不同之处？有制动电路的不可逆 PWM 变换器在结构形式上由两个开关器件和两个续流二极管组 成。两个开关器件的其中一个是主控管，起调制作用；另一个是辅助管，用于构成电动机的 制动电路。二极管的作用是在开关器件关断时为电枢回路提供释放电感储能的续流回路。两 个开关器件的驱动电压大小相等，方向相反，这种PWM变换器组成的调速系统可以在一、 二象限运行，在减速和停车时具有较好的动态性能。可逆PWM变换器按主电路结构有H、 T型等，
2、H型PWM变换器是由四个功率开关器件和四个续流二极管组成的桥式电路，在控 制方式上有双极式、单极式和受限单极式三种。双极式H型可逆PWM变换器可使电动机 在四象限运行，实现正、反转。双极式和单极式可逆PWM变换器在结构形式及电路图上是相同的，均是由两组不可逆 脉宽调制电路组合而成，其中包括四个功率开关器件和四个续流二极管，最多有两个功率开 关器件晶体管同时工作。双极式和单极式可逆PWM变换器工作原理上的不同之处在于四个 功率开关器件的驱动脉冲信号，双极式PWM驱动脉冲信号使得在一周期内的输出电压波形 为正负双极性，单极式PWM驱动脉冲使得在一周期内的输出电压波形始终是单一极性。2、某调速系统的
3、调速范围是100-1500r/min,要求静差率为2%,那么系统允许的静态速 降等于多少？如果开环系统的静态速降为100r/min,则采用转速负反馈时闭环系统的开环 放大倍数应为多少？(1)根据题意，n = 1500r/min，nomnmaxn1500100n - s 1500 x 0.022所以口n二nom= 15 x 0.98 = 0.98 =伽。min根据题意，口 nop - 100 r/min，贝 y k =-1 =ncl1002.04-1 = 48.02。3 、试简要分析转速负反馈单闭环调速系统的基本性质。说明单闭环调速系统能减少稳态 速降的原因。改变给定电压或者调整转速反馈系数能否
4、改变电动机的稳态转速？为什么？ 转速负反馈单闭环调速系统的基本性质：K K U *(1) 由闭环系统的理想空载转速n = 丁，开环系统的理想空载转速0cl C (1+ k)eK K U *n =匕p亠，可知：当给定电压U *不变时，假如转速负反馈将使转速大大降低，其理0opCne想空载转速n0只是开环时的丄，即n二厶n。如果要维持系统的运动速度基本不0cl1 + kJ 1 + k 0op变，即 ncl0op那么闭环系统的给定电压U *必须比开环时相应提高1 + k倍;nIR（2）由闭环系统的稳态速降口 n = 厂 u cl C （1+ k） eIR，开环系统的稳态速降口n = -e知：当负载相
5、同时，闭环系统的稳态速降anc将大大减小，只是开环系统静态速降的（3）由闭环系统的静差率s = 弘，开环系统的静差率s=cl nop0cl，可知：当理想空n0op载转速相同时，闭环系统的静差率是开环系统静差率的占n（4）由闭环系统的调速范围D = non，开环系统的调速范围Do nn （1-s）clop可知：当要求静差率相同时，闭环系统的调速范围是开环系统的1 + k倍。-snovi-snomi4、 有 一 V-M 调 速 系 统 ， 电 动 机 参 数 为 ：PN=25kW,Unom=220VInom=15A,nnom=15O0r/min,Ra=2 欧；变流装置 Rrec=1 欧,Ks=30
6、。 调速系统性能指标：D=20,S=10%。（1）计算调速指标允许的稳态速降和开环系统的稳态速降。（2）采用转速负反馈构成的单闭环有静差系统，画出系统的静态结构图并写出系统的静特 性方程式。（3）若系统在额定条件下工作时的Un*=15V，求转速反馈系数。（4）求满足调速要求时的比例放大器系数。解答：（1）根据题意，调速系统性能指标：D=20,S=10%,可得：n - s 1500 x 0.1n = nom=口 nom D (1- s)20 x 0.9=8.333 ；U - I Rnomnomaennom=0.1267开环系统的稳态速降口 nI_I （I R I (R +R )15x(2+1)=
7、nom = nomarec=opCerec0.1267 = 3557。2）转速负反馈构成的单闭环有静差系统静态结构图：K K U*系统的静特性方程式：n = 弋C (1+ k)eIRa = n n n 。C (1+ k)0况 口 cle(3)当 U * = 15V, nnnom=1500r/min 时，U U *15转速反馈系数-y =而=.1V -min/ rK K an355.17(4)闭环系统的开环放大系数K = p s = op 1 = 1 = 41.622 ,CMn8.333ecl则满足调速系统要求时的比例放大器系数： KC 41.622 x 0.126717 58K = e = 1
8、/.58p K a30x 0.01s课后作业-31、转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多 少？转速电流双闭环调速系统稳态运行时，ASR和ACR调节器的输入偏差电压均为0。ASR调U CU* /a + I R节器的输出电压U* = U =卩1 ， ACR调节器的输出电压U = d0 = endL - oi i dct KKss2、釆用PI调节器的双闭环调速系统参数为:Unom=220V, Inom=20A, nnom=1000r/min,变 流装置Ks=40,电枢回路总电阻R =1Q，电枢回路最大电流Idm=2Inom。最大给定电压为 15V, ASR和A
9、CR的限幅值都是10V。试求：(1) 转速反馈系数和电流反馈系数。U*15转速反馈系数a = nm = 0015 ；n1000maxU*10电流反馈系数卩=im = 20 = 0,25 oI2 x 20dm(2) 当电动机在最高转速时发生堵转(n=0)时的Ud0, U.*, Id，Ut的值。d0 i d ct电机堵转时，n=0,此时：U =C n+RI =RI =1x2xI =40Vd 0edm dmnomU* 二 10Vi二 40 Actnomd040 二 iv40电力拖动与运动控制系统（复习题及答案）作业1 开环系统额定静态速降是由什么因素决定的？IR开环系统的静态速降为An二十，其中C为
10、电机所固有的常数，因此开环系统额定静Ce e态速降主要由电机的额定电流、电枢回路总电阻决定。2 试概述闭环调速系统的主要特点。改变给定电压是否能够改变电动机的转速？如果 给定电压不变，调整反馈电压的分压比能否改变转速？为什么？如果测速机励磁发生变化 系统有没有克服这种扰动的能力？1、闭环调速系统的主要特点：（1）当给定电压U不变时，加入转速负反馈将使转速大大降低，理想空载转速ngd0b开环时的1(1 + K)，即 %1吋nok。如果还要维持系统的运动速度基本不变,n = n ，那么闭环时的U 必须比开环时相应提高（1+k）倍。0b 0 kgd（2）当负载相同时，闭环系统的静态速降An将大大减小
11、，只是开环系统静态速降的b1（1 + K）。（3）如果电动机的最高转速相同，对静差率的要求相同，则闭环系统的调速范围是开 环系统的（1+k）倍。2、给定电压是系统的参考输入量，改变给定电压能够改变电动机的转速。 调整反馈电压的分压比，相当于改变了反馈系数，能够改变电动机的转速。3、测速机励磁发生变化引起的扰动，不在反馈环所包围的前向通道中，所以闭环系统没有克服这种扰动的能力？3 转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是什么？转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是闭环系统的自动调节作用。在开环系统中，当负载电流增大时，电枢电流1在电阻R上的压降也增大，转速就要降下来。现在引入了转 d速负反馈，转速稍有
12、降落，反馈电压U 就感觉出来了。因给定电压U 不变，因此加到触 fngd发器上的控制电压U二K （U -U ）便自动增加了，它可使晶闸管整流电压U 增加，c p gd fnd 0电动机转速便相应回升。由于电枢电压的增量AU ，补偿AIR压降，就使转速基本维持d 0d不变。CIn4 有一 VM 调速系统，已知电动机的电势系数 e =1.27（v/rpm）， N =15A， N =150 转/分，电枢回路总电阻R=3Q，晶闸管整流装置的放大倍数Ks =30,要求调速范围D=20, S=10%，（1）计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。（2）采用转速负反馈组成单闭环系统，如果最大给定电
13、压为30V,则转速反馈系数应为多少？(3)计算所需 的放大器的放大倍数。解：An0 kIR-NC15 X 3 二 35.43 (转/分)1.27An0bnS150 x 0.1D(1- S) - 20(1 - 0.1) - 0.83 转/分)UgdmaxAn(3) K = kAnbsKKC4169 X127 = 8.8230x0.2(2) a 二nN35.431 二 一1 二 41.690.835在带电流截止负反馈的转速负反馈调速系统中，如果稳压管的稳压值W发生变化， 或电流反馈系数B发生变化，各对系统的静特性有什么影响？带电流截止负反馈的转速负反馈调速系统的静特性为：K KR + K K 0n
14、= ps (U + U ) ps IC (1 + K) gd W C (1 + K) d ee当稳压管的稳压值发生变化时相当于给定电压发生变化，影响理想系统的空载转速。电 流反馈系数0发生变化相当于电枢回路总电阻发生变化，影响系统的静态速降。所以当稳压 管的稳压值发生变化或电流反馈系数B发生变化，将影响系统静特性的斜率。6为什么积分控制的调速系统是无静差的？积分调节器的输入偏差电皿U=0时，输 出电压是多少？决定于那些元素？系统的动态速降能否为零，为什么？在积分控制的调速系统中，控制作用不仅依靠偏差本身而且依靠偏差的累计。只要输入偏差AU丰0，积分控制就使得J AUdt逐渐积累，因而转速就要变化。只有到AU 0时， AUdt不再变化，转速才稳定下来，因而是无静差的。当输入偏差电压AU 0时，输出电压为一定值，它取决于偏差的大小、偏差为零的时 刻、积分时间常数等。系统的动态速降不能为另，如果动态速降也为零，那么系统的偏差电压AU始终为零， 则jAUdt为零，控制作用就失去了，系统无法工作。7 双闭环调速系统在稳定运行时，速度调节器的输入、输出电压各为多少？电流调节 器的输入、输出电压各为多少？在转速、电流
