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1、第一章习题1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机系统能够获得更好的动态特性？解：省掉了平波电抗器，电磁时间常数小；开关频率高，时间响应滞后时间短，动态响应加快，抗干扰能力增强，提高了系统动态性能。1-2试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。解：制动时：当Ug1为正时，由于VD1的续流作用，VT1不能导通，Ug2为负，VT2截止；当Ug1为负时，VT1截止，此时Ug2为正，VT2导通。1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静态速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了？” 解：调速范围：生产机械对电动
2、机所提出的最高转速nmax与最低转速nmin之比叫做调速范围，用字母D来表示。nmax与nmin通常指额定负载下的转速。静差率：负载由理想空载增加到额定负载所产生的转速降落nN，与理想空载转速n0的比值，称作静差率，用字母s表示，一般用百分数表示。调速范围、静态速降和最小静差率之间的关系如下式：最低转速越高，对应s值越小，当要求的s值一定时，如果没有调速范围限制，可以容易的通过提高最低转速来满足对s的要求。1-4某一调速系统，测得的最高转速特性为n0max=1500r/min, 最低转速特性为n0min=150r/min，带额定负载时的转速降落nN=15r/min，且在不同转速下nN不变，试问
3、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： 1-5 某闭环调速系统的调速范围是1500150r/min，要求系统的静差率s2%，那么系统容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： 1-6某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8r/min，如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？解： 扩大的倍数为：1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速nN=1500r/min，开环转速降落nNop=240r/min，若要求系统的静差率由10%降到5%，则系统
4、的开环增益将如何变化？解： 1-8转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电位器的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？解： 闭环调速系统可以得到比开环调速系统硬的多的稳态特性，从而在保证一定静差率要求的情况下，能够提高调速范围，代价是增设放大器以及检测和反馈装置。改变给定电压可以改变电机的转速，给定改变时，偏差改变，变流器输出改变，电机转速改变； 给定不变，调反馈分压比可以改变电机转速，理由同上；测速机励磁变化对转速的影响，无法克服，效果相当于改变反馈电位器分压比，转速变化是必
5、然的。 1-9在转速负反馈调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测速发电机的励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量有无调节能力？为什么？解：其中电网电压变化、电动机励磁电流变化、电枢电阻变化等反馈闭环都能调节，因为它们都作用在闭环所包围的前向通道上；而测速发电机励磁变化对转速的影响闭环无法调节，因为它作用在反馈环之外。1-10有一V-M调速系统，电动机参数为：PN=2.2kW，UN=220V，IN=12.5A，nN=1500r/min,电枢电阻Ra=1.2,整流装置内阻Rrec=1.5，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
6、率s10%。（1）计算开环系统的静态速降nop和调速要求所允许的闭环静态速降ncl。（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框图。（3）调整该系统参数，使当Un*=15V时，Id=IN，n=nN，则转速反馈系数应该是多少？（4）计算放大器所需的放大倍数。解：（1） （2）R1+-+-M TG+-RP2nRP1U*nR0R0RbalUcLIdUnUd-+MTG（3）可近似计算为： （4） 1-11在题1-10的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流Idbl2IN，临界截止电流Idcr1.2IN，应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电
7、路总电阻的1/3，如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构土图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？解：1-12某调速系统原理图如图1-58，已知数据如下：电动机：PN=18kW，UN=220V，IN=94A，nN=1000r/min,电枢电阻Ra=0.15,整流装置内阻Rrec=0.3，触发整流环节的放大倍数Ks=40。最大给定电压Unm*=15V，当主电路电流达到最大值时，整定电流反馈电压Uin=10V。 设计指标：要求系统满足调速范围D=20，静差率s10%，Idbl1.5IN，Idcr1.1IN。试画出系统的静态结构框图，并计算： (
8、1) 转速反馈系数。 (2) 调节器放大系数Kp。 (3) 电阻R1的数值。（放大器输入电阻R0=20k） (4)电阻R2的数值和稳压管VS的击穿电压值。 解：（1）近似计算为：（2） （3）（4）1-13在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时系统是否有调节作用？为什么？放大器的放大系数Kp；供电电网电压；电枢电阻Ra；电动机励磁电流；电压反馈系数。解：放大器放大系数、供电电网电压波动能够调节，因为作用在反馈环的前向通道上；电枢电阻变化、电动机励磁电流变化及电压反馈系数变化无法调节，作用在反馈环外。1-14有一V-M调速系统，已知：电动机：PN=2.8kW，UN=220V，I
9、N=15.6A，nN=1500r/min,电枢电阻Ra=1.5,整流装置内阻Rrec=1，触发整流环节的放大倍数Ks=35。（1）系统开环工作时，试计算调速范围D=30时的静差率s值。（2）当D=30，s=10%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D=30，s=10%，在Un*=10V时Id=IN,n=nN，计算转速反馈系数和放大器放大系数Kp。（4）如将上述调速系统改为电压负反馈有静差调速系统，仍要求在Un*=10V时Id=IN,n=nN，并保持系统原来的开环放大系数K不变，试求在D=30时的静差率。解：（1）（2）（3）（4）1-15在题1-10的系统中，
10、若主电路电感L=50mH，系统运动部分的飞轮惯量GD2=1.6Nm2，整流装置采用三相零式电路，试判断按题1-10要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数K是多少？解：在题1-10中，为满足静态指标要求，求出，但系统不稳定；时系统才稳定。1-16为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压U=0时，调解器的输出电压是多少？它取决于哪些因素？解：积分的保持作用，决定了在稳态时调节器的输入偏差一定为零，即静差为零；零或任一常数，取决于对历史上对非零偏差电压的积累。1-17在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精
11、度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？试说明理由。解：受影响；这两种干扰作用在反馈所包围的前向通道之外，对转速造成的影响无力调节。1-18采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是否有静差？为什么？试说明理由。解：有静差；电枢电阻造成的转速下降无力调节，它作用在电压负反馈环之外。第二章习题2-1在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？改变速度调节器的放大倍数Kn行不行？改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行？改变速度反馈系数行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？解：调节给定电压或速度反馈电位器的分压比； 而改变 、 均不行
12、，调可以； 改变速度调节器的输出限幅值或电流反馈系数可以改变堵转电流。 2-2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？为什么？解：ASR、ACR采用PI调节器，稳态运行时其输入偏差电压一定为零， 而输出电压分别是：若输入偏差不为零，系统不是稳态；速度调节器的输出由负载电流决定，电流调节器的输出由速度给定与负载电流决定。2-3如果转速、电流双闭环调速系统中的转速调节器不是PI调节器，而改为P调节器，对系统的静、动态性能会产生什么影响？答：稳态：由无静差变为有静差；动态：响应加快、稳定性变差。 2-4试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止
13、环节的转速单闭环调速系统：（1）调速系统的静特性；（2）动态限流性能；（3）起动的快速性；（4）抗负载扰动的性能；（5）抗电源电压波动的性能。答：（1）前者优于后者；（2）前者优于后者；（3）前者优于后者；（4）相差不多；（5）前者优于后者。2-5在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器均采用PI调节器。当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，系统重新进入稳态后，电流调节器的输入偏差电压Ui是否为零？为什么？答：Ui不为零，速度调节器输出限幅值，整流电路饱和输出，电机达最高转速，电流反馈对应负载电流，电流调节器给定大于反馈，故差值非零。2-6在转速、电流双闭环调速系统中，转速给定信号Un*
14、未改变，若增大转速反馈系数，系统稳定后转速反馈电压Un是增加还是减少？为什么？答：速度减少，稳态时 ，故增大，n成比例减少。2-7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：PN=3.7kW，UN=220V，IN=20A，nN=1000r/min,电枢回路总电阻R=1.5,设Unm*=Uim*=Ucm=8V，电枢回路最大电流Idm=40A，电力电子变换器的放大系数Ks=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Ud0、Ui*、Ui、Uc值。解：（1） （2） 2-8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Uim*=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）Ui*应如何变化？（2）Uc应如何变化？（3）Uc值由哪些条件决定？答：（1）由4V增加到7V；（2）增大；（3）2-9在转速、电流双闭环调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因使电动机励磁电源电压突然下降一半，系统工作情况将会如何变化？写出Ui*、Uc、Ud0
