《电力拖动自动控制系统》习题答案.doc

第一章闭环控制的直流调速系统
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性能?
答:PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性:
(1) 主电路线路简单,需用的功率器件少。
(2) 开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗及发热都较小。
(3) 低速性能好,稳速精度高,调速范围宽,可达1:10000左右。
(4) 若与快速响应的电动机配合,则系统频带宽,动态响应快,动态抗扰能力强。
(5) 功率开关器件工作在开关状态,导通损耗小,当开关频率适当时,开关损耗也
不大,因而装置效率较高。
(6) 直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高。
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。
答:在制动状态中,为负值,就发挥作用了。这种情况发生在电动运行过程中需要降
速的时候。这时,先减小控制电压,使
di2VT1gU的正脉冲变窄,负脉冲变宽,从而使平均电枢电
压降低。但是,由于机电惯性,转速和反电动势还来不及变化,因而造成,很
快使电流反向,截止,在
dUdEU>
di2VDont≤<T时,2gU变正,于是导通,反向电流沿回路
3流通,产生能耗制动作用。在<T+时,关断,
2VTTt≤,向
电源回馈制动,与此同时,两端压降钳住使它不能导通。在制动状态中,和
轮流导通,而始终是关断的。
1VD1VD1VT2VT1VT1VT
在轻载电动状态,这时平均电流较小,以致在关断后经续流时,还没有达到
周期T,电流已经衰减到零,这时两端电压也降为零,便提前导通了,使电流反向,
产生局部时间的制动作用。
1VTdi2VD2VD2VT
1-3 调速范围和静差率的定义是什么?调速范围、静差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”?
答:生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围,用字母D表示,即
maxminnDn= 其中,和一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速,对于少数负
载很轻的机械,可以用实际负载时的最高和最低转速。
maxnminn
当系统在某一转速下运行时,负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落,与理
想空载转速之比,称作静差率s,即
0NnsnΔ=
或用百分比表示
0100%NnsnΔ=×
在直流电动机变压调速系统中,一般以电动机的额定转速作为最高转速 Nn
则
0minNNNnnsnnnΔΔ==
+Δ

min(1)NNNnsnnssΔ.
∴=.Δ=
maxmin(1)
NNnnSDnn==
Δ.
由上式可看出调速系统的调速范围、静差速降和最小静差率之间的关系。对于同一个调
速系统,值一定,如果对静差率要求越严,即要求s值越小时,系统能够允许的调速
范围也越小。一个调速系统的调速范围,是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范
围。
NnΔ

1-4 某一调速系统,测得的最高转速特性为max1500/minOnr=,最低转速特性为
,带额定负载时的速度降落min150/minOnr=15/minNnrΔ=,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? NnΔ
解系统能够达到的调速范围为
maxmin**********nDn===
.
系统允许的静差率 1115100%100%10%
15001115NNNDnsnDnΔ×=×=×=
+Δ+×

1-5 某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/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?
2%s≤
解因为
0minNNNnnsnnnΔΔ==
+Δ
所以
×Δ===
..
因为
1opclnnKΔΔ=
+
所以
=.=.=
Δ
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(1) 因为 clenCΔ=dRI(1+K)
所以 clenC=Δ×dRI(1+K)=8(1+15)=128
则
===
+
dRI(1+K)
(2) 由
(1)
NNnSDnS=
Δ.
,可知在