《电力拖动自动控制系统》(第四版)--阮毅、陈伯时--课后答案.ppt

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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。
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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：见教材。
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１－４ 某一调速系统，测得的最高转速特性为 nomax = 1500 r /min ，最低转速特性为nomin = 150 r /min ，带额定负载时的速度降落 Δ nN= 15 r/min ，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？
系统允许的静差率
解 系统能够达到的调速范围为
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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s≤2% ，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
思路
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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：
因
故：
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1－7 某调速系统的调速范围 D=20，额定转速 nN=1500 r/min ，开环转速降落ΔnNop= 240 r/min ，若要求系统的静差率由 10%减少到 5%，则系统的开环增益将如何变化？
解：
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1—8 转速单闭环调速系统有那些特点？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，调节测速反馈电压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？
（2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。
（3）如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。
答：（1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征
①只用比例放大器的反馈控制系统，其被被调量仍是有静差的。
②反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。扰动性能是反馈控制系统最突出的特征之一。
③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
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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？
答：当电网电压发生变化时，系统对其有调节能力。因为电网电压是系统的给定反馈控制系统完全服从给定。
负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时系统对其有调节能力。因为他们的变化最终会影响到转速，都会被测速装置检测出来。再通过反馈控制作用，减小它们对稳态转速的
影响。
测速发电机励磁各量发生变化时，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。
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1—10 有一 V—M 调速系统。电动机参数为： PN= KW UN=220 V ，IN= A ，nN = 1500 r/min ， 电枢电阻 R a = Ω，整流装置内阻Rrec = Ω，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Δ nop和调速要求所允许的闭环静态速降Δ 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 U∗n=15 V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。
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