运动控制系统思考题和课后习题答案

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1、电力拖动自动控制系统-运动控制系统阮毅陈伯时课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1直流电动机有哪几种调速方法各有哪些特点答调压调速弱磁调速转子回路串电阻调速变频调速。特点略。2-2简述直流PWM变换器电路的基本结构。答直流PWM变换器基本结构如图包括IGBT和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM变换器通过改变直流PWM变换器中IGBT的控制脉冲占空比来调节直流PWM变换器输出电压大小二极管起续流作用。2-3直流PWM变换器输出电压的特征是什么答脉动直流电压。2=4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-

2、M系统能够获得更好的动态性能答直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM变换器的时间常数Ts等于其IGBT控制脉冲周期1/fc而晶闸管整流装置的时间常数Ts通常取其最大失控时间的一半1/2mf。因fc通常为kHz级而f通常为工频50或60Hz为一周内m整流电压的脉波数通常也不会超过20故直流PWM变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小从而响应更快动态性能更好。2=5在直流脉宽调速系统中当电动机停止不动时电枢两端是否还有电压电路中是否还有电流为什么答电枢两端还有电压因

3、为在直流脉宽调速系统中电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM变换器的输出。电枢回路中还有电流因为电枢电压和电枢电阻的存在。2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用如果二极管断路会产生什么后果答为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。2-7直流PWM变换器的开关频率是否越高越好为什么答不是。因为若开关频率非常高当给直流电动机供电时有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时就已经开始下降了从而导致平均电流总小于负载电流电机无法运转。2-8泵升电压是怎样产生的对系统有何影响如何抑制

4、答泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时由于二极管整流器的单向导电性使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网而只能向滤波电容充电造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量或采用泵升电压限制电路。2-9在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中为什么转速随负载增加而降低答负载增加意味着负载转矩变大电机减速并且在减速过程中反电动势减小于是电枢电流增大从而使电磁转矩增加达到与负载转矩平衡电机不再减速保持稳定。故负载增加稳态时电机转速会较增加之前降低。2-10

5、静差率和调速范围有何关系静差率和机械特性硬度是一回事吗举个例子。答D=nN/△ns/1-s。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。2-11调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系为什么必须同时提才有意义答D=nN/△ns/1-s。因为若只考虑减小最小静差率则在一定静态速降下允许的调速范围就小得不能满足要求而若只考虑增大调速范围则在一定静态速降下允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。2-12转速单闭环调速系统有

6、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调节转速反馈系数是否能够改变转速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已验证答转速单闭环调速系统增加了转速反馈环节由转速检测装置和电压放大器构成可获得比开环调速系统硬得多的稳态特性从而保证在一定静差率下能够提高调速范围。改变给定电压能改变电动机转速。因为改变给定电压则改变实际转速反馈电压与给定电压的偏差从而改变电力电子变换器的输出电压即改变电动机的电枢电压改变了转速。调节转速反馈系数而不改变给定电压能改变转速。因为改变转速反馈

7、系数则改变实际转速反馈电压而给定电压不变则电压偏差改变从而电力电子变换器输出电压改变即电动机电枢电压改变转速改变。若测速发电机励磁发生变化则反馈电压发生变化当给定电压一定时则电压偏差发生变化从而转速改变。故系统无克服测速发电机励磁发生变化干扰的能力。2-13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调节器的输出电压是多少它决定于哪些因素答因为积分调节器能在电压偏差为零时仍有稳定的控制电压输出从而克服了比例调节器必须要存在电压偏差才有控制电压输出这一比例控制的调速系统

8、存在静差的根本原因。当积分调节器的输入偏差电压为零时调节器输出电压应为一个恒定的积分终值。它取决于输入偏差量在积分时间内