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时间:2018-11-07
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1、电力拖动自动控制系统—运动控制系统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
2、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,id为负值,VT2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Ug1的正脉冲变窄,负脉冲变宽,从而使平均电枢电压Ud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E>Ud,很快使电流id反向,VD2截止,在ton≤t<T时,Ug2变正,于是VT2导通,反向电流沿回路3流通,产生能耗制动作用。在T≤t<T+ton时,VT2关断,−id沿回路4经VD1续流,向电源回馈制动,与此同时,VD1两端压
3、降钳住VT1使它不能导通。在制动状态中,VT2和VT1轮流导通,而VT1始终是关断的。在轻载电动状态,这时平均电流较小,以致在VT1关断后id经VD2续流时,还没有达到周期T,电流已经衰减到零,这时VD2两端电压也降为零,VT2便提前导通了,使电流反向,产生局部时间的制动作用。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D=nmaxnmin其中,nmax和nmin一般都指电
4、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。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,即或用百分比表示s=ΔnNn0s=ΔnN×100%n0在直流电动机变压调速系统中,一般以电动机的额定转速nN作为最高转速则s=ΔnNn0=ΔnNnmin+ΔnN∴nmin=ΔnNs−ΔnN=(1−s)ΔnNsD=nmaxnmin=nNSΔnN(1−S)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,ΔnN值一定,如果
5、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。1-4某一调速系统,测得的最高转速特性为nOmax=1500r/min,最低转速特性为nOmin=150r/min,带额定负载时的速度降落ΔnN=15r/min,且在不同转速下额定速降ΔnN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?解系统能够达到的调速范围为D=nmaxnmin=1500150−15=11系统允许的静差率s=DΔnNnN+DΔnN×100%=11×151500+11×15
6、×100%=10%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?解因为s=ΔnNn0=ΔnNnmin+ΔnNΔn=nmins=150×0.02=3.06r/min所以N1−s1−0.02因为Δncl=Δnop1+KΔn100K=op−1=−1=31.7所以Δncl3.061-6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
7、样静差率要求下,调速范围可以扩大多少倍?解(1)因为Δn=RIdeclC(1+K)Ccl所以RId=Δn(e1+K)=8×(1+15)=128RI128cl则Δn=d==4.13r/minC(e1+K)1+30(2)由D=nNSΔnN(1−S),可知在s和nN不变的情况下,D只与ΔnN有关调速范围扩大1.94倍。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ΔnNop=240r/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;当s=10%时,Δn=nNs=1500×0.1
8、=8.33r/minND(1-s)Δnop20×(1-0.1)2
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