电力拖动自动控制系统(第3版)(陈伯时)课后习题答桉.pdf

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1、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

2、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，i为负值，VT就发挥作用了。这种情况发生在电动运行过程中需要降d2速的时候。这时，先减小控制电压，使U的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电g1压U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EU>，很dd快使电流i反向，VD截止，在t≤t＜Ｔ时，U变正，于是VT导通，反向电流沿回路d2ong223流通，产生能耗制动作用。在Tt≤＜Ｔ+t时，VT关断

3、，−i沿回路4经VD续流，向on2d1电源回馈制动，与此同时，VD两端压降钳住VT使它不能导通。在制动状态中，VT和VT1121轮流导通，而VT始终是关断的。1在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT关断后i经VD续流时，还没有达到1d2周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD两端电压也降为零，VT便提前导通了，使电流反向，22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

4、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nmaxD=其中，n和n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maxminnmin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ΔnN想空载转速之比，称作静差率s，即s=n0ΔnN或用百分比表示s=×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n作为最高转速NΔΔnnNN则s==nnn+Δ0minNΔ−ns(1)ΔnNN∴nn=

5、−Δ=minNssnnSmaxND==nnΔ(1−S)minN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，Δn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N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nr=1500/min，最低转速特性为Omaxnr=150/min，带额定负载时的速度降落Δnr=15/min，且在不同转速下额定速降OminNΔn不变，试问系统能够

6、达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？N解系统能够达到的调速范围为n1500maxD===11n15015−minDnΔ1115×N系统允许的静差率s=×100%=×100%10%=nDn+Δ15001115+×NN１－５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？ΔΔnnNN解因为s==nnn+Δ0minNns1500.02×minΔ=nr==3.06/

7、min所以N1−−s10.02Δnop因为Δ=ncl1+KΔnop100K=−1=−131.7=所以Δn3.06cl1－6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？RId解（1）因为Δ=nclC（1+K）eRId所以=Δn（1+K）=8（1+15）=128×clCeRI128d则Δ=nr==4.13/minclC（1+K）130+enSN（2）由D=，可知在s和n不变的情况下，D只

8、与Δn有关NNΔ−nS(1)N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nr=1500/min，开环转速降落NΔ=nr240/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Nop化？ns15000.1×N解；当s=10%时，Δ=nr==8.33/minND（1-s）20×（1-0.1）Δnop240此时K=−1=−127.8=Δn8.33clns15000.05×N当s=5%时，Δ=nr==