运动控制系统习题集解(直流部分)3

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1、习题四可逆直流调速系统和位置随动系统4-1晶闸管-电动机系统需要快速回馈制动时,为什么必须采用可逆线路?答:在晶闸管-电动机调速系统中，只要是需要快速的回馈制动，常常也采用两组反并联的晶闸管装置，由正组提供电动运行所需的整流供电，反组只提供逆变制动。这时，两组晶闸管装置的容量大小可以不同，反组只在短时间内给电动机提供制动电流，并不提供稳态运行的电流，实际采用的容量可以小一些。4-2晶闸管装置供电的晶闸管-电动机(V-M)系统,在整流和逆变状态下的机械特性,并分析这种机械特性适合于何种性质的负载.单组晶闸管装置供电的V-M系统在拖动

2、起重机类型的负载时也可能出现整流和有源逆变状态a）整流状态：提升重物，a<90°，Ud0>E，n>0n由电网向电动机提供能量。b）逆变状态：放下重物提升a>90°，Ud0

3、机反电动势E>

4、Ud0r

5、=

6、Ud0f

7、，整流组电流将被截止，逆变组才真正投入逆变工作，使电机产生回馈制动，将电能通过逆变组回馈电网。同样，当逆变组工作时，另一组也是在等待着整流，可称作处于“待整流状态”。4-3分析配合控制的有环流可逆系统反向启动和制动的过程。画出各参变量的动态波形，并说明在每个阶段中ASR和ACR各起什么作用，VF和VR各处于什么状态。①整个制动过程可以分为两个主要阶段，其中还有一些子阶段。主要阶段分为：I.本组逆变阶段；II.它组制动阶段。现以反向制动为例，说明有环流可逆调速系统的制动过程。I.本组逆变阶段在

8、这阶段中，电流由反向负载电流下降到零，其方向未变，因此只能仍通过反组VF流通，具体过程如下：发出停车（或正向）指令后，转速给定电压突变为零（或正值）；ASR输出跃变到负限幅值-U*im；ACR输出跃变成正限幅值+Ucm；反组VR由整流状态很快变成的逆变状态，同时正组VF由待逆变状态转变成待整流状态。在VR-M回路中，由于VR变成逆变状态，极性变正，而电机反电动势E极性未变，迫使电流迅速上升，主电路电感迅速释放储能，企图维持反向电流，这时大部分能量通过VR回馈电网，所以称作“本组逆变阶段”。由于电流的迅速上升，这个阶段所占时间很短，

9、转速来不及产生明显的变化。Ⅱ.它组制动阶段当主电路电流上升过零时，本组逆变终止，第I阶段结束，转到正组VF工作，开始通过正组制动。从这时起，直到制动过程结束，统称“它组制动阶段”。它组制动阶段又可分成三个子阶段：它组建流子阶段；它组逆变子阶段；反向减流子阶段。25它组建流子阶段：Id过零并反向，直至到达+Id以前，ACR并未脱离饱和状态，其输出仍为+Ucm。这时，VF和VR输出电压的大小都和本组逆变阶段一样，但由于本组逆变停止，电流变化延缓，反组VR由“待整流”进入整流，向主电路提供+Id。由于正组整流电压Ud0r和反电动势E的极

10、性相同，正向电流很快增长，电机处于反接制动状态，转速明显地降低，因此，又可称作“它组反接制动状态”。它组逆变子阶段：当反向电流达到–Idm并略有超调时，ACR输出电压Uc退出饱和，其数值很快减小，又由负变正，然后再增大，使VF回到逆变状态，而VR变成待整流状态。此后，在ACR的调节作用下，力图维持接近最大的反向电流+Idm，电机在恒减速条件下回馈制动，把动能转换成电能，其中大部分通过VF逆变回馈电网，称作“它组回馈制动阶段”或“它组逆变阶段”。由图可见，这个阶段所占的时间最长，是制动过程中的主要阶段。反向减流子阶段：在这一阶段，转

11、速下降得很低，无法再维持-Idm，于是电流立即衰减。在电流衰减过程中，电感L上的感应电压LdId/dt支持着反向电流，并释放出存储的磁能，与电动机断续释放出的动能一起通过VR逆变回馈电网。如果电机随即停止，整个制动过程到此结束。②反向起动：如果需要在制动后紧接着反转，Id=-Idm的过程就会延续下去，直到反向转速稳定时为止。由于正转制动和反转起动的过程完全衔接起来，没有间断或死区，这是有环流可逆调速系统的优点，适用于要求快速正反转的系统。4-4试分析图4-13所示逻辑选触无环流可逆系统的工作原理，说明正向制动时各处电压极性及能量关

12、系。采用了两个电流调节器和两套触发装置分别控制正、反组晶闸管。实际上任何时刻都只有一组晶闸管在工作，另一组由于脉冲被封锁而处于阻断状态，这时它的电流调节器和触发装置都是等待状态。采用模拟控制时，可以利用电子模拟开关选择一套电流调节器和触发装置工作，