电力拖动自动控制系统答案(陈伯时)主编上海大学 - 副本

11-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为min/1500max0rn，最低转速特性为min/150min0rn，带额定负载的速度降落min/15rnN，且不同转速下额定速降Nn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大？解1115150151500min0max0minmaxNNnnnnnnD%1015015min0nns1-5闭环调速系统的调速范围是1500----150r/min，要求系统的静差S=2%,那末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？1，min/06.3%)21(10%21500)1(101501500minmaxrSDSnnnnDN则2，7.31106.31001KKnnclop则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他提高到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？min/4813011511/1/11;;30;1512121221221121rnKKnnnKKnnKnKKKclclclclclcl）（）成反比，则（与开环放大倍数加同样负载扰动的条件下同样静差率的条件下调速范围与开环放大倍数加1成正比94.111513011/1/112122121KKDDDDKKclclclcl）（）（1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速min/1500rn，开环转速降落min/240rnNop，若要求静差率由10%减少到5%则系统的开环增益将如何变化？解：原系统在调速范围D=20，最小转速为：min/75201500maxminrDnn，2原系统在范围D=20，静差率为10%时，开环增益为：8.27133.82401min/5.31111clNopNopclnnKrKnn静差率10%时原系统的开环增益为：76.598.2776.59%522增加到将从所以系统的开环增益时，同理可得当KKs1-10有一V-M调速系统，电动机参数为：min,/1500,5.12,220,2.2rnAIVUkWPNNNN电枢电阻2.1aR，整流装置内阻5.1recR，触发整流环节的放大倍数35SK。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opn和调速要求所允许的闭环静态速降cln。（２）调整该系统能参数，使当VUn15，NdII，Nnn，则转速负反馈系数应该是多少？（３）计算放大器所需的放大倍数。解：（１）电动机的电动势系数rVnRIUCNaNNemin/1367.015002.15.12220开环系统静态速降min/9.2461367.0)5.12.1(5.12rCRInedNop闭环静态速降min/33.8)1.01(201.01500)1(rSDsnnNcl闭环系统开环放大倍数64.28133.99.2461clopnnK（2）因为)1()1(*kCRIkCUkknedensp所以spkk=407.4288=eSpCKkK/=0.00961rVmin/min/33.8%1075minmin0rnnnnnnnnclclclclclcl则3（3）运算放大器的放大倍数64.111367.0/3500961.064.28/eSpCKKK１－１１在题１－１０的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流NdblII2，临界截止电流NdcrII2.1,应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总阻的1/3，如果做不到，需要加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？解：（1）AIINdbl255.1222AIINdcr155.122.12.1则ssdcrcomRRIU15)421()(*sspcomnspdblRKKRUUKKI0）式式）也可（由由431421(356.11)5.12.1()1515(356.1125ssRR得：SSscomndblRRRUUI151525)431()(*；5.146.1sRVRRIUssdcrcom5.225.11515系统的原理图和静态结构图(给它画出图)4（2）显然采样电阻大于主电路2.7*1/3倍，所以增加电流反馈放大器后：新的采样电阻：9.0)5.12.1(3131'RRs可选0.5欧姆电流反馈放大系数：35.05.1'ssfiRRK新的比较电压：VRRIUssdcrcom5.85.01515'所以加上的电流反馈放大器的放大倍数为35１－１２某调速系统原理图如图所示，已知数据如下：电动机15.0min;/1000;94;220;18anNNNRrnAIVUKWPＰｎ＝18ＫＷ，Ｕｎ＝220Ｖ，In＝94Ａ，整流装置内阻3.0recR,触发整流环节的放大倍数40SK。最大给定电压VUnm15，当主电路电达到最大值时，整定电流反馈电压VUim10。设计指标：要求系统满足调速范围Ｄ＝20，静差率S≤10％，NdblII5.1，NdcrII1.1。试画出系统的静态结构框图，并计算：（１）转速反馈系数ａ。（２）调节器放大系数PK。（３）电阻1R的数值。（放大器的输入电阻KR200）（４）电阻2R的数值和稳压管ＶＳ的击穿电压值。解：(1)min/56.518/10009201.01000)1(rSDSnnNclrVnRIUCNaNNemin/20597.0100015.094220min/44.2052059.045.094rCRIneNop）取36(95.35156.54.2051clopnnK同1-10可得a=0.0145(2)）取13(8.122059.0/400145.095.35/eSpCKKK(3)kRKRp260201301（4）141945.15.1NdblIIA；4.103941.11.1NdcrIIA；当主电路电流最大即为dblI时，VUim10而当主电路电流为dcrI时，iU为：6dcridblimIUIU33.71414.10310dbldcrimiIIUUV此时电流反馈起作用，稳压管的击穿电压vsU可根据iU确定取稍大值：VUvs4.7当主电路的电流增大到dblI时，为起到保护作用应使流过2R的电流2RI等于流过0R的电流，以使电机转速迅速降落。此时：75.020150*2RUInmRmA;47.375.04.71022RvsimIUURkΩ(取3.5kΩ)系统的静态结构框图１－１４有一个V-M系统,已知:电动机:（15分）15.0min;/1500;15;220;8.2aNNNNRrnAIVUKWP,Ra=1.5,整流装置内阻1recR,触发整流环节的放大倍数35SK。（15分）(1)系统开环工作时,试计算调速范围D=30时的静差率s值;(2)当D=30,%10S时,计算系统允许的稳态速降;(3)如组成转速负反馈有静差调速系统,要求D=30,%10S,在,NNdnnnIIVU,,10*,计算转速负反馈系数a和放大器放大系数Kp;（4）如将上述调速系统改为电压负反馈有静差调速系统,仍要求在NNdnnnIIVU,,10*,并保持系统原来的开环放大系数Ｋ不变，试求在Ｄ＝30时的静差率。解：（１）rVnRIUCNaNNemin/131.015005.16.15220（原来多加了1）7min/7.297131.0)5.11(6.15rCRInedNop%61.857.297507.297min0nns（２）当Ｄ＝30，Ｓ＝10％时计算系统允许的稳态速降min/56.5)1.01(301.0*1500)1(rSDSnnNcl（３）54.52156.57.2971clopnnK求取的方法同1-10可得=0.00652rVmin/）取30(16.30131.0/35*00652.054.52/eSpCKKK（4）改为电压负反馈有静差调速系统闭环转速降落为：min180.825178.6224.2132.05.16.15)54.521(131.016.15)()1(rCRIKCRIneaNerecNcl当调速D范围不变时静差率为：%78.35%1008.1803015008.18030NNNclnDnnDs显然比速度反馈系统在调速范围不变的情况下静差率大的多，但比无反馈系统静差率小了１－１５在题1-10的系统中,若主电路电感L=50mH,系统运动部分的飞轮惯量226.1NmGD,整流装置采用三相零式电路,试判断按题1-10要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行?如果保证系统稳定运行,允许的最大开怀放大系数K是多少?电磁时间常数SRLTl0185.07.205.0机电时间数0645.001367.0)55.9(14.33001367.03757.26.1*3752或TemCCRGDTSTS00333.0（查表全波为0.00167）1.2300333.00185.000333.000333.00185.00645.022slsslmTTTTTTK8在1-10题中64.28K如要系统稳定须保证1.23K则系统不稳定。如要系统稳定，允许的最大的开环放大系数为1.23K但调速范围不满足了2-7在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR、ACR均采用PI调节器。已知参数：电动机：min/1000,220;7.3rnVUKWPNNN电枢回路总电阻R=1.5，设VUUUcmimnm8**，电枢回路最大电流AIdm40，电力电子变换器的放大系数40sK。试求：（１）电流反馈系数和转速反馈系数;（２）当电动机在最高转速发生堵转时的doU、*iU、iU、cU值。解：（1）电流反馈系数AVIUdmim/2.0408*转速反馈系数rVnUnmmin/008.010008max*（2）VIUdmi8402.0*VUUimi8*（负反馈）由于堵转电流n＝0VKUUVRIRInCUsdocdmdedo5.14060605.1402-8在转速、电流比闭环调速系统中，调节器ASR,ACR均采用PI调节器。当ASR输出达到VUim8*时，主电路电流达到最大电流80A。当负载电流由40A增加到70A时，试问：（1）*iU应如何变化？（2）cU应如何变化？（3）cU值由哪些条件决定？解：（1）*iU应增加。因为当负载电流由40A增加到70A时iU增加，*iU是确定的。AVIUdmi/1.0808*VIUVIUdidi7701.04401.0**9dI由40A增加到70A时，*iU由4V增加到7V（2）cU略有增加。因为dedscRInCUKU0；dI的增加使0dU增加，使得cU增加（3）cU由n和dI决定。sdesdcKRInCKUU/02-9在转速、电流双闭环调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因使电动机励磁电源电压突然下降一半,系统工作情况将会如何变化？写出*iU、cU、0dU、dI及n在系统重新进入稳