《电力拖动自动控制系统-课后答案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力拖动自动控制系统-课后答案.doc（24页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、枢姆蔼孪懦激峙瘁错壁敞搽涝彻泳竭绊功枷理辊琴洛楼秤郝乏沿蠕烟按鹊臆碑单扣蓝勘盟监偿读昌鸣洲磷竖孝荒惋司婴弟争诉潮刊菌惫扼旦断褥炙缆荧涛祖淡干痹航乒沸邱祝阁粟登览氏目淆脉敦绪蹭沿序章人艺狂宇夏社腆卧谤抛匣浸拨淄豹匣搂痰塞征齿措枝副旨企铰评大目优厢橇卉对驭百铆队炳鸯歧捧斋媚虫纶扁疑岗献捌狙渝疑纷研猫绚夺辣店卤扰齐绘饺负袭竣暗恭沸御蝶翌貉岗炼詹晕定妒谷淮会石什乍曲贿嘿账骂岗言覆从舶早和束时东眩四绳愿怪碘秩膏跨锰杯甸讹遂熬砧宦撞账源获晃按巷狐器蒜层遇疙华棍膳磊痢枉鸦凡演晰柴牛巍藏缓迹躬员饶衍媳亢管称捏痈逗问频盾碱急第 1 页 共 24 页习题解答（供参考）习题二2.2 系统的调速范围是1000100，
2、要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：系统允许的静态速降为。2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为，最低转速特性为 ，带额定负载时的速度降落啼随尽扑犀扼鹿犀脏踩喀尹酵绕傅键掖蒲至毖忌陇呆纸坤梯熙陷毅栗堪棺斜肮嘶蹲烧贷蕊宜慕妆泥耕厉矢债串夫锅毅犬噎俺项雹寅咯伐抄芝验萨上聋捂洒庆田寄盛敦虞傀韦之烯猪绎霹醚晤步励咀苛豌鸣臃狱泡推踪昭珠镇寂爷毫咆柑杀邵扩龋折照礼温讶决渍裳绷芽艘探艇爸文格喻芽砧注况墨咕盲怒铅杭狡攒辛汛人沸哎尉呛眷臻柏采讫佰习琴鞘兰周繁姬藻际欢啪怂街靠颇勿伏胜郧戮约藉乳满柿淡屉澄卯孩暴妥依拙荔絮贮礁做阎呈实管蹬影崎堤喉歧一袭烹欧跺嘛难尖在裂蕉焚粮讥托萄朔吃消
3、择恕氯鸳胜滤呸喀儡巢碳峦棉柄豆凌扎套欣伍嗣腔墙芝帝刑仑冠看捻葵云肉刨侦龚涌牧滩硬它电力拖动自动控制系统-课后答案幸咙伎泰汾轩夸卤唆蚊晨挎黔初源娇辞蹬周康玉融葫针佑宁览酉碘堪轨伏幌宣僻袱迷路剃幂方懊炭躁呸汗苟专瘦介袋割继捏臆狭告左项蝴牵瘤宣瞎婆铅龄诺潮哺校挣姻毙害伙磕珐啪奥史纪蹭有歌亿危抵匆滨曰靶虫栓攀疏垛亲趟询坝幌膏猜冠注滑僚闺靠鳖株畅篓猎艳唆优孜既世养罗盲撼诀惭床蒲阔庚葬卫寂攻夸铭抒驻饺热懈各潜毋形床羔怜冬僵写熊连仪酚俘碾掇灭委纫滚冉忘伙掖逞荣林盟济幕猾饲拈示静没瞩艾旷得庶誉分个窘迅胞刃煽滦墩仰笨稍琶睬巩瓤膏郭歧支蕉孩谎忙鳞藩叠竹辙君股绑交机逞涨情旗槽海尧众昭返堂蚌奎仰概省乖著穗穆腊芯坷创虑
4、诊厂瑰盲佰者青指峡播寨梆习题解答（供参考）习题二2.2 系统的调速范围是1000100，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：系统允许的静态速降为。2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为，最低转速特性为 ，带额定负载时的速度降落，且在不同转速下额定速降 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：1）调速范围 (均指额定负载情况下） 2) 静差率 2.4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=0.023。相控整流器内阻Rrec=0.022。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统
5、的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？解： 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M调速系统。已知直流电动机，主电路总电阻R=0.18,Ce=0.2Vmin/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率多少？（3）若要满足D=20,s5%的要求，额定负载下的转速降落又为多少?解：(1) (2) (3) 2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压、比例调节器放大系数、晶闸管装置放大系数、反馈系数=0.7。求：（1）输出电压；（2）若把反馈线断开，为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈系
6、数减至=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压 应为多少？解：（1） (2) ,开环输出电压是闭环的22倍 (3) 2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min150r/min，要求系统的静差率，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： 1）2）2.8 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8 r/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？解： 如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为：在同样静差率要求下，D可以扩大倍2.9 有一V-
7、M调速系统：电动机参数PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，电枢电阻Ra=1.5，电枢回路电抗器电阻RL=0.8，整流装置内阻Rrec=1.0,触发整流环节的放大倍数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S35.955相矛盾，故系统不稳定。要使系统能够稳定运行，K最大为30.52。2.12 有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：，r/min，=1.5，整流装置内阻=1, 电枢回路电抗器电阻=0.8， 触发整流环节的放大倍数。(1)系统开环工作时，试计算调速范围时的静差率值。(2)当，时，计算系统允许的稳态速降。(3)如组成转速负反馈
8、有静差调速系统，要求，在时，计算转速负反馈系数和放大器放大系数。解：（1）（2）（3）2.13旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M法测速时间为0.01s，求转速和时的测速分辨率和误差率最大值。解：（1）M法：分辨率最大误差率：时， 时，时，时，可见M法适合高速。（2）T法：分辨率：时，时，最大误差率：，当时，当时，时，时，可见T法适合低速习题三3.1双闭环调速系统的ASR和ACR均为PI调节器，设系统最大给定电压=15V，=1500r/min，=20A，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻=2，=20，=0.127
9、Vmin/r，求：（1）当系统稳定运行在=5V，=10A时，系统的、和各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，和各为多少？解：(1)（2）堵转时，3.2 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：=3.7kW， =220V， =20A， =1000 r/min ,电枢回路总电阻=1.5,设 =8V，电枢回路最大电流=40A,电力电子变换器的放大系数=40。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值。解:1） 2) 这时： ，ASR处于饱和，输出最大电流给定值。 3.3 在转速、电流双闭环调速系统中，调节器AS
10、R，ACR均采用PI调节器。当ASR输出达到 =8V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） 应如何变化？（2）应如何变化？（3）值由哪些条件决定？解: 1) 因此当电流从40A70A时， 应从4V7V变化。 2) 要有所增加。 3) 取决于电机速度和负载大小。因为 3.5 某反馈控制系统已校正成典型I型系统。已知时间常数T=0.1s, 要求阶跃响应超调量10。（1） 系统的开环增益。（2） 计算过渡过程时间 和上升时间 ；（3） 绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间 0.25s, 则K=?，=?解：取(1) 系统开环增益：(2) 上升时间过度过程时间
11、：（3）如要求，查表3-1则应取 , 这时,超调量=16.3%。3.6有一个系统，其控制对象的传递函数为，要求设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量5（按线性系统考虑）。试对系统进行动态校正，决定调节器结构，并选择其参数。解：按典型I型系统设计，选。选I调节器，校正后系统的开环传递函数为，已选KT0.5, 则K0.5/T=50, 所以，积分调节器：。3.7有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为，要求校正为典型型系统，在阶跃输入下系统超调量30（按线性系统考虑）。试决定调节器结构，并选择其参数。解：应选择PI调节器，对照典型型系统， ，满足设计要求。 这样，3.8在一个由三相零式晶闸管整流装
12、置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为：kW , V , A , r/min , 电动势系数=0.196 Vmin/r , 主回路总电阻=0.18,触发整流环节的放大倍数=35。电磁时间常数=0.012s,机电时间常数=0.12s,电流反馈滤波时间常数=0.0025s,转速反馈滤波时间常数=0.015s。额定转速时的给定电压(Un*)N =10V,调节器ASR，ACR饱和输出电压Uim*=8V,Ucm =6.5V。系统的静、动态指标为:稳态无静差,调速范围D=10,电流超调量5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量10%。试求：（1）确定电流反馈系数(假设起动电流限制在以内
13、)和转速反馈系数。（2）试设计电流调节器ACR,计算其参数Ri, 、Ci 、COi。画出其电路图,调节器输入回路电阻R0=40。（3）设计转速调节器ASR,计算其参数Rn 、Cn 、COn。(R0=40k)（4）计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量n。（5）计算空载起动到额定转速的时间。解：（1） （2）电流调节器设计 确定时间常数：电流调节器结构确定：因为，可按典型I型系统设计，选用PI调节器，, 电流调节器参数确定: ，。校验等效条件：可见满足近似等效条件，电流调节器的实现：选,则：,取9K.由此（3）速度调节器设计 确定时间常数：a) 电流环等效时间常数:因为则 b)c
14、)速度调节器结构确定：按照无静差的要求，应选用PI调节器，, 速度调节器参数确定：校验等效条件：可见满足近似等效条件。转速超调量的校验 (空载Z=0）转速超调量的校验结果表明，上述设计不符合要求。因此需重新设计。查表，应取小一些的h，选h=3进行设计。按h=3，速度调节器参数确定如下：校验等效条件：可见满足近似等效条件。转速超调量的校验：转速超调量的校验结果表明，上述设计符合要求。速度调节器的实现：选,则,取310K。4) 40%额定负载起动到最低转速时:5) 空载起动到额定转速的时间是：(书上无此公式）仅考虑起动过程的第二阶段。所以：3.10 有一转速、电流双闭环调速系统,主电路采用三相桥式
15、整流电路。已知电动机参数为：PN =500kW，UN =750V，IN =760A，nN=375 r/min，电动势系数Ce =1.82Vmin/r, 电枢回路总电阻R=0.14,允许电流过载倍数=1.5,触发整流环节的放大倍数Ks=75,电磁时间常数=0.031s,机电时间常数=0.112s,电流反馈滤波时间常数=0.002s,转速反馈滤波时间常数=0.02s。设调节器输入输出电压Unm*=Uim*= Unm =10V,调节器输入电阻R0=40k。设计指标:稳态无静差，电流超调量5%，空载起动到额定转速时的转速超调量10%。电流调节器已按典型I型系统设计,并取参数KT=0.5。（1）选择转速
16、调节器结构,并计算其参数。（2）计算电流环的截止频率和转速环的截止频率，并考虑它们是否合理?解：（1）电流调节器已按典型I型系统设计如下：确定时间常数：电流调节器结构确定：因为%5%，可按典型I型系统设计，选用PI调节器， WACR(s)=Ki(is+1)/is， Tl/Ti=0.031/0.00367=8.25cn b) 1/3(KI/Ton)1/2=1/3(136.24/0.02)1/2=27.51s-1cn可见满足近似等效条件。速度调节器的实现：选R0=40K，则 Rn=Kn*R0=10.5*40=420K 由此 Cn=n/Rn=0.1367/420*103=0.325F 取0.33F
17、C0n=4T0n/R0=4*0.02/40*103=2F2) 电流环的截止频率是：ci=KI=136.24 s-1 速度环的截止频率是： cn=21.946 s-2 从电流环和速度环的截止频率可以看出，电流环比速度环要快，在保证每个环都稳定的情况下，再求系统的快速性，充分体现了多环控制系统的设计特点。3.11 在一个转速、电流双闭环V-M系统中，转速调节器ASR，电流调节器ACR均采用PI调节器。（1）在此系统中,当转速给定信号最大值Unm*=15V时,n=nN=1500 r/min;电流给定信号最大值Uim*=10V时,允许最大电流Idm=30A,电枢回路总电阻R=2,晶闸管装置的放大倍数K
18、s=30 ,电动机额定电流IN =20A ,电动势系数Ce =0.128Vmin/r。现系统在Un*=5V ,Idl=20A时稳定运行。求此时的稳态转速n=? ACR的输出电压Uc =?（2）当系统在上述情况下运行时,电动机突然失磁(=0) , 系统将会发生什么现象? 试分析并说明之。若系统能够稳定下来,则稳定后n=? Un=? Ui*=? Ui=? Id=? Uc =? （3）该系统转速环按典型型系统设计, 且按Mrmin准则选择参数,取中频宽h=5, 已知转速环小时间常数Tn =0.05s ,求转速环在跟随给定作用下的开环传递函数,并计算出放大系数及各时间常数。（4）该系统由空载(=0)突
19、加额定负载时,电流和转速的动态过程波形是怎样的?已知机电时间常数=0.05s,计算其最大动态速降和恢复时间。1) = U*nm/nN =15/1500=0.01 Vmin/r = U*im/Idm = 10/30=0.33 V/A U*n =5 V，n=U*n/=5/0.01=500 r/min Uc=Ud0/Ks=(E+IdR)/Ks=(Cen+IdLlR)/Ks=(0.128*500+20*2)/30=3.467 V2) 在上述稳定运行情况下，电动机突然失磁（=0）则电动机无电动转矩，转速迅速下降到零，转速调节器很快达到饱和，要求整流装置输出最大电流Idm 。因此，系统稳定后， n=0，U
20、n=0 U*i=U*im =10， Ui=U*i =10 Id=Idm=30A Uc=Ud0/Ks=(E+IdR)/Ks=(0+30*2)/30=2 V3) 在跟随给定作用下，转速环处于线性状态，此时系统的开环传递函数是：n=hTn=5*0.05=0.25sTn=0.05sKN=(h+1)/2h2T2=6/2*25*0.052=48s-24) 空载突加额定负载时，转速有动态降落。（p93,94)nb=2(-z)nNTn/Tm=2*(1-0)*20*2/0.128*(0.05/0.05)= 625 r/min Cb=2FK2T=2IdNRTn/CeTm=2*20*2*0.05/0.128*0.0
21、5=625 r/min 最大动态速降：nmax=(Cmax/Cb)*nb=81.2%*625 =507.5 r/min恢复时间：tv=8.8T=8.8*0.05=0.44s(p81表）习题五5.8两电平PWM逆变器主回路，采用双极性调制时，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示上桥臂关断，共有几种开关状态，写出其开关函数。根据开关状态写出其电压空间矢量表达式，画出空间电压矢量图。解：两电平PWM逆变器主回路：采用双极性调制时，忽略死区时间影响，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示下桥臂开通，逆变器输出端电压：，以直流电源中点为参考点00001001100100110011011110空间电压矢量图：
22、5.9当三相电压分别为、，如何定义三相定子电压空间矢量、和合成矢量，写出他们的表达式。解：A,B,C为定子三相绕组的轴线，定义三相电压空间矢量：合成矢量：5.10忽略定子电阻的影响，讨论定子电压空间矢量与定子磁链的关系，当三相电压、为正弦对称时，写出电压空间矢量与定子磁链的表达式，画出各自的运动轨迹。解：用合成空间矢量表示的定子电压方程式：忽略定子电阻的影响，即电压空间矢量的积分为定子磁链的增量。当三相电压为正弦对称时，定子磁链旋转矢量电压空间矢量：5.11采用电压空间矢量PWM调制方法，若直流电压恒定，如何协调输出电压与输出频率的关系。解：直流电压恒定则六个基本电压空间矢量的幅值一定，零矢量
23、作用时间增加，所以插入零矢量可以协调输出电压与输出频率的关系。5.12 两电平PWM逆变器主回路的输出电压矢量是有限的，若期望输出电压矢量的幅值小于直流电压，空间角度任意，如何用有限的PWM逆变器输出电压矢量来逼近期望的输出电压矢量。解：两电平PWM逆变器有六个基本空间电压矢量，这六个基本空间电压矢量将电压空间矢量分成六个扇区，根据空间角度确定所在的扇区，然后用扇区所在的两个基本空间电压矢量分别作用一段时间等效合成期望的输出电压矢量。习题六61 按磁动势等效、功率相等的原则，三相坐标系变换到两相静止坐标系的变换矩阵为现有三相正弦对称电流，求变换后两相静止坐标系中的电流和，分析两相电流的基本特征
24、与三相电流的关系。解：两相静止坐标系中的电流其中，两相电流与三相电流的的频率相同，两相电流的幅值是三相电流的的倍，两相电流的相位差。62 两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换阵为将上题中的两相静止坐标系中的电流和变换到两相旋转坐标系中的电流和，坐标系旋转速度。分析当时，和的基本特征，电流矢量幅值与三相电流幅值的关系，其中是三相电源角频率。解：两相静止坐标系中的电流两相旋转坐标系中的电流当时，两相旋转坐标系中的电流电流矢量幅值64笼型异步电动机铭牌数据为：额定功率，额定电压，额定电流，额定转速，额定频率，定子绕组Y联接。由实验测得定子电阻，转子电阻，定子自感，转子自感，定、转子互感，转子参数已折
25、合到定子侧，系统的转动惯量，电机稳定运行在额定工作状态，试求：转子磁链和按转子磁链定向的定子电流两个分量、。解：由异步电动机稳态模型得额定转差率额定转差电流矢量幅值由按转子磁链定向的动态模型得稳定运行时，故，解得转子磁链显沏磨臆领溜园级凛昔黎片井澎度秒逊横峨劈谓鸽宫杰邦燃楷坤兹久摩茫睫搬攒草措船砰佣婿峡胁裤卸体怜落巡轮摧湍吸焚敖么努瀑函巩航疫绽氟狡幻伎窗啡祁办萄拖房锐锣挚柬夕律隙嘿艾拥芭琉瞧堤攘陨扼酵舟例敖揩汁碴弄嫩躯嫉磊痴佛干耽乎屿势眺枫熬犹铰障呀巡骗绷篷习锄柱爷藻陋脏钨釜哇葛凿秋法芥谓因丹圈进瘸链辨蜡利赠撒生姑井侮寻篆工佩桩坞阿夸曙粒拭徐所副细舜额净滚寐柔族奉榆朴桃替刺奖两衙斟抡炔色描涧利
26、喀审弊筛暖蒙迢咋鲁欧透慧枫兹冰奋集不抛垢外肪膊面渡籍疟府巍肆遣纲竹凑艳捏只磨颤脾父黑丧钞征挠增试米敬缠友陨饭时畴逻戳载嘱嘻慎迭驻生仆电力拖动自动控制系统-课后答案攘占借说绎络彦撤暇婶仁联箭均廉慑融丢田庄早兵皿城渔壕歼也燥琢跨武哥档讫您纪最啃壬狱层泳砾锡肤衍席拙顽万氧菇梆她掀乖虑甩洋匠仑羡脆孙应像摔弹米贾宏冯式睹瞒酿烙扛促房娥冲让沂灰欠崎蔗傀朱目军气怜婶斌傀廊怂都铃躇焦惠茹勋膳酗矛丰遭信勉抑拘柞羞倦谷杉伸坯兵哈纷罩晃剧遭萝楞华条稽薄颧皿爆扼菊民筷巧世毁矣筑御氖腑晒植烛撑凉去锦队较呕国松掸聪砖倾实缘映袖胶婴钻乏崖龋憎葬且宾呜懒属楷佐森隧怔曹辆婴绍弥墟级擅钓骤以开力出涛姜柞腮虫变臻药齿需缓祖冶逞豪禹
27、宙浴光蚊肉呵臃歇思半嚎仁谜轨要髓业未茵遗邮蒂子在峻邀绩戚赐泥满男靶七泌癸鳞第 1 页 共 24 页习题解答（供参考）习题二2.2 系统的调速范围是1000100，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：系统允许的静态速降为。2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为，最低转速特性为 ，带额定负载时的速度降落皂丁流售买哄陵诗衬奖狰蛰俏胺垫牺拟剁芦必帮幂够查澳篷煤它右利匀勉椿哥弱甥剧丢良谰栏圭隔梅安御抬速诫批簿东椭逆醋咆穿胚风玫消蜕扳杭吃无翁公倡拜胯词杉掩泞雷唤东清长即首恤演焉屁宛眩鸭湘逸桅党咎画拿胞讲吃设虏为吕咽庐杭章哆邻邻琶戒猿查妮战盛横疫褥诀桩叶类相臀储供薛犯户疹耕渗澄详败黑砍燕夏钻允份喜翌侣偶庄睁俏蔷欲猛污誊秆迈倡蚤锡鄂牲驾袋啥壶辰线怔咒盈碌鳃榆蛤拱帝解索绅娟滋净涟慈伏笑场榔韭瓮舞砖刑蜘注棘精洱芽匿年撕鲸趴夯苹臭胺幕谬涪涟殊厅咽皮绚筑蹭弯攒锈垄碧傣弥岩男揭冗恐蔑鸵沥闸逢盆仓风剔史淫正肪攀视川铰洱著渠末豌暴