运动控制系统思考题课后习题答案完整版一.docx

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1、思考题答案1.1 直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法 调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有 机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。1.2 为什么直流PWMe换器-电动机系统比相控整流器 -电动机系统能够获得更好的动态 性能？答：a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是 说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值；b相控整流，是由交流整流得到的直流，

2、虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。从而影响了电机的输出特性。答：直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流 PWM变 换器的时间常数 Ts等于其IGBT控制脉冲周期（1/fc）,晶闸管整流装置的时间常数 Ts通常 取其最大失控时间的一半（1/ （2mf）。因fc通常为kHz级，而f通常为工频（50或60Hz） 为一周内），m整流电压的脉波数， 通常也不会超过20直流PWM变换器间常数通常比晶闸 管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。1. 3直流PWM变换器驱动电路的特点是什么？直流PWM变换器采

3、用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率 一定，宽度可变的脉冲序列，通过调节占空比改变平均输出电压的大小，以调 节直流电动机的转速1.4 简述直流PWM变换器电路的基本结构。答：直流PWM变换器基本结构如图，包括 IGBT和续流二极管。三相交流电经过整 流滤波后送往直流 PWM变换器，通过改变直流 PWM变换器中IGBT的控制脉冲占空比， 来调节直流PWM变换器输出电压大小，二极管起续流作用。1.5答：不会1. 6 PWM变换器主电路在什么情况下会出现直通？线路上可采取什么措施防止直通现象？双极性控制方式,四个开关在工作中都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时容易发生上、下桥臂直

4、通的事故，为防止直通，在上下桥臂的驱动脉冲之间，应设先逻辑延时1.7 静差率s与调速范围D有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式。静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。1.8 直流PW般换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时， 有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。1.9 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？答：泵升电压是当电动机工作

5、于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电， 造成电容两端电压升高。 泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。1.10 在晶闸管整流器电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于 是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负 载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。1.11 调速范围和静差率的定义是什么？为神马说“脱离了调速范围。要满足

6、给定的静差率也就容易的多了”？答：(1)生产机械要求电动机在额定负载的情况下所需的最高转速Nmax与最低转速Nmin之比称为调速范围；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转 速的变化率，称为静差率。(2) s与D是一对矛盾的指标，要求 D越大，则所能达到的调速精度越大，s越大。2.1 带有比例放大器的转速反馈闭环调速系统(转速单闭环调速系统)特点a只有比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的；b反馈控制系统的作用是抵抗扰动，服从给定；c系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化，它 不能得到反馈控制系统的

7、抑制，反而会增大被调量的误差，因为反馈控制功能抑制的只是被 反馈环包围的前向通道上的扰动。2.2 为什么用积分控制的调速系统是无静差的？答：在积分调速系统中，当车t速偏差电压等于零时Uc并不是零，而是一个终止 Uf,如果转速偏差电压不变话， 这是积分调节控制不同于比例环节的特点。 正应为如此，积分环 节可以使系统在无静差的条件下保持恒速运行，实现无静差调速。2.3 在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？是说明理由。答：闭环系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度，因此转速的稳定精度还受给定电 源和测速发电机精度的影响。(1)在转速负反馈单闭环有静差调速

8、系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时 晶闸管整流装置的输出电压Ud较之负载变化前减少了(2)在无静差调速系统中，突加负载后进入稳态时转速n不变，整流装置的输出电压Ud增减(3)在采用PI调节器的单环自动调速系统中，调节对象包含有积分环节，突加给定电 压后PI调节器没有饱和，系统达到稳速前被调量不会出现超调。2.4X RAt4 Un Uni Un = ct x ntUc = Kp x Uni 力。=Ks x UCtn =(l)放大器的放大系数/发生变化时系统有调节作用，因为心发生龛化时， 控制电压”就会改变，然后输出电压U加就会改变，转速改变，反馈电压 随之改变，改变电压偏差进一步调节输出

9、电压和转速达到调节作用,(2)供电电网电压山发生变化时系统有调节作用，因为5发生变化肘，会使 凡变化,进而改变输出电压和转速，反馈电压随之改变，改变电压偏差进 一步调节输出电压和转速达到调节作用口(3)电枢电阻Ra发生变化时系统有调节作用.因为Ra发生变化时，会使电枢 电路总电阻变化，使得转速改变，反馈电压随之改变，改变也压偏差进一 步调节输出电压和转速达到调节作用。(4)电动机励磁电流If发生变化时系统的调节作用，因为If发生变化时，使 得值变化，转速改变，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用,(5)转速反馈系数。发生变化时系统有调节作用，因为口发生变化时，使反

10、馈 电压改变.改变电压偏差进一步调在输出电压和转速达到调节作用.2.52-16 (1)在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运行 状态，此时品闸管整流装置的输出电乐ud较之负载变化前是增加、诚少还是不 变？C)在无都差调速系统中，突加负线后进入稳态时转速n和整流装置的输 出电压Ud是增加、减少还是不变？= /；- Un,Un =。x nrUc = Kp 艾 口 = &义 uc,n =内。二* 在物速负反馈单闭环有静差调速系统中，突诚负载后又进入稳定运行状态，此时 转速有所增大，反馈电压增大，电压偏差减小，控制电乐减小，品闸管整流装苴 的输出电至Ud较之负载变化前减小口在无静差

11、调速系统中,突加负载后引起动态速降时，产生电压偏差控制电压 Uc从Ud不断上升，使电枢电压也由Udi不断上升，从而使转速n在下降到一 定程度后乂回升，达到新的稳密时，电压偏差又恢复为零，但Uc已从Ucl上升 到Uc2,使电枢电压由Udi上升到Ud2,以克服负载电流增加的压降,所以转速 是不变的.输出电压Ud是增加的e(3)在采用PI调节器的单环自动调速系统中，调节对象包含有积分环节，突加给定电 压后PI调节器没有饱和，系统达到稳速前被调量不会出现超调。2.6 采用PI调节器的转速负反馈调速系统，为什么能够较好地解决系统稳态精度和动 态稳定性之间的矛盾？答：采用比例积分控制的转速负反馈调速系统，

12、其输出有比例和积分两部分组成，比例部分快速响应输入信号的变化，实现系统的快速控制，发挥了比例控制的长处，同时， 可以满足稳态精度的要求。 此后，随着电容电压的电压不断变化，输出电压逐步增长， 直到稳态，可以实现稳态无静差，又可以保证系统的稳定。因此，采用 PI调节器的转速负反馈调速系 统能够较好地解决系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾。2.7 双闭环直流调速系统中，给定电压Un*不变，增加转速负反馈系数 a ,系统稳定后 转速反馈电压 Un和实际转速n是增加、减小还是不变?答：转速反馈系数 ”增加，则转速反馈电压 Un增加，给定电压 Un*,则转速偏差电压 减小，则ASR给定电压Ui*减小，则

13、控制电压 Uc减小，则转速n减小；转速n减小，则转 速反馈电压Un减小，直到转速偏差电压为零；故稳态时转速反馈电压Un不变，且实际转速n减小。2.8 双闭环调速系统调试时，遇到下列情况会出现什么现象？(1)电流反馈极性接反(2)转速极性接反(3)启动时ASR未达到饱和，转速还处于闭合状态(4)启动时ACR达到饱和，速度环开环 2.13是从下述5个方面来比较转速，电流双 闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统。(1)调速系统的静态特性：a单闭环 在系统稳时实现转速无静差b双闭环 可实现转速无静差和电流无静差。(2)动态限流性能 a单闭环 只能在超过临届电流Idcr后，限制电流冲击b双闭

14、环 电 流调节器通过电流反馈系统随时调节控制电流。(3)启动的快速性 a单闭环快，不平稳 b双闭环快，平稳(4)抗负载扰动的性能 a单闭环差b双闭环强(5)抗电源电压波动的性能2.9 某双闭环调速系统，ASR ACR均采用PI调节器，调试中怎样才能做到Uim*=6V时，Idm=20A;欲使Un*=10V时，n=1000rpm,应调什么参数？答：(1)调节电流反馈系数 ”0.3; (2)调节转速反馈系数 a =0.01 o2.10 在转速、电流双闭环直流调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？改变转速调节器的放大倍数Kn行不行？改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行？改变转速反馈系数a

15、行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？答：通常可以调节Z定电压。改变 Kn和Ks都不行，因为转速电流双闭环直流调速系 统对前向通道内的阶跃扰动均有能力克服。也可以改变a ,但目的通常是为了获得更理想的机械特性。若要改变堵转电流，应调节电流反馈系数32.112-2转速，电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？ 为什么？答；当两个调节器都不饱和时，它们的输入偏差电压都是零。若输入偏差电压不为零,PI调节器的输出就会继续变化,达不到稳态&P1调节器的输出电压决定于后续环节的需要士对ASR： q =供小对ACR *也二卷土弛匕+ &K)0 KKK

16、e a也2.12 在双闭环系统中，若速度调节器改为比例调节器，或电流调节器改为比例调节器，对系统的稳态性能影响如何？答：有静差。速度调节器阶跃扰动的静差由0变为1/ (1+Kn),或电流调节器对阶跃扰动的静差由0变为1/ (1+Kc),而对斜坡扰动的静差变得更大。2.13 从下述五个方面来比较转速电流双闭环直流调速系统和带电流截止负反馈环节的转速单闭环直流调速系统：（1）调速系统的静态特性。（2）动态限流性能。（3）起动的快速性。（4）抗负载扰动的性能。（5）抗电源电压波动的性能。答：（1）转速、电流双闭环调速系统在稳态工作点上，转速 n是由给定电压*nU决定的。ASR的输出量*iU是由负载电

17、流 IdL 决定的。控制电压 UC的大小则同时取决 于n和Id ,或者说，同时取决于 *nU和IdL。双闭环调速系统的稳态参数计算是和无静差 系统的稳态计算相似。带电流截止环节的转速单闭环调速系统静态特性特点：电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻Kp Ks Rs ,因而稳态速降极大，特性急剧下垂；比较电压 Ucom与给定电压*nU的作用一致，好象把理想空载转速提高了。这样的两 段式静特性常称作下垂特性或挖土机特性。（2）二方面均具有动态限流性能，性能相似的。（3）双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点：饱和非线性控制、转速超调、准时 间最优控制。（4）由动态结构图中可以看出，负载

18、扰动作用在电流环之后，因此只能靠转速调节器ASR来产生抗负载扰动的作用。在设计ASR时，应要求有较好的抗扰性能指标。（5）在单闭环调速系统中，电网电压扰动的作用点离被调量较远，调节作用受到多个环节的延滞，因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差一些。双闭环系统中，由于增设了电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回来，抗扰性能大有改善。2.142-5在转速、电流双闭环调速系统中.两个调节器均果用PI调节器，当系统带额定负载运行时， 转速反馈战突然断线，系统重新进入稳态后，电流调节器的输入偏差电压是否为蜜？为什幺？ 答！分析过程如下., 转速反馈线断线

19、后.4=0,. ASR即可进入饱和状态，输出限幅值 巴而邛 电机加速，UPE输出电压心和控制电压Uh也跟着同步上升； 当If升高到饱和值时，输出电压达到最大输出值U如，但此时电流仍大于负载电流，电 机继续加速； 随著电机转速的进一步升高.感应电动势升高.电枢电流下降，但只要电枢电流大于负 载电流.电机就一直升速C直到电枢绕组电流等于负载电流时，达到一个新的平衡状态， 系统重新役定下来，电机以较高转速运行0 进入新稳态后,电流调节器的输入偏差电压不等于零，输出始终是限幅值时对应UPE 始终输出最大电压u： = U：m= 仆5 丰 0 2.34U2cffmin-IdLR 打=C2.15 在转速、电

20、流双闭环系统中，转速给定信号Un未改变，若增大转速反馈系数“，系统稳定后转速反馈电压Un是增加还是减少还是不变？为什么？答：Un不变，因为PI调节器在稳态时无静差，即： Un =Un, Un未改变，则，Un也 不变。4.1 异步电动机变频调速时， 为何要电压协调控制？在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保持电压恒定？答：因为定子电压频率变化时，将导致气隙磁通变化，影响电动机工作。在整个调速范围内，若保持电压恒定，则在基频以上时，气隙磁通将减少，电动机将出力不足；而在基频 以下时，气隙磁通将增加，由于磁路饱和，励磁电流将过大，电动机将遭到破坏。

21、因此保持 电压恒定不可行。在基频以下时，若保持电压不变，则气隙磁通增加，由于磁路饱和，将使 励磁电流过大，破坏电动机，故应保持气隙磁通不变，即保持压频比不变，即采用恒压频比控制；而在基频以上时， 受绕组绝缘耐压和磁路饱和的限制，电压不能随之升高， 故保持电压恒定。4.2 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方 式？为什么？所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定？若不是，那么 恒功率和恒转矩调速究竟是指什么？答：在基频以下调速，采用恒压频比控制，则磁通保持恒定，又额定电流不变，故允许 输出转矩恒定，因此属于恒转矩调速方式。在基频以下调速，采用恒电压控

22、制，则在基频以上随转速的升高，磁通将减少，又额定电流不变，故允许输出转矩减小，因此允许输出功率基本保持不变，属于恒功率调速方式。恒功率或恒转矩调速方式并不是指输出功率或输出转 矩恒定，而是额定电流下允许输出的功率或允许输出的转矩恒定。4.3 基频以下调速可以是恒压频比控制，恒定子磁通。ms恒气隙磁通。m和恒转子磁通。mr的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。答：恒压频比控制最容易实现，其机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能满足一般调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。恒定子磁通。ms恒气隙磁通jm和恒转子磁通。mr的控制方式均需要定子

23、电压补偿，控制要复杂一些。恒定子磁通。ms和恒气隙磁通。m的控制方式虽然改善了低速性能，机械特性还是非线性的， 仍受到临界转矩的限制。恒转子磁通。mr控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性，性能最佳。恒压频比控制：恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。 在对于相同的电磁转矩，角频率越大，速降落越大，机械特性越软，与直流电动机弱磁调速相似。在基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点，但负载变化时定子压降不同，将导致磁通改变，因此需采用定子电压补偿控制。根据定子电流

24、的大小改变定子电压，以保持磁通恒定。恒定子磁通：虽然改善了低速性能，但机械特性还是非线性的， 仍受到临界转矩的限制。 频率变化时，恒定子磁通控制的临界转矩恒定不变。恒定子磁通控制的临界转差率大于恒压频比控制方式。恒定子磁通控制的临界转矩也大于恒压频比控制方式。控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。恒气隙磁通：虽然改善了低速性能，但机械特性还是非线性的， 仍受到临界转矩的限制。 保持气隙磁通恒定，除了补偿定子电阻压降外，还应补偿定子漏抗压降。与恒定子磁通控制 方式相比较，恒气隙磁通控制方式的临界转差率和临界转矩更大，机械特性更硬。控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。恒转子磁通：机械

25、特性完全是一条直线，可以获得和直流电动机一样的线性机械特性， 这正是高性能交流变频调速所要求的稳态性能。4.4 常用的交流 PWMI三种控制方式，分别为 SPWMCFPWMR SVPWM论述它们的基本 特征、各自的优缺点。答：SPWM特征：以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波。由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列。优缺点：普通的SPW欧频器输出电压带有一定的谐波分量，为降低谐波分量，减少电动机转矩脉动， 可以采用直接计算各脉冲起始与终了相 位的方法，以消除指定次数的谐波。CFPWM特征：在原

26、来主回路的基础上，采用电流闭环控制，使实际电流快速跟随给定 值。优缺点：在稳态时，尽可能使实际电流接近正弦波形，这就能比电压控制的SPWME得更好的性能。精度高、响应快，且易于实现。但功率开关器件的开关频率不定。SVPWM:特征：把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作，磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的。优缺点：8个基本输出矢量，6个有效工作矢量和2个零矢量，在一个旋转周期内，每个有效工作矢量只作用1次的方式，生成正 6边形的旋转磁链，谐波分量大，导致转矩脉动。用相邻的2个有效工作矢量，合成任意的期望输出电压矢量，使磁链轨迹接近于圆。开关周期越小

27、旋转磁场越接近于圆， 但功率器件的开关频率将提高。 用电压空间矢量直接 生成三相PW瞰，计算简便。与一般的 SPWM目比较，SVPW肺制方式的输出电压最多可提 高15%4.5 分析电流滞环跟踪 PW配制中，环宽h对电流波动于开关频率的影响。答：当环宽h选得较大时，开关频率低，但电流波形失真较多，谐波分量高；如果环宽 小，电流跟踪性能好，但开关频率却增大了。4.6 三相异步电动机 Y联结，能否将中性点与直流侧参考点短接？为什么？答：能。虽然直流电源中点和交流电动机中点的电位不等，但合成电压矢量的表达式相等。因此，三相合成电压空间矢量与参考点无关。可以将中性点与直流侧参考点短接。4.7 当三相异

28、步电动机由正弦对称电压供电，并达到稳态时，可以定义电压向量J电流向量I等，用于分析三相异步电动机的稳定工作状态，4.2.4节定义的空间矢量与向量有何区别？在正弦稳态时，两者有何联系？答：相量是从时间域的三角函数到复指数函数的映射，空间矢量是从空间域的三角函数到复指数函数的映射。相量的正弦性表现为时间域的正弦性，空间矢量的正弦性表现为空间域的正弦性。从本质看它们都是正弦性，但从形式上看，相量的正弦性还表现为复数在旋转 ，而空间矢量的正弦 性则仅表示原象在空间按正弦规律变化。当然，也有旋转的空间矢量，但此时空间矢量的旋转性也是由于电流在时间上按正弦规律变化而引起的，并不起因于空间矢量本身的正弦性。

29、4.8 采用SVPW脏制，用有效工作电压矢量合成期望的输出电压矢量，由于期望输出电压矢量是连续可调的，因此，定子磁链矢量轨迹可以是圆，这种说法是否正确？为什么？答：实际的定子磁链矢量轨迹在期望的磁链圆周围波动。N越大，磁链轨迹越接近于圆，但开关频率随之增大。由于N是有限的，所以磁链轨迹只能接近于圆，而不可能等于圆。4.9 总结转速闭环转差频率控制系统的控制规律，若 Us= （3 Is）设置不当，会 产生什么影响？ 一般说来，正反馈系统是不稳定的，而转速闭环转差频率控制系统具有正 反馈的内环，系统却能稳定，为什么？答：转差频率控制的规律为:（1）在CO, E 6sm范围内，如果气隙磁通保持不变，

30、转矩Te基本上与cos成正比。（2）定子电流不同时,按照一定的Us = f （01, Is）函数关系控制定子的电压和频率，可以保持气隙磁通恒定。若Us = f （管，设置不当，则气隙磁通w S,在外环通过负无法保持恒定，控制将出现紊乱。因为转差频率控制的被控量是频率差反馈控制已经实现控制要求，在内环控制中，因为输出量要控制定子的实际频率，而s+eo才能得到实际的频率值 3 1,因此需采用正反馈相加，由于内环调解器不是普通的PI调解器,输出不受正反馈的影响，引起的扰动可通过外环进行调节，所以系统能实现稳定要求。习题习题一1.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM变换器-直流电动机系统进行制动时，两

31、个 VT是如何工作的？【解答】先减小控制电压，使1gU得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压dU降低。但是由于机械惯性，转速和反电势还来不及变化，因而造成 dEU的局面，很快电 流di反向，VD2截止，在onttTW期间2gU为正，于是VT2导通反向电流产生能耗制动作用。 在onTtTt w+期间，VT2关断，di-经VD1续流，向电源回馈能量。同时 VD1两端压降钳住 VT1 , 使他不能导通。在制动状态， VT2和VD1轮流导通，VT1始终关断。1.32-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时,电枢两端是否还有电压？电路中是否还 有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调

32、速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流. 电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路.1.4 系统的调速范围是1000100 r/min ,要求静差率s=2%,那么系统允许的静差转速降是 多少？解：n =nnsD（1 s）=1000 0.02（10 0.98） = 2.04rpm系统允许的静态速降为 2.04rpm1.5 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为nmax =1500r/min ,最低转速特性为n0min =150r/min ,带额定负载时的速度降落 AnN =15r/min ,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

33、速范围 D =nmax/nmin （均指额定负载情况下）nmax = n0max 二 nN = 1500 - 15 =1485nmin =n0min - N = 150 -15 = 135D = nmax./nmin =1485,135 =112） 静差率 s = Adn/n。=15/150 =10%n1.6 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 Q。采用降压调速。当生产机械要求 s=20%时，求系统的调速范围。如果 s=30%时，则系统的调速范围又为多少？ ？解：Ce=(UN

34、 -iNRa) nN=(220 3780.023)；1430= 0.1478V, rpm：n u In R C e3 7 8 ( 0. 0 2 3 0.0 2 2 )0. =14 7r8p m11 5D = nN Sn1- 9尸1430： 0. 2 1 1 5(1=0. 2)3.1D =川 Sn1 - 9 =1430： 0. 3 1 1 5(1 3)5.3 31.7 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机PN =60kW,UN =220V,In =305A,nN =1000r/min ,主电路总电阻 R=0.18Q,Ce=0.2V?min/r,求：(1)当电流连续时，在额定负载

35、下的转速降落AnN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SN多少？(3)若要满足D=20,sw 5%的要求，额定负载下的转速降落AnN又为多少？解：nN =IN R.Ce=305 0.18. 0.2 = 274.5r/min(2) Sn = nN.n。=2745(1000 274.5)=21.5%_ _ * _ _ _Uu =8.8V、比例调节器(3)汩=nNS, D(1s) =1000 0.05 20 0.95 =2.63r/min1.8有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压放大系数Kp =2、晶闸管装置放大系数 Ks=15、反馈系数丫 =0.7。求：(1)

36、输出电压Ud ；(2)若把反馈线断开，Ud为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？ (3)若把反馈系数减至丫 =0.35 ,当保持同样的输出电压时，给7E电压Uu应为多少？解：(1) Ud =KpKsU；/(1 + KpKs?)=2父15M8.8/(1 + 2M15Mo.7) = 12V(2) Ud =8.8x2x15 = 264V ,开环输出电压是闭环的22倍(3) Uu =Ud(1 KpKs )/KpKs=12 (1 2 15 0.35) (2 15) = 4.6V2.1 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min150r/min ,要求系统的静差率 S 5% ,那么系统允许的静态速降

37、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) D =nNs/.：nN 1 -s10 =1500 2%/.nN 98%nN =1500 2% / 98% 10=3.06r/min2) K = ：nop/ ：ncl 1 =100/3.06 1 =31.72.2 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：n0P = 1 K . :ncl = 1 15 8 =128如果将开环放大倍数提高到30,则速降为：ncl = nop

38、/1 K )=128/ 1 30 = 4.13rpm在同样静差率要求下，D可以扩大AncM/Ancl2 =1.937倍1唱在转速负反馈调速系统中，当电网电压，负载转矩、电动机励磁电流、电枢电SL测速发 电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量有无调节能力？为什么？ 答：当电网电压发生变化时，系统对其有调节能力。因为电网电压的波动招导致电力电子变换 器输出电压的变化，该变化或挠动处在反馈环包国的前向通道上，(先意响电机的转速，被测 速装置检测出来，再通过反馈控制作用，减小它们对稳态转速的影响).负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时系统对也具有调节能力C因为它们的变化或挠

39、动都处于反馈环包围的前向通道上，测速发电机励磁各量发生变化时，宣不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被谑量的误 差.反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动，时与反馈通道上的挠动， 得不到抑制.2.5 有一 V-M 调速系统：电动机参数 PN=2.2kW, U n=220V, In=12.5A, n n=1500 r/min ,电枢 电阻Ra=1.5Q,电枢回路电抗器电阻 RL=0.8Q,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S(Ce(1+K )= Ku：/s(1 + K )Ll|dR/(Ce(1 + KK=no

40、p/ n -1 = 307.836/8.33 -1 = 35.9551500 = 35.955x15/s(1 +35.955) - -12.5 父 3.3/(0.134(1 + 35.955)，0.0096V min/ r可以求得，KpK*C. 35.955* 0.134 e = =14.34* ：35* 0.0096也可以用粗略算法:*Unfc：Un=otn, c(= - = 0.01n 1500Kp =KCe/KsO(,Kp =35.955 0.134/ 35 0.01)=13.762.6 在题2.5的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流Idbi 2I n ,临界截止电流Idcr

41、21.2In ,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电阻的1/3，如果做不到，需要增加电流反馈放大器，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） Idbi 35.955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。1-13某调速系统原理图如图1-26所示，已知数据如下:直流电动机Fn=1曲W. 日产220V, A=94R, w=D00i/inin.乩二0一15，整流装区内阻跖=0.30 触发整流环节的放大倍数位二40.最大给定电压U；=15V, 当主电路电流达到最大值时，整

42、定电流反馈电压4lOVs设计指标：要求系统满足调速范围D=20,群差率SW1O%,堵转电流加尸15几，截止电流加产L1品。 m试画出调速系统降态结构图。C2)冲算转速反馈系数。(3) H算放大器的放大系数用收3)计停电阻刷的数值(放大器输入电阻&=20gK(5)计停电阻鼻的数位和超东管VS的击穿电压值。解二(1)调速系统静态结构图：1000二四二竺giq 二 2。/皿0.2059C2)以=4= _LL = o.gi51000(3)220-94x0,15 =二 0 2059P min/ rnNS 1000x0.1二一- =5.56 (r/inin)DQ-S) 20x(1-0.1)An励与44K =1 =1 = 35.979 , 取心3655.56aKs / Cfi 0.015x40/0.2059=12 354 .取 K=13(4)取入= 20K,则 Rj =o =13x20K = 260K