電力拖動自動控制系統(tǒng)—運(yùn)動控制系統(tǒng)(第四版)

1、電力拖動口動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)習(xí)題2-2調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范閘是1 OOSlOOr/mim耍求靜差率s=2%那么系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速附是 多少？解：系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降曇;跖.。4（怦）2-5某龍門創(chuàng)床工作臺采用晶閘管整流器電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。已知fl流電動機(jī)厶=60斤府, 7丫=220/ , 厶= 305/ , v = 1000min ,主 電 路 總 電 阻 人=0.180 , C = 02/1山1】/兒求：（1）當(dāng)電流連續(xù)時，在額定負(fù)載;卜的轉(zhuǎn)速降落”為多少？（2）開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜羞率$推多少?（3）額定負(fù)載卜的轉(zhuǎn)速降落臚為多少，才能滿足Q=20,$<5%的耍求。 解:（

2、1）當(dāng)電流連續(xù)時，在額定負(fù)我下的轉(zhuǎn)速降落厶305x0.18C. _0.2=274.5(/min)（2）開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜簽率% + *（3）額定負(fù)載卜滿足Q= 20355%耍求的轉(zhuǎn)速降落師一s）1000x0.0520x(1-0.05)2-6仃一晶閘管穩(wěn)壓電源，苴穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖所示，已知給定電壓昉=&8久比例調(diào)節(jié)放人 系數(shù)色=2,晶閘管裝置放人系數(shù)<=15,反饋系數(shù)/ = 0.7。求：（1）輸出電壓4：（2）若把反饋線斷開，乙為何值？開環(huán)時的輸出電床是閉環(huán)時的等少倍？（3）若把反饋系數(shù)減至y = 0.35，當(dāng)保持同樣的輸出電斥時，給定電 2：應(yīng)為等少？ 解：（1）

3、輸出電壓2x151 + 2x15x0.7x8.8 = 12(V)；（2） Vi把反饋線斷開，Ud = KpKU“ = l*5*&8=264（'）；開環(huán)時的輸出電壓是閉壞時的 264/12=22 倍。（3）卄把反饋系數(shù)減至7 = 0.35,當(dāng)保持同樣的輸出電壓時，給宦電壓耳令S 咤嚶竺】2 = 4.6（V）2x152-9 有一 VM調(diào)速系統(tǒng)。電動機(jī)參數(shù)為：Pn=22冊,UN =22OK, JN = 12.5J,hv = 1500/7min,電樞電阻RS 整流裝迓內(nèi)阻/?rec=1.0Q，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放 大倍數(shù)匚=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范ffl D=20,靜差率5<10%o

4、（1）計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降bq和調(diào)速耍求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降嘰。（2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出疾統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。（3）調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)O；=15r時，ld =/, n=nN.則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)a應(yīng)該是 多少？（4）計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。解：d) q=久-"%220-12.5X1.51500= 0.134ir-min/r125x(L5 + l0 + 08)0.1341=307.6/7111111%=1500x0.120x(l-0.1)8.33/Vnnn（2）系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如F所示JR(3)當(dāng)U； = 15/時 I. = 1護(hù)n=nN .則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)a

5、應(yīng)該是UU15a =-= n=-=0.01心 1500A/307 6(4)閉環(huán)系統(tǒng)的開壞放大系數(shù)為K= -1 = :-一1 = 35.93代/8.33運(yùn)算放大器所需的放人倍數(shù)=35.9335x0.01/0.1341= 13.772-10 在題29的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)中增設(shè)電流截土環(huán)節(jié)，要求堵轉(zhuǎn)電流< 2/v,臨界截止電流/Jcr >l.2/v,應(yīng)該選用多大的比較電壓和電流反饋采樣電阻？要求電流反饋采樣電附不超過主電路總電陽的"3,如果做不到，需耍増加電流反饋放大器，試畫岀系統(tǒng)的原 理閔和靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，并計(jì)算電流反饋放大糸數(shù)。這時電流反饋采樣屯叫和比較屯壓各為多 少？解:且U；

6、15V,計(jì)算可得&=L5G, UCCE =22.5I7t?=4.8Q 必/人=0.3125 vl/3/如dcr圖見49頁2-11在題2-9的系統(tǒng)中，若主電路電感L=50mH,系統(tǒng)運(yùn)動部分的飛輪慣量 GD2=1.6.V /n2,整流裝置采用三相零式電路.試判斷按題110要求設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速負(fù) 反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行？如果保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)彳心允許的最大開環(huán)放大系數(shù)K是多 少？解：計(jì)算系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)電磁時間常數(shù)77 = =0 05=0.027 R 1.5 + 1.0機(jī)電時間常數(shù)GLTR375*1.6x(1.5 + 1.0 + 0.8)30375x0.1341x-x0.13417t=0.082s

7、晶閘管裝宣的滯后時間常數(shù)為Ts = 0.001675-為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)滿足的穩(wěn)定條件：一乙(石 + 3)+ / _ 0.082 x(0.02 +0.00167) +0.001672兀v Ifs _0.02x0.00167_可以穩(wěn)定運(yùn)行，最大開環(huán)放大系數(shù)是53.292-12冇一晶閘管電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動機(jī)P. = 2EkW、6, = 220/厶= 15.64 fiN = 1500min 久=1.5G,整流裝置內(nèi)阻Rrec = 1Q，電樞回路電抗器電阻« = 0.8Q, 觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)«=35。求：(1) 系統(tǒng)開環(huán)時，試計(jì)算調(diào)速范MZ>=30時的靜差率$（

8、2）當(dāng)Z>=30=10%時，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。（3）如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，耍求Q=30p=10%在6/=10V時厶=厶廠 =浮，計(jì)算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a和放大器放人系數(shù)心。解：先計(jì)算電動機(jī)的反電動勢系數(shù)系統(tǒng)開環(huán)時的額定轉(zhuǎn)速降落叫="V霍Z 哄心）（1）系統(tǒng)開環(huán)時,調(diào)速范fflZ>=30時的靜差率ZMv/zv + ZM/v30x3931500 + 30x3930.887 = 88.7%：（2）當(dāng)Z>=30=10%時，系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降A(chǔ)/v = = 1500X0 1Diy-S) 30x(l-0.1)a 5.56(/min)（3）如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋冇靜差調(diào)速系統(tǒng)

9、，耍求Z>=30.j=10%則系統(tǒng)開環(huán)放人系數(shù)卩“393-1 69.68：5.56轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)0弋=益2。67（、遜）放大器放大系數(shù)心= "K.a569.68x0.13135x0.00673893。2-13旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)為1024,倍數(shù)系數(shù)為4,高頻時時鐘脈沖頻率=1MHZ,旋轉(zhuǎn)編 碼器輸出的脈沖個數(shù)和高頻時鐘脈沖個數(shù)均采用16位計(jì)算器，M法和T法測速時間均為 0.01s»求轉(zhuǎn)速z/=1500r/min和/=150i7nmi時的測速分辨率和謀差率最人值。解：（1） M法測速轉(zhuǎn)速/z=1500r/min和/z=150i7niin時的測速分辨率 O二上9二宀1.465&

10、#176; ZTc 1024x4x0.01轉(zhuǎn)速 /=1500r/mm 時，= 1500x4096x0 01 = 1024 ,謀差率垠人值60 6011=* 0.00097 = 0.097% :1024轉(zhuǎn)速“皿時，心鞘=竺讐竺=血4,誤差率最人值11Q=二=0.0097 = 0.97% 0102.4（2） T法測速轉(zhuǎn)速e1500r/min時，J/, = 拆=60x1x1°心9.8 ,測速分辨率 Zn 4096x1500門z,r4096x1500- 60人 一 Zn=7丸 17160xlxl06 -4096x1500謀差率最人值s 1max轉(zhuǎn)速 z/=150r/mni 時,=0103二1

11、03%。JA-1 9.8-1 2=A=6°xlxl°6 “8,測速分辨率Zn 4096x150Zn4096x150 55 60yJ-27; _ 60xlxl06-4096x150謀差率最人值8 1maxJ/2 -1981 %0 0l03_1 °3% '20. q = 0127Vmin/八求:3-1雙閉環(huán)11流調(diào)速系統(tǒng)的ASR和ACR均為PI調(diào)節(jié)器，改系統(tǒng)最人給定電壓 /二=叭= 15V, /v = 1500/inin , Zv = 20A，電流過我倍數(shù)為2,電樞回路總電阻(1) 當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在昉= 5V,厶z = l°A時，系統(tǒng)的H、Un、lf

12、j、Ui和U齊為多少？(2) 當(dāng)電動機(jī)負(fù)戯過人而堵轉(zhuǎn)時，/和7,各為多少？解：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a = - = = 0.01(Vniin/r) ny 1500'電流反饋系數(shù)"升懸"g/A)(1) 當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在研= 5V, 7 = 10A時，久=昭= 5(V) = = 5OO(/7niin) a 0.015=% = 0.375x 10 = 3.75(V)lfi=U( = 3.75(V)20rj 一C+ /#_ 0.127 x 500 +10 x 2r K; K：20(2) 當(dāng)電動機(jī)負(fù)我過大而堵轉(zhuǎn)時，/=0;U, = p/dm = 0.375x2x20 = 15(V)2x

13、20x2 ='K 2032在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)11流調(diào)速系統(tǒng)中，兩個調(diào)節(jié)器ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器.已知 參數(shù)：電動機(jī)：f = 3.7kW, 乙=220，厶, = 20A, /v = 1000/miii, 電樞回路 總電阻i?=1.5Q；設(shè)乙鳥=乙鳥=乙=8，電樞冋路最大電流/禹= 40A,電力電子變 換器的放大倍數(shù)£=40試求：(1) 電流反饋系數(shù)0和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a ；(2) 當(dāng)電動機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)牛堵轉(zhuǎn)時的00，U：、2：和匕的值。解:(1)電流反饋系數(shù)if Q0=d = 2 = o.2(V/A) I端40轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a =纟竺=- = 0.008(V-min/)。丫

14、1000 '(2)當(dāng)電動機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時，/z=0;乙=C + 厶人=0 + 40 x 1.5 = 60(V)f/ = 6Z = = 0.2x40 = 8(V)S 607=二= l.f(V)。r <4035某反饋系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。C知時間常數(shù)ZM).ls,耍求階躍響應(yīng)超調(diào)屆 b <10%。(1) 系統(tǒng)的開環(huán)增益。(2) 計(jì)算過渡過程時間J和上升時間乙。(3) 繪出開環(huán)對數(shù)福頻特性。如果耍求上升時間<<0.25$,則后？b = ?解：典教I熨系統(tǒng)開環(huán)傳遞岡數(shù)為fr(s)=-$0+1)(1) 耍求階躍響應(yīng)超調(diào)Wcr<10%,則耍求AT<0.

15、69,為獲得盡鼠短的上升時間，選 擇 &7=0.69：則 /：= 0.69/0.1 = 6.9(2) 過渡過程時間厶=67=6x0.1= 0.6(f)：上升時間 tr = 3.37二 3.3x0.1 = 0.33(f).(3) 如果耍求上升時間/, <0.255-,則選擇&7 = 1：«= 1/0.1 = 10, <7 = 16.3%.3-7有一個閉環(huán)系統(tǒng)其控制対象的傳遞函數(shù)為映)=齋=五齢耍求校IE為典型II型系統(tǒng)在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量cr<30% (按線性丟統(tǒng)考慮人試決定調(diào)節(jié) 器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。解：PI調(diào)節(jié)器療(£)= 'L

16、+1)1°G n(TfS +1)開環(huán)傳遞函數(shù), ($)= 'Q+1)= 斗p H0.02S+1) rts 疋(0 02$ + 1)對II型系統(tǒng)(7 < 30% , h=7T. = hT = 014$力+12尸嚴(yán)= 204.1pi調(diào)節(jié)器v）=2.8571(0.14$+1)0.14s幾取 10kQ =28.571 kQ 取 30kQC嚴(yán) RJ. = 4pF3-8 在一個由三相零式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知電動機(jī) 的額定數(shù)據(jù)為：Pv =60klV,C. =220r?/v =3O8J?/V =1000r/min ,電動勢系數(shù)Cc = 0.196min/

17、r ,主回路總電阻/? = O.I8Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K<=35°電 磁時間常數(shù)T. = 0.0125，機(jī)電時間常數(shù)Tni =0.125 ,電流反饋濾波時間常數(shù)7； =0.0025.v, 轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)7； =0.0155。額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓（口；）一107,調(diào)節(jié)器ASR、 ACR飽和輸出電壓=8人乙仁=6.57。務(wù)統(tǒng)的靜、動態(tài)指標(biāo)為：穩(wěn)態(tài)無靜差，調(diào)速范圍D=10,電流超調(diào)量< 5% ,空載起 動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量6 M 10%。試求：（1）確定電流反饋系數(shù)0 （假設(shè)起動電流限制在339A以內(nèi)）利轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a：（2）試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器ACR,計(jì)算其參

18、數(shù)R、G、C八畫出其電路圖，調(diào)節(jié)器輸 入回躋電阻R. = 40AQ :（3）設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR,計(jì)算其參數(shù)心、C”、C, o （/?o = 4OQ）：（4）計(jì)算電動機(jī)帶40%額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量q °（5）計(jì)算空栽起動到額定轉(zhuǎn)速的時間。解：1電流反饋疾數(shù)0和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)Q分別為卩=亠=0.02367/ A4339U" ina =丄竺= 0.0ir- min/ r 怙 moo2. (1)確定時間常數(shù) 整流裝置滯后時間常數(shù)Ts.按表1-2,三相零式電路的平均失控時間Ts=0.0033s. 電流濾波時間常數(shù)匸.三相橋式電路每個波頭的時間是3.3ms,為了基本:慮

19、平波頭，應(yīng)有 (1 - 2)TOi=3. 33ms,因此取5=2. 5ms=0. 0025s. 電流環(huán)小時間常數(shù)之和7.按小時間常數(shù)近似處理，取 = 7+7；, =0.0058.v(2)選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求qV%,并保證穩(wěn)態(tài)電流無差.町按匏旳I型余統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器.電流 環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)見式(2-57).T 001 卞檢査對電源電壓的抗擾性能： 亠=2.07 ,參照表2-3的典型I型系統(tǒng)動態(tài) G 0.00585抗擾性能,各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的.(3) 計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：=T|=0.012s電流環(huán)開環(huán)覽益：要求Q W3

20、%時，按表22,應(yīng)取KTy =0.5，因此0.50.50.0058a于是,ACR的比例系數(shù)為:K產(chǎn)笛也=86x0.012x0.18 = 0225 ” Ksp 35x0.0236(4) 校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率:產(chǎn)86/ 晶閘管翦流裝置傳遞函數(shù)的近似條件=! = ioi.c1 >(o.37；3x0.00335c, 忽賂反電動勢變化對對電流環(huán)動態(tài)影響的條件= 3XV0.12.vx0.0125= 79.06rl滿足近似條件. 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理?xiàng)l件3、3 V 0.00335x0.00255滿足近似條件.忽咯反電動勢變化對對電流環(huán)動態(tài)影響的條住0.125x0.0125 = 79,06*?

21、 <(°ci滿足近似條件.電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理/ 二丄 x J 丄 =116. l"1 > G) j 3yrjfi 3 Y0.0033m0.0025$a足近似條件.3. (1)確定時間常數(shù) 電流環(huán)等效時間常數(shù)1/心 已取K/j =0.5, -ji- = 27. =2x0.00585=0.0116s 轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)町”根據(jù)所用測速發(fā)電機(jī)紋波情況，取7=0.01s. 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)G 按小時間常數(shù)近似處理，取Ty , = +=0.0116s+0.015s=0.0266sUK】(2) 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)巴俳(s) =-計(jì)

22、算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h二3,則ASR fKj超前時間常數(shù)為 r =h 7 =3 x0.0266s=0.0798s由式(注)可得轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)痕心詰話才2宀爲(wèi)66” =314J<2于是，由式(2-76)可得ASP的比例系數(shù)為：” (A + l)/?c r,4xO.O236xOJ96xO.12_ 力"一 IhaRT 2x3x0.01 x0.18x0.0266 *(4)檢驗(yàn)近似條件由式(2-33)轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為：% =“ = K、J=引4.1x0.0798“ =25"電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為：f = -xl-s =40.65-* >%,滿足簡

23、化條件.3 0.0058轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為:= J x= 252s" >儀”満足近似條件.(5)計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容(5)計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容根據(jù)圖 2-27,取 /?o=40kC>3 則 心=KR = 7.73x40)tQ = 309.2Rd取310A QT f） 0798C =- = r F = 0.257 xlO-'F =0.257/F,取0.257/F” Rn 31OxlO3C . = 4x0,013 F = 1.5x10"6F = 1.5/F,4Z1. 5/F"R° 40xl03（6）校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)23時，由表

24、2-6査得，b廣52.6%,不能滿殳計(jì)要求.實(shí)際上,由于表2-6是按線性系統(tǒng) 計(jì)算的，而突加階躍給定時,ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提,應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新 計(jì)算超調(diào)量.（7）由表27查得，由h = 3得，"咲 =72.2%2 = 1.1/v 308308x0.186 =2x（如竺）（z-z）> 7=2x72.2%xl.lx0196=9.96%< 10%"Qh 7；10000.124X3 6% = 2（竺二）（久-二）鈔 ” = 63.4%丘空裁起動到額定轉(zhuǎn)速的時間7.73x10X8-0.0236x308x0.0266 = 0.386a3-10有一轉(zhuǎn)速

25、、電流雙閉環(huán)肖流調(diào)速系統(tǒng)，主電路決用三相橋式整流電路。已知電動機(jī)參 數(shù) 為：Px = 500kW, UN = 750； Jv = 760A, ;/v = 3757/inin , 電動 勢系數(shù) ； = 1.82V-niin/八電樞回路總電阻R = 0.14G,允許電流過載倍數(shù)A = 1.5,觸發(fā)整流 環(huán)節(jié)的放人倍數(shù)A； = 75，電磁時間常數(shù)7 = 0.031$,機(jī)電時間常數(shù)乙=0.112$，電流反 饋濾波時間常數(shù)Toi = 0.002J ,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)乙=0.02$。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電 壓=調(diào)節(jié)器輸入電阻幾=40血。設(shè)計(jì)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)磺刁<5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的

26、轉(zhuǎn)速超調(diào)彊 b”10%°電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并取參數(shù)AT = 0.5o（1）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并計(jì)算其參數(shù)。（2）計(jì)算電流環(huán)的截止頻率和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率小，并考1S它們是否合理？解：三相橋式整流電路的平均失控時間7； =0.00175-,電流環(huán)小時間常數(shù)之和 = 7；+Z =0.0037 ,耍求電流超調(diào)CT <5% ,應(yīng)取 心$, = 0.5 ,因此 &>135.1"。（1）電流環(huán)等效時間常數(shù)1/A； = 0.0074$:轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù) 人=1/2T, + T =0.0074+0.02 = 0.02745:電流反饋系數(shù)"&quo

27、t;轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)-合掙。0267(Vmin)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，其傳遞函數(shù)為按跟隨和抗擾動性能都較好的原則，取力=5,則ASR的超前時間常數(shù)為Tn = hT- = 5x 0.0274 =0.137j力+1轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益心=刃遠(yuǎn)=2 x 52 x 0.02 742 =1 眇如， 可得ASR的比例系數(shù)為” (力 + V)PCT 6x0.0088x1.82x0.112.門 +=超 10.51:2haR2x5x0.0267x0.14x 0.0274取調(diào)節(jié)器輸入電阻心=40血，則« =心丘=10.51x40 = 420.4檢，取 420kQC¥"Rn 420xlO3G =

28、耦=2xW(F) = 2“F,取 2疋(2)電流環(huán)的截止頻率叫= K/ = 135.1$t,轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率3佈=Kn = 159.84x 0.137 q 21.9,:一 0 137 =3.26x10"7(F) = 0.326/F，取 0 33 /F檢驗(yàn)近似條件1)校驗(yàn)骷閘管整流裝胃傳遞函數(shù)的近似條件=-滿足近似條件：37；3x0.0017“=3校驗(yàn)忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件J心50.91(產(chǎn))< 3捫 滿足近似條件;0.112x0.031校驗(yàn)電流環(huán)小時間常數(shù)近似條件校驗(yàn)電流環(huán)傳遞函數(shù)近似條件-J 135,1 宀 63.7($t)> cocn,滿足近似條件：3

29、3 V 0.0037校驗(yàn)轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似條件1亍 -校核轉(zhuǎn)速超調(diào)靈10.0017x0.002 1 /135.13 0.021808(/)>軸，滿足近似條件:宅27.4(/) > 3打 滿足近似條件I G J"I G丿 乙760x0.14= 252x(1.5® 七需a 0.093 <10% 滿足設(shè)計(jì)耍求。3-11在一個轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)VM系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR,電流調(diào)節(jié)器ACR均采用 PI調(diào)節(jié)器。(1)在此系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號最大值= 15時，n = /?v = 1500r/min：電 流給定信號最大值瞪“0卩時，允許最大電流4=30八 電樞回路總電

30、阻/? = 2Q.晶 閘管裝置的放大倍數(shù)K=30,電動機(jī)額定電流/、=20,4 ,電動勢系數(shù) G = 0.128r-min r,現(xiàn)系統(tǒng)在= 5K, L = 20A時穩(wěn)定運(yùn)行，求此時的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 ACR的輸出電壓C；=?(1)在此系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號最大值U；m =5V時，/? = /?A =1500r/min：電 流給定信號最大值=10K時，允許最大電流4=30.4，電樞回躋總電阻R = 2G,晶 閘管裝置的放大倍數(shù)K嚴(yán)30 ,電動機(jī)額定電流人=20/,電動勢系數(shù) Ce二O.128K min r.現(xiàn)系統(tǒng)在U： - 5K, I,. = 20J時穩(wěn)定運(yùn)行。求此時的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n-?ACR的輸出電壓D；

31、 =?（2）當(dāng)系統(tǒng)在上述情況卜運(yùn)行時，電動機(jī)突然失磁（G = 0）,糸統(tǒng)將會發(fā)生什么現(xiàn)彖？ 試分析并說明。若茶統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來，則穩(wěn)定后n？ q=?u;=?/a=?q=?（3）該糸統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，-11按"mm準(zhǔn)則選擇參數(shù)，取中頻寬h=5, 已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)心,：二005。求轉(zhuǎn)速環(huán)在跟隨給定作用下的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計(jì)算 出放大系數(shù)及各時間常數(shù)。（4）該系統(tǒng)由空載（ldL =0）突加額定負(fù)載時，電流打和轉(zhuǎn)速n的動態(tài)過程波形是 怎樣的？己知機(jī)電時間常數(shù)7； =0.05$,計(jì)算其最大動態(tài)速降S喚和恢復(fù)時間° °解：(1)a = 15 = 0.01* mi

32、n/ 1500 = = 500/7 min a 0.01So = C>+乙人=1047/ =冬=3477(2)當(dāng)電動機(jī)突然失磁，電機(jī)停轉(zhuǎn)。卩乞=一107(3)弘）=t = hT= 0.25s力+12/rT1叫）=48(0.25$+ 1)衛(wèi)(0.05$+1)(4) «. = 8.87； = 0.44s葉逢旦詡.75刃叭max=(= %)力q76.12 尸/min5-1 一臺三相M籠異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：額定電壓/；v = 380V ,額定轉(zhuǎn)速 v=960min,額定頻率厶,=50血，定子繞組為Y聯(lián)接。由實(shí)驗(yàn)測得定子電阻 丘= 0.350,定子漏感L, = 0.006H ,定子繞

33、組產(chǎn)生氣隙主磁通的等效電感Z,”=0.26H,J4fn轉(zhuǎn)子電阻& =0.5Q,轉(zhuǎn)子漏感Z； = 0.007H ,轉(zhuǎn)子參數(shù)已折算到定子側(cè)，忽略鐵芯損耗。(1) 畫出異步電動機(jī)T形等效電路和簡化電路。(2) 額定運(yùn)彳J：時的轉(zhuǎn)羞率歸.，定子額定電流厶、和額定電磁轉(zhuǎn)矩。(3) 定子電壓和頻率均為額定值時，理想空取時的勵磁電流厶。(4)定子電壓和頻率均為額定值時，臨界轉(zhuǎn)羞率嘉和臨界轉(zhuǎn)矩畫出異步電動機(jī)的機(jī) 械特性。請步電動機(jī)簡化電路1葉逢旦詡.75刃叭60厶_60尹=000(聞),R. .0.006=1 +0.350.26 一丿碩氏云dig(2)由額疋轉(zhuǎn)速嚴(yán)96011山1，同步轉(zhuǎn)速坷 t . v

34、 ./i fi 1000 960 小 zs i額足坯彳丁時的轉(zhuǎn)差率= 0.04N -1000宙異步電動機(jī)T形等效電路，1葉逢旦詡.75刃叭1葉逢旦詡.75刃叭刖轉(zhuǎn)子相電流幅值10.35+ 1.023 x-0.04220+ (100龍)2 X(0.006+1.023 XO.OO7)2220J172.5939 +17.0953=15.9735（A）2+ 襯= 15.9735x J156.25 + 4.8361 * 202.7352 (V)氣隙殲通在定子每相繞組中的感應(yīng)電動勢丫1%丿額定運(yùn)行時的勵磁電流幅值 三二 202.7352 沁 gLm 100x0.26由異步電動機(jī)簡化電路，額定運(yùn)行時的定子額

35、定電流幅值/ _ 5 _ 2207i.v - I+ (lOOr)2 x (0.006+ 0.007)2220J165.1225 +16.6796=16.3164(A)X15.9735"篇® 37(心)（依據(jù)T形等效電路）x 16.3164, X q 95.33（" /）0.04（3）定了電壓和頻率均為額定值時，理想空載時的勵磁電流5 220（依據(jù)簡化等效電路）厶=7.収 + 尿匕 + 厶爲(wèi)JO.35? + （100兀）2 x （0.006 + 0.26）：（4）定子電壓和頻率均為額定值時，臨界轉(zhuǎn)差率 R， -05=2.633(A)2 = 0.122“ J 疋+Jo

36、.35?+(100兀)(0.006+ 0.007)2.臨界轉(zhuǎn)矩= 155.83(" /)2® « + J疋+斫匕+200x /ex3x3x220.35? + (100兀尸 x (0.006+ 0.007)25-2異步電動機(jī)參數(shù)如習(xí)題5-1所示，畫出調(diào)壓調(diào)速在牙和亍",時的機(jī)械特性，計(jì)算臨 界轉(zhuǎn)差率每和臨界轉(zhuǎn)矩乙,，分析氣隙磁通的變化，在額定電流下的電磁轉(zhuǎn)矩，分析在恒轉(zhuǎn) 矩負(fù)載和風(fēng)機(jī)類負(fù)載兩種情況下，調(diào)壓調(diào)速的穩(wěn)定運(yùn)行范圍。£ -廠K-”很+號匕+ Z；) 70.5X調(diào)爪至?xí)r，臨界轉(zhuǎn)矩 調(diào)爪至扌時，臨界轉(zhuǎn)爐= 0.122O.352 + (100兀

37、)2 x (0.006 + 0.007)2陰=155.83 = 3&96("min), 4444氣隙磁通：/加嚴(yán)肌壓的降呎小。匚=-nux = -X 155.83 = 69.26("mill)。56異步電動機(jī)參數(shù)如習(xí)題5所爪，輸出頻率/等J額泄頻率公時，輸出電壓 y 額定 電圧0.考慮低頻補(bǔ)償.若頻率戶6輸出電壓6=10%6no(1) 求出基頻以卜電壓頻率特性曲線乙丄助的農(nóng)達(dá)式，并畫出特性曲線。(2) 半戶5Hz和戶2Hz時，比較補(bǔ)償與不補(bǔ)償?shù)臋C(jī)械特性曲線，兩種情況下的臨界轉(zhuǎn)矩Tx . 解:(1) S=220(A)斜率廠0.1孔型壬3.96, 厶一0 50-0謔低頻

38、補(bǔ)償時，電壓頻率特性曲線 &=3.96/+22：>20不補(bǔ)償時，電壓頻率特性曲線=/=4.4/50(2)當(dāng)戶5Hz時A、不補(bǔ)償時，輸出電壓Z7=4.4/=22(V)，臨界轉(zhuǎn)矩"妙_3x3x22?2® 4 + 丁疋 + 3；(每 + Z；J20x/r x |o.35+(10;r)2 x(0 006+ 0.007)2=78.084(" /)B、補(bǔ)償時,輸岀電壓&=3.96/+22 = 41.8(V)和= 嚴(yán)2©憶+ J疋+&匕+鄉(xiāng)丁3x3x41.8220+ Jo.35： +(10兀)2?(0006+0007)2= 281.883

39、(-/)當(dāng)戶2Hz時A、不補(bǔ)償時，輸出電壓Z7=4.4/=8.8(V),臨界轉(zhuǎn)矩3A_3x3x8.828x兀 x 卜.35 + 3.352 + (4/r尸 x (0.006 + 0.007)，2® © + J+M(£ + Z；J= 37.666("/)B、補(bǔ)償時，輸出電壓 7= 3.96/4- 22 = 29.92(V)3訶3x3x29.92?2® 4 +(疋 +3；(為+ Z；J= 435.419(" 刃)8x;r x |035 + 初352 + (4/r亍 x (0.006 + 0.007)，5-8兩電T PWM逆變器主回路,來用

40、雙極性調(diào)制時，用“1 “表示上橋臂開通，” 0“表不 上橋腎關(guān)斷.共有兒種開關(guān)狀態(tài)，寫出貳開關(guān)西數(shù).根據(jù)開關(guān)狀態(tài)寫出其電斥欠龜表達(dá)式. 畫出空間電壓矢帚圖。序號開關(guān)狀態(tài)開關(guān)代碼1VT6VT1VT21002VT1VT2 VT31102vt2 vt3 vt40104VT3VT4VT5on5vt4 vt5 vt60016VT3VT6 VTj1017VT VT, VT,1118vt2 vt4 vt6000SASbSc%叫%0002S2s20絢100522仏2H、110N2生2010_Ll2N22011旦2生2百2加00152S252%101S252Ud2u7111S252l)d20"3&qu

41、ot;25-11采用電床空間欠K PWM調(diào)制方法，若肖流電圧/恒定.如何協(xié)調(diào)輸出電用與輸出頻率的關(guān)系。解：在一個周期內(nèi) 6個冇效丁作欠鼠順序作用一次定子磁鏈欠鼠是一個封閉的正六邊形。旳(*)|= |/()|a/=J 亍2叫3 3©正八邊形定子磁鏈的人小與直流側(cè)電壓成正比，而與電源角頻率成反比在革頻以下調(diào)速時.應(yīng)保持正六邊形定子磁鏈的最人值恒定。若肖流側(cè)電斥柑定，則越小時，/越人，勢必 導(dǎo)致旳00|増加。因此，耍保持正六邊形;mt不變，必須使/©為常數(shù),這意昧著 在變頻的同時必須調(diào)節(jié)直流電壓，造成了控制的復(fù)雜性。仃效的方法是插入零矢彊，當(dāng)零欠砒作用時，定子磁懺矢駁的增彊= o

42、衷明 定子磁鏈?zhǔn)噶客Ａ舨粍?。有效工作欠鼠作用時間厶/】</,零欠最作用時間4當(dāng)©/=(/； +<,) =兀/3時，定子磁鍛欠鼠的増鼠為Av,(A) = u/(£)A/1 +OA/0 =5正六邊形定子磁鏈的最大值lv#)H AVs(A：)H «1")| AZ嚴(yán)占SM金I流也K不變的條件卜，耍保持旳戶尢，只貼史為簾數(shù)即可輸出頻率越低A/越人，寺欠看作用時間厶厶也越人，定子磁鏈欠吊軌跡停留的時間越長。由此可知，寺欠磺的插入仃效地解決了泄子磁鏈欠彊幅值與旋轉(zhuǎn)速度的才盾。6-1按鹼動勢等效、功率相等原則，三相坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣為 1&

43、#163;21 2_V32In現(xiàn)仃三相正弦對稱電流/ = 7>in（e/）. g =解:丄Vf2丄2V32厶sin（如厶 sin（®/一手）厶sin（亦辛）厶 sin(e/)-1狀 COS(6>/)ZnSm（y/-）. /C = 7msin（co/+-）,求 變換后兩相靜止坐標(biāo)系中的電流&和忌，分析兩相電流的基本特征與三相電流的關(guān)系。6-2兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換矩陣為COS0-sin(psin(pcoscp將習(xí)題64中的靜止坐標(biāo)系中的電流&和心變換到沏相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流Q和匚坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)速度為黑=3。分析當(dāng)0 = 3時，電流乙和。的展本特征，

44、電流欠杲棉值=竝十心與三相電流幅值厶的關(guān)系，比中是三相電源角頻率。©©和©ve時. 4/和。的表現(xiàn)形式。解：cos (p sill (p -sin (p cos (p3 打 sin(2)2 - /cos(rii)1 何 Asiii(y/-(p) 'Oj V2-4cos(m/-(p)山坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)速度為綽=3、,則（P = 3+（Pq（0o為初始角位登）at（1）當(dāng) © = 69 時.0 = ®/=®/+%,貝 IJ7，in(Po,(2)當(dāng) o>(o 和 ©ve 時.設(shè) cds = o-co. CDr-(p = -

45、a)/-(pQ,則=!'4sin(y/-(p) _-厶 sin(®/+0o)V2-Zcos(co/-(p)2-Zm COSTCO/+(pQ)_6-3按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中狀態(tài)方程為do 莎見 少2二_丄dldi elJKW-并.Ij-屮 +I.亠咕七護(hù)S3誌4 &瓦£刃仏心叱匸活一嘰+運(yùn) 坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角速度為=（0 + 1他假定電流閉環(huán)控制性能足夠好，電流閉環(huán)控制的等效傳遞函數(shù)為慣性環(huán)節(jié)di 11 "一 J + X1 1力產(chǎn)7；為等效慣性時間常數(shù)。畫出電流閉環(huán)控制后系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，輸入為/二和/；，輸出為 和!/,，討論系統(tǒng)穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)子磁

46、鏈環(huán)節(jié)為穩(wěn)定的慣性環(huán)節(jié)；轉(zhuǎn)速通道存在積分環(huán)節(jié)，系統(tǒng)不穩(wěn)定，必須加轉(zhuǎn)速外環(huán)使 之穩(wěn)定。解：電流閉環(huán)控制后系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如卜：6-4 &1籠異步電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)為：額定功率厶,=3斤療，額定電壓&rv= 380V,額定電流 Zv = 6.9A ,額定轉(zhuǎn)速/v = 14OO/7min,額定頻率厶= 50Hz,定子繞組Y聯(lián)接。曲實(shí) 驗(yàn)測得定子電阻« = 1.85Q,轉(zhuǎn)子電阻Rr = 2.658Q ,定子電感厶=0.294H ,轉(zhuǎn)子自感 Lr = 0.2898H ,定、轉(zhuǎn)子互感厶=0.2838H,轉(zhuǎn)子參數(shù)己折介到定子側(cè)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣 吊:<7=0.1284館/,電動機(jī)穩(wěn)定

47、運(yùn)行在額定工作狀態(tài)，試求轉(zhuǎn)子磁鏈乞和按轉(zhuǎn)子磁鏈定 向的定子電流兩個分最ism和ist。解：額定轉(zhuǎn)速/v= 14007/miii,額泄頻率厶= 50Hz,則電動機(jī)極對數(shù)竹=2,額定轉(zhuǎn) 速娥= 146.6（%血£）： co = np（m = 293.2（%“/$）:60 卩設(shè)三相正眩對稱電流iA = Im sin（2矽°） = 9.758sin（100）、JrrInsin（2；7 - ） = 9.758sin（100 丹-）、yrr/ttic = 4siii(2/；/+ ) = 9758sin(100+ ),厶sin(2啲32"號)厶 sin(2;p*y+¥)ll951sin(100)-U.951cos(100/)T A 7QQQ轉(zhuǎn)子電礎(chǔ)時間常數(shù)？；=幺=匕竺2=0109($),jRr 2.658電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在額從匸作狀態(tài)時屮申=厶+ 37)f/g_z厶-羊叫一 1+砂0.2838xU.951xsiii(100/)-293.2x0.109x0.2838x(-11.95 l)xcos(100/)1 + 293.22x0.1092=0.003 3 x sin( 1007) + 0.1060 x cos( 100/)%1+霸_ 0.2838 x (-11.951) x cos(100n7) + 2