電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)阮毅習(xí)題解答

1、第7章習(xí)題解答7-1按磁動(dòng)勢(shì)等效、功率相等的原則，三相坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣為C3/212 屈 V12"2"現(xiàn)有三相正弦對(duì)稱電流iA lmCOS( t)，2 2iB ImCos( t -)，ic ImCos( t -)，求33變換后兩相靜止坐標(biāo)系中的電流is 和 is，分析兩相電流的基本特征與三相電流的關(guān)系。解：兩相靜止坐標(biāo)系中的電流isis12逅2iAiBiciA1 .屈.B1.尹73.Tic3.其中，iA iB icisis3.2iA2 cos(|cos( t)2 2t 2)cos( t 亍j( e3/-cos(2j( 4t).2j 3e23(-cos(2

2、j 二j232 cos( t)j( t乙e 32t).2j 3t.2 jT.2je '-)ee jt23/-cos(22sin()sin( t)3t)13cos(V2Im sin(t)t)兩相電流與三相電流的的頻率相同，兩相電流的幅值是三相電流的的J3倍，兩相電流的相位差。27-2兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換陣為C2s/2rcos sinsin cos將上題中的兩相靜止坐標(biāo)系中的電流is和is變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流isd和isq，坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)速度1。分析當(dāng)1isd和isq的基本特征，電流矢量幅值i 22i s Ji sd i sq與三相電流幅值Im的關(guān)系,是三相電源角頻率。

3、解：兩相靜止坐標(biāo)系中的電流isis兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流isdisql3Imcos( t)2sin( t)cossinis13cossinsincosisV2;Imsincoscoscos( t)sinsin(t)cos(cossin( t)sincos(t)V2Imsin(ttcos( t) sin( t)當(dāng)d_dt1時(shí),it,兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流電流矢量幅值isdisqj|Imcos(；)#mV2 sin( t ) 0isisd7-3按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中狀態(tài)方程為】P Lm .JL7ist r丄TrLmd_dtd rdtdismdtdkdtLmii smTrRsL； RrL2L

4、sLrTr Lm LsLrmismLsL2 RsL2RrLm.istLsL；1i st1i smUsmLsUstLs坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角速度為istr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 smdtdi stdt1 .i smTi1Tist1 .* ismTi1 *T-isism和is ,輸出為Ti為等效慣性時(shí)間常數(shù)，畫出電流閉環(huán)控制后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，輸入為和r，討論系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：電流閉環(huán)控制后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子磁鏈 r子系統(tǒng)穩(wěn)定，而轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)不穩(wěn)定。7-4籠型異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)為：額定功率Pn 3kW，額定電壓U N 380V，額定電流In 6.9A，額定轉(zhuǎn)

5、速nN 1400r/min，額定頻率fN50 Hz，定子繞組丫聯(lián)接。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得定子電阻 Rs1.85 ，轉(zhuǎn)子電阻Rr2.658 ，定子自感Ls 0.294H，轉(zhuǎn)子自感Lr0.2898H，定、轉(zhuǎn)子互感Lm 0.2838H，轉(zhuǎn)子參數(shù)已折合到定子側(cè)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 0.1284kg m2sn j1500電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在額定工作狀態(tài)，假定電流閉環(huán)控制性能足夠好。試求：轉(zhuǎn)子磁鏈r和按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的定子電流兩個(gè)分量ism、ist。解：由異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型得額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差sNsN 1 sN 2 fN叫ad/s15電流矢量幅值pT-is Yi sm ist/3 6.9A由按轉(zhuǎn)子

6、磁鏈定向的動(dòng)態(tài)模型得d嘰一1，丄dtTrLmist3s =Tr %rLm.i smTr穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，Q% = 0,故 =dtLmism ,解得isiStJl 2.2833 ism2.493sm 73 6.9ism736.92.4934.79Aist = 3sTrism = 100P ?ism2.2835ismLm152.658ist= 2.2835ism = 2.2835? 4.79=10.937A轉(zhuǎn)子磁鏈嘰=Lmism= 0.2838? 4.79=1.359Wb7-5根據(jù)題7-3得到電流閉環(huán)控制后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，電流閉環(huán)控制等效慣性時(shí)間常數(shù)Ti 0.001s，設(shè)計(jì)矢量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR

7、和磁鏈調(diào)節(jié)器 AFR，其中，ASR按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)， AFR按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)器的限幅按2倍過流計(jì)算，電機(jī)參數(shù)同題7-4。解：忽略轉(zhuǎn)子磁鏈的交叉耦合，電流閉環(huán)控制后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖ismi(1)磁鏈調(diào)節(jié)器AFR設(shè)計(jì)(s)轉(zhuǎn)子磁鏈r的等效傳遞函數(shù)W (s) 亠丄ism( s)TiS1I，AFR選用PI調(diào)節(jié)器 1Trs 1Wpi (s)Kpi(S 1)，校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)W(s)Kpi( s 1)1 LmTiS1Trs 1,令 Tr，則校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)W (s)Kp iLms(TiS 1)等效開環(huán)傳系函數(shù)數(shù)T Ti,按KT 0.5設(shè)計(jì)。(2)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR設(shè)計(jì)忽略負(fù)載轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)子磁鏈的變化率,Tlr常數(shù)，則轉(zhuǎn)速的等效傳遞函數(shù)W(s)dS1 np Lm rJLrS校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)W(s)s中頻段寬度按Ts 1Kpi( s 1)TiS 1 JLrSh 5設(shè)計(jì)。K pin pLmM2r( S 1)，等效開環(huán)傳系函數(shù)KKpinpLm rJLr S2 仃 iS 1)JLrhTi，7-6程，7-7仿真軟件，建立異步電動(dòng)機(jī)的仿真模型，分析起動(dòng)、加載電動(dòng)機(jī)的過渡過用 MATLAB電動(dòng)機(jī)參數(shù)同題 7-4。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，分析仿真結(jié)果，觀察在不同坐標(biāo)系中的電流曲線, 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和磁鏈調(diào)節(jié)器 AFR參數(shù)變