電機(jī)拖動(dòng)答案

1、習(xí)題解答(供參考)習(xí)題二2.2系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1000100rmin ,要求靜差率s=2%那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是解：n多少？1000 0.02.(10 0.98) 2.04rpm系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04rpm。2.3某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特性為n0max 1500r.min，最低轉(zhuǎn)速特性為n0min150n min，帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落nN 15匚min，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降 不變，試問系統(tǒng)能夠達(dá)到的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)允許的靜差率是多少？解：1)調(diào)速范圍D nmax； nmin (均指額定負(fù)載情況下)2) 靜差率 snNn0 15 150 10%2.4 直流電動(dòng)機(jī)為

2、 PN=74kW,UN=220VlN=378A nN=1430r/min，Ra=0.023Q。相控整流器內(nèi)阻Rrec=0.022 Q。采用降壓調(diào)速。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械要求s=20%寸，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。如果s=30%寸，貝U系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少？解：Ce (Un WRa). nN (220 378 0.023).1430 0.1478V rpm2.5 某龍門刨床工作臺(tái)采用 V-M調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動(dòng)機(jī)PN 60kW,UN 220V, In 305A, nN 1000r. min，主電路總電阻 R=0.18Q ,Ce=0.2V?min/r, 求：(1) 當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落nN為多少

3、？(2) 開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率Sn多少？(3) 若要滿足D=20,s< 5%勺要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落nN又為多少？解：(1) nNlN R.Ce 305 0.18 0.2 274.5r/min(2)Sn nn ； n。2745 (1000 274.5) 21.5%(3)n nNS.D(1 s) 1000 0.0520 0.95 2.63r/min2.6有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，已知給定電壓Uu 8.8V、比例調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kp 2、晶閘管裝置放大系數(shù)Ks 15、反饋系數(shù)丫 =0.7。求：(1)輸出電壓Ud ；(2)若把反饋線斷開，Ud為何值？開環(huán)

4、時(shí)的輸出電壓是閉環(huán)是的多少倍？ (3)若把反饋系數(shù)減至丫 =0.35，當(dāng)保持同樣的輸出電壓時(shí)，給定電壓 U；應(yīng)為多少?解：(1)UdKpKsUu.(1 KpKs )2 15 8.8(1 2 15 0.7) 12VUd 8.8 2 15264V ,開環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的22倍u； Ud(1 KpKs y KpKs 12 (1 2 152.7 某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 1500r/mi n150r/min 么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是 放大倍數(shù)應(yīng)有多大？0.35). (2 15) 4.6V，要求系統(tǒng)的靜差率s 5%，那100r/min ，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)解：1 ) D “s

5、/ nN 1 s2) K n°p/ ncl1 100/3.06 1 31.72.8某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為 15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的速降為 8 r/min，如果 將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30，它的速降為多少？在同樣靜差率要求下， 調(diào)速范圍可以擴(kuò)大多 少倍？解:nop1 K nci1 15 8 128如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為:在同樣靜差率要求下，D可以擴(kuò)大nci 1/ nci21.937 倍2.9 有一 V-M 調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù) PN=2.2kW, Un=220V, I n=12.5A, n n=1500 r/min，電 樞電阻Ra=1.5 Q,電樞回路電抗器電阻

6、RL=0.8Q,整流裝置內(nèi)阻FL=1.0 Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié) 的放大倍數(shù)Ks=35o要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍 D=20,靜差率S<=10% ncl。(1) 計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降 nop和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降(2) 采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。a應(yīng)該是多少?(3) 調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)U*=15V時(shí)，ld=lg n=nN，則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)(4) 計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。解: (1)所以， ncl 8.33r / min(3) (4) n KpKsUn I d R / Ce 1 K KU n / 1 K IdR/Ce 1可以求得，KpK.也可以用粗略算法

7、:K *Ce 35.955* 0.13435* 0.009614.34Un Un*Unn150.011500Kp KCe/K，Kp35.9550.134 / 350.0113.762I n，臨界截2.10在題2.9的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉(zhuǎn)電流 Idbi止電流Idcr 1.2In，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 阻不超過主電路總電阻的1/3 ,如果做不到，需要增加電流反饋放大器，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計(jì)算電流反饋放大系數(shù)。這時(shí)電流反饋米樣電阻和比較電壓各為多 少？解:/1)I dbl2I n25A，Idcr1.2I n15A*I db

8、lU nU/ Rcom '氏2515Ucom /RsRs1.5U com151.522.5V(R /3)1.01.5 0.8 /31.1 ,Rs (R /3)不符合要求，取 Rs1.1 ,需加電流反饋放大器由于需要的檢測(cè)電阻值大，說明要求的電流信號(hào)值也大。要同時(shí)滿足檢測(cè)電阻小和電 流信號(hào)大的要求，則必須采用放大器，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大。為此，取 Rs 1.1 ，則 Ucom Idcr Rs 餡行 16.5V(3)當(dāng) Id Idcr 時(shí)，有n KpKsU：/Ce1 K KpKsKi Rsld Ucom /Ce 1 K RId/Ce 1 K KpKsU； KiUcom / Ce 1 K R

9、KpKsKiRs Id/Ce 1 K當(dāng)n=0時(shí)，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(dòng)部分的飛輪慣量 GD2=1.6Nm2， 整流裝置采用三相零式電路，試判斷按題2-9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？如要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，允許的最大開環(huán)放大系數(shù)是多少？解：L 50mH，GD21.6Nm2，R 3.3，C°0.134V/rpm22K Tm T Ts Ts /T,TS0.082 0.015 0.00333 0.00333 / (0.0151* 0.003332可見0.0015 0.003332 / 0.00004983 30.52與前面的K>35.955

10、相矛盾，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，K最大為30.52。2.12 有一個(gè)晶閘-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動(dòng)機(jī)：Pn 2.8kW，Un 220V， I N 15.6A，nN 1500r/min，Ra=1.5 Q，整流裝置內(nèi)阻Rrec=1Q ,電樞回路電抗器電阻RL =0.8 Q，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks 35。(1) 系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速范圍 D 30時(shí)的靜差率s值。(2) 當(dāng)D 30， s 10%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D 30 , s 10%，在U； 10V時(shí)IdIn ,n加,計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)和放大器放大系數(shù)Kp解：（1）（2）（3）2

11、.13旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024,倍頻系數(shù)4,高頻時(shí)鐘脈沖頻率fo1MHz，出的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)均采用16位計(jì)數(shù)器，M法測(cè)速時(shí)間為旋轉(zhuǎn)編碼器輸0.01s，求轉(zhuǎn)速n 1500r/min和n 150r/min時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差率最大值。解：（1）M法：分辨率Q60ZTC1.465r / min1024 4 0.01最大誤差率:60M1ZTCn 1500r / min 時(shí)，M1nZTc601500 4 1024 °.01102460n 150r/ min 時(shí)，M1nZTc150 4 1024 0.016060102.41500r / min 時(shí),max %100%M1100%10

12、240.098%150r/min 時(shí) , max %1100%M11100%102.40.98%可見M法適合高速。（2）T 法：分辨率：n 1500r / min 時(shí),Zn21024 421500260 f0 Zn60 1 1061025 4171r /m in1500n 150r/ min 時(shí),Zn221024 4 150260f0Zn61.55r / min60 1 106 1024 4 150最大誤差率： n60f°ZM 2Zn當(dāng) n 1500r/min 時(shí),M260 1069.771024 4 1500當(dāng) n 150r / min 時(shí),M260 10697.71024 4 1

13、50n 1500r / min 時(shí),max %M2 1 100%100%11.4%9.77 1n 150r/ min 時(shí),max %L 100%U；m=15V,Ks=20,、Un、Ui*、已知參數(shù)：R =1.5 Q ,Ks=40。試可見T法適合低速習(xí)題二3.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的 ASR和ACR均為PI調(diào)節(jié)器，設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓nN =1500r/mi n ， g=20A,電流過載倍數(shù)為2，電樞回路總電阻R =2Q ,Ce=0.127V min/r，求：(1)當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在U；=5V, %=10A時(shí)，系統(tǒng)的nU i和Uc各為多少？ ( 2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載過大而堵轉(zhuǎn)時(shí)，U*和Uc各為多少？解: (1

14、)(2) 堵轉(zhuǎn)時(shí)，U* Idm 15V ,3.2在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR ACF均采用PI調(diào)節(jié)器。電動(dòng)機(jī)：PN=3.7kW, Un =220V, In =20a nN =1000 r/min ,電樞回路總電阻設(shè)U；m Ui*m Ucm=8V,電樞回路最大電流ldm=40A,電力電子變換器的放大系數(shù) 求：(1) 電流反饋系數(shù) 和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 。(2) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的Ud0, Ui*,Ui ,Uc值。解"1Uim8V 0.2V/A如8V 0.008V / rpm1 dm40AnN 1000rpm2)Ud0 E1 dlRCenN1 dl R40A*1.

15、560V這時(shí):*Un8V,Un0 , ASR處于飽和，輸出最大電流給定值。U* 8V,Uj 8V,Uc Ud0； Ks 60 401.5V3.3在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器ASR ACR勻采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)ASR俞出達(dá)到um =8V時(shí)，主電路電流達(dá)到最大電流80A。當(dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A時(shí)，試問：(1)U*應(yīng)如何變化？ ( 2)Uc應(yīng)如何變化？ ( 3)Uc值由哪些條件決定?解：1)Um 竺 0.1V/AI dm 80A因此當(dāng)電流從40A 70A時(shí)，U*應(yīng)從4V 7V變化。2)Uc要有所增加。3)U C取決于電機(jī)速度和負(fù)載大小。因?yàn)閁dO E I dl RCe nNI dl R

16、U Ud0CenIdRU cKsKs3.5某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。已知時(shí)間常數(shù)T=0.1s,要求階躍響應(yīng)超調(diào)量< 10%。(1)系統(tǒng)的開環(huán)增益。(2)計(jì)算過渡過程時(shí)間ts和上升時(shí)間tr ；(3)繪出開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性。如果要求上升時(shí)間tr <0.25s,則K二?， =?解：取 KT 0.69,0.6, %9.5%(1) 系統(tǒng)開環(huán)增益：K 0.69/T 0.69/0.1 6.9(1/ s)上升時(shí)間tr 3.3T0.33S過度過程時(shí)間：(3)如要求 tr 0.25s，查表 3-1 則應(yīng)取 KT 1,0.5 , tr 2.4T 2.4*0.10.24s 這時(shí)K 1/T10,超調(diào)

17、量=16.3%o3.6有一個(gè)系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為Wobj(s)出 匚，要求設(shè)計(jì)一個(gè)無靜差系s 10.01s 1統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量%< 5%(按線性系統(tǒng)考慮)。試對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。解：按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選KT 0.5,0.707, 查表3-1,得 %4.3%O1選I 調(diào)節(jié)器，W(s) ,校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s1 10W(s) s(001s 巧,這樣，T=0.01, K=10/,已選 KT = 0.5,貝U K = 0.5/T=50, 所以1 110/ K 10/50 0.2S，積分調(diào)節(jié)器：W(s)'s 0.2s3.7有一個(gè)閉環(huán)

18、系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為 bj(s) 丄1°，要求校正為典j s(Ts 1)s(0.02s 1)型U型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量%< 30% (按線性系統(tǒng)考慮)。試決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。解：應(yīng)選擇PI調(diào)節(jié)器，Wpi (s) Kpi( s 1),校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)W(s) Kpi ( s 1，對(duì)照典ss s(Ts 1)型U型系統(tǒng)， K KP1K1/ , hT,選h = 8，查表3-4，%=27.2%，滿足設(shè)計(jì)要求。這樣hT 8*0.020.16s，3.8在一個(gè)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(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：Pn 60 kW ,

19、 Un 220 V , In 308 A , n” 1000r/min ,電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=0.196 V min/r , 主回路總電阻R=0.18 Q ,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) 心=35。電磁時(shí)間常數(shù)Ti =0.012s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.12s,電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)T0i =0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)T0n=0.015s。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓(Un*)N=10V,調(diào)節(jié)器ASR ACRS和輸出電*壓 Um =8V,UCm =6.5V。系統(tǒng)的靜、動(dòng)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iW 5% ,空載起動(dòng)到額定 轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n < 10%試求：(1) 確定

20、電流反饋系數(shù)B (假設(shè)起動(dòng)電流限制在1.1In以內(nèi))和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。(2) 試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器ACR計(jì)算其參數(shù)R,、C、Co。畫出其電路圖，調(diào)節(jié)器輸入回路電阻 R=40k 0(3) 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR計(jì)算其參數(shù)R、G、Cono (R°=40kQ)(4) 計(jì)算電動(dòng)機(jī)帶40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量Cno(5) 計(jì)算空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間。解：(1) Ui*m / Idm 8V /(1.1* In) 8V /339A0.0236V / A(2)電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)確定時(shí)間常數(shù)：a)Ts 0.00333s心(iS 1)電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定:因?yàn)閕 5%，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用

21、PI調(diào)節(jié)器，Wacr(S)電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定i T 0.012s,選KIT i 0.5, KI0.5/T i 85.76sU 航76 O.°12。180.224。Ks35 0.0173校驗(yàn)等效條件：ci Ki 85.76s可見滿足近似等效條件，電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選R0 40K ,則:RiKiR00.224 40K8.96K ,取 9K.由此CiC0ii /Ri 0.012/(9 103) 1.33 F4T0i / R04 0.0025/ 40 1030.25 F(3) 速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù)：a) 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/ Ki :因?yàn)镵iT i 0.5則1/ KI 2t i 2

22、 0.00583 0.01166s速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：按照無靜差的要求，應(yīng)選用 PI調(diào)節(jié)器,Wasr (s)Kn( ns °, 速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:Knh 12 22h T62 22 50.02666168.82s校驗(yàn)等效條件cn(h 1) CeTm2h RT n6 0.0236 0.196 0.122 5 0.01 0.18 0.02666Kn / 1 Kn n 168.82 0.133322.5s可見滿足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)(空載Z=0)轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果表明，上述設(shè)計(jì)不符合要求。因此需重新設(shè)計(jì) 查表，應(yīng)取小一些的h，選h=3進(jìn)行設(shè)計(jì)。Kn (h 1)/2h2T2nK

23、n (h 1) CeTm/2h RT.4/(2 9 0.026662) 312.656s 24 0.0236 0.196 0.12/(2 3 0.01 0.18 0.02666)7.6校驗(yàn)等效條件:cn KN /1 K N1n 312.656 0.0799825s可見滿足近似等效條件。 轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)： 轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果表明, 速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選&上述設(shè)計(jì)符合要求。40K ,則 Rn Kn Ro 7.640304K ,取 310K。4) 40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)5) 空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間是: 僅考慮起動(dòng)過程的第二階段。(書上無此公式)2根據(jù)電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程： 型空 Te

24、Tl,375 dtdndtCm(l dm 1 dL )2GD375R(ldm ICGD2R( dme 375CmCeIdL)CeTm 所以:tCeTmn(1 dm0.196*0.12*1000%)R(1.1*3080)*0.180.385s3.10有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),主電路米用二相橋式整流電路。已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為:PN =500kW UN =750V, In =760A, nn=375 r/min，電動(dòng)勢(shì)系數(shù) Ce =1.82V min/r, 電樞回路總電阻R=0.14Q,允許電流過載倍數(shù)入=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)=75,電磁時(shí)間常 數(shù)Ti=0.031s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.

25、112s,電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)T0i =0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)T°n=0.02s。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓 Um=Um = Um=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻R)=40kQ。設(shè)計(jì)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量i < 5%空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n < 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)KT=0.5。(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ci和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率cn，并考慮它們是否合理？Ujmldm 1.5*760(1) *如 衛(wèi) 0.0267V min/ r nN375電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：0.00877V /

26、A解:a)TS 0.00176s確定時(shí)間常數(shù)：b)Toi0.002sc)T i 0.00367 s電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因?yàn)閏 % 5%可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用PI調(diào)節(jié)器,VWXs)=Ki( TiS+1)/ TiS， T i/T丁=0.031/0.00367=8.25<10電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：t i=T=0.031s , KiTd=0.5, Ki=0.5/T =136.24 s -1校驗(yàn)等效條件：3 ci=K=136.24 s -1可見滿足近似等效條件。電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選 R)=40K,貝UR 心 0.899 4035.96 取 36K速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)確定時(shí)間常數(shù)：a) 電流環(huán)等效時(shí)間常

27、數(shù) 1/Ki:因?yàn)?KiTe=0.5 貝U 1/Ki=2Te=2*0.00367=0.00734sb) b)Ton=0.02sc) c)Tm=1/Ki+Ton=0.00734+0.02=0.02734s速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：按照無靜差的要求，應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器，VA/Sf(s) = K n( T nS+1)/ T nS速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：t n=hTsn,選 h=5,貝U t n=hTm=0.1367s,&=(h+1)/ (2h2T2En) =6/2*25*0.02734 2=160.54 s -2 &=(h+1) B CeTm/ (2ha RE) = 6*0.00877*1.82

28、*0.112/2*5*0.0267*0.14*0.02734=10.5校驗(yàn)等效條件：3 cn=KZ 3 1=KNt n=160.54*0.1367 =21.946 s -21/21/21a)1/3(Ki/TEi) =1/3(136.24/0.00367)=64.22s- >3 cnb) 1/3(K i/Ton) 1/2=1/3(136.24/0.02)1/2=27.51s-1>3 cn可見滿足近似等效條件。速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選 R)=40K,則Rn=K*Ro=10.5*40=420K由此 Cn= T n/Rn=0.1367/420*10 3=0.325 卩 F 取 0.33 卩 F

29、 C °n=4TDn/R°=4*0.02/40*10 3=2 卩 F2) 電流環(huán)的截止頻率是：3 ci=K=136.24 s -1速度環(huán)的截止頻率是：3 cn=21.946 s -2從電流環(huán)和速度環(huán)的截止頻率可以看出，電流環(huán)比速度環(huán)要快，在保證每個(gè)環(huán)都穩(wěn)定的情況下，再求系統(tǒng)的快速性，充分體現(xiàn)了多環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。3.11在一個(gè)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán) V-M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(hào)最大值 Um*=15V時(shí),n=n尸1500 r/min;電流給定信號(hào)最大 值Um*=10V時(shí),允許最大電流Idm=30A,電樞回

30、路總電阻R=2Q ,晶閘管裝置的放大倍數(shù) 5=30 , 電動(dòng)機(jī)額定電流I n =20A ,電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce =0.128V min/r?，F(xiàn)系統(tǒng)在 U*=5V ,I di =20A時(shí)穩(wěn) 定運(yùn)行。求此時(shí)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 n=? ACR的輸出電壓Uc =?(2) 當(dāng)系統(tǒng)在上述情況下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)突然失磁(=0),系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？試 分析并說明之。若系統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來,則穩(wěn)定后n=? Un=? Ui*=? Ui=? I d=? Uc=?(3) 該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型U型系統(tǒng)設(shè)計(jì),且按Mmin準(zhǔn)則選擇參數(shù),取中頻寬h=5,已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)T刀n =0.05s ,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

31、出放大系數(shù)及各時(shí)間常數(shù)。(4) 該系統(tǒng)由空載(血=0)突加額定負(fù)載時(shí)，電流Id和轉(zhuǎn)速n的動(dòng)態(tài)過程波形是怎樣的？已 知機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.05S,計(jì)算其最大動(dòng)態(tài)速降nmax和恢復(fù)時(shí)間&。1) a = U*nm/nN =15/1500=0.01 Vmi n/rB = U*im/I dm = 10/30=0.33 V/AU* n=5 V, n=U*n/ a =5/0.01=500 r/minU c=U/Ks=(E+l dRs)/K s=(Cen+l duRs)/Ks=(0.128*500+20*2)/30=3.467 V2) 在上述穩(wěn)定運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)突然失磁(=0)則電動(dòng)機(jī)無電動(dòng)轉(zhuǎn)矩，

32、轉(zhuǎn)速迅速下降到零，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很快達(dá)到飽和，要求整流裝置輸出最大電流Idm。因此，系統(tǒng)穩(wěn)定后，n=0， U=0U* i=U*m =10， Ui=U* =10Id = I dm=30AU c=ldo/Ks=(E+l dRs)/K s=(0+30*2)/30=2 V3) 在跟隨給定作用下，轉(zhuǎn)速環(huán)處于線性狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是：t n=hTsn=5*0.05=0.25sTsn=0.05s&=(h+1)/2h =6/2*25*0.052=48s-24) 空載突加額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)速有動(dòng)態(tài)降落。(p93,94) nb=2(入-z) nnTeh/T m=2*(1-0)*20*2/0.128*(0

33、.05/0.05)= 625 r/minC b=2FKT=2ld只瓦/CeTm=2*20*2*0.05/0.128*0.05=625 r/min 最大動(dòng)態(tài)速降： nmaF( Cma/Cb)* nb=81.2%*625 =507.5 r/min恢復(fù)時(shí)間：t v=8.8T=8.8*0.05=0.44s(p81 表)習(xí)題五5.8兩電平PWM逆變器主回路，采用雙極性調(diào)制時(shí)，用“ 1 ”表示上橋臂開通，“0”表示上 橋臂關(guān)斷，共有幾種開關(guān)狀態(tài)，寫出其開關(guān)函數(shù)。根據(jù)開關(guān)狀態(tài)寫出其電壓空間矢量表達(dá) 式，畫出空間電壓矢量圖。解：兩電平PWM逆變器主回路：采用雙極性調(diào)制時(shí)，忽略死區(qū)時(shí)間影響，用“T表示上橋臂開通，“0”表示下橋臂開通，逆變器輸出端電壓：UdUx寸(2Sx 1)以直流電源中點(diǎn)。'為參考點(diǎn)000p 0 n1001100100110011011110空間電壓矢量圖：5.9當(dāng)三相電壓分別為uA。、uB。、Uco，如何定義三相定子電壓空間矢量uA。、uB。、Uco 和合成矢量Us，寫出他們的表達(dá)式。解：A,B,C為定子三相繞組的軸線，定義三相電壓空間矢量：合成矢量：5.10忽略定子電阻的影響，討論定子電壓空間矢量 Us與定子磁鏈 嘰的關(guān)系，當(dāng)三相電壓Ua。、uB。、uCO為正弦對(duì)稱時(shí)，寫出電壓空間矢量 Us與定子磁鏈 嘰的表達(dá)式，畫出各自 的運(yùn)動(dòng)軌跡。解：用合成空間矢