北理工電氣傳動復(fù)習(xí)

1、特性特性 和特性和特性 有交點，并且在該交點有交點，并且在該交點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上保證對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上保證 ，而在該交點對應(yīng)，而在該交點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之下則要求的轉(zhuǎn)速之下則要求 。1.1.31.1.3電動機的機械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性電動機的機械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性( )eT n( )LT neTLTeTLT 描繪出系統(tǒng)動態(tài)特性的三要素：描繪出系統(tǒng)動態(tài)特性的三要素： 初始值、穩(wěn)態(tài)值和系統(tǒng)的機電時間常數(shù)初始值、穩(wěn)態(tài)值和系統(tǒng)的機電時間常數(shù)/mt Tsinisn nnn e（）（1.1.2424）/mt TsinisI III e （）（1.1.2525）/mt TsinisT TTT e （）（1.1.2626）

2、1.2.5 1.2.5 直流他勵電動機傳動的動態(tài)特性直流他勵電動機傳動的動態(tài)特性結(jié)論結(jié)論：閉環(huán)系統(tǒng)靜特性變硬的實質(zhì)是閉環(huán)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)作用。：閉環(huán)系統(tǒng)靜特性變硬的實質(zhì)是閉環(huán)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)作用。 圖圖3.12 3.12 閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的給定和擾動作用給定和擾動作用圖圖3.11 3.11 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開環(huán)機械特性的關(guān)系機械特性的關(guān)系3.2 3.2 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)論：結(jié)論：啟動時電流過大啟動時電流過大 系統(tǒng)靜特性變硬，在一定靜差率要求下調(diào)速范圍變寬，且系系統(tǒng)靜特性變硬，在一定靜差率要求下調(diào)速范圍變寬，且系統(tǒng)具有良好的抗擾性能。統(tǒng)具有

3、良好的抗擾性能。存在兩個問題：存在兩個問題：靜態(tài)精度和動態(tài)穩(wěn)定性之間的矛盾；啟動時電流過大。靜態(tài)精度和動態(tài)穩(wěn)定性之間的矛盾；啟動時電流過大。突加給定電壓時，由于電機慣性，轉(zhuǎn)速不能立即建立起來，轉(zhuǎn)速反突加給定電壓時，由于電機慣性，轉(zhuǎn)速不能立即建立起來，轉(zhuǎn)速反饋電壓為零，偏差電壓是穩(wěn)態(tài)工作值（饋電壓為零，偏差電壓是穩(wěn)態(tài)工作值（1+K)1+K)倍。倍。由于放大器和觸發(fā)整流裝置的慣性都很小，整流電壓會立即達(dá)到最由于放大器和觸發(fā)整流裝置的慣性都很小，整流電壓會立即達(dá)到最高值。高值。3.2 3.2 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作時，當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時，各變量在穩(wěn)態(tài)工作時，當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都

4、不飽和時，各變量之間的關(guān)系之間的關(guān)系 結(jié)論結(jié)論比例積分調(diào)節(jié)器的輸出量的穩(wěn)態(tài)值由它后面環(huán)節(jié)的比例積分調(diào)節(jié)器的輸出量的穩(wěn)態(tài)值由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。需要決定的。 0nnnnUUnniii di dLUUIIdedendLctsssUC n I RC UI RUKKK4.1 4.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器作用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器作用 使轉(zhuǎn)速跟隨給定電壓變化，達(dá)到靜態(tài)無差。使轉(zhuǎn)速跟隨給定電壓變化，達(dá)到靜態(tài)無差。 對負(fù)載變化起抗擾作用。對負(fù)載變化起抗擾作用。 其輸出限幅用于限制最大電流。其輸出限幅用于限制最大電流。電流調(diào)節(jié)器作用電流調(diào)節(jié)器作用 對內(nèi)環(huán)內(nèi)擾動

5、起及時抗擾作用。對內(nèi)環(huán)內(nèi)擾動起及時抗擾作用。 保證系統(tǒng)在允許的最大電流下恒流啟動。保證系統(tǒng)在允許的最大電流下恒流啟動。 調(diào)節(jié)電流，使電流跟隨其給定電壓變化。調(diào)節(jié)電流，使電流跟隨其給定電壓變化。 當(dāng)電機過載甚至于堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，從而起到快速當(dāng)電機過載甚至于堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護(hù)作用。的安全保護(hù)作用。 其輸出限幅值用來限制其輸出限幅值用來限制 minmin 和和 minmin ，防止丟脈沖、逆變失敗。，防止丟脈沖、逆變失敗。 4.2 4.2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性（1 1）既便于分析計算，又有明確物理）既便于

6、分析計算，又有明確物理概念的簡便實用的方法概念的簡便實用的方法工程設(shè)計法工程設(shè)計法（2 2）工程設(shè)計法思路）工程設(shè)計法思路（3 3）振蕩指標(biāo)法）振蕩指標(biāo)法調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計法介紹調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計法介紹 開環(huán)傳函開環(huán)傳函 W(s) （K) b( c)a(s)為實際系統(tǒng)傳函，為實際系統(tǒng)傳函，W Wb b(s)(s)為等效系統(tǒng)傳函。若按等效系為等效系統(tǒng)傳函。若按等效系統(tǒng)設(shè)計的系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性要求，實際系統(tǒng)的穩(wěn)定性將更好。統(tǒng)設(shè)計的系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性要求，實際系統(tǒng)的穩(wěn)定性將更好。結(jié)論結(jié)論：低頻段大慣性環(huán)節(jié)在作動態(tài)性能分析和設(shè)計時，可以：低頻段大慣性環(huán)節(jié)在作動態(tài)性能分析和設(shè)計時，可以近似看成積分環(huán)節(jié)，但考慮穩(wěn)態(tài)精

7、度時，仍應(yīng)采用原來的傳近似看成積分環(huán)節(jié)，但考慮穩(wěn)態(tài)精度時，仍應(yīng)采用原來的傳函。函。c16.2 6.2 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計法調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計法1 1. .什么叫制動狀態(tài)什么叫制動狀態(tài)? ? 什么叫電動狀態(tài)什么叫電動狀態(tài)? ? 2 2. .電氣傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行時電磁轉(zhuǎn)矩的值由什么決定？電氣傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行時電磁轉(zhuǎn)矩的值由什么決定？3.3.如何判斷電氣傳動系統(tǒng)是否能穩(wěn)定運行？如何判斷電氣傳動系統(tǒng)是否能穩(wěn)定運行？4.4.電氣傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性由哪三要素決定？寫出動態(tài)方電氣傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性由哪三要素決定？寫出動態(tài)方程式，寫出制動過程轉(zhuǎn)速隨時間變化的動態(tài)特性方程程式，寫出制動過程轉(zhuǎn)速隨時間變化的動態(tài)特性方

8、程式。式。5 5. .他勵直流電機額定參數(shù)為他勵直流電機額定參數(shù)為220220V V、40A40A、1000r/min1000r/min，電樞電樞電阻電阻R Ra a=0.5=0.5。電動機帶反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，負(fù)載為額電動機帶反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，負(fù)載為額定負(fù)載。電動機原來以定負(fù)載。電動機原來以10001000r/minr/min運行，現(xiàn)在要求在運行，現(xiàn)在要求在300300r/minr/min的速度穩(wěn)定運行，分別求出不同實現(xiàn)方法及其的速度穩(wěn)定運行，分別求出不同實現(xiàn)方法及其機械特性的表達(dá)式。機械特性的表達(dá)式。 如果負(fù)載為如果負(fù)載為50%50%額定負(fù)載，分別求出不同實現(xiàn)方法及額定負(fù)載，分別求出不同實現(xiàn)

9、方法及其機械特性的表達(dá)式。其機械特性的表達(dá)式。 如果要求在如果要求在500500r/minr/min的速度穩(wěn)定運行，分別求出不的速度穩(wěn)定運行，分別求出不同實現(xiàn)方法及其機械特性的表達(dá)式。同實現(xiàn)方法及其機械特性的表達(dá)式。 如果要求在如果要求在500500r/minr/min的速度穩(wěn)速下降運行，分別求的速度穩(wěn)速下降運行，分別求出不同實現(xiàn)方法及其機械特性的表達(dá)式。出不同實現(xiàn)方法及其機械特性的表達(dá)式。作作 業(yè)業(yè) 1 1. .晶閘管脈沖相位控制傳動系統(tǒng)（晶閘管脈沖相位控制傳動系統(tǒng)（V-MV-M）的機械特性在電的機械特性在電流連續(xù)時和電流斷續(xù)時各有什么特點？流連續(xù)時和電流斷續(xù)時各有什么特點？ 2 2. .晶

10、閘管脈沖相位控制傳動可逆系統(tǒng)為什么由兩組整流電晶閘管脈沖相位控制傳動可逆系統(tǒng)為什么由兩組整流電源組成？源組成？ 3 3. .什么叫可逆系統(tǒng)的環(huán)流？環(huán)流有哪幾種？環(huán)流是如何產(chǎn)什么叫可逆系統(tǒng)的環(huán)流？環(huán)流有哪幾種？環(huán)流是如何產(chǎn)生的？生的？ 4 4. .可逆系統(tǒng)的環(huán)流有什么優(yōu)點和缺點？可逆系統(tǒng)的環(huán)流有什么優(yōu)點和缺點？ 5 5. .畫出有環(huán)流可逆系統(tǒng)的機械特性。畫出有環(huán)流可逆系統(tǒng)的機械特性。 6 6. .畫出晶閘管脈沖相位控制傳動系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。畫出晶閘管脈沖相位控制傳動系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題3 3已知參數(shù)：已知參數(shù)：電動機：電動機：1010KWKW、220V220V、55A55A、100

11、0r/min1000r/min、0.50.5 ，變流器：變流器： Ks = 44 Ks = 44 ，VMVM系統(tǒng)電樞回路總電阻系統(tǒng)電樞回路總電阻 R = 1.0 R = 1.0 測速發(fā)電機：測速發(fā)電機：23.123.1W W、110V110V、0.21A0.21A、1900r/min1900r/min要求：要求：D = 10 D = 10 、S S 5% 5%1 1. .設(shè)計帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)（圖設(shè)計帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)（圖2.452.45）的調(diào)節(jié)器參）的調(diào)節(jié)器參數(shù)和電流截止環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓管參數(shù)。數(shù)和電流截止環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓管參數(shù)。2 2. .分別分析單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)（圖分別分

12、析單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)（圖2.362.36）電網(wǎng)擾動（電壓增大）時）電網(wǎng)擾動（電壓增大）時和勵磁電流擾動（勵磁電流減?。r系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。和勵磁電流擾動（勵磁電流減小）時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。3 3. .比例調(diào)節(jié)器構(gòu)成的轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)為什么有靜差？比例調(diào)節(jié)器構(gòu)成的轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)為什么有靜差？復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題5 5 1.1.采用工程設(shè)計法作動態(tài)設(shè)計時，如何確定校正后開環(huán)傳函采用工程設(shè)計法作動態(tài)設(shè)計時，如何確定校正后開環(huán)傳函是典型是典型I I型還是典型型還是典型IIII型。型。2 2. .小慣性環(huán)節(jié)和大慣性環(huán)節(jié)近似處理的條件和方法是什么？小慣性環(huán)節(jié)和大慣性環(huán)節(jié)近似處理的條件和方法是什么？3 3.

13、 .如何計算轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)啟動時間和超調(diào)量？如何計算轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)啟動時間和超調(diào)量？4.4.什么叫工程設(shè)計法？工程設(shè)計法和頻率特性法有什么區(qū)別？什么叫工程設(shè)計法？工程設(shè)計法和頻率特性法有什么區(qū)別？5.5.工程設(shè)計法的思路是什么？寫出工程設(shè)計法作調(diào)節(jié)器工程設(shè)計法的思路是什么？寫出工程設(shè)計法作調(diào)節(jié)器設(shè)計的步驟。設(shè)計的步驟。6.6.調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能指標(biāo)有哪些？調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能指標(biāo)有哪些？7.7.某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型型系統(tǒng)。已知時間常型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)數(shù)T=0.1sT=0.1s，要求階躍響應(yīng)超調(diào)量，要求階躍響應(yīng)超調(diào)量1010。求系統(tǒng)的。求系統(tǒng)的

14、開環(huán)增益開環(huán)增益K K，并計算調(diào)節(jié)時間，并計算調(diào)節(jié)時間t ts s和上升時間和上升時間t tr r。如果要。如果要求上升時間小于求上升時間小于0.25s0.25s，則，則K K和和。復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題5 58. 8. 已知一個由三相橋式晶閘管電路供電的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)已知一個由三相橋式晶閘管電路供電的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，電機的參數(shù)為調(diào)速系統(tǒng)，電機的參數(shù)為60kW,220V,305A,1000r/min,C60kW,220V,305A,1000r/min,Ce e=0.2V/(r/min),=0.2V/(r/min),過載倍過載倍數(shù)數(shù)=1.5=1.5；電路其余參數(shù)為；電路其余參數(shù)為R= 0.

15、18R= 0.18，K Ks s =30 =30，T T1 1=0.012s=0.012s，T Tm m=0.12s=0.12s，T T0i0i=0.0025s=0.0025s，T T0n0n=0.014s=0.014s，額定轉(zhuǎn)，額定轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速給定電壓為速時轉(zhuǎn)速給定電壓為15V15V，調(diào)節(jié)器限幅電壓為，調(diào)節(jié)器限幅電壓為12V12V。 （1 1）確定電流反饋系數(shù)）確定電流反饋系數(shù)i i和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)n n。 （2 2）系統(tǒng)要求靜態(tài)無差，動態(tài)電流超調(diào)量）系統(tǒng)要求靜態(tài)無差，動態(tài)電流超調(diào)量i i55，空載，空載啟動到額定轉(zhuǎn)速的超調(diào)量啟動到額定轉(zhuǎn)速的超調(diào)量n n1212，試設(shè)計電流和轉(zhuǎn)速，

16、試設(shè)計電流和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)。設(shè)輸入電阻調(diào)節(jié)器的參數(shù)。設(shè)輸入電阻R R0 0=20k=20k。 （3 3）計算空載啟動到額定轉(zhuǎn)速的時間。）計算空載啟動到額定轉(zhuǎn)速的時間。 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題5 5 推導(dǎo)得推導(dǎo)得： 23()ssensrUsTpR060/2snnp圖圖7.1 7.1 恒壓頻比控制時變頻調(diào)速的機械特性恒壓頻比控制時變頻調(diào)速的機械特性0602snnsnsp23(/)ersnssT RspU(7.3)結(jié)論結(jié)論：s s很小時，在恒壓頻比條件下改變頻率時，很小時，在恒壓頻比條件下改變頻率時，機械特性基本上是一族平行的直線。機械特性基本上是一族平行的直線。7.1.1 7.1.1 電壓頻率協(xié)調(diào)

17、控制的機械特性電壓頻率協(xié)調(diào)控制的機械特性分析最大轉(zhuǎn)矩分析最大轉(zhuǎn)矩由式由式可以得到可以得到結(jié)論：結(jié)論：最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 是隨著是隨著 的降低而減小的。頻率的降低而減小的。頻率 很低時，很低時， 太小將限制調(diào)速系統(tǒng)的帶負(fù)載能力。太小將限制調(diào)速系統(tǒng)的帶負(fù)載能力。 222032()semssmUTRRX2222222331()22() ()()()snnsemSsssssssrsrSSU ppUTRRRRLLLL 圖圖7.1 7.1 恒壓頻比控制時變頻調(diào)速的機械特性恒壓頻比控制時變頻調(diào)速的機械特性emTsemT(7.4)7.1.1 7.1.1 電壓頻率協(xié)調(diào)控制的機械特性電壓頻率協(xié)調(diào)控制的機械特性s結(jié)論

18、：結(jié)論：對于一定的對于一定的 電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率成比例，亦即這一電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率成比例，亦即這一段機械特性近似為一條直線。段機械特性近似為一條直線。分析式分析式( (7.5)7.5)23()ssensrEsTpR/ssE在恒在恒控制時控制時當(dāng)當(dāng)s s很小時，機械特性基本上是一族平行的直線很小時，機械特性基本上是一族平行的直線7.1.1 7.1.1 電壓頻率協(xié)調(diào)控制的機械特性電壓頻率協(xié)調(diào)控制的機械特性實現(xiàn)轉(zhuǎn)差頻率控制的另一個條件是實現(xiàn)轉(zhuǎn)差頻率控制的另一個條件是 很小。很小。根據(jù)根據(jù)可求得：可求得：rrslmrrRRLLslrmsrRsL第二個條件變?yōu)榈诙€條件變?yōu)?綜上所述，綜上所述，是是 1 1. .保持氣隙磁通保持氣隙磁通 m恒定。恒定。 2 2. .保證保證 slslmslslm(7.9)(7.9)7.1.2 7.1.2 轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析一條機械特性分析一條機械特性222223()()()ssrenssrssrUsRTpsRRsLL23()ssensrUsTpR22223/()(/ )nsressrssrpU RsTLLRRs結(jié)論結(jié)論：即：即s s很小時，轉(zhuǎn)矩近似與成很小時，轉(zhuǎn)矩近似與成s s正比，機械特性是一段直線。正比，機械特性是一段直線。7.1.2 7.1.2 轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)