電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)-阮毅-陳伯時(shí)課后答案包括思考題和課后習(xí)題

/電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)〔阮毅陳伯時(shí)課后答案包括思考題和課后習(xí)題第2章2-1直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點(diǎn)？答：調(diào)壓調(diào)速.弱磁調(diào)速.轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速.變頻調(diào)速。特點(diǎn)略。2-2簡(jiǎn)述直流PWM變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。答：直流PWM變換器基本結(jié)構(gòu)如圖.包括IGBT和續(xù)流二極管。三相交流電經(jīng)過(guò)整流濾波后送往直流PWM變換器.通過(guò)改變直流PWM變換器中IGBT的控制脈沖占空比.來(lái)調(diào)節(jié)直流PWM變換器輸出電壓大小.二極管起續(xù)流作用。2-3直流PWM變換器輸出電壓的特征是什么？答：脈動(dòng)直流電壓。2=4為什么直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)比V-M系統(tǒng)能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)性能？答：直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流PWM變換器的時(shí)間常數(shù)Ts等于其IGBT控制脈沖周期〔1/fc.而晶閘管整流裝置的時(shí)間常數(shù)Ts通常取其最大失控時(shí)間的一半〔1/〔2mf。因fc通常為kHz級(jí).而f通常為工頻〔50或60Hz為一周內(nèi).m整流電壓的脈波數(shù).通常也不會(huì)超過(guò)20.故直流PWM變換器時(shí)間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時(shí)間常數(shù)更小.從而響應(yīng)更快.動(dòng)態(tài)性能更好。2=5在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中.當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止不動(dòng)時(shí).電樞兩端是否還有電壓？電路中是否還有電流？為什么？答：電樞兩端還有電壓.因?yàn)樵谥绷髅}寬調(diào)速系統(tǒng)中.電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓僅取決于直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流.因?yàn)殡姌须妷汉碗姌须娮璧拇嬖凇?-6直流PWM變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會(huì)產(chǎn)生什么后果？答：為電動(dòng)機(jī)提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會(huì)使電動(dòng)機(jī)在電樞電壓瞬時(shí)值為零時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓。2-7直流PWM變換器的開(kāi)關(guān)頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因?yàn)槿糸_(kāi)關(guān)頻率非常高.當(dāng)給直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí).有可能導(dǎo)致電樞電流還未上升至負(fù)載電流時(shí).就已經(jīng)開(kāi)始下降了.從而導(dǎo)致平均電流總小于負(fù)載電流.電機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。2-8泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何抑制？答：泵升電壓是當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作于回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí).由于二極管整流器的單向?qū)щ娦?使得電動(dòng)機(jī)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^(guò)整流裝置反饋回交流電網(wǎng).而只能向?yàn)V波電容充電.造成電容兩端電壓升高。泵升電壓過(guò)大將導(dǎo)致電力電子開(kāi)關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理選擇濾波電容的容量.或采用泵升電壓限制電路。2-9在晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中.為什么轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而降低？答：負(fù)載增加意味著負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大.電機(jī)減速.并且在減速過(guò)程中.反電動(dòng)勢(shì)減小.于是電樞電流增大.從而使電磁轉(zhuǎn)矩增加.達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡.電機(jī)不再減速.保持穩(wěn)定。故負(fù)載增加.穩(wěn)態(tài)時(shí).電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)較增加之前降低。2-10靜差率和調(diào)速范圍有何關(guān)系？靜差率和機(jī)械特性硬度是一回事嗎？舉個(gè)例子。答：D=〔nN/△n〔s/〔1-s。靜差率是用來(lái)衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的.而機(jī)械特性硬度是用來(lái)衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的降落的。2-11調(diào)速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關(guān)系？為什么必須同時(shí)提才有意義？答：D=〔nN/△n〔s/〔1-s。因?yàn)槿糁豢紤]減小最小靜差率.則在一定靜態(tài)速降下.允許的調(diào)速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調(diào)速范圍.則在一定靜態(tài)速降下.允許的最小轉(zhuǎn)差率又大得不能滿足要求。因此必須同時(shí)提才有意義。2-12轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？改變給定電壓能否改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？為什么？如果給定電壓不變.調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)是否能夠改變轉(zhuǎn)速？為什么？如果測(cè)速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁發(fā)生了變化.系統(tǒng)有無(wú)克服這種干擾的能力？〔已驗(yàn)證答：轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)〔由轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置和電壓放大器構(gòu)成.可獲得比開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性.從而保證在一定靜差率下.能夠提高調(diào)速范圍。改變給定電壓能改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖兘o定電壓則改變實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋電壓與給定電壓的偏差.從而改變電力電子變換器的輸出電壓.即改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓.改變了轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)而不改變給定電壓能改變轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖冝D(zhuǎn)速反饋系數(shù)則改變實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋電壓.而給定電壓不變.則電壓偏差改變.從而電力電子變換器輸出電壓改變.即電動(dòng)機(jī)電樞電壓改變.轉(zhuǎn)速改變。若測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化.則反饋電壓發(fā)生變化.當(dāng)給定電壓一定時(shí).則電壓偏差發(fā)生變化.從而轉(zhuǎn)速改變。故系統(tǒng)無(wú)克服測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化干擾的能力。2-13為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無(wú)靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中.當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓△U=0時(shí).調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少？它決定于哪些因素？答：因?yàn)榉e分調(diào)節(jié)器能在電壓偏差為零時(shí)仍有穩(wěn)定的控制電壓輸出.從而克服了比例調(diào)節(jié)器必須要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一比例控制的調(diào)速系統(tǒng)存在靜差的根本原因。當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為零時(shí).調(diào)節(jié)器輸出電壓應(yīng)為一個(gè)恒定的積分終值。它取決于輸入偏差量在積分時(shí)間內(nèi)的積累.以及積分調(diào)節(jié)器的限幅值。2-14在無(wú)靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中.轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測(cè)速發(fā)電機(jī)精度的影響？為什么？答：仍然受影響。因?yàn)闊o(wú)靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)誤差為零.因此若給點(diǎn)電源發(fā)生偏移.或者測(cè)速發(fā)電機(jī)精度受到影響而使反饋電壓發(fā)生改變.系統(tǒng)仍會(huì)認(rèn)為是給定或轉(zhuǎn)速發(fā)生改變.從而改變轉(zhuǎn)速.以達(dá)到電壓偏差為零。2-15在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中.當(dāng)下列參數(shù)發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用？為什么？〔已驗(yàn)證〔1放大器的放大系數(shù)Kp?！?供電電網(wǎng)電壓Ud?！?電樞電阻Ra?！?電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流If。〔5轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。答：〔1有。假設(shè)Kp減小.則控制電壓減小.則電力電子變換器輸出減小.則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降；而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降.則反饋電壓減小.則偏差電壓增大.則控制電壓增大.則轉(zhuǎn)速上升?！?有。不解釋?！?有。不解釋?！?有。不解釋?！?沒(méi)有。不解釋。2-16在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中.突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài).此時(shí)晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較之負(fù)載變化前是增加、減少還是不變？在無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)中.突加負(fù)載后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速n和整流裝置的輸出電壓Ud是增加、減少還是不變？〔已驗(yàn)證答：〔1Ud減小。因負(fù)載減小.轉(zhuǎn)速上升.反饋電壓增加.給定電壓一定.偏差電壓減小.控制電壓減小.故輸出電壓減小?！?n不變.Ud增加。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓.故不變；略。2-17閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些基本特征？它能減少或消除轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差的實(shí)質(zhì)是什么？一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的2-1簡(jiǎn)述直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。答：直流調(diào)速系統(tǒng)常以〔調(diào)壓調(diào)速為主.必要時(shí)輔以〔弱磁調(diào)速.以〔擴(kuò)大調(diào)速范圍.實(shí)現(xiàn)〔額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速。2-2直流調(diào)壓調(diào)速主要方案有〔G-M調(diào)速系統(tǒng).V-M調(diào)速系統(tǒng).直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。2-3V-M調(diào)速系統(tǒng)的電流脈動(dòng)和斷續(xù)是如何形成的？如何抑制電流脈動(dòng)？11-12答：整流器輸出電壓大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí).電感儲(chǔ)能.電流上升.整流器輸出電壓小于反電動(dòng)勢(shì)時(shí).電感放能.電流下降。整流器輸出電壓為脈動(dòng)電壓.時(shí)而大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)而小于.從而導(dǎo)致了電流脈動(dòng)。當(dāng)電感較小或電動(dòng)機(jī)輕載時(shí).電流上升階段電感儲(chǔ)能不夠大.從而導(dǎo)致當(dāng)電流下降時(shí).電感已放能完畢、電流已衰減至零.而下一個(gè)相卻尚未觸發(fā).于是形成電流斷續(xù)。2-4看P14圖簡(jiǎn)述V-M調(diào)速系統(tǒng)的最大失控時(shí)間。14答：t1時(shí)刻某一對(duì)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通.觸發(fā)延遲角為α1.在t2>t1時(shí)刻.控制電壓發(fā)生變化.但此時(shí)晶閘管已導(dǎo)通.故控制電壓的變化對(duì)它已不起作用.只有等到下一個(gè)自然換向點(diǎn)t3時(shí)刻到來(lái)時(shí).控制電壓才能將正在承受正電壓的另一對(duì)晶閘管在觸發(fā)延遲角α2后導(dǎo)通。t3-t2即為失控時(shí)間.最大失控時(shí)間即為考慮t2=t1時(shí)的失控時(shí)間。2-5簡(jiǎn)述V-M調(diào)速系統(tǒng)存在的問(wèn)題。16答：整流器晶閘管的單向?qū)щ娦詫?dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的不可逆行性。整流器晶閘管對(duì)過(guò)電壓過(guò)電流的敏感性導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行不可靠性。整流器晶閘管基于對(duì)其門(mén)極的移相觸發(fā)控制的可控性導(dǎo)致的低功率因數(shù)性。2-6簡(jiǎn)述不可逆PWM變換器〔無(wú)制動(dòng)電流通路與有制動(dòng)電流通路各個(gè)工作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和電流通路。17-182-7調(diào)速時(shí)一般以電動(dòng)機(jī)的〔額定轉(zhuǎn)速作為最高轉(zhuǎn)速。2-8〔調(diào)速范圍和〔靜差率合稱調(diào)速系統(tǒng)的〔穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。2-8一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍.是指〔在最低轉(zhuǎn)速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。2-9簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)。答：在閉環(huán)系統(tǒng)中.每增加〔或減少一點(diǎn)負(fù)載.就相應(yīng)地提高〔或降低一點(diǎn)電樞電壓.使電動(dòng)機(jī)在新的機(jī)械特性下工作。因此閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)上就是無(wú)數(shù)開(kāi)環(huán)機(jī)械特性上各取一個(gè)相應(yīng)的工作點(diǎn)連接而成的。2-10簡(jiǎn)述比例反饋控制的規(guī)律。答：比例控制的反饋控制系統(tǒng)是〔被調(diào)量有靜差的控制系統(tǒng)；反饋控制系統(tǒng)的作用是〔抵抗前向通道的擾動(dòng).服從給定；反饋系統(tǒng)的精度依賴于〔給定和反饋檢測(cè)的精度。2-11簡(jiǎn)述積分控制規(guī)律答：積分控制可以使系統(tǒng)在無(wú)靜差的情況下保持恒速運(yùn)行.實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速。2-12比例調(diào)節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器有何不同？答：比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于〔輸入偏差的現(xiàn)狀.而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了〔輸入偏差量的全部歷史2-13簡(jiǎn)述比例積分控制規(guī)律。答：比例部分能〔迅速響應(yīng)控制作用.積分部分則〔最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。2-14微機(jī)控制的調(diào)速系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？答：〔信號(hào)離散化.信息數(shù)字化。2-15旋轉(zhuǎn)編碼器分為哪幾種？各有什么特點(diǎn)？答：絕對(duì)式編碼器：常用語(yǔ)檢測(cè)轉(zhuǎn)角信號(hào).若需要轉(zhuǎn)速信號(hào).應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)角微分。增量式編碼器：可直接檢測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)。2-16數(shù)字測(cè)速方法有哪些精度指標(biāo)？答：〔分辨率.測(cè)速誤差率。2-17采用旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測(cè)速方法有〔M.T.M/T。高低全2-18為什么積分需限幅？答：若沒(méi)有積分限幅.積分項(xiàng)可能很大.將產(chǎn)生較大的退飽和超調(diào)。2-19簡(jiǎn)述帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性的特點(diǎn)。答：電流負(fù)反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻KpKsR.導(dǎo)致當(dāng)Id=Idcr時(shí).機(jī)械特性急劇下垂；比較電壓Ucom與給定電壓Un*作用一致.相當(dāng)于把理想空載轉(zhuǎn)速提高到n0`=<KpKs<Un*+Ucom>>/<Ce<1+K>>。二、公式和特性1.整流電壓平均值：Ud0=<m/π>Umsin<m/π>cosα〔Um/m_單相全波/三相半波/三相全波_√2U2/√2U2/√6U2/2/3/62.V-M調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性方程：n=<Ud0-IdR>/Ce3.晶閘管整流器最大失控時(shí)間：Tsmax=1/mf4.調(diào)速范圍定義式：D=nmax/nmin5.靜差率定義式：s=△n/n6.閉環(huán)靜特性與開(kāi)環(huán)靜特性：ncl=<Ud0cl-IdR>/Ce=<KpKsUn*-IdR>/<Ce<1+K>>nop=<Ud0op-IdR>/Ce=<KpKsUn*-IdR>/Ce7.調(diào)速范圍.靜差率和額定速降之間的關(guān)系式〔開(kāi)環(huán)和閉環(huán)：D_=<nN/△n_><s/<1-s>>〔△ncl=△nop/<1+K>8.轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的K定義式及表達(dá)式：K=KpKsα/Ce9.臨界開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Kcr=<Tm<Tl+Ts>+Ts^2>/<TlTs><K〔Tl=L/R|Tm=<<GD^2>R>/<375CeCm>10.各種數(shù)字測(cè)速方法其分辨率和測(cè)速誤差率表達(dá)式：nM=<60M1>/<ZTc>|QM=60/<ZTc>|δM=1/M1|nT=<60f0>/<ZM2>|QT=<Zn^2>/<60f0-Zn>|δT=1/<M2-1>|nMT=<60f0M1>/<ZM2>=nT?M1|QMT=60/<ZTc>=QM|δMT=｛低速—>δT|高速—>δM|11.連續(xù)式PI算式：?u<t>=Kpe<t>+<1/τ>∫<0_t>e<t>dt12.位置式PI算式：u<k>=Kpe<k>+<Tsam/τ>∑<i=0_k>e<i>13.增量式PI算式：△u<k>=u<k>-u<k-1>=Kp<e<k>-e<k-1>>+<Tsam/τ>e<k>1.V-M調(diào)速-系統(tǒng)原理圖：2.〔無(wú)制動(dòng)和有制動(dòng)直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)-電路原理圖：3.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：5.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：6.帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)各工作狀態(tài)下的電壓和電流波形：2.帶電流截止負(fù)反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜特性：第3章三、思考題3-1在恒流起動(dòng)過(guò)程中.電樞電流能否達(dá)到最大值Idm？為什么？答：不能。因?yàn)楹懔魃龠^(guò)程中.電流閉環(huán)調(diào)節(jié)的擾動(dòng)是電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì).是一個(gè)線性漸增的斜坡擾動(dòng)量.而電流閉環(huán)采用的PI調(diào)節(jié)器對(duì)斜坡擾動(dòng)無(wú)法消除靜差.故Id略低于Idm。3-2由于機(jī)械原因.造成轉(zhuǎn)軸堵死.分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)?！参打?yàn)證答：電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)速恒為零.在一定的給定下.偏差電壓相當(dāng)大.從而使ASR迅速達(dá)到飽和.又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由于轉(zhuǎn)軸堵死無(wú)法提升.故ACR無(wú)法退飽和.因此系統(tǒng)處于ASR飽和狀態(tài)。3-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中.給定電壓Un*不變.增加轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)α.系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓Un和實(shí)際轉(zhuǎn)速n是增加、減小還是不變？〔已驗(yàn)證答：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α增加.則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un增加.給定電壓Un*.則轉(zhuǎn)速偏差電壓減小.則ASR給定電壓Ui*減小.則控制電壓Uc減小.則轉(zhuǎn)速n減??；轉(zhuǎn)速n減小.則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un減小.直到轉(zhuǎn)速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速反饋電壓Un不變.且實(shí)際轉(zhuǎn)速n減小。3-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時(shí).遇到下列情況會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？〔未通過(guò)驗(yàn)證.求姐〔1電流反饋極性接反?！?轉(zhuǎn)速極性接反。答：〔1由于電流環(huán)的正反饋?zhàn)饔?電樞電流將持續(xù)上升.轉(zhuǎn)速上升飛快.電動(dòng)機(jī)飛車(chē)?！?由于轉(zhuǎn)速環(huán)的正反饋?zhàn)饔?ACR無(wú)法退飽和.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù)恒流上升。3-5某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng).ASR、均采用PI調(diào)節(jié)器.ACR調(diào)試中怎樣才能做到Uim*=6V時(shí).Idm=20A；如欲使Un*=10V時(shí).n=1000rpm.應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？答：〔1調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)β=0.3；〔2調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=0.01。3-6在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中.若要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速.應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)Kn行不行？〔==|||改變電力電子變換器的放大倍數(shù)Ks行不行？改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α行不行？若要改變電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流.應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的什么參數(shù)？答：通常可以調(diào)節(jié)給定電壓。改變Kn和Ks都不行.因?yàn)檗D(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對(duì)前向通道內(nèi)的階躍擾動(dòng)均有能力克服。也可以改變?chǔ)?但目的通常是為了獲得更理想的機(jī)械特性。若要改變堵轉(zhuǎn)電流.應(yīng)調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)β。3-7轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí).兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么？答：輸入偏差電壓皆是零。因?yàn)橄到y(tǒng)無(wú)靜差。則ASR輸出電壓Ui*=Ui=βId=βIdL；ACR輸出電壓Uc=Ud0/Ks=見(jiàn)P62。3-8在雙閉環(huán)系統(tǒng)中.若速度調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器.或電流調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器.對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答：速度調(diào)節(jié)器對(duì)階躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/〔1+Kn.或電流調(diào)節(jié)器對(duì)階躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/〔1+Kc.而對(duì)斜坡擾動(dòng)的靜差變得更大。3-9從下述五個(gè)方面來(lái)比較轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)：〔1調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。〔2動(dòng)態(tài)限流性能。〔3起動(dòng)的快速性?！?抗負(fù)載擾動(dòng)的性能?！?抗電源電壓波動(dòng)的性能。答：3-10根據(jù)ASR和ACR的作用.回答〔均為PIR〔已驗(yàn)證：〔1雙閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行中.如果電流反饋信號(hào)線斷開(kāi).系統(tǒng)仍能正常工作嗎？〔2雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí).若電動(dòng)機(jī)突然失磁.最終電動(dòng)機(jī)會(huì)飛車(chē)嗎？答：〔1穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速不變.電流減小。〔2不會(huì)飛車(chē).而是停轉(zhuǎn)。一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的3-1為了實(shí)現(xiàn)〔電流的實(shí)時(shí)控制和快速跟隨.希望電流調(diào)節(jié)器〔不要進(jìn)入飽和狀態(tài).因此.對(duì)于靜特性來(lái)說(shuō).只有〔轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和與不飽和兩種情況。3-2當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和且穩(wěn)態(tài)時(shí).它們的輸入偏差電壓分別為〔0。3-3當(dāng)ASR輸出〔達(dá)到限幅值Uim*.轉(zhuǎn)速外環(huán)呈〔開(kāi)環(huán)狀態(tài).轉(zhuǎn)速變化對(duì)轉(zhuǎn)速環(huán)〔不會(huì)產(chǎn)生影響.雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)〔電流無(wú)靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時(shí).Id〔=Idm。3-4電流限幅值Idm取決于〔電動(dòng)機(jī)的容許過(guò)載能力和系統(tǒng)要求的最大加速度。3-5簡(jiǎn)述采用兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)外閉環(huán)的效果。答：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差.此時(shí)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到Idm時(shí).對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為飽和輸出Uim*.此時(shí)電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用.系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差.起到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)作用。3-6簡(jiǎn)述ASR的退飽和條件。答：當(dāng)ASR處于飽和狀態(tài)時(shí).若實(shí)際轉(zhuǎn)速大于給定轉(zhuǎn)速.則反饋電壓大于給定電壓.使偏差電壓小于零.則ASR反向積分.從而退飽和.返回線性調(diào)節(jié)狀態(tài)。3-7簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速電流負(fù)反饋控制電流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程。633-8簡(jiǎn)述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)?！诧柡头蔷€性控制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制3-9雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的抗擾性能主要包括〔抗負(fù)載擾動(dòng)；抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。3-10簡(jiǎn)述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用。答：作為主導(dǎo)調(diào)節(jié)器.在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中.使轉(zhuǎn)速快速跟隨給定電壓變化.穩(wěn)態(tài)時(shí)減小轉(zhuǎn)速誤差.采用PIR可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。對(duì)負(fù)載變化其抗擾作用。其輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)允許最大電流。3-11簡(jiǎn)述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中電流調(diào)節(jié)器的作用。答：作為內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器.在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過(guò)程中.使電流緊緊跟隨給定電流變化。對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用。在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中.保證獲得電動(dòng)機(jī)最大允許電流.從而加快動(dòng)態(tài)過(guò)程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載或堵轉(zhuǎn)時(shí).限制電樞電流最大值.起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失.系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。二、公式和特性1.P62穩(wěn)態(tài)時(shí)：Un*=Un=αn=αn0Ui*=Ui=βId=βIdLUc=Ud0/Ks=<Cen+IdR>/Ks=<Ce<Un*/α>+IdR>/Ks2.轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：α=Un*m/nm3.電流反饋系數(shù)：β=Ui*m/Idm1.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：2.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：3.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.時(shí)間最優(yōu)的理想過(guò)渡過(guò)程：2.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性：第4章一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的4-1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)中當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止時(shí).電樞電壓瞬時(shí)值〔零.是〔正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓.故〔電流也是交變的.稱為〔高頻微振電流.其平均值為〔.不能產(chǎn)生〔平均轉(zhuǎn)矩。4-2高頻微振電流對(duì)電機(jī)有何影響？答：消除電機(jī)正反向時(shí)的靜摩擦死區(qū).起動(dòng)力潤(rùn)滑作用。同時(shí)也增大了電機(jī)的損耗。二、公式和特性1.雙極式控制可逆PWM變換器輸出電壓平均值：Ud=<2ton/T-1>Us1.調(diào)速系統(tǒng)四象限運(yùn)行-示意圖：2.橋式可逆PWM變換器電路-原理圖：3.橋式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)主電路-原理圖：第5章5-1對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載.為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大？電機(jī)機(jī)械特性越軟調(diào)速范圍越大嗎？答：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時(shí).普通籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速時(shí)的穩(wěn)定工作范圍為0<s<sm.sm本來(lái)就不大.因此調(diào)速范圍也不大。降壓調(diào)速時(shí).機(jī)械特性變軟.但sm不變.故調(diào)速范圍不變。5-2異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí).為何要電壓協(xié)調(diào)控制？在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi).保持電壓恒定是否可行？為何在基頻以下時(shí).采用恒壓頻比控制.而在基頻以上保持電壓恒定？答：因?yàn)槎ㄗ与妷侯l率變化時(shí).將導(dǎo)致氣隙磁通變化.影響電動(dòng)機(jī)工作。在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi).若保持電壓恒定.則在基頻以上時(shí).氣隙磁通將減少.電動(dòng)機(jī)將出力不足；而在基頻以下時(shí).氣隙磁通將增加.由于磁路飽和.勵(lì)磁電流將過(guò)大.電動(dòng)機(jī)將遭到破壞。因此保持電壓恒定不可行。在基頻以下時(shí).若保持電壓不變.則氣隙磁通增加.由于磁路飽和.將使勵(lì)磁電流過(guò)大.破壞電動(dòng)機(jī).故應(yīng)保持氣隙磁通不變.即保持壓頻比不變.即采用恒壓頻比控制；而在基頻以上時(shí).受繞組絕緣耐壓和磁路飽和的限制.電壓不能隨之升高.故保持電壓恒定。5-3異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí).基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式？為什么？所謂恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式.是否指輸出功率或轉(zhuǎn)矩恒定？若不是.那么恒功率和恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速究竟是指什么？答：在基頻以下調(diào)速.采用恒壓頻比控制.則磁通保持恒定.又額定電流不變.故允許輸出轉(zhuǎn)矩恒定.因此屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。在基頻以下調(diào)速.采用恒電壓控制.則在基頻以上隨轉(zhuǎn)速的升高.磁通將減少.又額定電流不變.故允許輸出轉(zhuǎn)矩減小.因此允許輸出功率基本保持不變.屬于恒功率調(diào)速方式。恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式并不是指輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩恒定.而是額定電流下允許輸出的功率或允許輸出的轉(zhuǎn)矩恒定。5-4基頻以下調(diào)速可以是恒壓頻比控制.恒定子磁通φms、恒氣隙磁通φm和恒轉(zhuǎn)子磁通φmr的控制方式.從機(jī)械特性和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面分析與比較四種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：恒壓頻比控制最容易實(shí)現(xiàn).其機(jī)械特性基本上是平行下移.硬度也較好.能滿足一般調(diào)速要求.低速時(shí)需適當(dāng)提高定子電壓.以近似補(bǔ)償定子阻抗壓降。恒定子磁通φms、恒氣隙磁通φm和恒轉(zhuǎn)子磁通φmr的控制方式均需要定子電壓補(bǔ)償.控制要復(fù)雜一些。恒定子磁通φms和恒氣隙磁通φm的控制方式雖然改善了低速性能.但機(jī)械特性還是非線性的.仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。恒轉(zhuǎn)子磁通φmr控制方式可以獲得和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性.性能最佳。5-5常用的交流PWM有三種控制方式.分別為SPWM、CFPWM和SVPWM.論述它們的基本特征及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。答：略。5-6分析CFPWM控制中.環(huán)寬h對(duì)電流波動(dòng)與開(kāi)關(guān)頻率的影響。答：略。5-7三相異步電動(dòng)機(jī)Y聯(lián)結(jié).能否將中性點(diǎn)與直流側(cè)參考點(diǎn)短接？為什么？答：不宜。因?yàn)楫?dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行時(shí)其中性點(diǎn)可能會(huì)有不平衡電流流過(guò)。5-8當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)由正弦對(duì)稱電壓供電.并達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí).可以定義電壓相量U、電流相量I等.用于分析三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作狀態(tài).5.4.5節(jié)定義的空間矢量us、is與相量有何區(qū)別？在正弦穩(wěn)態(tài)時(shí).兩者有何聯(lián)系？答：空間矢量位置固定〔如空間矢量uAO固定在A相繞組軸線上.但大小隨時(shí)間變化；而相量大小是不變的〔如有效值相量其大小即為穩(wěn)態(tài)時(shí)的有效值.但位置隨相角變化。穩(wěn)態(tài)時(shí).空間矢量相當(dāng)于一種相角固定的瞬時(shí)值相量。5=9采用SVPWM控制.用有效工作電壓矢量合成期望的輸出電壓.由于期望輸出電壓矢量是連續(xù)可調(diào)的.因此.定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E可以是圓.這種說(shuō)法是否正確？為什么？答：不正確。盡管期望輸出電壓矢量是連續(xù)的.然而其作用時(shí)間是斷續(xù)的.因此定子磁鏈?zhǔn)噶恐荒苁菙嗬m(xù)的。5-10總結(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律.若Us=f〔ω1.Is設(shè)置不當(dāng).會(huì)產(chǎn)生什么影響？一般說(shuō)來(lái).正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的.而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的內(nèi)環(huán).系統(tǒng)卻能穩(wěn)定.為什么？答：一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的5-1簡(jiǎn)述矢量控制的基本思想。答：將逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體.以在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為目標(biāo)來(lái)控制變頻器工作。5-2異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中.基頻以下調(diào)速采用〔恒壓頻比控制.稱為〔恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；基頻以上采用〔保持電壓不變控制.稱為〔近似的恒功率調(diào)速。為什么？略5-3六拍式逆變器控制的異步電動(dòng)機(jī)正六邊形定子磁鏈的大小與〔直流側(cè)電壓Ud成正比.而與〔電源角頻率成反比。在基頻以下調(diào)速時(shí).應(yīng)〔保持正六邊形定子磁鏈的最大值恒定。若直流側(cè)電壓Ud恒定.則ω1越小時(shí).△t越大.勢(shì)必導(dǎo)致〔|Ψs〔k|增大。因此.要保持正六邊形定子磁鏈不變.必須使Ud/ω1為常數(shù).這意味著在變頻的同時(shí)必須調(diào)節(jié)直流電壓Ud.造成了控制的復(fù)雜性。有效的方法是〔插入零矢量。5-4簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想。答：保持〔氣隙磁通φm不變的前提下.通過(guò)控制〔轉(zhuǎn)差頻率ωs來(lái)控制〔轉(zhuǎn)矩。5-5轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)通過(guò)〔最大轉(zhuǎn)差頻率間接限制〔了最大的允許電流。5-6與直流調(diào)速系統(tǒng)相似.轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程分為〔轉(zhuǎn)矩上升〔恒轉(zhuǎn)矩、升速與〔轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)三個(gè)階段：在恒轉(zhuǎn)矩升速階段.〔ASR不參與調(diào)節(jié).相當(dāng)于〔轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán).在正反饋內(nèi)環(huán)作用下.保持〔加速度恒定；轉(zhuǎn)速超調(diào)后.ASR〔退出飽和.進(jìn)入〔轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段.最后達(dá)到穩(wěn)態(tài)。5-7簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程。答：轉(zhuǎn)矩上升階段：恒轉(zhuǎn)矩升速階段：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)：二、公式和特性1.公式略1.異步電動(dòng)機(jī)等效電路圖：2.交-直-交電壓源型PWM變頻器主電路：〔各個(gè)元件作用需知3.轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：1.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性：2.異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串阻調(diào)速機(jī)械特性：3.異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速機(jī)械特性：4.異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速控制特性：第6章一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的6-1異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)〔高階、非線性、強(qiáng)耦合的〔多變量系統(tǒng)。6-2異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型由〔磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程、運(yùn)動(dòng)方程組成。6-3異步電動(dòng)機(jī)每個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)恰沧愿写沛満汀不ジ写沛溨汀?-4繞組間的互感分為哪幾類(lèi)？答：定子三相彼此之間和轉(zhuǎn)子三相彼此之間的互感.因其位置固定.故為常值。定子任一相與轉(zhuǎn)子任一相之間的互感.因其相對(duì)位置變化.故為〔角位移的函數(shù)。6-5為什么說(shuō)異步電動(dòng)機(jī)的三相原始數(shù)學(xué)模型不是物理對(duì)象最簡(jiǎn)潔的描述？答：由異步電動(dòng)機(jī)三相數(shù)學(xué)模型的約束條件〔。。?？芍?對(duì)于無(wú)中性線Y/Y聯(lián)結(jié)繞組的電動(dòng)機(jī).三相變量中只有兩相是獨(dú)立的。6-6不同坐標(biāo)系中電動(dòng)機(jī)模型等效的原則是：〔在不同坐標(biāo)下繞組所產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)相等6-7三相繞組可以用〔互相獨(dú)立的兩相正交對(duì)稱繞組等效代替.等效的原則是〔。6-8坐標(biāo)變換有〔3/2變換及其反變換和〔2r/2s變換及其反變換。6-9異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)坐標(biāo)變換簡(jiǎn)化其數(shù)學(xué)模型時(shí).若以靜止正交坐標(biāo)為變換方向.定轉(zhuǎn)子繞組的變換方式有何不同？答：異步電動(dòng)機(jī)定子繞組是靜止的.因此只要進(jìn)行〔3/2變換即可.而轉(zhuǎn)子繞組是旋轉(zhuǎn)的.因此必須通過(guò)〔3/2變換及〔2r/2s變換.才能變換到〔靜止兩相正交坐標(biāo)系。6-10〔3/2變換將〔按2π/3分布的三相繞組等效為〔互相垂直的兩相繞組.消除了〔定子三相繞組間以及〔轉(zhuǎn)子三相繞組間的相互耦合.減小了狀態(tài)變量的維數(shù).簡(jiǎn)化了定轉(zhuǎn)子的自感矩陣。6-11〔2r/2s變換將〔相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定轉(zhuǎn)子繞組等效為〔相對(duì)靜止的等效繞組.消除了〔定轉(zhuǎn)子繞組間夾角對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響。6-12〔2r/2s變換將非線性耦合矛盾從磁鏈方程轉(zhuǎn)移到電壓方程.沒(méi)有改變對(duì)象的〔非線性耦合程度。6-13〔2s/2r變換是用〔旋轉(zhuǎn)繞組代替〔原來(lái)靜止的定子繞組.并使等效的轉(zhuǎn)子繞組與等效的定子繞組〔重合.且保持〔嚴(yán)格同步.等效后定轉(zhuǎn)子繞組間〔不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。6-14〔靜止正交坐標(biāo)系動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型—>〔旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)速為〔。6-15旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系的優(yōu)點(diǎn)在于〔增加了一個(gè)輸入量ω1.提高了系統(tǒng)控制的自由度。二、公式和特性1.異步電動(dòng)機(jī)三相動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：磁鏈方程+電壓方程+轉(zhuǎn)矩方程+運(yùn)動(dòng)方程+約束條件：習(xí)題解答〔供參考習(xí)題二2.2系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1000~100.要求靜差率s=2%.那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是多少？解：系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為。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.最低轉(zhuǎn)速特性為.帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落.且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降不變.試問(wèn)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<均指額定負(fù)載情況下2>靜差率2.4直流電動(dòng)機(jī)為PN=74kW,UN=220V.IN=378A.nN=1430r/min.Ra=0.023Ω。相控整流器內(nèi)阻Rrec=0.022Ω。采用降壓調(diào)速。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械要求s=20%時(shí).求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。如果s=30%時(shí).則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少？？解：2.5某龍門(mén)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).主電路總電阻R=0.18Ω,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)速降落為多少？〔2開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率多少？〔3若要滿足D=20,s≤5%的要求.額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落又為多少?解：<1><2><3>2.6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、比例調(diào)節(jié)器放大系數(shù)、晶閘管裝置放大系數(shù)、反饋系數(shù)γ=0.7。求：〔1輸出電壓；〔2若把反饋線斷開(kāi).為何值？開(kāi)環(huán)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γ=0.35.當(dāng)保持同樣的輸出電壓時(shí).給定電壓應(yīng)為多少？解：〔1<2>,開(kāi)環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的22倍<3>2.7某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r/min~150r/min.要求系統(tǒng)的靜差率.那么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100r/min.則閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有多大？解：122.8某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)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8r/min.如果將開(kāi)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：如果將開(kāi)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,IN=12.5A,nN=1500r/min.電樞電阻Ra=1.5Ω.電樞回路電抗器電阻RL=0.8Ω.整流裝置內(nèi)阻Rrec=1.0Ω,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D=20.靜差率S<=10%。〔1計(jì)算開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降Δnop和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降Δncl。〔2采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng).試畫(huà)出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖?！?調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù).使當(dāng)Un*=15V時(shí).Id=IN.n=nN.則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)α應(yīng)該是多少？〔4計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。解：〔1所以.〔2〔3〔4可以求得.也可以用粗略算法：..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.臨界截止電流.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(guò)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(huà)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)電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少？解：〔1..〔2由于需要的檢測(cè)電阻值大.說(shuō)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.則〔3當(dāng)時(shí).有當(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.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(kāi)環(huán)放大系數(shù)是多少？解：...可見(jiàn)與前面的K>35.955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)：...r/min.=1.5Ω.整流裝置內(nèi)阻=1Ω,電樞回路電抗器電阻=0.8Ω.觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)。<1>系統(tǒng)開(kāi)環(huán)工作時(shí).試計(jì)算調(diào)速范圍時(shí)的靜差率值。<2>當(dāng).時(shí).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).要求..在時(shí)..計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)和放大器放大系數(shù)。解：〔1〔2〔32.13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.旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(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0.01s.求轉(zhuǎn)速和時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差率最大值。解：〔1M法：分辨率最大誤差率：時(shí).時(shí).時(shí).時(shí).可見(jiàn)M法適合高速?！?T法：分辨率：時(shí).時(shí).最大誤差率：..當(dāng)時(shí).當(dāng)時(shí).時(shí).時(shí).可見(jiàn)T法適合低速習(xí)題三3.1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=15V.=1500r/min.=20A.電流過(guò)載倍數(shù)為2.電樞回路總電阻=2Ω.=20.=0.127V·min/r.求：〔1當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在=5V.=10A時(shí).系統(tǒng)的、、、和各為多少？〔2當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大而堵轉(zhuǎn)時(shí).和各為多少？解：<1>〔2堵轉(zhuǎn)時(shí)..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.ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。已知參數(shù)：電動(dòng)機(jī)：=3.7kW.=220V.=20A.=1000r/min,電樞回路總電阻=1.5Ω,設(shè)=8V.電樞回路最大電流=40A,電力電子變換器的放大系數(shù)=40。試求：〔1電流反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)?！?當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的值。解:12>這時(shí)：.ASR處于飽和.輸出最大電流給定值。3.3在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中.調(diào)節(jié)器ASR.ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)ASR輸出達(dá)到=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(wèn)：〔1應(yīng)如何變化？〔2應(yīng)如何變化？〔3值由哪些條件決定？解:1>因此當(dāng)電流從40A70A時(shí).應(yīng)從4V7V變化。2>要有所增加。3>取決于電機(jī)速度和負(fù)載大小。因?yàn)?.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％。系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益。計(jì)算過(guò)渡過(guò)程時(shí)間和上升時(shí)間；繪出開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性。如果要求上升時(shí)間<0.25s,則K=?.％=?解：取系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益：上升時(shí)間過(guò)度過(guò)程時(shí)間：〔3如要求.查表3-1則應(yīng)取,這時(shí),超調(diào)量=16.3%。3.6有一個(gè)系統(tǒng).其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為.要求設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)靜差系統(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=1\*ROMANI型系統(tǒng)設(shè)計(jì).選。選I調(diào)節(jié)器.校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為.已選KT＝0.5,則K＝0.5/T=50,所以.積分調(diào)節(jié)器：。3.7有一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng).其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為.要求校正為典型Ⅱ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..對(duì)照典型Ⅱ型系統(tǒng)..滿足設(shè)計(jì)要求。這樣.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：kW,V,A,r/min,電動(dòng)勢(shì)系數(shù)=0.196V·min/r,主回路總電阻=0.18Ω,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)=35。電磁時(shí)間常數(shù)=0.012s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)=0.12s,電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)=0.015s。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓<Un*>N=10V,調(diào)節(jié)器ASR.ACR飽和輸出電壓Uim*=8V,Ucm=6.5V。系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)為:穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差,調(diào)速范圍D=10,電流超調(diào)量≤5%,空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量≤10%。試求：〔1確定電流反饋系數(shù)β<假設(shè)起動(dòng)電流限制在以內(nèi)>和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。〔2試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器ACR,計(jì)算其參數(shù)Ri,、Ci、COi。畫(huà)出其電路圖,調(diào)節(jié)器輸入回路電阻R0=40?！?設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR,計(jì)算其參數(shù)Rn、Cn、COn。<R0=40kΩ>〔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σn?！?計(jì)算空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間。解：〔1〔2電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)確定時(shí)間常數(shù)：電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因?yàn)?可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì).選用PI調(diào)節(jié)器.,電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:.。校驗(yàn)等效條件：可見(jiàn)滿足近似等效條件.電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選,則：,取9K.由此〔3速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)確定時(shí)間常數(shù)：電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù):因?yàn)閯t速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：按照無(wú)靜差的要求.應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器.,速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：校驗(yàn)等效條件：可見(jiàn)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)。按h=3.速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定如下：校驗(yàn)等效條件：可見(jiàn)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.上述設(shè)計(jì)符合要求。速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選,則,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：<書(shū)上無(wú)此公式僅考慮起動(dòng)過(guò)程的第二階段。所以：3.10有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),主電路采用三相橋式整流電路。已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：PN=500kW.UN=750V.IN=760A.nN=375r/min.電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=1.82V·min/r,電樞回路總電阻R=0.14Ω,允許電流過(guò)載倍數(shù)λ=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=75,電磁時(shí)間常數(shù)=0.031s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)=0.112s,電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)=0.02s。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓Unm*=Uim*=Unm=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻R0=40kΩ。設(shè)計(jì)指標(biāo):穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差.電流超調(diào)量≤5%.空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量≤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?！?選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu),并計(jì)算其參數(shù)?！?計(jì)算電流環(huán)的截止頻率和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率.并考慮它們是否合理?解：〔1電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：確定時(shí)間常數(shù)：電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因?yàn)棣?≤5%.可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì).選用PI調(diào)節(jié)器.WACR<s>=Ki<τis+1>/τis.Tl/T∑i=0.031/0.00367=8.25<10電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：τi=Tl=0.031s.KIT∑i=0.5.KI=0.5/T∑i=136.24s-1校驗(yàn)等效條件：ωci=KI=136.24s-1可見(jiàn)滿足近似等效條件。電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選R0=40K.則取36K速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)確定時(shí)間常數(shù)：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*0.00367=0.00734sb>Ton=0.02sc>T∑n=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(wú)靜差的要求.應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器.WASR<s>=Kn<τns+1>/τns速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：τn=hT∑n.選h=5.則τn=hT∑n=0.1367s,KN=<h+1>/〔2h2T2∑n=6/2*25*0.027342=160.54s-2Kn=<h+1>βCeTm/〔2hαRT∑n=6*0.00877*1.82*0.112/2*5*0.0267*0.14*0.02734=10.5校驗(yàn)等效條件：ωcn=KN/ω1=KNτn=160.54*0.1367=21.946s-2a>1/3<KI/T∑i>1/2=1/3<136.24/0.00367>1/2=64.22s-1>ωcnb>1/3<KI/Ton>1/2=1/3<136.24/0.02>1/2=27.51s-1>ωcn可見(jiàn)滿足近似等效條件。速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選R0=40K.則Rn=Kn*R0=10.5*40=420K由此Cn=τn/Rn=0.1367/420*103=0.325μF取0.33μFC0n=4T0n/R0=4*0.02/40*103=2μF2>電流環(huán)的截止頻率是：ωci=KI=136.24s-1速度環(huán)的截止頻率是：ωcn=21.946s-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?！?在此系統(tǒng)中,當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)最大值Unm*=15V時(shí),n=nN=1500r/min;電流給定信號(hào)最大值Uim*=10V時(shí),允許最大電流Idm=30A,電樞回路總電阻R=2Ω,晶閘管裝置的放大倍數(shù)Ks=30,電動(dòng)機(jī)額定電流IN=20A,電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=0.128V·min/r。現(xiàn)系統(tǒng)在Un*=5V,Idl=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(shuō)明之。若系統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來(lái),則穩(wěn)定后n=?Un=?Ui*=?Ui=?Id=?Uc=?〔3該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì),且按Mrmin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∑n=0.05s,求轉(zhuǎn)速環(huán)在跟隨給定作用下的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù),并計(jì)算出放大系數(shù)及各時(shí)間常數(shù)?！?該系統(tǒng)由空載<=0>突加額定負(fù)載