電力拖動自動控制系統(tǒng)第四版課后答案

2.2系統(tǒng)的調(diào)速范圍是lOOOTOO〃min,要求齡差率s=2%,那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是多少？

解：An=K=1000x0.02/(10x0.98)=2.04rpm

系統(tǒng)允許的睜態(tài)速降為2.04

2.3某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定貨栽下，最高轉(zhuǎn)速特性為％max=1500〃min,成低軌速特性為wOmn=150r/min.帶額定魚

我時的速度降落A〃N=15r/min,旦在不同轉(zhuǎn)速卜額定速降不變，試問系統(tǒng)能移達狗的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)允許的錚差率是多少？

解；I)調(diào)速范圍0=〃mix/〃min(均指額定負載情況下)

"max=劭max-^nN=^00-15=1485

"min=%min-A〃N=150-15=135

D="max/"min=1485/135=11

2)腌率s=AnN/%=15/150=10%

2.4H流電動機為P、=74kW,UN=220V,I、=378A,nN=l430r/min.Ra=O.O23Q,相拄整流器內(nèi)阻Rrec=O.O22Q,采用降壓調(diào)速，當生產(chǎn)機械要求s=20%

時.求系統(tǒng)的詢速箍圍.如果s=30%時,則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少？？

解：金=(。'一小()/電=(220—378x0.023)/1430=0.1478^/7加

An=INR/Ce=378x(0.023+0.022)/0.1478=115^

D=nNS/[^n(\-J)]=1430X0.2/[115X(1-0.2)]=3.1

D=nNS/[^(l-5)]=1430X0.3/[l15X(1-0.3)]=5.33

2.5某龍門刨床工作臺采用V.M調(diào)速系統(tǒng).已知f[流曰動機，主電路總電IBR=O.I8a,Ce=O.2V?mimr,求：

(I)當電流連續(xù)時，在額定負或下的弱速降落△〃人為多少？

(2)開環(huán)系統(tǒng)機械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的除差率S”多少？

(3)若要滿足D=20告45%的要求.額定負我下的轉(zhuǎn)遑降落A〃N又為多少？

解:(1)^nN=INxR/Ce=305x0.18/0.2=274.5r/min

(2)SN=A?/%=274.5/(1000+274.5)=21.5%

(3)△〃=s)]=1000x0.05/120x0.95]=2.63r/min

2.6有一晶閘管穩(wěn)壓電源?關穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，已知給定電壓U；=8.8V、比例調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kp=2、晶閘管裝葭放大系數(shù)

Ks=15,反饋系數(shù)丫=0.7.求：”>輸出電壓U1；(2》若把反饋戲斷開，Ud為何值？開環(huán)時的輸“電壓是閉環(huán)是的多少倍？(3)若

把反饋系數(shù)減至Y=0.35,當保持同樣的輸出電壓時,檢定電壓U：成為多少？

解:(1)ud=KpKsU*/(I+KpKsy)=2X15X8.8/(l+2x15x0.7)=12V

⑵Ud=8.8x2x15=264V.開環(huán)輸出電樂是閉環(huán)的22倍

⑶U：=Ud(1+KpKsy)/KpKs=12x(l+2xl5x0.35)/(2x15)=4.6V

2.7某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩速范圍是150()r/min-150r/min.要求系統(tǒng)的靜笠率S45%,那么系統(tǒng)允許的潛態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)

速降息lOOr/min.則閉環(huán)系然的開開放大倍數(shù)應在多大？

解：1》O=〃RS/A〃N(1-S)

10=1500x2%/AWJVX98%

AniV=1500x2%/98%xlO=3.06r/min

2>K=(△%,/△/)-1=100/3.06—1=31.7

2.8某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時，額定負或下電動機的連降為8r/min,如果將開壞放大倍數(shù)提高到30,它的速降為多少？在同樣靜差

率要求下,調(diào)速范陽可以少大多少倍？

帆bnop=(1+K)A?C/=(1+15)x8=128

如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速圈為:

△6=Snop/(1+K)=128/(1+30)=4.13少機

在同樣靜爰率要求H.Dq以擴大△〃&：/AZC/2=1?937倍

2.9有一V-M調(diào)速系統(tǒng)：電動機參數(shù)P、=2.2kW.UN=：20V.I、=l2.5A.nqS00r/min,電樞電阻R,=1.5d電樞H路電抗器電網(wǎng)RL=O.8d整流裝置

內(nèi)眺RsLOQ,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K,=35.要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范闈D=2O.靜差率Sv=10%.

(1＞計燈開環(huán)系統(tǒng)的仰態(tài)遽降和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降AM,

(2)采用轉(zhuǎn)速負反馀組成團環(huán)系統(tǒng),試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，

(3)調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當UJMI5V時，U=IN，n=m.則轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)a應該是多少？

(4)計算放大器所需的放火倍數(shù).

解：(I)

n=(UN-lNxRa)/Ce

=C,=(220-12.5xL5)/1500=201.25/1500=0.134Vmin/r

=加%=/“x&/C，=12.5x3.3/0.134=307.836〃min

際N=^5/(^(1-5))=1500x10%/(20*90%)=8.33"min

所以.=8.33r/min

(2)

-T.R

4

a

⑶⑷幾=(KpKsU；-IdR)/(Ce(l+K))=[KU；/a(l+K)]-+K))]

K=(△〃”“/△〃”)一1=307.836/8.33-1=35.955

1500=[35.955x15/a(l+35.955)]-[12.5x3.3/(0.134(1+35.955))]

a=0.0096Vmin/r

=工=35.955*0.134434

可以求得,K

Ks*a35*0.0096

也可以用粗略舞法:

U*^U=an.a=—=—=0.01

nn”n1500

Kp=KCJK,a.Kp=35.955x0.134/(35x0.01)=13.76

2.10在題2.9的轉(zhuǎn)遞負反饋系統(tǒng)中增設電流能止環(huán)節(jié)要求堵轉(zhuǎn)電流/一切421N?臨界截止電流Ider~L2，N,應該選用多大的比

依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i/3,如果做不到.需要增加電流反tn放大器,試畫出系統(tǒng)的碌理圖和酹

態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計算電流反憒放大系敢，這時電流反馀來樣電阻和比較電壓谷為多少？

解：⑴Idh/<2IN=25A.Idcr>1.21N=15A

【dcr—Uco/&15-U。。由IR$

Idb產(chǎn)(u；+(n25=(15+a由)/RsnRs=1.50

Ue。加=15x1.5=22.5V

(4/3)=(1.0+1.5+0.8)/3=l.lC,R、>(RJ3)

(2)

不符合要求，取E=1.1Q,需加電流反饋放大器

由于需雯的檢測電就值大.說明要求的電流信號值也大.要同時滿足檢測電阻小和電流伯號大的要求,則必縝采用放大器,對電流信號進行放

大.為此，

取K=1.1C,則Ucnrn=〃.，*K=15K1.1=16.5V

(3)當時，有

〃=k〃KQ：/Q(l+K)]-\KpKsK^RsId-U.J/gQ+K)]—伊。/Q(l+K)]

=k/M：+&U8mMeeQ+K))]-[(R+KpKs&R)/d/?(I+K))]

當n=0時.

L*K,K(u：+KU)/(/?+&KK,K卜(u：+卬,.)/K,R,

25=(15+16.5^)/1.1^=^^,=15/(22.5-13.5)=1.36

2.11在fig2.9的系統(tǒng)中，著主電路電感L=50mH,系統(tǒng)運動部分的飛輪慣量GD?=1.GNlYl2.整流袋置栗用三相零式電路,試判斷按時2-9

要求設計的轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行？如要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行.允許的最大開環(huán)放大系數(shù)是多少？

解：22

L=50mH.GD=l.6Nm.4=3.3C.Ce=0A34V/rpm

7；=L//?Z=0.05/3.3=0.0155

2

7；=GD/?x/(375CrC,?)=1.6x3.3/(375x0.134x0.134x30/3.14)

=5.28/64.33=0.0825

Ts=0.00333$

K<[7；(7；+7；)+7；2]/7；7；=[0.082x(0.015+0.00333)+O.OO3332]/(0.0151*0.00333)

=[0.0015+0.003331/0.00004983=30.52

見與前面的K>35.955相矛盾,故系統(tǒng)不穩(wěn)定。要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行.K最大為30.52,

2.12有一個晶閘-電動機網(wǎng)速系統(tǒng),已知：電動機：Rv=2.8AW.UN=22(V.IN=15.6AnN=1500r.Bin.Ra=\.s

Q,整流裝置內(nèi)阻Rrec=l。，電樞網(wǎng)路電抗器電阻RL=0-8O,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)=35.

(I)系統(tǒng)開環(huán)工作時，試計并調(diào)速范圍D=30時的掙弗率s值.

(2)當￡)=30.5=10%時.計算系統(tǒng)允許的稔態(tài)速降.

(3)如組成轉(zhuǎn)速負反饋有酹差iffl速系統(tǒng).要求0=30.5=10%.在U；=10V時.n=nN，計算轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)。和

放大器放大系數(shù)Kp.

解：

Ce=(220-15.6x1.5)/1500=0.1311Vmin/r

(1)

Anop=ZAfx/?2/Ce=15.6x3.3/0.1311=392.68"min

%n=1500/30=50

s=△〃叩/AnOmin=392.68/(392.68+50)=88.7%

(2)

0.1=An/(An+50)

△〃=5/0.9=5.56〃min

(3)

〃=KpK$U；/Q(1+K)-/Ce(1+K)

K=KpaKs/Ce

1500=監(jiān)4"仁。+K)-(&15.6)/Ce(l+K)

'K=/△%)-1=(297.48/5.56)-1=52.5

2.13旋竹編瑪器光柵數(shù)1024,倍頻系數(shù)4,充頻時鐘肽沖頻率=IMHZ,旋轉(zhuǎn)珀碼器輸出的脈沖個數(shù)和高^時鐘脈沖個數(shù)均采用16位計

數(shù)器，M法測速時間為o.ois,求耨速n=1500r/min和n=150r/min時的洌速分辨率和設注率最大俏

解;

6060

（1）M法：分辨率。==1.465r!min

ZT(.1024x4x0.01

60M

用大誤差率：〃=

ZTe

1500x4x1024x0.01⑺一

n=1500r/min時，M.=，----------------------------=1024

16060

nZT150x4x1024x0.01?…

〃=150〃min時.=-------=----------------------------=1U2.4

6060

1500r/min時.%=—x100%=——x100%=0.098%

1raxM11024

150/min時，31mx%--xlOO%-」一x100%-0.98%

nBXM102.4

可見M法適合高速。

（2）T法：

分辨率：

721024x4x150()2

n=1500/7min時，Q=------------=171r/min

60/o-Zn60xlxl06-1025x4x1500

Q二=一華巴曳—二1.55r/min

n=150〃/min時,

6

60f0-Zn60xlxl0-1024x4x150

604_6%

最大誤差率:M

~Zn

ZM2

6)x1()6

當〃=1500/7min時，M?==9.77

1024x4x1500

60x1()6

當九=150r/minnt.M==97.7

21024x4x150

n=1500r/miniit,2小%=—5—x!00%=—J—xl(X)%=11.4%

加M2-19.77-1

〃=150廠/min時，色皿％=—!—xl00%=—!—x100%=1%

niax

M2-l97.7-1

可見T法適合低速

習題三

3.I雙用訃調(diào)速系統(tǒng)的ASR和ACR均為PI/節(jié)2S,設系統(tǒng)段大給定電出=15%tlN=1500r/min,/加=20A，電流過我培數(shù)為2,電樞I可路

總電阻R=2dK,3=20,e=0.127V-?in/r,求：（1）當系統(tǒng)穩(wěn)定運行在U?“l(fā)=5V./,C〃fL10A時，系統(tǒng)的〃、Ufnl、Ut,.U,I,和U,.c

各為多少？（2）當電動機負我過大而堵轉(zhuǎn)時.U：和U,各為多少？

解：⑴

a=/wv=15V/1500/y^=0.0IV/rpm

當U；=5匕轉(zhuǎn)速〃=力=—————二500rpni

aO.OlV/zpw

U*15V

Z?=-^=—=0.375V/A

540A

U；=pld=0.375*10=3.75V=U,

〃_U「E+IM_C產(chǎn)“”,0.127*5004-10*2

KsKsKs20

即〃二5003皿U“=5V,U：=q=3.75匕U,.=4.175u

⑵堵轉(zhuǎn)時.U*==15V.

U=%=@+〃)="=及=4丫

cKsK$Ks20

3.2在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個調(diào)15SSASR.ACR均采用PI調(diào)琳器。已知參數(shù)；電動機：PN=3.7kW,UN=220V,1N=20A,nN

=1000r/min,電樞回路總電阻R=1.5Q,設U；巾=（7*?=Uem=8Y,電樞回路或大電流/力”=40A,電力電子變換潺的放大系數(shù)Ks=40.

試求：

（i）電流反饋系數(shù)￡和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a.

（2）當電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的。40,U；,Uj,U<.值.

〃加一

=0.2V/A=0.008V/rpm

nNlOOO/y?///

2)Ug=E+IdK+=40A*1.5Q=60V

這時:

Un=8V,Un=0.ASR處于飽和.輸出坡大電流蛤定他.

a=w，a=W,

Uc=Ud0/Ks=60/40=1.5V

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P1調(diào)節(jié)器，當ASRW1HI達到U；”=8V時，主電路電流達到戢大電流80A.當負

我電流由，IOA增加到70A時，試何：（1>（/*應如何變化？<2>{7。應如何變化？⑶（4值由哪些條件決定？

jjgQI/

/=*=一=O.1V/A

）/而80A

因此當電波從40A=7OA時.U-應從4>=7V變化.

2）要有所增加.

3）Uc取決于電機速度和魚載大小。因為=E+&段=CenN+1,風

U=u*（C〃+//）

cKxKs

3.5某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng).已知時何常數(shù)T=0.1.要求階躍響應超調(diào)抗bW10%.

（I）系統(tǒng)的開環(huán)增益。

（2）計算過渡過程時間ts和上升時間tr：

（3）繪出開環(huán)對數(shù)幅領特性，如果要求上升時間<O,25s.W1K=?,（T%=?

峪取AT=0.69,g=0.6,cr%=9.5%

⑴系統(tǒng)開環(huán)增益：K=0.69/T=0.69/0.1=6.9（1/s）

⑵上升時間0=3.37=0.335

過度過程時間：

3

4?=6T=6x0.1=0.6s

,勒

如要求。＜0.255,查表3/則應取KT=1,^=0.5,。=2.47=2,4*0.1=0.24$這時

K=[/T=10閶調(diào)量=16.3%,

3.6有一個系統(tǒng)，其拄制對象的傳遞函數(shù)為叱加(5)=——=----------，要求設計一個無靜差系統(tǒng)，在階躍輸入卜系統(tǒng)超調(diào)iftb%SS%

rs4-10.015+1

(技戰(zhàn)性殺統(tǒng)考電)?；?qū)ο到y(tǒng)世打動態(tài)校正，決定峋方器玷構(gòu)，井通擇其號數(shù)，

解：按典型I型系統(tǒng)設計.選KT=0.5,4=0.707,查表3-1,得。％=4.3%

送I調(diào)節(jié)器，W(S)=二二，校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳后函數(shù)為W(s)=-L,這樣，T=0.01,K=10/T,已選

TSTS(0.015+1)

KT=0.5.則K=0.S/T=50,所以t=10/K=10/50=0.25,枳分調(diào)節(jié)器：卬(5)=」-=小1

TS0.25

u,,、K[10

3.7有一個Hi環(huán)系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為叱.($)=---!—=---------------，要求校正為典里II型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超

向5(75+1)5(0.025+1)

期量。％這30%(按城性系統(tǒng)考慮〉。試決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu),并選擇其參數(shù).

解：應選擇PI調(diào)節(jié)器，%/(s)校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)W(s)=—'—,對照典型H型系

TSTSS(Ts+1)

銃，K=KplKi/r,“仃，選h=8，查表34，的27.2%,滿足設計費求.這樣

子=力7=8*0.02=0.18,

K=-^4=——__?=175.78,K〃/=K"K[=175.78*0.16/10=2.81

2〃2r22*82*0.022p,1

3.8在一個由三和零式品閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速.電流雙閉環(huán)蠲速系統(tǒng)中,已知電動機的額定數(shù)據(jù)為：PN=60kw.UN=220v.

1N=308A.nN=1OOOr.min.電動勢系數(shù)Ce=0.196Vmin/r.主回路總電阻R=0.18。.觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Kg=35.電磁時

間常數(shù)7}=0.012s,機電時間常數(shù)Tm=0.12s,電洸反索濾波時阿常數(shù)Tw=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋逑波時間常數(shù)%=0.015s.額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓

(U；h=10V,調(diào)節(jié)器ASR.ACR飽和輸出電樂U/=8V,U<.=6.5V.

系統(tǒng)的靜、動態(tài)指標為:穩(wěn)態(tài)無睜差，調(diào)速范困D=10,電流超調(diào)量(TjSS%.空戰(zhàn)起動到班定楊建時的軌速超調(diào)維?！癢10%.試求：

(1)確定電流反饃系數(shù)B(假設起動電流限制在1.1以內(nèi))和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。.

(2)試設計電流調(diào)節(jié)器ACR,計算其參數(shù)R.、C、G：.畫出其電路圖,調(diào)節(jié)器輸入回路電阻

(3)設計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)潛ASR,計算其參數(shù)&、C、(Ro=40kQ)

(1)計算電動機帶10%額定仇我起動到圾低轉(zhuǎn)速忖的轉(zhuǎn)速超調(diào)最?！?/p>

(5)計算空祓起動到額定轉(zhuǎn)速的時間。

峪⑴p=(/*/IA

?dm=8V/(1.1*ZV)=8V/339A=0.0236V/

a=10/1000=0.01Vmin/r

(2)電流調(diào)不騫設計

確定時間常數(shù)：a)Ts=0.00333s

b)Toi=0.0025s

c)Q=幾+1=0.0025+0.00333=600583s

電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定:

&SS+D

因為<7；<5%.可按典型I型系統(tǒng)設計,選用PI調(diào)行器，W4a（S）=

電流調(diào)節(jié)器多數(shù)確定：盯=7；=0.0125,選勺7^=0.5,烙=0.5/7^=85.765-1

85.76x0,012x0,18

=0.224

35x0.0173

校驗等效條件：cod=峪=85.76sT

。）電力電子裝置傳遞函數(shù)的近似條件：J=—\—1=10101>%

JTS3X0.00333

R.==0.224x40AT=8.96K,取出

3

C,=T.//?f=0.012/(9X10)=1.33//F

由此,

幾./&=X3

COi=44x0.0025/4010=0.25//F

(3)速度調(diào)節(jié)器設計

確定時間常數(shù)：

a)電流環(huán)等效時間常數(shù)1/&:因為K4產(chǎn)0.5

則1/(=27^=2x0.00583=0.01166$

b)Z,“=0.015s

o弓〃=1/K,+Ton=0.01166+0.015=0.02666s

速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：

按照無靜差的要求，應選用PI調(diào)節(jié)器,

卬.（$）=￡”9"1）.速度調(diào)儲參數(shù)確定:

Tn=，取/?=5,/=h&=0.1333s

K==—-----?=168.82父2

N2h2Tl,2X52X0.026662

乙校臉等效條件：

K_(h+\)J3C(Tin_6x0.0236x0.196x0.12

n

~2haRT^n~2x5x0.01x0.18x0.02666-,

cocn=KN/=KNrn=168.82x0.1333=22.55"

。）電流環(huán)近似條件」,叵=1=40.435-'>/

3NG3V0.00583tn

b）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似《后=g席|=25.2J>/

可見滿足近似等效條件.

利速超調(diào)*的校驗（空戰(zhàn)z=o）

308x0.180.02666

%=2*(^￡2^)(4一z)第&=2x81.2%xl.lx----------x-------

0.196x10000.12

a〃Tm

=11.23%>10%

轉(zhuǎn)逋超調(diào)員的校驗結(jié)果表明，上述設il不符合耍求,因此需重制設il.

查表，應取小?些的h,選h=3進行設計.

按h=3,速度調(diào)節(jié)器叁數(shù)確定如K：Tn=hT^n=0.07998s

2

KN=(7?+1)/2必鞏=4/(2x9x0.02666)=312.656.小

Kn=(h+\)fiCeTm/2haRTXn=4x0.0236x0.196x0.12/(2x3x0.01x0.18x0.02666)=7.6

校驍?shù)刃l件：cocn=Kv/例=KNTn=312.656x0.07998=25尸

a)l/3(K//G嚴=l/3(85.76；0.00583嚴=40.43『>嗎”

b)l/3(KJ7；“嚴=i/3(85.76/o.oi5嚴二25.2—>%

可見滿足近似等效條件.

轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗：

%=2x72.2%xl.lx(308x0.18/0.196x1000)x(0.02666/0.12)=9.97%<10%

粕速超弱■的檢膠結(jié)果表明，上述設計符合要求。

速度調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選&=40K.則&=x&=7.6x40=304K.取310K.

3

CH=rn/R“=0.07998/310xl0=0.258〃/

C加=47；”/%=4x0.015/40x1()3=1.5〃/

a40%額定負載起動到最低找速時:

5%=2x72.2%x(l.l-0.4)x(308x0.18/0.196xl00)x(0.02666/0.12)=63.5%

5)空較起動到額定轉(zhuǎn)速的時間是：(書上無此公式)

僅考慮起動過程的第.階段.

根據(jù)電機運動方程:寰？=工-九%隔盧=畛畜=告

375atatGD。GDKC工”

375e375cq

”C”=0.196*0.12*1000=0385,

所以：QdmTdJR(1.1*308-0)*0.18,'

3.10有?轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，主電路采用三和橋式整流電跖.已知電動機參數(shù)為：Ps=500kW,l\=750V,h=760A,n^375r/?in.電動勢

系數(shù)C.=1.82Wmin/r.電樞網(wǎng)路總電阻R=0.14。，允許電流過新倍數(shù)\=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)（=75.電破時間常數(shù)7}=0.031s,機電時間常

數(shù)7；,,=0.112s,電流反饋濾波時間常數(shù)TQi=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋泄波時間常數(shù)TOn=0.02s.設調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓IL=10V,ifl節(jié)器輸入電

胤如，10kC.

設計指標:和態(tài)無靜差，電流制調(diào)fit<TjW5%,空或起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速秘調(diào)量W10%。電流調(diào)節(jié)器己按典型I型系統(tǒng)設計，井取參數(shù)

KT=0.5.

（1）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并計算箕參數(shù).

（2）計算電流環(huán)的截止頻率和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率Q.“.并考慮它付是否合理?

夕=%=-3—=0.00877V/A

Ia.ni1.5*760

解：＜1)*

a=%=也=0.0267Vmin/r

nN375

電流調(diào)節(jié)器L1按典型I型系統(tǒng)設計如下：

a)Ts=0.001765

確定時間常數(shù)：/?)〃?=0.002s

c)7^f=0.003675

電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因為O%4%,可按典型I型系統(tǒng)設計.選用P1調(diào)節(jié)器.WACHS尸KNTS+Wts，T/Tv.=0.03l/O.00367=8.25<l0

電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：I,=TI=0.031S.KITS,=0.5.KI=0^^=136.24s'

=K,T,R/Ks/3=136.24x0.03lx0.14/75x0.00877=0.899

校驗等效條件：g產(chǎn)K(=136.244

-1

^)1/37；=1/3x0.00167=199.6s>d?t.

Z?)(l/T潤),/2=3(l/0.112x0.031),/2=50.9L<公

c)l/3(1/嚴=i/3(i/0.()0167x0.002嚴=182.39尸>coci

可見滿足近似等效條件.

電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選&=40K.則

風=Kjx4=0.899x40=35.96取36K

G=TJR=0.031/36x10=0.86〃F

3

COi=4",?/%=4x0.002/40X10=0.2〃/

速慢調(diào)節(jié)器設計

確定時間常數(shù)：

a)電流環(huán)等效時間常數(shù)IM：因為KiMOS則1%=21￡產(chǎn)2900367=0.00734$

b)b}Tg=0.02s

c)c)T9=I/Ki+T.?=0.00734+0.02=0.02734s

速度閾節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：

按照無錚差的要求，應選用PI調(diào)節(jié)器.

WA?(S)=K<,(T.S+1Vw

速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：

rn=hTvn.選h=5,則x=hTjji=<M367$.

K門h+1)/<ZhT0)=6/2*25*O.O27342=16054s,

K?=(h+l)pC,Tn；<2haRTv.)=6*0.00877*1.82*0.112/2*5*0.0267*0.14*0,02734=10.5

2

校驗等效條件：<ixn=KN/<oi=KKr?=160.54*0.1367=21.946s

,a,

a)I/3(Ki/T?y2=1/3(136.24/0.00367)=64,22s-Xott1

b)1/3(K/T“JJ/3(136.2例.02產(chǎn)-27.5

可見滿足近似等效條件.

速度調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選Ro=40K,則R.=K.*Rn=IO,5*40=420K

由此01rl/R?=01367/420*1爐=0.325所取O.33pFC%=4T(?^R>=4*0.02/40*1

2)電流環(huán)的截止頻率是：36.24

2

速度環(huán)的低止頻率是：Gxn=21.946s-

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，在保證攝個環(huán)都檢定的怙況卜,，再求系統(tǒng)fR快速性，充分體現(xiàn)了多環(huán)控制系統(tǒng)

的設計特點.

3.11在?個轉(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.當轉(zhuǎn)速給定信號最大值U“；=I5V時4=臃=1500Mnin;電流給定信號最大值山；=1011時,允許最大電流30A.電樞回路總電阻R=2

。，易制管裝置的放大倍數(shù)K1=30,電動機額定電流K=20A,電動勢系數(shù)C=0.128V.min/r.現(xiàn)系統(tǒng)在U,；=5V,I..P20A時檢定運行.求此時的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)

速n=?ACR的輸出電壓&=?

（2）當系統(tǒng)在上述情況下運行時，電動機突然失磅（①=0）.系統(tǒng)將會發(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=?U=?

U；=?U.=?L=?U<=?

（3）該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型n型系統(tǒng)設計.且按M,““準則選擇參數(shù).取中頻寬h=5.已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時間化數(shù)TK“=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),并計算出放大系數(shù)及各時間常數(shù).

（4）該系統(tǒng)由空裁（/〃=0）突加額定負裁時,電流ld和轉(zhuǎn)速n的動態(tài)過程波形是怎樣的?已知機電時間常放（“=o.o5s.ir算其技大動態(tài)速降

甌max和恢復時間。.

I）a=U*?/nN=15/1500=0.01Vmin/r

p=UOm/lj-=1330=0.33V/A

U*?=5V.n=U*,^a=5/X）.Ol=500r/min

U=U^lG=（E+l4RvyiG=<C<n+IduR￡yKs=（0.128?5<XH-2O*2y3O=3.467V

2）在上述穩(wěn)定據(jù)行情況下.電動機突然失磁（g?）劃電動機無電動轉(zhuǎn)矩.轉(zhuǎn)速迅速下降到零.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很快達到飽和.要求整流裝置輸出最大

電流Ido,因此，系統(tǒng)檢定后，

n=0.Un=4）

UHU%?K>,Ui?U%?10

l4=lfm=30A

UkUWKKE-LRi）/K?=（?3O?2y3O=2V

3）在踐隨給定作用下，游速環(huán)處「線性狀態(tài)，此時系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是：

W（s…i）

.hTVO.O5=O.25s

Tvf=0.05s

Ks=(h+1阿干=6/2'25也052=48§?2

4)空就央加額定負載時.轉(zhuǎn)速有動態(tài)降落.(p93.3)

Aiw=2(X-z)AnNTI>/Tra=2*(I-0)*20*2A).128*(0.05^.D5)=625r/min

>

(Cb=2FK;T=2UNRTv,/CeT?=2*20*2*0.05/0,l2?0.05=625r/min1

最大動態(tài)速降：An^^AC^c/CO*Anh=81.2%?625=507.5r/min

恢史時間：b=8.8T=8.8*0.05=0.44s(p8l表)

0

習題五

5.8兩電平逆變器上回路.果用雙極性調(diào)制時.用“1”表示上橋皆開通,“0”表示上橋行關斷,共有幾種尸關狀態(tài),寫出其開美函數(shù).根據(jù)開

關狀態(tài)寫出其電壓空間矢城表達式.畫出空間電壓矢儀圖.

解：兩電平pni逆變器主回路：

采用雙極性調(diào)制時，忽略死區(qū)時間影響，用“】”表示上橋曾開通，“0”表示卜.橋曾開通，逆變器輸出皓電壓:

（Ta

〃'一旦s「0

2x

〃工考（2S「1）

以口流電源中點°為參考點

J7J27

us=(uA+uBe+uce)

S.SBSc14cUs

〃0000旦0

222

100L旦

222朋

*L

%110

222

“3010L

222即嚀

UdL

%011

222

旦u,展垮

%001旦

222

“6101L旦L

222捌產(chǎn)

以以以

%1I10

222

空間電壓矢量圖:

5.9當三相電壓分別為“8°、％,如何定義三相定子電壓空間矢量11A。UUOCO和合成矢量”一寫出他們的表達式.

解：A,B,C為定子：相繞組的軸線,定義三相電壓空向矢量：

UAO~UAO

UB0=UBOe，/

UC0=UCOejr

合成矢量：

Us=+UBO+UCO=UAO+5”+

U5“AC14RC

5.10忽略定子電阻的影響,討論定于電樂空間矢fit$t與定于磁鏈Vs的關系.當:相電樂BOC°為正弦對稱時.寫出電壓空

IIW

間欠吊：S與定子尚攝丫s的表達式,畫出各自的運動軌跡.

解：用合成空間矢量表示的定子電壓方程式：

忽略定子電阻的影響.

U.?

sdt