电力拖动控制系统第三章习题答案.docx

1、习题三3.1 双闭环调速系统的 ASR 和 ACR 均为 PI 调节器，设系统最大给定电压=15V， =1500r/min， =20A，电流过载倍数为 2，电枢回路总电阻*nmUNNI=2， =20， =0.127Vmin/r，求：（1）当系统稳定运行在 =5V， =10A 时，RsKeC*nUdLI系统的 、 、 、 和 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时， 和n*iiUc *i各为多少？cU解：(1) * *0*/15/0.01/5, 0./150.37/4.*.50.127*51024.1755,5,3.,nmNnimdi iddLeNdLCsssnii cVrpmVrpUU rp

2、mVAIAUUEIRCIRVKKnrpmVV 当 转 速即 4.v（2）堵转时， ，Idi1*0 40*2edd dmcsssCnRUIVKK3.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器 ASR，ACR 均采用 PI 调节器。已知参数：电动机： =3.7kW， =220V， =20A， =1000 r/min ,电枢回路总电阻NPNUNINn=1.5,设 =8V，电枢回路最大电流 =40A,电力电子变换器的放大系Rcminm* dmI数 =40。试求：sK（1）电流反馈系数 和转速反馈系数 。（2）当电动机在最高转速发生堵转时的 值。,0dUci,*解:1）* *880.2/ .08/41

3、im nmd NUVVArpmI rp2) 0 40*.56ddleNdlERCnIR这时：，ASR 处于饱和，输出最大电流给定值。 *8,0nnUV,ii0641.5CdSKV3.3 在转速、电流双闭环调速系统中，调节器 ASR，ACR 均采用 PI 调节器。当 ASR 输出达到 =8V 时，主电路电流达到最大电流 80A。当负载电流由 40A 增加到 70A 时，试问：*imU（1） 应如何变化？（2） 应如何变化？（3） 值由哪些条件决定？i cUcU解: 1) *80.1/imdVAI因此当电流从 40A 70A 时， 应从 4V 7V 变化。*iU2) 要有所增加。CU3) 取决于电

4、机速度和负载大小。因为 0ddleNdlEIRCnIR0eddcssnIRUK3.5 某反馈控制系统已校正成典型 I 型系统。已知时间常数 T=0.1s, 要求阶跃响应超调量 10。（1） 系统的开环增益。（2） 计算过渡过程时间 和上升时间 ；strt（3） 绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间 cn b) 1/3(KI/Ton)1/2=1/3(136.24/0.02)1/2=27.51s-1cn可见满足近似等效条件。速度调节器的实现：选 R0=40K，则 Rn=Kn*R0=10.5*40=420K 由此 Cn=n/Rn=0.1367/420*103=0.325F 取 0.33F C0n=

5、4T0n/R0=4*0.02/40*103=2F2) 电流环的截止频率是： ci=KI=136.24 s-1速度环的截止频率是： cn=21.946 s-2从电流环和速度环的截止频率可以看出，电流环比速度环要快，在保证每个环都稳定的情况下，再求系统的快速性，充分体现了多环控制系统的设计特点。1/Ticicn1/n 1/Tn0L/dB/s-13.11 在一个转速、电流双闭环 V-M 系统中，转速调节器 ASR，电流调节器 ACR 均采用PI 调节器。（1）在此系统中,当转速给定信号最大值 Unm*=15V 时,n=n N=1500 r/min;电流给定信号最大值 Uim*=10V 时,允许最大电

6、流 Idm=30A,电枢回路总电阻 R=2,晶闸管装置的放大倍数 Ks=30 ,电动机额定电流 IN =20A ,电动势系数 Ce =0.128Vmin/r。现系统在 Un*=5V ,Idl=20A 时稳定运行。求此时的稳态转速 n=? ACR 的输出电压 Uc =?（2）当系统在上述情况下运行时,电动机突然失磁( =0) , 系统将会发生什么现象? 试分析并说明之。若系统能够稳定下来,则稳定后 n=? Un=? Ui*=? Ui=? Id=? Uc =? （3）该系统转速环按典型型系统设计, 且按 Mrmin 准则选择参数,取中频宽 h=5, 已知转速环小时间常数 Tn =0.05s ,求转

7、速环在跟随给定作用下的开环传递函数,并计算出放大系数及各时间常数。（4）该系统由空载( =0)突加额定负载时 ,电流 和转速 的动态过程波形是怎样的?dLI dIn已知机电时间常数 =0.05s,计算其最大动态速降 和恢复时间 。mTmaxnvt1) = U*nm/nN =15/1500=0.01 Vmin/r= U*im/Idm = 10/30=0.33 V/AU*n =5 V，n=U* n/=5/0.01=500 r/min Uc=Ud0/Ks=(E+IdR)/Ks=(Cen+IdLlR)/Ks=(0.128*500+20*2)/30=3.467 V2) 在上述稳定运行情况下，电动机突然失

8、磁（=0）则电动机无电动转矩，转速迅速下降到零，转速调节器很快达到饱和，要求整流装置输出最大电流 Idm 。因此，系统稳定后，n=0，U n=0U*i=U*im =10， Ui=U*i =10Id=Idm=30AUc=Ud0/Ks=(E+IdR)/Ks=(0+30*2)/30=2 V3) 在跟随给定作用下，转速环处于线性状态，此时系统的开环传递函数是： 12sTKsWnNnn=hTn=5*0.05=0.25sTn=0.05sKN=(h+1)/2h2T2=6/2*25*0.052=48s-24) 空载突加额定负载时，转速有动态降落。 （p93,94)nb=2(-z)nNTn/Tm=2*(1-0)*20*2/0.128*(0.05/0.05)= 625 r/min Cb=2FK2T=2IdNRTn/CeTm=2*20*2*0.05/0.128*0.05=625 r/min 最大动态速降：n max=(Cmax/Cb)*nb=81.2%*625 =507.5 r/min恢复时间：t v=8.8T=8.8*0.05=0.44s(p81 表）