电力拖动自动控制系统课后答案

习题二2.2系统的调速范围是1000~100minr，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98)2.04(1)nnsnrpmDs系统允许的静态速降为2.04rpm。2.3某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max1500minnr，最低转速特性为0min150minnr，带额定负载时的速度降落15minNnr，且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围maxminDnn(均指额定负载情况下）max0max1500151485Nnnnmin0min15015135Nnnnmaxmin148513511Dnn2)静差率01515010%Nsnn2.5某龙门刨床工作台采用V-M调速系统。已知直流电动机60,220,305,1000minNNNNPkWUVIAnr，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V•min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落Nn为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率NS多少？（3）若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落Nn又为多少?解：(1)3050.180.2274.5/minNNnIRCer(2)0274.5(1000274.5)21.5%NNSnn(3)[(1)]10000.05[200.95]2.63/minNnnSDsr2.7某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min，要求系统的静差率5%s，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？解：1）snsnDNN1/1015002%/98%Nn15002%/98%103.06/minNnr2.9有一V-M调速系统：电动机参数PN=2.2kW,UN=220V,IN=12.5A,nN=1500r/min，电枢电阻Ra=1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻Rrec=1.0Ω,触发整流环节的放大倍数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S=10%。（1）计算开环系统的静态速降Δnop和调速要求所允许的闭环静态速降Δncl。（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。（3）调整该系统参数，使当Un*=15V时，Id=IN，n=nN，则转速负反馈系数α应该是多少？（4）计算放大器所需的放大倍数。解：（1）/22012.51.5/1500201.25/15000.134min/NNaeenUIRCCVr//12.53.3/0.134307.836/minNNeopNenUIRCnIRCr/1150010%/20*90%8.33/minNNnnsDsr（）所以，min/33.8rncl（2）（3）（4）KCRIKKUKCRIUKKnednednsp1/1/1//1307.836/8.33135.955opclKnn150035.95515/135.95512.53.3/0.134135.955rVmin/0096.0可以求得，*35.955*0.13414.34*35*0.0096epsKCKK也可以用粗略算法：nUUnn，01.0150015*nUn2.12有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：kWPN8.2，VUN220，AIN6.15，1500Nnr/min，aR=1.5Ω，整流装置内阻recR=1Ω,电枢回路电抗器电阻LR=0.8Ω，触发整流环节的放大倍数35sK。(1)系统开环工作时，试计算调速范围30D时的静差率s值。(2)当30D，%10s时，计算系统允许的稳态速降。(3)如组成转速负反馈有静差调速系统，要求30D，%10s，在VUn10*时NdII，Nnn，计算转速负反馈系数和放大器放大系数pK。解：rVCemin/1311.01500/5.16.15220（1）min0min/15.63.3/0.1311392.68/min1500/3050/392.68/392.685088.7%opNeopnIRCrnsnn（2）min/56.59.0/550/1.0rnnn（3）espedenspCKKKKCIRKCUKKn/1/1/*5.52156.5/48.2971/1/6.151/1500*clopeenspnnKKCRKCUKK2.13旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率MHz1f0，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M法测速时间为0.01s，求转速min/r1500n和min/r150n时的测速分辨率和误差率最大值。解：（1）M法：分辨率min/465.101.0410246060rZTQc最大误差率：cZTMn160min/1500rn时，10246001.0102441500601cnZTMmin/150rn时，4.1026001.010244150601cnZTMmin/1500r时，%098.0%10010241%1001%1maxMmin/150r时，%98.0%1004.1021%1001%1maxM可见M法适合高速。（2）T法：分辨率：min/1500rn时，min/17115004102510160150041024606202rZnfZnQmin/150rn时，min/55.1150410241016015041024606202rZnfZnQ最大误差率：2060ZMfn，ZnfM0260，当min/1500rn时，77.9150041024106062M当min/150rn时，7.9715041024106062Mmin/1500rn时，%4.11%100177.91%10011%2maxMmin/150rn时，%1%10017.971%10011%2maxM可见T法适合低速习题三3.1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*nmU=15V，Nn=1500r/min，NI=20A，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R=2Ω，sK=20，eC=0.127V·min/r，求：（1）当系统稳定运行在*nU=5V，dLI=10A时，系统的n、nU、*iU、iU和cU各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*iU和cU各为多少？解：(1)*****0*/15/15000.01/55,5000.01/150.375/400.375*103.750.127*50010*24.17520500,5,3.75,nmNnnimdmididdLeNdLCsssniicUnVrpmVrpmUVUVnrpmVrpmUVVAIAUIVUUEIRCnIRUVKKKnrpmUVUUVU当转速即4.175v（2）堵转时，VIUdmi15*，040*2420edddmcsssCnIRUIRUVKKK3.2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：NP=3.7kW，NU=220V，NI=20A，Nn=1000r/min,电枢回路总电阻R=1.5Ω,设cmimnmUUU**=8V，电枢回路最大电流dmI=40A,电力电子变换器的放大系数sK=40。试求：（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,0dUciiUUU,,*值。解:1）**880.2/0.008/401000imnmdmNUVUVVAVrpmIAnrpm2)040*1.560ddleNdlUEIRCnIRAV这时：*8,0nnUVU，ASR处于饱和，输出最大电流给定值。*8,8,iiUVUV060401.5CdSUUKV3.3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*imU=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：（1）*iU应如何变化？（2）cU应如何变化？（3）cU值由哪些条件决定？解:1)*80.1/80imdmUVVAIA因此当电流从40A70A时，*iU应从4V7V变化。2)CU要有所增加。3)CU取决于电机速度和负载大小。因为0ddleNdlUEIRCnIR0eddcssCnIRUUKK3.5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st和上升时间rt；（3）绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间rt0.25s,则K=?，％=?解：取0.69,0.6,%9.5%KT(1)系统开环增益：0.69/0.69/0.16.9(1/)KTs(2)上升时间3.30.33rtTS过度过程时间：3660.10.6sntTs（3）如要求0.25rts，查表3-1则应取1,0.5KT,2.42.4*0.10.24rtTs这时1/10KT,超调量=16.3%。习题六6．1按磁动势等效、功率相等的原则，三相坐标系变换到两相静止坐标系的变换矩阵为2323021211322/3C现有三相正弦对称电流s()AmiIcot，2s()3BmiIcot，2cos()3CmiIt，求变换后两相静止坐标系中的电流si和si，分析两相电流的基本特征与三相电流的关系。解：两相静止坐标系中的电流1111122222233333300222230022333022AABCsBsCBCABCiiiiiiiiiiiii其中，0ABCiii2222()()()()33332333s()0022223332233[s()s()]0233223cos()2233[]2223s()2233[2AsmsBCmjtjtjtjtmjcotiiIicotcotiitIeeeecotIee2223332233]223s()2233()223s()s()2322sin()323sin()sin()3jjjjtjtmjtjtjjmmeeeecotIeeeecotcotIItt两相电流与三相电流的的频率相同，两相电流的幅值是三相电流的的32倍，两相电流的相位差2。6．2两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换阵为cossinsincos2/2rsC将上题中的两相静止坐标系中的电流si和si变换到