电力拖动自动控制系统作业答案1.

1、直流电动机三种调速方法和其特点，经常采用的是那种方法？调节电枢供电电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻特点：对于要求在一定范围内无极平滑调速的系统来说，调节电枢供电电压的方式最好，改变电阻只能有级调速，减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，因此以变压调速为主。2、三种用于直流电机调速的可控直流电源是什么？特点？一、旋转变流机组优点：四象限运行。缺点：设备多，体积大，费用高，效率低，安装须打地基，运行有噪声，维护不方便。二、静止可控整流器优点：快速性好，可靠经济。缺点：1、单向导电性，给系统的可逆运行带来困难。2、元件对过电压，过电流以及过高的和都十分的敏感。3、低速运行时，功率因数很低。产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备。三、直流斩波器和脉宽调制变换器：1、开关频率高，产生脉动很小的直流电流，电枢电流易连续，系统低速运行平稳，调速范围宽。2、快速响应性能好，动态抗扰能力强3、装置效率高。4、只用于中小功率系统。3、直流斩波器的几种常用的控制方法T不变，变ton—脉冲宽度调制（PWM）；ton不变，变T—脉冲频率调制（PFM）；ton和T都可调，改变占空比—混合型4、电流脉动的影响和抑制措施影响：1、脉动电流产生脉动的转矩，对生产机械不利。2、脉动电流造成较大的谐波分量，流入电源后对电网不利，也增加电机发热。抑制：1、增加整流电路的相数。2、设置平波电抗器。3、采用多重化技术5、脉宽调制变换器定义作用定义：就是采用脉冲宽度调制的一种直流斩波器。作用：用PWM方法，把恒定直流电源调制成一定频率，宽度可变的脉冲系列，从而改变平均输出电压大小，调节电机转速。6、分析带制动电流的不可逆PWM变换器的工作原理电动VT1和VT2的驱动电压大小相等，方向相反，即Ub1=Ub2。当电机在电动状态下运行时，平均电流应为正值，一个周期分两段。在0≤tton时，Ub1为正，VT1饱和导通；Ub2为负，VT2截止。在ton≤tT时，Ub1和Ub2都变换极性，VT1截止，但VT2不能导通。因此，VT1，VD2交替导通。而VT2始终不通。电动运行制动如果在电动运行中要降速，应先减小控制电压，使Ub1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，使平均电枢电压Ud降低，由于惯性作用,转速和反电动势来不及变化，造成EUd的局面。当ton≤tT时，Ub2变正，VT2导通，E-Ud产生反向电流-id流过VT2，产生能耗制动，直到t=T为止。当T≤tT+ton时，VT2截止，-id通过VD1续流，对电源回馈制动，同时在VD1上的压降使VT1不能导通。轮流导通，始终截止。onttTonttT制动状态轻载电动状态中，负载电流较小，以致当VT1关断后id的续流很快就衰减到零，这时二极管VD2两端的压降也降为零，使VT2得以导通，反电动势E送过反向电流-id，产生局部时间的能耗制动作用。到t=T，VT2关断，-id开始经VD4续流，到t=t4,-id衰减为零，VT1才开始导通。轻载运行8、试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。答：在制动状态中，id为负值，VT2就发挥作用了。这种情况发生在电动运行过程中需要降速的时候。这时，先减小控制电压，使Ug1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成EUd，很快使电流反向，VD2截止，在ton≤t＜Ｔ时，Ug2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。在Ｔ≤t＜＜Ｔ+ton时，VT2关断，−id沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT2始终是关断的。7、分析双极式H型PWM变换器电路的工作原理、特点第1阶段，在0≤t≤ton期间，Ug1、Ug4为正，VT1、VT4导通，Ug2、Ug3为负，VT2、VT3截止，电流id沿回路1流通，电动机M两端电压UAB=+Us；第2阶段，在ton≤t≤T期间，Ug1、Ug4为负，VT1、VT4截止，VD2、VD3续流，并钳位使VT2、VT3保持截止，电流id沿回路2流通，电动机M两端电压UAB=Us；轻载时：4个开关管交替导通特点：（1）优点：电流一定连续；可使电动机在四象限中运行；电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；低速时，每个晶体管的驱动脉冲仍较宽，有利于保证晶体管可靠导通；低速平稳性好，调速范围可达20000左右。2）缺点：在工作过程中，4个电力晶体管都处于开关状态，开关损耗大，而且容易发生上、下两管直通的事故，降低了装置的可靠性8、脉宽调速系统的开环机械特性2、在转速负反馈调速系统中，当给定电压、电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量有无调节能力？为什么？答：1、当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时系统对其有调节能力。因为他们的变化最终会影响到转速，都会被测速装置检测出来。再通过反馈控制作用，减小它们对稳态转速的影响。2、当给定电压、测速发电机励磁量发生变化时，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。9、转速控制的要求是什么？1）调速-在一定的最高转速和最低转速的范围内，分档的或平滑的调节转速。2）稳速-以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种可能的干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量。3）加、减速-频繁起、制动的设备要求尽量快的加、减速以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。10、解释反馈控制规律？（1）被调量有静差（2）抵抗扰动与服从给定（3）系统精度依赖于给定和反馈检测精度11、调速系统的稳态性能指标是什么，怎样定义？之间关系如何？1）调速范围和静差率，2）调速范围：电动机提供的最高转速Nmax和最低转速Nmin之比。静差率：当系统在某一转速运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落Nnom，与理想空载转速N0之比叫做静差率3）关系：调速范围和静差不是彼此独立的，同时才有意义。一个调速系统的调速范围，是指在最低时还能满足所提静差率要求的转速可调范围。脱离了静差率，任何调速系统可得到极高调速范围，脱离了调速范围，满足给定的静差率，就容易的多了。12、闭环系统静特性的定义？与开环系统比较有何特点？1）定义：表示闭环系统电动机转速与负载电流的稳态关系。2）特点：A、闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多，B、如果比较同一N0的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小的多。C、当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。D、要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。*psndee(1)(1)KKURInCKCK13、画出带电流截止负反馈的闭环调速系统稳态结构图，说明电流截止负反馈的工作原理，及这种调速系统的静特性特点？当Id≤Idcr时，电流负反馈被截止，静特性和只有转速负反馈调速系统的静特性式相同，现重写于下当IdIdcr时，引入了电流负反馈，静特性变成特点：（1）电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻KpKsRs，因而稳态速降极大，特性急剧下垂。（2）比较电压Ucom与给定电压Un*的作用一致，好象把理想空载转速提高到*psndee(1)(1)KKURInCKCK*psndee(1)(1)KKURInCKCK*psncompssdee()()(1)(1)KKUURKKRInCKCK*psncom0e()'(1)KKUUnCK14、比例积分调节器的控制规律，并画出无静差系统和有静差系统在突加负载的动态调节过程。这两种系统稳态参数计算方法有何不同？有无15、画出反馈控制闭环调速系统的动态结构图？5、为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压ΔUn=0时，调节器的输出电压是多少？它取决于那些因素？答；在动态过程中，当ΔUn变化时，只要其极性不变，积分调节器的输出Uc便一直增长；只有达到Un∗=Un，ΔUn=0时Uc才停止上升；不到ΔUn变负,，Uc不会下降。当ΔUn=0时，Uc并不是零，而是一个终值；如果ΔUn不再变化，这个终值Uc便保持恒定而不再变化，这是积分控制的特点。因此，积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。虽然现在ΔUn=0，但历史上有过ΔUn，其积分就有一定数值，足以产生稳态运行时需要的控制电压。3、采用比例调节器的转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？答：（1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征①只用比例放大器的反馈控制系统，其被被调量仍是有静差的。②反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。扰动性能是反馈控制系统最突出的特征之一。③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。（2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。（3）如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。16、电流正反馈及其补偿控制规律与反馈控制规律有何区别？答：反馈控制只能使静差尽量减小，补偿控制却能把静差完全消除。反馈控制对一切包在负反馈环内前向通道上的扰动都起抑制作用，而补偿控制只是针对一种扰动而言的。电流正反馈只能补偿负载扰动，对于电网电压波动那样的扰动，它所起的反而是坏作用。4、在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时系统是否有调节作用，为什么？（1）放大器的放大系数；Kp（2）供电电网电压；（3）电枢电阻Ra；（4）电动机励磁电流；（5）电压反馈系数γ。答：在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当放大器的放大系数Kp，供电电网电压发生变化时，系统有调节作用，因为他们的变化最终会影响到转速，通过反馈控制最终减小它们对稳态转速的影响。电动机励磁电流、电枢电阻Ra发生变化时仍然和开环系统一样，系统不能起到调节作用，因为他们处于反馈环外。当电压反馈系数γ发生变化时，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。例1、某闭环调速系统，测得的做高转速特性为,最低转速特性为，带额定负载时的速度降落，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：max1500/minonr0maxmin1500151115015NoNnnDnnmin15100%10%150Nonsnmin150/minonr15/minNnr1-5某闭环调速系统的调速范围是1500-150r/min,要求系统的静差率S2%，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是多少？115000.023.06/min(1)10(10.02)NcnsnrDS115000.023.06/min(1)10(10.02)NcnsnrDS1001131.73.06opclnkn1-6某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8r/min,如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少？在同样的静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？1opclnkn1opclnkn8*16/min1opclopnnnrk1'31'op