电力拖动自动控制新版系统运动控制新版系统阮毅陈伯时课后参考答案第二章仅供参考.doc

第二章作业
思考题：
2-1直流电动机有哪几种调速办法？各有哪些特点？

1. 电枢回路串电阻调速
特点：电枢回路电阻增长时，抱负空载转速不变，机械特性硬度变软。反之机械特性硬度变硬。
2. 调节电源电压调速
特点：电动机转速随着外加电源电压减少而下降，从而达到降速目。不同电源电压下机械特性互相平行，在调速过程中机械特性硬度不变，比电枢回路串电阻降压调速具备更宽调速范畴。
3. 弱磁调速
特点：电动机转速随着励磁电流减小而升高，从而达到弱磁降速目。调速是在功率较小励磁回路进行，控制以便，能耗小，调速平滑性也较高。

2-2简述直流 PWM 变换器电路基本构造。

IGBT，电容，续流二极管，电动机。

2-3直流 PWM 变换器输出电压特性是什么？

直流电压

2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统可以获得更好动态性能？

直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易持续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范畴宽；若与迅速响应电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时， 电枢两端与否尚有电压？电路中与否尚有电流？为什么？

电枢两端尚有电压，由于在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，由于电动机处已断开，构不成通路。

2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？

反并联二极管是续流作用。若没有反并联二极管，则IGBT门极控制电压为负时，无法完毕续流，导致电动机电枢电压不近似为零。

2-7直流 PWM 变换器开关频率与否越高越好？为什么？

不是越高越好，由于太高话也许浮现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要输出电压。

2-8泵升电压是如何产生？对系统有何影响？如何抑制？

对滤波电容充电成果导致直流侧电压升高。
过高泵升电压将超过电力电子器件耐压限制值。
选用电容量较大且适当电容。

2-9在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增长而减少？

负载增长，负载转矩增大，电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了，达到稳态。T-TL=J*dn/dt

2-10静差率和调速范畴有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。

不是一回事。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速稳定度。
机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速降落。是机械特性斜率。如：变压调速系统在不同转速下机械特性是互相平行，机械特性硬度是同样，但是静差率却不同，空载转速高静差率小。

2-11调速范畴与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必要同步提才故意义？

若只考虑一种量，别的两个量在一种量一定状况下另一种量就会不满足规定。

2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点？变化给定电压能否变化电动机转速？为什么？如果给定电压不变，调节转速反馈系数与否可以变化转速？为什么？如果测速发电机励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰能力？

特点：减小转速降落，减少静差率，扩大调速范畴。

变化给定电压能变化电动机转速，由于变化给定电业会变化电压变化值，进而变化控制电压，然后变化输出电压，最后变化转速。
如果给定电压不变，调节转速反馈系数是可以变化转速，由于调节转速反馈系数会变化反馈电压，进而变化电压变化值，控制电压，输出电压，最后变化转速。

如果测速发电机励磁发生了变化，会导致Ce变化，会影响转速，被测速装置检测出来，再通过反馈控制作用，减小对稳态转速影响。系统有克服这种干扰能力。

2-13 为什么用积分控制调速系统是无静差？在转速单闭环调速系统中，当积分调节器输入偏差电压△U=0 时，调节器输出电压是多少？它决定于哪些因素？

比例调节器输出只取决于输入偏差量现状，而积分调节器输出则包括了输入偏差量所有历史。虽然到稳态时，只要历史上有过，其积分就有一定数值，足以产生稳态运营所需要控制电压UC。

2-14在无静差转速单闭环调速系统中，转速稳态精度与否还受给定电源和测速发电机精度影响？为什么？

受影响。由于无静差转速单闭环调速系统若给定电源发生偏移或者测速发电机精度受到影响会导致转速变化，进而反馈电压变化，使电压偏差为零，因此转速稳态精度会受影响。

2-15在转速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与否有调节作用？为什么？
（1）放大器放大系数 Kp。
（2）供电电网电压 Ud。
（3）电枢电阻 Ra。
（4）电动机励磁电流 If。
（5）转速反馈系数 α。

（1） 放大器放大系数Kp发生变化时系统有调节作用，由于Kp发生变化时，控制电压Uc就会变化，然后输出电压Ud0就会变化，转速变化，反馈电压随之变化，变化电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
（2） 供电电网电压 Ud发生变化时系统有调节作用，由于Ud发生变化时，会使Ks变化，进而变化输出电压和转速，反馈电压随之变化，变化电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
（3） 电枢电阻Ra发生变化时系统有调节作用，由于Ra发生变化时，会使电枢电路总电阻变化，使得转速变化，反馈电压随之变化，变化电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
（4） 电动机励磁电流 If发生变化时系统有调节作用，由于If发生变化时，使得Ce变化，转速变化，反馈电压随之变化，变化电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
（5） 转速反馈系数α发生变化时系统有调节作用，由于α发生变化时，使反馈电压变化，变化电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。

2-16（1）在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运营状态，此时晶闸管整流装置输出电压Ud较之负载变化前是增长、减少还是不变？
（2）在无静差调速系统中，突加负载后进入稳态时转速n和整流装置输出电压 Ud 是增长、减少还是不变？

在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运营状态，此时转速有所增大，反馈电压增大，电压偏差减小，控制电压减小，晶闸管整流装置输出电压Ud较之负载变化前减小。
在无静差调速系统中，突加负载后引起动态速降时，产生电压偏差，控制电压Uc从Uc1不断上升，使电枢电压也由Ud1不断上升，从而使转速n在下降到一定限度后又回升。达到新稳态时，电压偏差又恢复为零，但Uc已从Uc1上升到Uc2，使电枢电压由Ud1上升到Ud2，以克服负载电流增长压降。因此转速是不变，输出电压Ud是增长。

2-17 闭环调速系统有哪些基本特性？它能减少或消除转速稳态误差实质是什么？

基本特性：闭环，有反馈调节作用，减小速降，减少静差率，扩大调速范畴。
实质：闭环调速系统中参数变化时会影响到转速，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影响从而减小或消除转速稳态误差。

习题

2-1
有制动电流通路不可逆PWM变换器-直流电动机系统进行制动时，VT1始终不导通。VT2导通时，电动机处在能耗制动状态；VT2不导通时，VD1续流，电动机处在回馈制动状态。

2-2

2-3

2-4

s=20%，
s=30%，

2-5

2-6

2-7

2-8

2-9

（1）

（2）

图一 系统原理图

图二 系统静态构造图

（3）（4）

2-10

普通，因而

由习题2-5知电路总电阻R=0.18Ω

若取，
题目中未出，条件局限性，解不出来。

2-11
此题为三相零式电路，同样输入电压下，三相零式电路输出电压频率是三相桥式电路一半。因此

若按习题2-5主电路总电阻，R=0.18Ω，，

若按习题2-9主电路总电阻，R=3.3Ω，，

按2-9规定设计转速负反馈系统开环放大倍数K=35.96，不能稳定运营。
如果保证系统稳定运营，容许最大开环放大倍数K=13.58。

2-12
（1）

（2）

（3）

2-13

n=1500 r/min

n=150 r/min

取