《电力拖动自动控制系统》陈伯时课后答案.doc

/NUMPAGES25
第一章 闭环控制的直流调速系统

1－1 为什么PWM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：
（1）主电路线路简单，需用的功率器件少。
（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右。
（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。
（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
1－2 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Ud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E>Ud，很快使电流id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VT1

轮流导通，而VT1始终是关断的。

在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1关断后id经VD2续流时，还没有达到

周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD2两端电压也降为零，VT2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。
１－３ 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关
系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即

D=nmax
nmin

其中，nmax

和nmin

一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负

载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。
当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落，与理

想空载转速之比，称作静差率s，即或用百分比表示
s=ΔnN
n0
s=ΔnN×100%
n0

在直流电动机变压调速系统中，一般以电动机的额定转速nN作为最高转速

则 s=ΔnN
n0
= ΔnN
nmin+ΔnN

∴nmin
=ΔnN
s
−ΔnN
=(1−s)ΔnN
s
D=nmax
nmin
= nNS
ΔnN(1−S)

由上式可看出调速系统的调速范围、静差速降和最小静差率之间的关系。对于同一个调
速系统，ΔnN值一定，如果对静差率要求越严，即要求s值越小时，系统能够允许的调速
范围也越小。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范
围。

１－４ 某一调速系统，测得的最高转速特性为nOmax=1500r/min，最低转速特性为

nOmin=150r/min，带额定负载时的速度降落ΔnN=15r/min，且在不同转速下额定速降

ΔnN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 系统能够达到的调速范围为
D=nmax
nmin

=1500
150−15

=11

系统允许的静差率
s= DΔnN
nN+DΔnN
×100%=
11×15
1500+11×15
×100%=10%

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s≤2%，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 因为
s=ΔnN
n0
= ΔnN
nmin+ΔnN
Δn=nmins=150×0.02=3.06r/min
所以 N
1−s
1−0.02

因为 Δncl
=Δnop
1+K

Δn 100
K= op−1= −1=31.7
所以 Δncl
3.06

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？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？

解 （1） 因为
Δn= RId
e
cl C（1+K）

C
cl
所以 RId=Δn（
e
1+K）=8×（1+15）=128

RI 128
cl
则 Δn
= d = =4.13r/min
C（e1+K）
1+30

（2）由
D= nNS
ΔnN(1−S)

，可知在s和