电力拖动与运动控制系统第二版答案

第2章

三、思考题

2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？

答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。

2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。

答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？

答：脉动直流电压。

2=4 为什么直流PWM 变换器-电动机系统比V-M 系统能够获得更好的动态性能？

答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因fc 通常为kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。

2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否

第2章

三、思考题

2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？

答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。

2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。

答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？

答：脉动直流电压。

2=4 为什么直流PWM 变换器-电动机系统比V-M 系统能够获得更好的动态性能？

答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因fc 通常为kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。

2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否

《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题

2-2 调速系统的调速范围是1000~100r/min，要求静差率s=2%，那么系统允许的稳态速降是多少？

解：系统允许的稳态速降

?nN?

snmin0.02?100??2.04(rmin) (1?s)(1?0.02)2-5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。已知直流电动机PN?60kW，

UN?220V，IN?305A，nN?1000rmin，主电路总电阻R?0.18?，Ce?0.2V?minr，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sN多少？

（3）额定负载下的转速降落?nN为多少，才能满足D?20,s?5%的要求。

解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落

?nN?INR305?0.18??274.5(rmin) Ce0.2（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率

?nN274.5??0.215?21.5%

nN??nN1000?274.5（3）额定负载下满足D?20,s?5%要求的转速降落

sN??nN?

nNs1000?0.05??2.63(rmin)

D(1?s)20?(1?0.05)

习题解答（供参考）

习题二

2.2 系统的调速范围是1000~100rmin，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：?n?nnsD(1?s)?1000?0.02(10?0.98)?2.04rpm

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n0max?1500rmin，最低转速特性为 n0min?150rmin，带额定负载时的速度降落?nN?15rmin，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 D?nmaxnmin(均指额定负载情况下） nmax?n0max??nN?1500?15?1485 nmin?n0min??nN?150?15?135 D?nmaxnmin?1485135?11 2) 静差率 s??nNn0?15150?10%

2.4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？

解：

“电力拖动控制系统”习题

第一章习题

1-1 某V-M系统，电动机数据为：Pnom=10kW，Unom=220V，Inom=55A，nnom=1000r/min，Ra=0.1Ω。若采用开环控制系统，且仅考虑电枢电阻引起的转速降。

1．要求s=10%，求系统调速范围。

2．要求调速范围D=2，则其允许的静差率s为多少？ 3．若要求D=10，s=5%，则允许的转速降Δnnom为多少？

1-2 在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数变化时系统对其是否有抑制调节作用，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。

1-3 某调速系统的调速范围是150~1500r/min，即D=10，要求静差率s=2%，此时系统允许的稳态速降是多少？如果开环系统的稳态速降是100r/min，此时闭环系统的开环放大系数应有多大？

1-4 在教材图1-23（P19）所示的转速负反馈有静差系统中，当Un*不变时调整转速反馈电位计RP2，使转速反馈系数α增大至原来的2倍。试问电动机转速n是升高还是下降？系统的稳态速降比原来增加还是减小？对系统稳定是有利还是不利？为什么？

电力拖动自动控制系统总复习例题

一、 填空题（10分）每小题2分

得分 1. V –M 系统的开环机械特性由连续段与断续断组成。连续段的特性比较硬 ,改变控制角?时是一族平行的直线,在断续区的特性呈现显著非线性，特性软，理想空载转速高。 2. 单闭环调速系统采用PI调节器校正环节解决了动静特性间的矛盾，而保留电流截止环节是为解决启动时冲击电流过大的问题，当减速或停车时，由于可控硅电路的电流不能反向，不能产生制动转矩，欲要快速制动就需增设能耗制动线路。

3. 静差率与机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，则稳态精度越高，同样硬度的特性，理想空载转速越低，静差率越大，则稳速的精度越差。

4. 双闭环调速系统，在启动过程的大部分时间内，转速调节器处于饱和状态，此时它起着饱和非线性控制作用；当转速超调后，转速调节器退出饱和，它才真正发挥线性（速度）调节作用。

5. 转速电流双闭环系统中，对于电网电压的波动电流调节器起主要抗扰调节作用，对于负载的波动转速调节器起主要的抗扰调节作用。

6. 双闭环直流调速系统的启动过程可分为电流上升阶段、恒流加速阶段、转速调整阶段、稳定运行阶段。

7. 环流可分为两大类：静态环流和动态环流。

8. 在直流电机可逆调速

2.3 解：1）调速范围

D?nmaxnmin(均指额定负载情况下）

nmax?n0max??nN?1500?15?1485 nmin?n0min??nN?150?15?135 D?nmaxnmin?1485135?11

2) 静差率

s??nNn0?15150?10%

2.4 解：Ce?(UN?INRa)nN?(220?378?0.023)1430?0.1478Vrpm

?n?INRCe?378?(0.023?0.022)0.1478?115rpm

) ]D?nNS[?n(1?s)]?143?00.2[1?15?(10.?2 ]D?nNS[?n(1?s)]?143?00.3[1?15?(10.?3)

3.15.33

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s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）D?5%，那么系统允许的静态速降是多少？如果

?nNs/?nN?1?s?

10?1500?2%/?nN?98%

?nN?1500?2%/98%?10?3.06r/min

2）2.8 解：

K??nop/?ncl?1?100/

习题解答（供参考）

习题二

2.2 系统的调速范围是1000~100rmin，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：?n?nnsD(1?s)?1000?0.02(10?0.98)?2.04rpm

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n0max?1500rmin，最低转速特性为

n0min?150rmin，带额定负载时的速度降落?nN?15rmin，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 D?nmaxnmin(均指额定负载情况下）

nmax?n0max??nN?1500?15?1485 nmin?n0min??nN?150?15?135 D?nmaxnmin?1485135?11

2) 静差率 s??nNn0?15150?10%

2.4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？

解：C

习 题 二

2.2 系统的调速范围是1000~100rmin，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？

ns解：?n?n?1000?0.02(10?0.98)?2.04rpm D(1?s)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n0max?1500rmin，最低转速特性为 n0min?150rmin，带额定负载时的速度降落?nN?15rmin，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 D?nmaxnmin(均指额定负载情况下）

nmax?n0max??nN?1500?15?1485 nmin?n0min??nN?150?15?135 D?nmaxnmin?1485135?11

2) 静差率 s??nNn0?15150?10%

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

PN?60kW,UN?220V,IN?305A,nN?1000rmin，主电路总电阻R=0.18

Ω,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

实验一 双闭环不可逆直流调速系统调试

一、 实验目的

1、 掌握调速系统各单元电路的调整方法，弄清他们的工作原理及其在系统中的应用。

2、 掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试方法和步骤。 二、 系统组成及所需挂件

详见附录一。 三、 实验内容

(一)双闭环调速系统调试原则

①先单元、后系统，即先将单元的参数调好，然后才能组成系统。 ②先开环、后闭环，即先使系统运行在开环状态，然后在确定电流和转速均

为负反馈后，才可组成闭环系统。

③先内环，后外环，即先调试电流内环，然后调试转速外环。 ④先调整稳态精度，后调整动态指标。 (二)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试

①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。

②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。 ③用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动 “触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发