《電力拖動自動控制系統(tǒng)(第三版)陳伯時 第二章習題答案》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《電力拖動自動控制系統(tǒng)(第三版)陳伯時 第二章習題答案(4頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第二章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2-1 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中,若要改變電動機的轉(zhuǎn)速,應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)?改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)行不行?改變電力電子變換器的放大倍數(shù)行不行?改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)行不行?若要改變電動機的堵轉(zhuǎn)電流,應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的什么參數(shù)?答:改變電機的轉(zhuǎn)速需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定信號Un;改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)不行,改變電力電子變換器的放大倍數(shù)不行。若要改變電機的堵轉(zhuǎn)電流需要改變ASR的限幅值。2-2 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器有哪些作用?其輸出限幅值應(yīng)按什么要求來整定?電流調(diào)節(jié)器有哪些作用?其輸出限幅值應(yīng)如何整定?答:轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用是:(1)使轉(zhuǎn)速n很快的跟隨給定電壓Un變化
2、,穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差,如果采用PI調(diào)節(jié)器,則可以實現(xiàn)無靜差。(2)對負載變化起抗擾作用。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的限幅值應(yīng)按電樞回路允許的最大電流來進行整定。電流調(diào)節(jié)器作用:(1)使電流緊緊跟隨給定電壓Ui變化。(2)對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用。(3)在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中,保證獲得電動機允許的最大電流,從而加快動態(tài)過程。(4)當電機過載甚至堵轉(zhuǎn)時,限制電樞電流的最大值,起快速的自動保護作用。電流調(diào)節(jié)器的最大值應(yīng)該按變換電路允許的最大控制電壓來整定。2-3 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時,兩個PI調(diào)節(jié)器的輸入偏差(給定與反饋之差)是多少?它們的輸出電壓是多少?為什么?答:若都是PI調(diào)節(jié)器,則兩個調(diào)節(jié)器
3、的輸入偏差為0,即Ui=Ui,Un=Un;輸出電壓為:Ui=Id=Ui,Uc=Ud0/Ks=RId+Cen=(RUi/)+(CeUn/)。2-4 如果轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不是PI調(diào)節(jié)器,而是比例調(diào)節(jié)器,對系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能會有什么影響?答:若采用比例調(diào)節(jié)器可利用提高放大系數(shù)的辦法使穩(wěn)態(tài)誤差減小即提高穩(wěn)態(tài)精度,但還是有靜差的系統(tǒng),但放大倍數(shù)太大很有可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定。2-5 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中,采用PI調(diào)節(jié)器,當系統(tǒng)帶額定負載運行時,轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線,系統(tǒng)重新進入穩(wěn)態(tài)后,電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓Ui是否為0,為什么?答:反饋線未斷之前,Id=In,令n=n1,當轉(zhuǎn)速反饋斷線
4、,ASR迅速進入飽和,Un=Unmax,Uc,Id至Idm,TeTl,n,Id,Ui出現(xiàn),Id至Idm,n,Id,此過程重復(fù)進行直到ACR飽和,n,Id,當Id=In,系統(tǒng)重新進入穩(wěn)態(tài),此時的速度n2n1,電流給定為Unmax= Idmax電流反饋信號Un= In,偏差Ui不為0。2-6 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)速給定信號Un未改變,若增大轉(zhuǎn)速反饋系數(shù),系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓Un是增加還是減少還是不變?為什么?答:Un不變,因為PI調(diào)節(jié)器在穩(wěn)態(tài)時無靜差,即:Un=Un,Un未改變,則,Un也不變。2-7 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中,兩個調(diào)節(jié)器ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。已知參數(shù):電動機:
5、Pnom=3.7kW , Unom=220V , Inom=20A ,nnom=1000r/min,電樞回路總電阻R=1.5,設(shè)Unm*= Uim*= Ucm=8V,電樞回路最大電流Idm=40A,電力電子變換器的放大系數(shù)Ks=40.試求:(1)電流反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù);(2)當電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的Ud0、Ui、Uc值。解:(1)= Uim*/Idm=8/40=0.2 = Unm */ nnom=8/1000=0.008(2)Ud0=IdmR=401.5=60V Ui= Uim*=8V(極性相反) Uc= Ud0/Ks=60/40=1.5A2-8 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)器
6、ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。當ASR輸出達到Uim=8V時,主電路電流達到最大電流80A。當負載電流由40A增加到70A時,試問:(1)Ui應(yīng)如何變化?(2)Uc應(yīng)如何變化?解:(1)= Uim*/Idm=8/80=0.1 電流為40A時:Ui= Id=400.1=4V 電流為70A時:Ui= Id=700.1=7V(2)Uc增加。2-9在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中,電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負載在額定工作點正常運行,現(xiàn)因某種原因電動機勵磁下降一半,系統(tǒng)工作情況將會如何變化?(=1.5)答:設(shè)突發(fā)狀況之前的磁通為1,令此時的磁通為2,之前的電磁力矩為Te1,此刻的電磁力矩為Te2,負載轉(zhuǎn)矩恒為Tl,電機勵
7、磁下降一半,則2=0.51,Te2=Cm(2)Id=0.5 Te1Tl,n,Id甚至到Idm,Te2=Cm(2)Idm=0.75 Te1Tl,n會一直下降到0。2-10 有一個系統(tǒng),其控制對象的傳遞函數(shù)為Wobj(s)=10/(0.01s+1),要求設(shè)計一個無靜差系統(tǒng),在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量5%(按線性系統(tǒng)考慮)。試對該系統(tǒng)進行動態(tài)校正,決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu),并選擇其參數(shù)。解:可選擇積分調(diào)節(jié)器,設(shè)其傳遞函數(shù)為:W(s)=ki/s,則校正成新系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為:W新(s)=10Ki/s(0.01s+1),將原系統(tǒng)校正成型系統(tǒng)W(s)=K/s(Ts+1)以實現(xiàn)無靜差,按5%要求查表取:KT=0.5即:10
8、Ki0.01=0.5,得:Ki=5。2-11 調(diào)節(jié)對象的傳遞函數(shù)為Wobj(s)=18/(0.25s+1)(0.005s+1),要求用調(diào)節(jié)器將其校正成典型型和系統(tǒng),確定調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。解:(1)校正成典型型系統(tǒng): 選擇調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器,Wpi(s)=Kpi(s+1)/s; 令=0.25,則校正之后的新系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為W(s)=18Kpi/s (0.005s+1); W(s)=K/s(Ts+1),令KT=0.5,則,18Kpi/0.005=0.5,代入=0.25,得:Kpi=1.4。(2)校正成典型型系統(tǒng): 傳遞函數(shù)近似處理:Wobj(s)=18/(0.25s+1)(0.005s+1)18/0.25s(0.005s+1); 選擇調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器,Wpi(s)=Kpi(s+1)/s; 校正之后的新系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為W(s)=18Kpi(s+1)/ 0.25s2(0.005s+1); W(s)=K(s+1)/s2(Ts+1),令h=5,h=/T=/0.005=5,則=0.025;K=(h+1)/2h2T2=18Kpi/ 0.25,代入,T,h,得:Kpi=1.67。4