電力拖動自動控制系統(tǒng)第二章習題答案

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

2、跟隨給定電壓Un變化，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：

3、若都是PI調(diào)節(jié)器，則兩個調(diào)節(jié)器的輸入偏差為 0,即Ui"=Ui，Un =Un；輸 出電壓為：Ui" =3 Id=Ui , Uc=Uo/Ks=Rld+Cn=(RUr/ 3)+(CeUn / a )。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

4、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，ASR迅速進入飽和,Un二Un max, UcT, Id T至 Idm, Te> T , nT , Id J, Ui 出現(xiàn)，Id T至 Idm, nT,Id J,此過程重復(fù)進行直到 ACR飽和，nT, Id J,當Id=In，系統(tǒng)重新進入穩(wěn) 態(tài)，此時的速度n2>ni，電流給定為Un"ma= Idmax p>電流反饋信號 Un= In B， 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)a,系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓 Un是增加還是

5、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，貝U,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勻采用PI調(diào)節(jié)器。已知參數(shù)：電動機：Pnom=，Unom=220V，Inom=20A ，nnom=1000r/min，電樞回路總電阻R=Q，設(shè)UnrTF 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)3和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a；(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）3 = Uim /Idm=8/40=a = Unm*/ nno

6、 m=8/1000=2) Ud0=IdmR=4X0 =60VUi= 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 ASR ACF均采用PI調(diào)節(jié)器。當ASR俞出達到Uim=8V寸，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)8 = Uim7ldm=8/80=電流為 40A 時：Ui= Id 8 =40X =4V電流為 70A 時：Ui= Id 8 =70X =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

7、， 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？(入 =)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Ti，電機勵磁下降一半，則 ？2=?1, Te2=Cm(?2)ld= TeiV Ti, n J, Id T甚至到 Idm,Te2=Cm(?2)Idm= TeiVTi, n 會一直下降到 0。Wobj (s) =10/ (+1) ,要求設(shè)計5% (按線性系統(tǒng)考慮)。試對2-10 有一個系統(tǒng),其控制對象的傳遞函數(shù)為 一個無靜差系統(tǒng),在階躍俞入下系統(tǒng)超調(diào)量 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

8、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：Wb( s) =10Ki/s (+1),將原系統(tǒng)校正成I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卻：10Ki X =，得：Ki=5。2-11 調(diào)節(jié)對象的傳遞函數(shù)為 Wobj ( s ) = 1 8/+ 1 )+ 1 ), 典型I型和n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I型系統(tǒng):選擇調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器，Wpi (s) =Kpi(T s+1)令T =，則校正之后的新系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 W( S)要求用調(diào)節(jié)器將其校正成/ T S；=18Kpi/ Ts +1) ；W (s) =K/s (Ts+1)，令 KT= J則，18Kpi/ tX =，代入 t =，得：Kpi=。(2)校正成典型I型系統(tǒng):傳遞函數(shù)近似處理： Wobj (S) =18/+1)+1) 18/+1);選擇調(diào)節(jié)器為 PI 調(diào)節(jié)器， Wpi(s)=Kpi(Ts+1)/Ts；校正之后的