電機(jī)與拖動(dòng)課后習(xí)題答案

第一次習(xí)題課第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)（思考題）思考題2-1:直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點(diǎn)？答：（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓；一定范圍內(nèi)無級(jí)平滑調(diào)速（2）減弱勵(lì)磁磁通；小范圍內(nèi)平滑調(diào)速，往往與調(diào)壓方案配合使用（3）改變電樞回路電阻有級(jí)調(diào)速2-4:為什么PWM變換器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)比晶閘管整流器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)性能？答：PWM開關(guān)頻率快、周期短。直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流PWM變換器的時(shí)間常數(shù)Ts等于其IGBT控制脈沖周期（1/fc），而晶閘管整流裝置的時(shí)間常數(shù)Ts通常取其最大失控時(shí)間的一半（1/（2mf））。因fc通常為kHz級(jí)，而f通常為工頻（50或60Hz），m為一周內(nèi)整流電壓的脈波數(shù)，通常也不會(huì)超過20，故直流PWM變換器時(shí)間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時(shí)間常數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動(dòng)態(tài)性能更好。2-5在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止不動(dòng)時(shí)，電樞兩端是否還有電壓？電路中是否還有電流？為什么？

答：電樞兩端還有電壓，因?yàn)樵谥绷髅}寬調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓僅取決于直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因?yàn)殡姌须妷汉碗姌须娮璧拇嬖凇?/p>

2-6直流PWM變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會(huì)產(chǎn)生什么后果？答：為電動(dòng)機(jī)提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會(huì)使電動(dòng)機(jī)在電樞電壓瞬時(shí)值為零時(shí)產(chǎn)生過電壓。電樞電壓不可控，無法調(diào)速

2-7 直流PWM變換器的開關(guān)頻率是否越高越好？為什么？

答：不是。受器件約束。因?yàn)槿糸_關(guān)頻率非常高，當(dāng)給直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，有可能導(dǎo)致電樞電流還未上升至負(fù)載電流時(shí)，就已經(jīng)開始下降了，從而導(dǎo)致平均電流總小于負(fù)載電流，電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。

2-8 泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何抑制？

答：泵升電壓是當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作于回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于二極管整流器的單向?qū)щ娦裕沟秒妱?dòng)機(jī)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回交流電網(wǎng)，而只能向?yàn)V波電容充電，造成電容兩端電壓升高。泵升電壓過大將導(dǎo)致電力電子開關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電壓限制電路。

2-9 在晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而降低？答：負(fù)載增加意味著負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大，電機(jī)減速，并且在減速過程中，反電動(dòng)勢(shì)減小，于是電樞電流增大，從而使電磁轉(zhuǎn)矩增加，達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，電機(jī)不再減速，保持穩(wěn)定。故負(fù)載增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)較增加之前降低。

2-10靜差率和調(diào)速范圍有何關(guān)系？靜差率和機(jī)械特性硬度是一回事嗎？舉個(gè)例子。

答：D=（nNs/△n（1-s））。不是一回事。靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的，而機(jī)械特性硬度是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的降落的。

2-11調(diào)速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關(guān)系？為什么必須同時(shí)提才有意義？答：：D=（nNs/△n（1-s））。因?yàn)槿糁豢紤]減小最小靜差率，則在一定靜態(tài)速降下，允許的調(diào)速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調(diào)速范圍，則在一定靜態(tài)速降下，允許的最小轉(zhuǎn)差率又大得不能滿足要求。因此必須同時(shí)提才有意義。2-12轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？改變給定電壓能否改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？為什么？如果給定電壓不變，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)是否能夠改變轉(zhuǎn)速？為什么？如果測(cè)速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無克服這種干擾的能力？

答：轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)（由轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置和電壓放大器構(gòu)成），可獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而保證在一定靜差率下，能夠提高調(diào)速范圍。

改變給定電壓能改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖兘o定電壓則改變實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋電壓與給定電壓的偏差，從而改變電力電子變換器的輸出電壓，即改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，改變了轉(zhuǎn)速。 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)能改變給定電壓能改變轉(zhuǎn)速。U*=na。 若測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化，則反饋電壓發(fā)生變化，當(dāng)給定電壓一定時(shí)，則電壓偏差發(fā)生變化，從而轉(zhuǎn)速改變。故系統(tǒng)無克服測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化干擾的能力。

2-13為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓△U=0時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少？它決定于哪些因素？

答：因?yàn)榉e分調(diào)節(jié)器能在電壓偏差為零時(shí)仍有穩(wěn)定的控制電壓輸出，從而克服了比例調(diào)節(jié)器必須要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一比例控制的調(diào)速系統(tǒng)存在靜差的根本原因。 當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為零時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出電壓應(yīng)為一個(gè)恒定的積分終值。它取決于輸入偏差量在積分時(shí)間內(nèi)的積累，以及積分調(diào)節(jié)器的限幅值。2-萌14在無爽靜差正轉(zhuǎn)速揭單閉榜環(huán)調(diào)舞速系粱統(tǒng)中酒，轉(zhuǎn)圓速的完穩(wěn)態(tài)軋精度概是否屢還受進(jìn)給定坐電源解和測(cè)犧速發(fā)坦電機(jī)凈精度約的影練響？比為什立么？答：超仍然睬受影情響。泉因?yàn)榛隉o靜友差轉(zhuǎn)踏速單嚼閉環(huán)垂調(diào)速霜系統(tǒng)茅只是穿實(shí)現(xiàn)銹了穩(wěn)靈態(tài)誤算差為贈(zèng)零，躬因此蜓若給袍點(diǎn)電征源發(fā)也生偏通移，子或者嶄測(cè)速嘉發(fā)電寸機(jī)精餐度受房誠(chéng)到影汁響而鬧使反只饋電遮壓發(fā)共生改柿變，語系統(tǒng)跡仍會(huì)陵認(rèn)為叮是給欺定或松轉(zhuǎn)速款發(fā)生承改變鎮(zhèn)，從斤而改而變轉(zhuǎn)撞速，辮以達(dá)努到電繁壓偏蠢差為胃零。2=矮15在轉(zhuǎn)斤速負(fù)晶反饋商單閉蝕環(huán)有俊靜差阿調(diào)速慚系統(tǒng)袍中，鳳當(dāng)下務(wù)列參風(fēng)數(shù)發(fā)股生變擊化時(shí)得系統(tǒng)渣是否謝有調(diào)駝節(jié)作佩用？糾為什嫂么？油（看是浴在前烏向通秘道還訪是反磚饋通狂道）（1）放絞大器陷的放脂大系徒數(shù)Kp。（有）（2）供游電電沸網(wǎng)電柳壓Ud。（有）（3）電紡樞電御阻Ra。（有）（4）電度動(dòng)機(jī)撕勵(lì)磁紋電流If。（有）（5）轉(zhuǎn)貴速反串饋系沾數(shù)α。（沒有）2-庸16（1）在礦轉(zhuǎn)速掃負(fù)反旺饋單孫閉環(huán)太有靜承差調(diào)寄速系恰統(tǒng)中售，突汪減負(fù)圈載后盛又進(jìn)供入穩(wěn)獅定運(yùn)已行狀店態(tài)，拴此時(shí)趣晶閘織管整授流裝則置的肢輸出寇電壓Ud較之侍負(fù)載伏變化針前是禁增加浪、減杰少還儉是不絲式變？（2）響在無泡靜差棚調(diào)速徒系統(tǒng)捐中，孝突加捷負(fù)載歉后進(jìn)贈(zèng)入穩(wěn)諸態(tài)時(shí)法轉(zhuǎn)速n和整球流裝高置的島輸出僑電壓Ud是增丟加、軋減少穿還是扒不變塵？答：腸（1）Ud減小軍。因否負(fù)載桂減小糠，轉(zhuǎn)釀速上賄升，凍反饋袖電壓