電力拖動控制系統(tǒng)第三章習題復習資料

習題三

3.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的和均為調(diào)整器，設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓=15V,

即二1500,/A，=20A,電流過載倍數(shù)為2,電樞回路總電阻H=2Q,&

=20,C=0.127V,，求：(1)當系統(tǒng)穩(wěn)定運行在"”=5V,&=10A時，

系統(tǒng)的〃、U”、5、S和S各為多少？(2)當電動機負載過大而堵

轉(zhuǎn)時，，和心各為多少？

解：⑴

6(=1］；/nN=15V/1500，p〃z=0.0IV/rpm

當U；=5匕轉(zhuǎn)速n=^=—————=5007小

aO.OW/rpm

U+15V

4=*=——=0.375V/A

540A

U；=01d=0.375*10=3.75V=Ui

TJL0一E+/“/C/N+I/R0.127*500+10*27"

c

K、KsK、20

即n=5Q0rpm,Un=5V,U：=Ui=3.75V,t/t,=4.175v

(2)堵轉(zhuǎn)時，U：=%m=15V,

U=%=dX>"=$=4V

cK?、VK、JK、320

3.2在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個調(diào)整器，均采納調(diào)整器。

已知參數(shù)：電動機：&=3.7,%=220V,/“=20A,〃N=1000，電樞

回路總電阻區(qū)-1.5Q,%殳UE=u=Ucm=3V,電樞國路最大電流=40A,

電力電子變換器的放大系數(shù)&EO。試求：

(1)電流反饋系數(shù)尸和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。。

(2)當電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的力。，u；""值。

n=^L=—=O.2V/A。=%=———=0.008V//77/H

朝至：］)/前40AnN1000/7”〃

2)UdQ=E+ItJIK=qAv+；X=40A*1.5Q=60V

這時：

*

u〃=w,u“=o,處于飽和，輸出最大電流給定值。

u；=8v,q=w,

4=力0//=60/40=1"

3.3在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)整器，均采納調(diào)整器。當輸

出達到%=8V時，主電路電流達到最大電流80Ao當負載電流由40A

增加到70A時，試問：(1)0；應(yīng)如何改變？(2)上應(yīng)如何改變？

(3)4值由哪些條件確定？

H,QVZ

0=*=——=0AV/A

解：1)心804

因此當電流從40A=70A時，u：應(yīng)從4V=7V改變。

2)“。要有所增加。

3)0c取決于電機速度和負載大小。因為

Ug=E+idK=C,〃N+/"K

U二Udo=

'_K、「K、

3.5某反饋限制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)0.1s,要求

階妖響應(yīng)雞調(diào)量。工10%。

(1)系統(tǒng)的開環(huán)增益。

(2)計算過渡過程時間’、和上升時間0；

(3)繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。假如要求上升時間。＜0,25s,則？，

。%=?

解.取Kr=0.69,J=0.6,b%=9.5%

(1)系統(tǒng)開環(huán)士曾益：K=0.69/T=0.69/0.1=6.9(1/s)

(2)上升時間。=3.3T=0.33S

過度過程時間：

3

?---=6T=6x0.1=0.6s

(3)

如要求frvO.25s,查表3/則應(yīng)取AT=1,4=0.5

tr=2AT=2,4*0,1=0,245這時K=1/T=10,超調(diào)貴=16.3%。

w（.；）二所10

3.6有一個系統(tǒng)，其限制對象的傳遞函數(shù)為附$一^7?_0.ois+i,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。％W5%（按線性系

統(tǒng)考慮）。試對系統(tǒng)進行動態(tài)校正，確定調(diào)整器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。

解：按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，選

KT=0.5,=0.707,查表3-1,得。％=4.3%O

W(s)=—,

選I調(diào)整器，TS校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

W(s)=-------,這樣，T=0.01,K=10/r

r5(00,5+,),已選=0.5,則K=0.550,所以

w(5)=—=―!—

r=10/Af=10/50-0.25,積分調(diào)整器："62so

(2)試設(shè)計電流調(diào)整器，計算其參數(shù)，、、o畫出其電路圖，調(diào)整器輸

入回路電阻R0=40^o

(3)設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)整器，計算其參數(shù)、、。(R0=40kQ)

(4)計算電動機帶40%額定負載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量on。

(5)計算空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間。

解：(1)///加=8丫/(11*〃)=8V/3394=0.0236V/4

a=10/1000=0.0IVmin/r

(2)電流調(diào)整器設(shè)計

確定時間常數(shù)：幻7；=0.00333$

/?)/；?.=0.00255

c)為=",+(=0.0025+0.00333=0.005835

電流調(diào)整器結(jié)構(gòu)確定：

K,(2+l)

叱心(S)=

因為，工5%,可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，選用調(diào)整器,"S

電流調(diào)整器參數(shù)確定：G=E=0.012s,選K/G=0.5,K/=0.5/q=85.76s

85.76x0012x0.18

=0.224

Ksp35x0.0173

校驗等效條件：%=舄=85.76s

澗力電子裝置傳遞函數(shù)的近似條件*=春而

份忽略反電勢的影響的近似條件：3—=3J——!----=79.06S7<〃,.

\TJtV0.12x0.0120

c)電流環(huán)小時間常數(shù)的近似條件」=115.52s1>co

3ei

可見滿怠近似等效條件，電流調(diào)整器的實現(xiàn)：選％=40K,則：

R=KR=0.224x40K=8.96K取9K

C,=T,./Rj=().012/(9xl()3)=1.33//F

由此=4",/&=4x0.0025/40X103=0.25"

（3）速度調(diào)整器設(shè)計

確定時間常數(shù)：

a)電流環(huán)等效時間常數(shù)"勺：因為K/G=°?5

1/K,=2g=2x0.00583=0.01166s

b)7；,,,=0.0155

C)?”=1/(+7；v,=0.01166+0.015=0.02666s

速度調(diào)整器結(jié)構(gòu)確定：

根據(jù)無靜差的要求，應(yīng)選用調(diào)整器,

除（小1）

WASR(S)=

速度調(diào)整器參數(shù)確定：

&=此>,取〃=5,&=叫“=。1333s

h+16

=168.82<2

2X52X0.026662

K+6x0.0236x0.196x0.12

2haRT02x5x0.01x0.18x0.02666校驗等效條件：

%=KN1CO.=A；、.&=168.82x0.1333=22.5$T

幻電流環(huán)近似條件」185.76-1

-----------40.43s>co

33V0.00583

〃）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似r2=252「>/

43V0.015

可見滿意近似等效條件。

轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗（空載0）

。％=2*(2叼…*=2x8L2%xLlx匹U”陋

"CbnTm0.196x10000.12

=11.23%>10%

轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗結(jié)果表明，上述設(shè)計不符合要求。因此需重新設(shè)

計。

查表，應(yīng)取小一些的h,選3進行設(shè)計。

按3,速度調(diào)整器參數(shù)確定如下：&=餌>=°?07998S

=(/?+!)/2/Z27^,=4/(2x9x0.026662)=312.656A-2

Kn=(h+\)flCJm/2haRTz.=4x0.0236x0.196x0.12/(2x3x0.01x0.18x0.02666)=7.6

校盼等效條件：QLK"助=KNrn=312.656x0.07998=25s”

Q)1/3(K//&j)"2=1/3(85.76/0.00583)"2=40.43S"

力1/3(扁/7；“嚴=1/3(85.76/0.015嚴=25.2『

可見滿怠近似等效條件。

轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗：

5,=2x72.2%xl.lx(308x0.18/0.196xl000)x(0.02666/0.12)=9.97%<10%

超速超調(diào)量的校驗結(jié)果表明，上述設(shè)計符合要求。

速度調(diào)整器的實現(xiàn)：選"。"0K，則Rtl=K“xR°=7.6x40=304K，取3IOK。

3

C?=rn/R“=0.07998；31OxlO=0.258〃尸

Con=4Tn/R°=4x0.015/40x1CT=15〃7r

4)40%額定負載起動到最低轉(zhuǎn)速時：

?！保?2x72.2%x(l.l-0.4)x(308x0.18/0.196xl00)x(0.02666/0.12)=63.5%

5)空載起動到領(lǐng)定轉(zhuǎn)速的時間是：(書上無此公式)

僅考慮起動過程的其次階段。

根據(jù)電機運動方程黑片一口而一砥/加-熱.)R

=(『/Q。T

dtGDcGD?R

~315'375cq

CJn_0.196*0.12*1000_

/------m----------------------U.

所以：QOR(1.1*308-0)*0.18

3.10有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，主電路采納三相橋式整流電路。

已知電動機參數(shù)為：=500,=750V,=760A,375,電動勢系數(shù)

=1.82V-,電樞回路總電阻0.14Q,允許電流過載倍數(shù)入=1.5,觸發(fā)整流環(huán)

節(jié)的放大倍數(shù)75,電磁時間常數(shù)％=0.031s,機電時間常數(shù)%=0.112s,電

流反饋濾波時間常數(shù)%=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)6=0.02so設(shè)

調(diào)整器輸入輸出電壓**==1()V,調(diào)整器輸入電阻R0=40kQo

設(shè)計指標:穩(wěn)態(tài)無符差，電流超調(diào)量0，5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的

轉(zhuǎn)速超調(diào)量0”W10%。電流調(diào)整器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，并取參數(shù)0.5o

(1)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)裝器結(jié)構(gòu)，弁計算其參數(shù)。

(2)計算電流環(huán)的截止頻率外和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率。"，并考慮它們

是否合理？

夕=%=-12—=0.00877V/4

般，1.5*760

a=^=—=0.0267Vmin/r

解：(1)/375

電流調(diào)整器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計如下：

a)Ts=0.00176.?

b)&=0.002$

確工出定—u時-4-間1'-I六借人曲數(shù)&：c)G,=0.00367s

電流調(diào)整器結(jié)構(gòu)確定：因為。％至5%,可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，選用

調(diào)整器，(S)(T1)/T,E0.031/0.00367=8.25<10

電流調(diào)整器參數(shù)確定：TO.O31S,Z050.5^136.241

&=~邛/KJ3=136.24x0.03lx0.14/75x0.00877=0.899

校驗等效條件：co136.241

a)l/37；=l/3x0.00167=199.6『>q

與(1/工工嚴=3(l/0.il2x0.031),/2=50.9<,<七

c)l/3(1/(7；?)"2=1/3(1/0.00167x0.002嚴二182.39$T〉/

可見滿怠近似等效條件。

電流調(diào)整器的實現(xiàn)：選R0=40K,則

R.=Ktx=0.899x40=35.96取36K

G=TJ&=0.031/36xl()3=().86〃/

3

Coi=4〃/%=4x0.002/40X10=°.2〃/

速度調(diào)整器設(shè)計

確定時間常數(shù)：

a)電流環(huán)等效時間常數(shù)1：因為Z0.5則J12Tz2*0.00367=0.00734s

b)b)0.02s

c)c)T》0.00734+0.02=0.02734s

速度調(diào)整器結(jié)構(gòu)確定：

根據(jù)無猙差的要求，應(yīng)選用調(diào)整器，

(S)(T1)/T

速度調(diào)整器參數(shù)確定：

iXn，選5,則啟0.1367s,

(1)/(2h2T2gn)=6/2*25*0.027342=160.542

(l)p(2ha￡n)=6*().()()877*1.82*0.112/2*5*().()267*().14*0.()2734=10.5

校驗等效條件：(D(D1T160.54*0.1367=21.9462

a)l/3(Ei)l/2=l/3(136.24/0.00367)l/2=64.221>co

b)1/3()1/2=1/3(136.24/0.02)1/2=27.51l>co

可見滿意近似等效條件。

速度調(diào)整器的實現(xiàn)：選RO40K,則*R0=10.5M0=420K

由此<0.1367/420*103=0.325巧取0.33"

C04T00=4*0.02/40*103=2四

2)電流環(huán)的截止頻率是：col36.241

速度環(huán)的截止頻率是：co21.9462

從電流環(huán)和速度環(huán)的截止頻率可以看出，電流環(huán)比速度環(huán)要快，

在保證每個環(huán)都穩(wěn)定的狀況下，再求系統(tǒng)的快速性，充分體現(xiàn)了多環(huán)

限制系統(tǒng)的設(shè)計特點。

3.11在一個轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)整器，電流調(diào)整器均采

納調(diào)整器。

(1)在此系統(tǒng)中，當轉(zhuǎn)速給定信號最大值*=15V時1500;電流給定信

號錄大值*=10V時,允許最大電流30A,電框回路總電阻2Q,晶閘管裝

置的放大倍數(shù)30，電動機額定電流二20A，電動勢系數(shù)=0.128V-o現(xiàn)

系統(tǒng)在*=5V20A時穩(wěn)定運行。求此時的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速？的輸出電壓=?

(2)當系統(tǒng)在上述狀況下運行時，電動機突然失磁(①=0),系統(tǒng)將會

發(fā)生什么現(xiàn)象？試分析并說明之。若系統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來，則穩(wěn)定后？？

*二???=？

(3)該系統(tǒng)造速