(完整版)电力拖动自动控制系统(第三版)_陈伯时_习题答案(全部).doc

第一章：闭环控制的直流调速系统00000

1-1 为什么 PWM- 电动机系统比晶闸管 -电动机系统能够获得更好的动态性能？

答： PWM 系统与 V-M 系统相比，在很多方面有较大的优越性：

（1）主电路线路简单，需用的功率器件少；

（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；

（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达 1：10000左右；

（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；

（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也大，

因而装置效率较高；

（ 6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高；

1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个 VT 是如何工作的。答：如图 P13，1-17，制动状态时，先减小控制电压，使U g1的正脉冲变窄，负脉

冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还

来不及变化，因而造成 E＞U d，很快使电流 i d反向， VD 2截止，在 t on≤t＜T时， U g2

变正，于是 VT 2导通，反向电流沿回路 3流通，产生能耗制动作用。在T≤t＜T+t on(即下一周期的 0≤t＜T on)时， VT 2关断， -i d沿回路 4经 VD 1续流，向电源回馈制动，与此同时， VD 1两端压降钳住 VT 1使它不能导通。在制动状态中，VT 2和VD 1轮流导通，而 VT 1始终是关断的。

有一种特殊状态，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT 1关断后

i d经VD 2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD 2两端电压也

降为零， VT2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。

1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间

有什么关系 ?为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”?答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母

D表示 ,即：

D n max n min

当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转

速降落Δn N与理想空载转速n0之比，称作静差率 s，即

s

n N

n0。

调速范围、静态速降和最小静差率之间的关系是：

D

n N s min

n N (1s min )

按上述关系可得出： D越小， s越小， D越大， s越大； D与 s相互制约，所以说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”。

1-4 某一调速系统，测得的最高转速特性为n0 max 1500r / min ，最低转速特性为

n0 min 150r / min ，带额定负载时的速度降落n

N 15r / min

，且在不同转速下额

定速降n N

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：思路一：

系统能够达到的调速范围为：

n

max n

0 max 1500

D

n0min 11

n min n N 150 15 系统允许的静差率：

D n N

100% 11 15

s

D n N 1500 100% 10%

n N 11 15 思路二：

系统允许的静差率：

s n N

100%

n N

100%

15

n0

n

0min

100% 10%

150

系统能够达到的调速范围为：

n N s n0 max s 1500 0.1 D

n N (1 s) 15 (1 11

n N (1 s) 0.1)

1-5 某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/min，要求系统的静差率s 2% ，那么系统允许的静态速降是多少？如果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：因为：

D n

max 1500

10 n

min 150 ，

所以系统允许的静态速降：

n N s n max s 1500 0.02 n N

s) D (1 s) 10 (1 3.06r / min

D (1 0.02) 又：

n

cl

n

op

n N， n op 100r / min K， n cl

1

故闭环系统的开环放大倍数：

K n

op

1

100

31.68 n

cl

1

3.06

1-6 某闭环调速系统的开环放大倍数为 15时，额定负载下电动机的速降为 8r/min，如果将开环放大倍数提高到 30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？

解：因为：

RI d

n cl

C e (1K )

所以：

RI d

n cl (1 K ) 8 (1 15) 128

C e

K=30时，电动机在额定负载下的速降为：

RI d 128

n cl 4.13r / min

C e (1 K ) 1 30

又因为：

n N s

D

n N (1s)

所以在同样静差率要求下，且n N

不变，D的变化只与

n N

有关，即调速范围D扩

大了 8/4.13=1.49倍。

1-7 某调速系统的调速范围 D=20，额定转速n N1500r / min

，开环转速降落

n Nop240r / min

，若要求系统的静差率由 10%减少到 5%，则系统的开环增益将如何变化？

解：当静差率 s=10%时，

n N s 1500 0.1 n N

20 (1 8.33r / min

D (1 s) 0.1)

K n

op 1 240 1 27.8 n

cl 8.33

当静差率 s=5%时，

n N s 1500 0.05 n N

s) 20 (1 3.95r / min

D (1 0.05)

n

op 240

1 59.8 K 1

n

cl 3.95

因此，若要求系统的静差率由10%减少到 5%，则系统的开环增益将从27.8变

化到 59.8。

1-8 转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？

为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？答：