运动控制系统 第四版 第5章习题
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4、5章
习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
精品课件-运动控制系统-第5章
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统
2) 按照异步电动机类型分类 异步电动机分为鼠笼式和绕线式两大类。其中适用于鼠笼 式异步电动机的调速方法有：变极对数调速、调压调速、变频 调速和电磁转差离合器调速； 适用于绕线式异步电动机的调 速方法有：调压调速、转子串电阻调速、串级调速、电磁转差 离合器调速和变频调速。
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统
2． 相位控制 相位控制方式是指通过控制晶闸管的导通角α来得到不同 的负载电压波形，从而起到调节电压的作用，如图5-3所示。 显然，当导通角α增大时，加在负载上的电压有效值就减小； 反之，当α角减小时，负载上得到的电压有效值就增大。
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统
5.1 交流调速系统的分类 5.2 异步电动机调压调速系统 5.3 绕线式异步电动机串级调速系统 5.4 交流调压调速系统和串级调速系统的MATLAB仿真 本章小结 习题与思考题
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统
5.1 交流调速系统的分类
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统
图5-2 周波控制方式的负载电压波形
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统
可见，周波控制采用了“零”触发的控制方式，几乎不产 生谐波污染。但是由于在导通周期内电动机承受加在电动 机上的电压变化剧烈，使转速脉动大，在低速时影响更为严重， 故常用于大容量、热惯性时间常数大、调速范围小的场合。
运动控制系统思考题答案
运动控制系统思考题答案【篇一：运动控制系统思考题课后习题答案完整版(1)】直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低 b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速 c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。
1.2为什么直流pwm变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：a pwm变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值； b 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。
从而影响了电机的输出特性。
答：直流pwm变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流pwm变换器的时间常数ts 等于其igbt控制脉冲周期（1/fc），晶闸管整流装置的时间常数ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因fc通常为khz级，而f通常为工频（50或60hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20直流pwm变换器间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
1.4简述直流pwm 变换器电路的基本结构。
答：直流pwm 变换器基本结构如图，包括igbt 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流pwm 变换器，通过改变直流pwm 变换器中igbt的控制脉冲占空比，来调节直流pwm 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
1.5答：不会1.7静差率s与调速范围d有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式。
静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。
运动控制系统第四版思考题答案
电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。
特点略。
2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。
电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。
2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
运动控制系统_陈伯时_第4版课后习题答案完整版
2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000m i n N N N N P k W U V I A nr ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.9 有一V-M 调速系统：电动机参数P N =2.2kW, U N =220V , I N =12.5A, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。
要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。
（1）计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。
（3）调整该系统参数，使当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数 α应该是多少？ （4）计算放大器所需的放大倍数。
解：（1）()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a ee n U I R C C V r=-⨯⇒=-⨯==()//12.5 3.3/0.134307.836/minN N eop N e n U I R C n I R C r ∑∑=-⨯⇒∆=⨯=⨯=()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ∆=-=⨯=（）所以，min/33.8r n cl =∆（2）（3）（4）()()()()[]()()[]K C R I K KU K C R I U K K ne d n e d n s p +-+=+-=**1/1/1/α()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =∆∆-=-=()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α⎡⎤=⎡⨯+⎤-⨯+⎣⎦⎣⎦r V min/0096.0=⇒α可以求得，*35.955*0.13414.34*35*0.0096e p s K C K K α===也可以用粗略算法：n U U n nα=≈*，01.0150015*===n U n α /p e s K KC K α=，()35.9550.134/350.0113.76p K =⨯⨯=2.12 有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：kW P N 8.2=，V U N 220=，A I N 6.15=，1500=N n r/min ，a R =1.5Ω，整流装置内阻rec R =1Ω, 电枢回路电抗器电阻L R =0.8Ω， 触发整流环节的放大倍数35=s K 。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4、5章
习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案对于《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》的学习，在课后应该做一些练习题加以巩固。
一下是给大家的《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案，希望对你有帮助。
一判断题1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
(Ⅹ)2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。
(√)3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
(√)4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
(√)5静差率和机械特性硬度是一回事。
(Ⅹ)6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
(Ⅹ)7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk的大小并非仅取决于*速度定Ug的大小。
(√)8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
(Ⅹ)9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
(Ⅹ)10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向(正或反)由驱动脉冲的宽窄决定。
(√)11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
(Ⅹ)与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
(Ⅹ)12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段(√)13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。
(Ⅹ)14电压闭环相当于电流变化率闭环。
(√)15闭环系统可以改造控制对象。
(√)16闭环系统电动机转速与负载电流(或转矩)的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。
17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。
(√)18直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。
(Ⅹ) 19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。
(√)20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第五六七章
第五章思考题5-1 对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大电动机机械特性越软，调速范围越大吗答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0<S<S m 所以调速范围不大。
电动机机械特性越软，调速范围不变，因为S m 不变。
5-2 异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保存电压恒定答：当异步电动机在基频以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电动机。
由此可见，最好是保持每极磁通量为额定值不变。
当频率从额定值向下调节时，必须同时降低E g 使14.44常值SgS N mN E N K f ϕ=⨯⨯=，即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。
然而，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的。
当电动势值较高时，可忽略定子电阻和漏感压降，而认为定子相电压s g U E ≈。
在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。
在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态。
5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式为什么所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定若不是，那么恒功率或恒转矩调速究竟是指什么答：在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于“近似的恒功率调速”方式。
5-4基频以下调速可以是恒压频比控制、恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。
运动控制系统第四版思考题答案
电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。
特点略。
2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。
电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。
2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
运动控制系统第4版课后习题解答完整版陈伯时上海大学
2.4 直流电动机为 PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=0.023Ω。相控整流 器内阻 Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求 s=20%时，求系统的调速范围。如果 s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？
•min/r,求：
3 0NA 5n , ，1主r电0 路0 总0电阻mRi=0n.18Ω,Ce=0.2V
（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 nN 为多少？
（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 SN 多少？
（3）若要满足 D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落 nN 又为多少?
解：(1) nN IN R Ce 305 0.18 0.2 274.5r / min
(2) SN nN n0 274.5 (1000 274.5) 21.5%
(3) n nN S [D(1 s)] 1000 0.05 [20 0.95] 2.63r / min
2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压Uu* 8.8V 、比例调节器
放大系数 KP 2 、晶闸管装置放大系数 KS 15 、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压U d ；
（2）若把反馈线断开，U d 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈
系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压U
解：
nop 1 K ncl 1 15 8 128
如果将开环放大倍数提高到 30, 则速降为：
ncl nop /1 K 128 /1 30 4.13rpm
《运动控制系统》（阮毅）课后题答案
《运动控制系统》（阮毅）课后题答案1.1直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。
1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值；b相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。
从而影响了电机的输出特性。
1.7静差率s与调速范围D有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。
1.11调速范围和静差率的定义是什么？为神马说“脱离了调速范围。
要满足给定的静差率也就容易的多了”？答：（1)生产机械要求电动机在额定负载的情况下所需的最高转速Nmax与最低转速Nmin之比称为调速范围；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转速的变化率，称为静差率。
（2）s与D 是一对矛盾的指标，要求D越大，则所能达到的调速精度越大，s越大。
2.1带有比例放大器的转速反馈闭环调速系统（转速单闭环调速系统）特点a只有比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的；b反馈控制系统的作用是抵抗扰动，服从给定；c系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
改变给定电压会改变电动机转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。
如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差，因为反馈控制功能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。
运动控制原理课后题答案
好几个都木有。
而且木有思考题答案。
第二章2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=378(0.0230.022)0.1478115N n I R C e r p m ∆==⨯+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-=[(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-= 2.5 某龙门刨床工作台采用V -M调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000m i n N N N N P k W U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3)[(1)]10000.050.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，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： 1）()s n s n DN N -∆=1/1015002%/98%N n =⨯∆⨯15002%/98%10 3.06/min N n r ∆=⨯⨯=2）()7.31106.3/1001/=-=-∆∆=cl op n n K2.9 有一V -M 调速系统：电动机参数P N =2.2kW, U N =220V , I N =12.5A, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。
运动控制系统期末复习第5章
5.2 异步电动机的三相数学模型
• 无论异步电动机转子是绕线型还是笼型的，都可以等 效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的定子 和转子绕组匝数相等。
• 异步电动机三相绕组可以是Y连接，也可以是Δ连接。 若三相绕组为Δ连接，可先用Δ—Y变换，等效为Y连 接。然后，按Y连接进行分析和设计。
• 定子漏感 Lls ——定子各相漏磁通所对应的电感，由于绕组的对称性，各相漏 感值均相等；
• 转子漏感 Llr ——转子各相漏磁通所对应的电感。 • 定子互感 Lms——与定子一相绕组交链的最大互感磁通所对应的电感； • 转子互感 Lmr——与转子一相绕组交链的最大互感磁通所对应的电感。 • 相间互感——相与相之间的互感
运动控制系统—
第5章
基于动态模型的异步电动机 调速自动控制系统
基于动态模型的异步电动机调速
异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质， 要获得高动态调速性能，必须从动态模型出发， 分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高 性能异步电动机的调速方案。
矢量控制和直接转矩控制是已经获得成熟应用的 两种基于动态模型的高性能交流电动机调速系统
基于动态模型的异步电动机调速
矢量控制系统通过矢量变换和按转子磁链定向， 得到等效直流电动机模型，然后模仿直流电动机 控制。
直接转矩控制系统利用转矩偏差和定子磁链幅值 偏差的符号，根据当前定子磁链矢量所在的位置， 直接选取合适的定子电压矢量，实施电磁转矩和 定子磁链的控制。
学习内容
5.1 异步电动机动态数学模型的性质 5.2 异步电动机的三相数学模型 5.3 坐标变换 5.4 异步电动机在正交坐标上的动态数学模型 5.5 异步电动机在正交坐标系上的状态方程 5.6 矢量控制的变频调速自动控制系统
运动控制系统(尚丽)章 (5)
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统 2) 按照异步电动机类型分类 异步电动机分为鼠笼式和绕线式两大类。其中适用于鼠笼
式异步电动机的调速方法有：变极对数调速、调压调速、变频 调速和电磁转差离合器调速； 适用于绕线式异步电动机的调 速方法有：调压调速、转子串电阻调速、串级调速、电磁转差 离合器调速和变频调速。
频装置换相，类似于直流电机中电刷和换向器的作用，因此有 时又称为无换向器电机调速，或无刷直流电机调速。
开关磁阻电机是一种特殊型式的同步电动机，有其独特的 比较简单的调速方法，在小容量交流电机调速系统中很有发展 前途。
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统 5.2 异步电动机调压调速系统
5.2.1 交流调压器 通过改变异步电动机定子电压来实现异步电动机转速可调
(2) 转差功率回馈型调速系统：这类系统中转差功率的一 部分被消耗掉，而其余大部分则通过变流装置回馈给电网或者 转化为机械能加以利用，转速越低，回收的转差功率越多，例 如异步电动机串级调速就属于这一类系统，而且这类系统的效 率显然比上一类系统要高得多。
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统 (3) 转差功率不变型调速系统：在这类系统中除转子铜损
机调速系统只能是转差功率不变型(恒等于 0 )的，而同步电 动机转子极对数又是固定的，因此只能靠变压变频调速，没有 像异步电动机那样的多种调速方法。
在同步电动机的变压变频调速方法中，从频率控制的方式 来看，可分为他控变频调速和自控变频调速两类。
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统 自控变频调速利用转子磁极位置的检测信号来控制变压变
第5章 交流调压调速系统和串级调速系统 (1) 转差功率消耗型调速系统：转差功率全部转换成热
能而被消耗掉。这类系统的调速效率低，它们以增加转差功率 的消耗来换取转速的降低(恒转矩负载时)，越向下调速，效率 越低，而且这类系统的结构最简单，因而有一定的应用场合， 如上述的调压调速、电磁转差离合器调速、绕线转子异步电动 机转子串电阻调速就属于这类系统。
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5-5、按基频以下和以上，分析压频协调的控制方式，画出： （1）恒压恒频正弦波供电时异步电动机机械特性。 （2）基频以下，电压-频率协调控制的异步电动机机械特性。 （3）基频以上，恒压变频协调控制时异步电动机机械特性。 （4）电压-频率特性曲线U=f(f)。 （5，补）对异步电动机不同电压-频率协调控制时的机械特性进 行分析比较（从：特性硬度、电压补偿、临界转速等方面）。 解：
• 恒定子磁通、恒 气隙磁通控制， 临界转矩恒定； • 恒气隙磁通控制 的临界转矩更大.
1. 恒压恒频控制
2. 基频以下，电压频率协调控制
3. 基频以上，恒电变频控制
4、电压频率特性
（5）对异步电动机不同电压-频率协调控制时的机械特性，进行 分析比较如下：
（A）恒压频比控制：控制较简单； 机械特性基本是上下平移，特性硬度也较 ）恒压频比控制： 好；当转矩增大到最大值以后，若转速再降低，特性就折回来了；低速 时，最大电磁转矩降低，带负载能力降低。 （B）恒定子磁通控制：要对定子电阻压降进行补偿；调速时机械特性基本上 是上下平移，特性比恒压频比控制硬些，临界转矩大于恒压频比控制。 （C）恒气隙磁通控制：需要对定子漏阻抗压降进行补偿；调速时机械特性基 本上时上下平移，特性比恒定子磁通控制略硬；临界转矩大于恒定子磁 通控制。恒气隙磁通控制时低频电压补偿的标准。 （D）恒转子磁通控制：不但要补偿定子漏阻抗压降，还要补偿转子漏电抗压 降；机械特性为线性，和直流电动机类似；在动态中尽可能保持转子磁 通控制，是矢量控制所追求的目标。 （E）基频以上恒压变频控制：当频率提高时，同 ）基频以上恒压变频控制： 步转速随之提高，最大转矩减小，机械特性 上移，而形状基本不变。 （F）恒压频比控制、恒定子磁通控制、恒气隙磁 通控制，机械特性都是非线性的，都有最大 转矩限制；上述三种压频协调控制和恒转子 磁通控制方式，都属于恒转矩控制方式。基 频以上调速，属于恒功率调速方式。
⎪ t ⎪ ⎪ ω1 (t0 ) + ω1N dt ω1 < ω1* ω1 (t ) = ⎨ ∫t0 τ up ⎪ ⎪ ω (t ) − t ω1N dt ω > ω * 1 0 1 1 ∫t0 τ down 给“压-频协调环节”的 转速给定信号，变成平缓的斜波升速或降速信号；给定转速 经“压-频协调环节”产生的电压给定信号也是平缓变化的信 号，可使电机实现平缓的升速或降速，避免产生过大的起动 或制动电流。
转差频率控制系统的缺点：系统的性能还“不能完 全达到”直流双闭环系统的水平。原因：
① 转差频率控制系统，是基于异步电动机稳态模型的，所谓 的“保持磁通恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立。在 动态中难以保持磁通恒定，这将影响到系统的动态性能。 ② 压频函数中只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的 相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。 ③ 频率与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。然 而，如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给 频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形 式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。
3）转差频率控制系统的优点： ①转差角频率与实测转速相加后得到定子频率。在调 速过程中，实际频率随着实际转速同步地上升或下 降，加、减速平滑。 ②在动态过程中转速调节器ASR饱和，系统以“对应 于最大转差频率”的最大转矩起、制动，并限制了 最大电流，保证了在允许条件下的快速性。 ③与开环系统相比，静、动态性能都得到很大提高； 采用转速PI调节可实现稳态转速无静差。
共有8个开关状 态，对应8个空 间电压矢量； 其中：2个零矢 量，6个非零电 压矢量。
13、转速开环变压变频调速系统中需要积分环节，论述给定积分 环节的原理和作用？ 答： ① 转速开环的变压变频调速系统中，也没有电流闭环，系统本 身没有自动限制起制动电流的作用。 ② 若没有给定积分环节，在突加转速给定信号后，根据电压频 率协调关系，将使电机在较高电压下起动，导致较大的起动 * * 电流。 ω = ω ω 1 1 ⎧ 1 ③ 转速积分环节算法，见右式。 转速的上升率和下降率可通过 τup、 τdown参数设定。
14、论述转速闭环转差频率控制系统的控制规律、实现 方法及系统的优缺点？
答： 1）控制规律: ① 在保持气隙磁通不变的条件下，在 ωs≤ωsm的范围内，转矩Te基本上与 ωs成正比；通过转差频率就可间接 实现对电磁转矩Te的控制。 ② 根据不同的定子电流，进行定子漏 阻抗压降补偿，实现气隙磁通恒定. 2）实现方法: ① 根据最大电流倍数、转矩倍数，确定出最大转差频率的限 幅值ωsmax。 ② 根据定子电流，实时计算出定子漏阻抗压降，对定子电压 进行实时补偿，以保持电机气隙磁通恒定。 ③ 系统.....