电力拖动自动控制系统(第三版)陈伯时知识题目解析(全部)

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，VD2截止，在t on≤t＜T 时，U g2变正，于是VT2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，VT2关断，-i d沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1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，VT 2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：

min

max

n n D =

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n 0之比，称作静差率s ，即

n n s N ∆=

。

调速范围、静态速降和最小静差率之间的关系是：

)1(min min

s n s n D N N -∆=

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m in

/1500m ax 0r n =，最低转速特性

为

m in

/150m in 0r n =，带额定负载时的速度降落

m in

/15r n N =∆，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：

1115

1501500

min 0max 0min max =-=∆-==

N n n n n n D

系统允许的静差率：

%

10%10015

11150015

11%100=⨯⨯+⨯=⨯∆+∆=

N N N n D n n D s

思路二：

系统允许的静差率：

%10%100150

15

%100%100min 00=⨯=⨯∆=⨯∆=

n n n n s N N

系统能够达到的调速范围为：

11

)

1.01(151

.01500)1()1(max 0=-⨯⨯=-∆=-∆=

s n s n s n s n D N N N

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

%2≤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：因为：

10150

1500

min max ===

n n D ，

所以系统允许的静态速降：

min

/06.3)02.01(1002.01500)1()1(max r s D s n s D s n n N N =-⨯⨯=-=-=

∆

又：

K n n op

cl +∆=

∆1，N cl n n ∆=∆，min /100r n op =∆ 故闭环系统的开环放大倍数：

68.31106.3100

1=-=

-∆∆=

cl

op n n K

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：

)

1(K C RI n e d cl +=

∆

所以：

128)151(8)1(=+⨯=+∆=K n C RI cl e

d

K=30时，电动机在额定负载下的速降为：

min

/13.430

1128

)1(r K C RI n e d cl =+=+=

∆

又因为：

)

1(s n s n D N N -∆=

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。