電力拖動自動控制系統(tǒng)習(xí)題集及解答

電力拖動自動控制系統(tǒng)習(xí)題集及解答（內(nèi)部參考資料）支長義 編鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 目錄第一章 習(xí)題集及解答 1-1第二章 習(xí)題集及解答 2-1第四章 習(xí)題集及解答 4-1第五章 習(xí)題集及解答 5-1第一章 習(xí)題集及解答11、改變給定電壓是否能夠改變電動機的轉(zhuǎn)速？為什么？如果給定電壓不變，調(diào)整反饋電壓的分壓比是否能夠改變轉(zhuǎn)速？為什么？如果測速機勵磁發(fā)生變化，系統(tǒng)有沒有克服這種擾動的能力？解：不管開環(huán)或是閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速對給定是惟命是從的，所以 變必然導(dǎo)致*nUn 變。對于有靜差系統(tǒng)： 分壓比的變化即 的變化K)1()(*KCRIUKnedensp的變化，在 不變時， 必然變化， （或者 ,變n 變），測速機*n n*的勵磁變化等效于 的變化，所以 n 不必然變化，故系統(tǒng)沒有克服這種擾動的能力。12、某調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 1500150rpm，要求是 S=2%,那么，系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的 ,則開環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)節(jié)放大倍數(shù)應(yīng)10opn有多大？解：由 知：閉環(huán)允許的速降為 ,如果開環(huán))1(snDom rpm398.0125，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)大于等于：0op。3.21clnK13、有一 V-M 調(diào)速系統(tǒng)， 電動機參數(shù)為 =2.5KW, =220V， =15A，nomPnomUnomI=1500rpm, =2,整流裝有置內(nèi)阻為： =1, =30,要求：nomaRrecRsK=20， =10%。試求：1、計算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。DS2、畫出轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。 3、當(dāng) 20V 時， 1000rpm,則轉(zhuǎn)速反*nU饋系數(shù)應(yīng)為多少？4、系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)是多少？比例放大器放大倍數(shù)是多少？5、若主電路電壓 L=60mH, =1.8 整流電路 為三相零式，則滿足 D、S 的2GD,2Nm轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行？為了保證穩(wěn)定，允許最大的開環(huán)放大倍數(shù)是多少？6、如果增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求 2 , 1.2 , =?, =?若要求dlInomdcrInomsRcomU電流反饋電阻 如果做不到，須增加電流放大器，試計算電流),(31arecsR反饋放大倍數(shù) ， 和 各為多少？畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。7、如ifKomUs果轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的整流裝置采用三相零式電路，主電路平波電抗器的選擇要保證最小電流為 20 時仍能連續(xù)，系統(tǒng) GD2=2.94Nm2。按 D=20，S=5%設(shè)計nomI的系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行？如果系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行，對系統(tǒng)過行動態(tài)校正，并計算調(diào)節(jié)器參數(shù)？8、如果改用電壓負(fù)反饋，能否達(dá)到 題中所給的調(diào)速要求？若放大器Kp 不變， =30V，在 S=30%時，采用 電壓負(fù)反饋最多能夠達(dá)到多大的調(diào)速范max*nU圍？9、如果采用電壓負(fù)反饋和電流正反饋，能否 滿足題中所給的調(diào)速要求？參數(shù)如何選擇？試畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。解：1、 （220152）0.127rpmnomaeRIC開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為： =15(2+1)/0.127=354.33rpmenompCI滿足調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降為： =8.33rpm；)1(SDnomcl2、采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖為：3、在穩(wěn)態(tài)時， =20/1000=0.02V/rpm。*nUn*4、 354.33/8.33-1=41.541clopespCK=41.540.127/(300.02)=8.79。sepKC5、由于 0.06/(2+1)=0.02s， =1/(2350)=0.00333sRLTl mfTs21=0.09349s30*72emCGD所以系統(tǒng)臨界穩(wěn)定 32.89,slmTK*)(2要滿足 D、S 的要求 K41.54，故系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行。6、 215Ascomnspcomnsdbl RUKRUI *)(1.215 取 1.21518AscomdrIdcrI0.02150030VnonU*， 2.5，取 2.5，1230,sscmsRARssR則 45V，如果要求 ，取 1， 則 18V，co 1)(arecs scomU45182.5ifK系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖為：7、L1.46220/(0.215)=107.07mH=0.109707/3=0.0357sRTl=1/(2350)=0.0033smfs21=2.943/(3750.127230)=0.1527smeCGDT3752系統(tǒng)穩(wěn)定的 K 為：0.1527(0.0357+0.0033)+0.0033 2/0.03570.0033=50.18slmT2)(=153/0.127=355rpmenopCRI=15000.05/20(1-0.05)=3.947rpm)1(SDnomcl滿足 D、S 時： 94.817.35clopnK所以穩(wěn)態(tài)要求 K88.94 ，而穩(wěn)定時 K50.67,故系統(tǒng) 不能穩(wěn)定運行。對象傳遞函數(shù)為： )103.)(158.0)(9.(94)1()2 SSSTSTKsWsml,校正3211 ,4.7,53.0 TWdBK98.lg2環(huán)節(jié)為： ，取 則：SKp1115,09.SWTc cccc WKW085.lg209.lg2l)lg(20)lg(201，285.*9.1cp 362.01*.7.3*85.122cs取 20K， , ,0R10R K49.36.091, 滿足近似條件。校正后fC.8*.236.301 10STWsc的傳函為： 。)1(2STKWses，8.43)(90121csctgTt )()(90121WTtgtssss TWttg 2212190dBTKCTCK sesees2703.*2316.lg0 lg0lg0)llg)(2 8、由靜態(tài)性： 僅由電樞電阻產(chǎn)生的速降：edadrecenspCIRKIU)1()(*，故電壓達(dá)不到題中的調(diào)速要求。3.8mi/2.36rCIRneoma 97.35164.0axax spnomnonUU.2)1(in/2.39)1( SDrCIRKI nomeaenomrc9、 deadespdesrcensp ICRKI)1()1()(* in/3.8)()1( rIICIKRn nomeanoespnomesrc 若使 ，則系統(tǒng)完全與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋相同。 則eaespCRK spaKR)1(36.273.81ICRKnomesrc 28.0.8)()1(;6.0;max* KCIRUKenomsrcaspanosp 1-4、某機械采用下圖的晶閘管勵磁、 發(fā)電機組供電 的直流調(diào)速系統(tǒng)， 發(fā)電機的額定功率為 110KW，電動機的額定功率為 100KW。系統(tǒng)采用電壓負(fù)反饋和電流截止負(fù)反饋控制，電流信號取自發(fā)電機和電動機的附加極繞組 與 ，試畫SGRM出該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖并推導(dǎo)系統(tǒng)的靜特性方程式。其中 為發(fā)電機勵磁回路總電阻，Kf 為發(fā)電機放大系數(shù)， 為發(fā)電機電樞電BR SGR阻， ， 為電動機電樞電阻， 為電 流反饋系數(shù)， 為電壓反饋SMGsaR系數(shù)， 為電流截止負(fù)反饋回路穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。comU3.8)1(noesrcI解：靜態(tài)特性為： ， ， ，Uidn* ctpKctsfUK， ，fBfiRUfGOiKdsaGOIR)(,當(dāng) 時， ；當(dāng) 時， 。CIeddcraIcomdsiacrI0i故其靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下：通過結(jié)構(gòu)圖變換得靜特性方程為：當(dāng) dcrIdeaMdesaGneBfsp CRIKUkCRKn)1()1(*時：dcrI deamdeBsfspsaGcomneBfsp ICRIKCRKCRn )1()()1 20* 1-5、已知數(shù)據(jù)， 發(fā)電機為勵磁電壓in,/480,58,30,48 rnAIVUWPGomGnomGnomGnom 電動機： ，2.5.127saBRKWPMn02.,.i,/910,148,30 saMnomMnomMnom RrI，設(shè)置放大器限幅值為 ，要求 D=10，S=20%，堵轉(zhuǎn)電流為：VU4ax*VUct8截止電流 。試求：,2.MnomdblII MnomdcrII5.1 計算系統(tǒng)所允許的穩(wěn)態(tài)速降2 計算各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)3 決定放大器結(jié)構(gòu)和放大系數(shù) Kp4 計算比較電壓 Ucom，并選用穩(wěn)壓管5 分析 Kp、Ucom 等參數(shù)的變化對系統(tǒng)靜特性的影響6 為什么主回路中設(shè)有串入平波電抗器解：1、 ，系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降為：VnRIUCMomsaoe min/.320)(i/8.2.0*19)(rSDnMomcl2、 ， ，8.5ctmBsUK VRIUsGaGnomGO 06.31)(49.2,12706.3BfBfGOf RKRi電壓反饋系數(shù) 的計算：根據(jù)穩(wěn)態(tài)時 ，On*。0135.4max* sMnomMdnoIU3、如果采用 P 調(diào)節(jié)器，則電動機的速降：，所以用 P 放大器可以滿足7.8.2)1( KICRIKCRnMnomeanomesaGom要求，且 ，設(shè)運算放大器的輸入電阻 R0=20K，則放大器3.16Bfsp反饋電阻 R1=Kp*R0