第四章-課后習(xí)題

1、課后思考題4.14.9總結(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，若設(shè)置不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生什么影響？一般說(shuō)來(lái)，正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的內(nèi)環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？答：轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律為：（1）在范圍內(nèi)，如果氣隙磁通保持不變，轉(zhuǎn)矩Te基本上與s成正比。（2）定子電流不同時(shí)，按照一定的函數(shù)關(guān)系控制定子的電壓和頻率，可以保持氣隙磁通恒定。若設(shè)置不當(dāng)，則氣隙磁通無(wú)法保持恒定，控制將出現(xiàn)紊亂。因?yàn)檗D(zhuǎn)差頻率控制的被控量是頻率差s，在外環(huán)通過(guò)負(fù)反饋控制已經(jīng)實(shí)現(xiàn)控制要求，在內(nèi)環(huán)控制中，因?yàn)檩敵隽恳刂贫ㄗ拥膶?shí)際頻率，而才能得到實(shí)際的頻率值1，因此需采用正反饋相加，由于內(nèi)環(huán)調(diào)解器不是

2、普通的PI調(diào)解器，輸出不受正反饋的影響，引起的擾動(dòng)可通過(guò)外環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定要求。課后習(xí)題:4.1 一臺(tái)三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：額定電壓，額定轉(zhuǎn)速，額定頻率，定子繞組為Y 聯(lián)接。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得定子電阻 ， 定子漏感， 定子繞組產(chǎn)生氣隙主磁通的等效電感，轉(zhuǎn)子電阻， 轉(zhuǎn)子漏感， 轉(zhuǎn)子參數(shù)已折算到定子側(cè) ， 忽略鐵芯損耗 。（ 1 ）畫(huà)出異步電動(dòng)機(jī) T 形等效電路和簡(jiǎn)化電路。（ 2 ）額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率，定子額定電流和額定電磁轉(zhuǎn)矩。（ 3 ）定子電壓和頻率均為額定值時(shí)，理想空載時(shí)的勵(lì)磁電流。（ 4 ）定子電壓和頻率均為額定值時(shí)，臨界轉(zhuǎn)差率和臨界轉(zhuǎn)矩，畫(huà)出異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。解:(1

3、) (2) 額定運(yùn)行時(shí)由于額定轉(zhuǎn)速,同步轉(zhuǎn)速額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率由異步電動(dòng)機(jī)T形等效電路可得轉(zhuǎn)子相電流幅值氣隙磁通在定子每相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 額定運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流幅值由異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化電路,額定運(yùn)行時(shí)的定子額定電流幅值額定電磁轉(zhuǎn)矩(3) 定子電壓和頻率均為額定值時(shí)，理想空載時(shí)的勵(lì)磁電流(4) 定子電壓和頻率均為額定值時(shí)，臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性:4.2異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)如4.1題,若定子每相繞組匝數(shù),定子基波繞組系數(shù),定子電壓和頻率均為額定值.求:(1)忽略定子漏阻抗,每極氣隙磁通量和氣隙磁通在定子每相中異步電動(dòng)勢(shì)的有效值。(2)考慮定子漏阻抗,在理想空載和額定負(fù)載時(shí)的和。(3)比較上

4、述3種情況下和的差異，并說(shuō)明原因。解(1)忽略定子漏阻抗，氣隙磁通在定子每相中異步電動(dòng)勢(shì)的有效值每極氣隙磁通量（2）考慮定子漏阻抗,理想空載時(shí)勵(lì)磁電流 ：額定負(fù)載時(shí)4.3接上題(1)計(jì)算在理想空載和額定負(fù)載時(shí)的定子磁通和定子每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(2)計(jì)算轉(zhuǎn)子磁通和轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（折合到定子邊）。(3)分析與比較在額定負(fù)載時(shí), 的差異, 的差異,并說(shuō)明原因。解：(2) 或4.5異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)同4.1題，輸出頻率f等于額定頻率fN時(shí)，輸出電壓U等于額定電壓U N，考慮低頻補(bǔ)償，若頻率f =0，輸出電壓U =10%UN。（ 1 ）求出基頻以下電壓頻率特性曲線U=f(f)的表達(dá)式，并畫(huà)出特性曲

5、線。（ 2 ）當(dāng)f=5H z和f =2Hz時(shí)，比較補(bǔ)償與不補(bǔ)償?shù)臋C(jī)械特性曲線，兩種情況下的臨界轉(zhuǎn)矩Temax 。解 ： （ 1 ）U N =220(A)斜率4.7兩電平 PWM 逆變器主回路，采用雙極性調(diào)制時(shí)，用”1”表示上橋臂開(kāi)通，”0” 表示上橋臂關(guān)斷，共有幾種開(kāi)關(guān)狀態(tài)?寫(xiě)出其開(kāi)關(guān)函數(shù)。根據(jù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)寫(xiě)出其電壓矢量表達(dá)式，畫(huà)出空間電壓矢量圖。解：4.10采用電壓空間矢量PWM控制方法，若直流電壓Ud恒定，如何協(xié)調(diào)輸出電壓與輸出頻率的關(guān)系？答：由正六邊形性質(zhì)有。要保持正六邊形定子磁鏈不變，必須使為常數(shù)，即變頻的同時(shí)必須調(diào)節(jié)直流電壓。插入零矢量，使有效工作矢量的作用時(shí)間僅為，其余的時(shí)間用零矢量來(lái)

6、補(bǔ)。在弧度內(nèi)，定子磁鏈?zhǔn)噶吭隽繛? k=1,2,3,4,5,6正六邊形定子磁鏈的最大值為: 因此,在直流電壓不變的條件下,要保持恒定,只要使為常數(shù)即可。零矢量的插入有效的解決了定子磁鏈?zhǔn)噶糠蹬c旋轉(zhuǎn)速度的矛盾，也即在直流電壓恒定時(shí)很好的協(xié)調(diào)了輸出電壓與輸出頻率的關(guān)系。4.13論述轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的基本特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)方法以及系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)。答：轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的基本特點(diǎn)即優(yōu)點(diǎn)有：轉(zhuǎn)差角頻率與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速相加后得到定子頻率，在調(diào)速過(guò)程中，實(shí)際頻率隨著實(shí)際轉(zhuǎn)速同步地上升或下降，有如水漲而船高，因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。同時(shí)，由于在動(dòng)態(tài)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和，系統(tǒng)以對(duì)應(yīng)于的最大轉(zhuǎn)矩啟、制動(dòng)，并限制了最大電流，保證了在允許條件下的快速性。實(shí)現(xiàn)方法：使ASR的輸出信號(hào)為轉(zhuǎn)差頻率給定，與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)相加，即得定子頻率給定信號(hào)，即，由和定子電流反饋信號(hào)從微機(jī)存儲(chǔ)的函數(shù)中查得定子電壓給定信號(hào)，用和控制PWM電壓型逆變器，即得異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速所需的變壓變頻電源。缺點(diǎn)：（1）轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)是基于異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的，所謂的“保持磁通恒定”的結(jié)論只在穩(wěn)態(tài)下成立，在動(dòng)態(tài)中難以保持磁通恒定，這將影響到系統(tǒng)的動(dòng)