电力拖动自动控制系统习题集及解答

电力拖动自动控制系统习题集及解答（内部参考资料）支长义 编郑州大学电气工程学院 目录第一章 习题集及解答 1-1第二章 习题集及解答 2-1第四章 习题集及解答 4-1第五章 习题集及解答 5-1第一章 习题集及解答11、改变给定电压是否能够改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调整反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速机励磁发生变化，系统有没有克服这种扰动的能力？解：不管开环或是闭环调速系统，转速对给定是惟命是从的，所以 变必然导致*nUn 变。对于有静差系统： 分压比的变化即 的变化K)1()(*KCRIUKnedensp的变化，在 不变时， 必然变化， （或者 ,变n 变），测速机*n n*的励磁变化等效于 的变化，所以 n 不必然变化，故系统没有克服这种扰动的能力。12、某调速系统的调速范围是 1500150rpm，要求是 S=2%,那么，系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的 ,则开环系统的开环节放大倍数应10opn有多大？解：由 知：闭环允许的速降为 ,如果开环)1(snDom rpm398.0125，则闭环系统的开环放大倍数应大于等于：0op。3.21clnK13、有一 V-M 调速系统， 电动机参数为 =2.5KW, =220V， =15A，nomPnomUnomI=1500rpm, =2,整流装有置内阻为： =1, =30,要求：nomaRrecRsK=20， =10%。试求：1、计算开环系统的稳态速降和调速系统允许的稳态速降。DS2、画出转速负反馈系统的稳态结构。 3、当 20V 时， 1000rpm,则转速反*nU馈系数应为多少？4、系统开环放大系数是多少？比例放大器放大倍数是多少？5、若主电路电压 L=60mH, =1.8 整流电路 为三相零式，则满足 D、S 的2GD,2Nm转速负反馈系统能否稳定运行？为了保证稳定，允许最大的开环放大倍数是多少？6、如果增设电流截止环节，要求 2 , 1.2 , =?, =?若要求dlInomdcrInomsRcomU电流反馈电阻 如果做不到，须增加电流放大器，试计算电流),(31arecsR反馈放大倍数 ， 和 各为多少？画出系统的原理图和静态结构图。7、如ifKomUs果转速负反馈系统的整流装置采用三相零式电路，主电路平波电抗器的选择要保证最小电流为 20 时仍能连续，系统 GD2=2.94Nm2。按 D=20，S=5%设计nomI的系统能否稳定运行？如果系统不能稳定运行，对系统过行动态校正，并计算调节器参数？8、如果改用电压负反馈，能否达到 题中所给的调速要求？若放大器Kp 不变， =30V，在 S=30%时，采用 电压负反馈最多能够达到多大的调速范max*nU围？9、如果采用电压负反馈和电流正反馈，能否 满足题中所给的调速要求？参数如何选择？试画出系统的静态结构图。解：1、 （220152）0.127rpmnomaeRIC开环系统的稳态速降为： =15(2+1)/0.127=354.33rpmenompCI满足调速要求所允许的稳态速降为： =8.33rpm；)1(SDnomcl2、采用转速负反馈系统的稳态结构图为：3、在稳态时， =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所以系统临界稳定 32.89,slmTK*)(2要满足 D、S 的要求 K41.54，故系统不能稳定运行。6、 215Ascomnspcomnsdbl RUKRUI *)(1.215 取 1.21518AscomdrIdcrI0.02150030VnonU*， 2.5，取 2.5，1230,sscmsRARssR则 45V，如果要求 ，取 1， 则 18V，co 1)(arecs scomU45182.5ifK系统的原理图和静态结构图为：7、L1.46220/(0.215)=107.07mH=0.109707/3=0.0357sRTl=1/(2350)=0.0033smfs21=2.943/(3750.127230)=0.1527smeCGDT3752系统稳定的 K 为：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满足 D、S 时： 94.817.35clopnK所以稳态要求 K88.94 ，而稳定时 K50.67,故系统 不能稳定运行。对象传递函数为： )103.)(158.0)(9.(94)1()2 SSSTSTKsWsml,校正3211 ,4.7,53.0 TWdBK98.lg2环节为： ，取 则：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, 满足近似条件。校正后fC.8*.236.301 10STWsc的传函为： 。)1(2STKWses，8.43)(90121csctgTt )()(90121WTtgtssss TWttg 2212190dBTKCTCK sesees2703.*2316.lg0 lg0lg0)llg)(2 8、由静态性： 仅由电枢电阻产生的速降：edadrecenspCIRKIU)1()(*，故电压达不到题中的调速要求。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 ，则系统完全与转速负反馈相同。 则eaespCRK spaKR)1(36.273.81ICRKnomesrc 28.0.8)()1(;6.0;max* KCIRUKenomsrcaspanosp 1-4、某机械采用下图的晶闸管励磁、 发电机组供电 的直流调速系统， 发电机的额定功率为 110KW，电动机的额定功率为 100KW。系统采用电压负反馈和电流截止负反馈控制，电流信号取自发电机和电动机的附加极绕组 与 ，试画SGRM出该系统的稳态结构图并推导系统的静特性方程式。其中 为发电机励磁回路总电阻，Kf 为发电机放大系数， 为发电机电枢电BR SGR阻， ， 为电动机电枢电阻， 为电 流反馈系数， 为电压反馈SMGsaR系数， 为电流截止负反馈回路稳压管的反向击穿电压。comU3.8)1(noesrcI解：静态特性为： ， ， ，Uidn* ctpKctsfUK， ，fBfiRUfGOiKdsaGOIR)(,当 时， ；当 时， 。CIeddcraIcomdsiacrI0i故其静态结构图如下：通过结构图变换得静特性方程为：当 dcrIdeaMdesaGneBfsp CRIKUkCRKn)1()1(*时：dcrI deamdeBsfspsaGcomneBfsp ICRIKCRKCRn )1()()1 20* 1-5、已知数据， 发电机为励磁电压in,/480,58,30,48 rnAIVUWPGomGnomGnomGnom 电动机： ，2.5.127saBRKWPMn02.,.i,/910,148,30 saMnomMnomMnom RrI，设置放大器限幅值为 ，要求 D=10，S=20%，堵转电流为：VU4ax*VUct8截止电流 。试求：,2.MnomdblII MnomdcrII5.1 计算系统所允许的稳态速降2 计算各环节的传递函数3 决定放大器结构和放大系数 Kp4 计算比较电压 Ucom，并选用稳压管5 分析 Kp、Ucom 等参数的变化对系统静特性的影响6 为什么主回路中设有串入平波电抗器解：1、 ，系统允许的稳态速降为：VnRIUCMomsaoe min/.320)(i/8.2.0*19)(rSDnMomcl2、 ， ，8.5ctmBsUK VRIUsGaGnomGO 06.31)(49.2,12706.3BfBfGOf RKRi电压反馈系数 的计算：根据稳态时 ，On*。0135.4max* sMnomMdnoIU3、如果采用 P 调节器，则电动机的速降：，所以用 P 放大器可以满足7.8.2)1( KICRIKCRnMnomeanomesaGom要求，且 ，设运算放大器的输入电阻 R0=20K，则放大器3.16Bfsp反馈电阻 R1=Kp*R0