电力拖动自动控制系统运动控制系统习题解答第3章.docx

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电力拖动自动控制系统运动控制系统习题解答第3章

第三章

3.1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.

比列调节器放大系数©2、晶闸管装置放大系数Ksl5、反馈系数Y二0.7。

求：

（1）输出电压Ud；

（2）若把反馈线断开，Ud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y=0.35,当保持同样的输岀电压时，给定电压Uj应为多少？

解：

（1）Ud

KpKslIu2158.8

1KPKs12150.7

12V

（2）若把反馈线断

=0，UdKpKsU；8.8215264V,开环

开，则输出电压是闭环的22倍

⑶禹WK）

KpKs

12（12150.35）

215

4.6V

3.2转速闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min,要求系统的静差率s5o/o,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）D

_QnS_

n（1s）

nN

iins

D（T^j

15000.05

0.9510

7.9r/min

氷为闭环静态速降

riop100

2）KOP1111.66

nd7.9

3.3转速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？

«n0P1Knci1158128r/min

如果将开环放大倍数提高到30,则速降为:

128

nci4.13r/mind1K130

在同样静差率要求下，D可以扩大-1.937倍

nci24.13

3.4有一PWM变换器供电直流调速系统：

电动机参数Pn二2.2kW,Un二220V,丨n二12.5A,

nN=1500r/min,电枢电阻Ra=1.5Q,PWM变换器的放大

倍数Ks二22,电源内阻Rrec=0.1Qo要求系统满足调速范围D二20,静差率s5%

（1）计算开环系统的静态速降回和调速要求所允许的闭环静态速降nc，O

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：

=15V时，ldl「nnu'则转速负反馈系数少？

应该是多

4）计算放大器所需的放大倍数。

nN旷795「/讪

D（1s）20（10.05）

所以，nci3.95r/min

⑵

3）由以上知

把已知各项代入上式，得

0.0097

也可以用粗略算法:

UnUnPI,°nisWo0.01

n1500

22.4

KCe36.8*0.134

Ks22*0.01

3.5在题34的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流ldbl2lN,临界截止电流ldcrl.2lN,应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？

要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3，如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。

这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？

解：

（1）ldbi2lN25A,Idcrl.2ln15A

'dbl

unucom

IRS-*sUndbl-25

Ucom-15+15Rs

2）R1.6

Rs1.53,

由于需要的检测电阻值大，说明要求的电流信号值也大。

要同时满足检测电

阻小和电流信号大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。

为此，

取Rs0.5,则UcomIderRs150.57.5V

3）当IdIder时，有

Ce1KCe1K

KPKsUnKU

'dbl

RKpKsKRsKiRs

已知魅人157-5，Ki

Ki*0.525可得K3

3.6在题3.4的系统中，若幵尖频率为8KHz，主电路电感L=15mH，系统运动部分的飞轮惯量GD2=0.16Nm2,试判断按题3.5要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行？

如要保证系统稳定运行'允许的最大开环放大系数K是多少？

解：

22

GD20.16Nm2，R1.6

、CeO.134Vrpm

Ti

Looiso.O94s

R0.16

Ts10.000125sTm

2

GD2R0.160.16

0.0363s

8000

375C心3750.1340.134

30

按照式（3-22）的稳定条件，应有

Tm（TiTs）Ts20.0363（0.0940.000125）0.0001252

K291

0.0940.000125

可见题3.4中要求K>36.8满足系统稳定条件。

3.7有一个PWM变换器供电的直流调速系统，已知：

电动机：

PN2.8kW，UN220V，

In15.6A,nN1500r/min,Ra=1.5Q,整流装置内阻Rrec二0.2Q,PWM变换器的放大

倍数Ks31o

（1）系统开环工作时，试计算调速范围D100时的静差率s值。

⑵当D100,s5%时，计算系统允许的稳态速降。

⑶如组成转速负反馈有静差调速系统，要求D100,s5%,在Un*10V时IdlN，

nnN,计算转速负反馈系数和放大器放大系数Kp。

（RaRrec）1N

x5o^202.3r/min

0.1311

dflmax

1500vcc

100,rimin

n

min

n

min

静差率

15r/min

"op

"Omin

202.3

15202.3

（2）当D100,s

5%时，m"

ND（1s）

15000.05

100（10.05）

"op

202.3

1”Gd

-d

0.789

估算Un*100.0067

n1SOO

kpKCe255.4*0.1311i61pKs31*0.0067

0.789rmin