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1.转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采纳的掌握方式是A.PIDB.PIC.PD.PD.静差率和机械特性的硬度有关,当抱负空载转速肯定时特性越硬静差率A.越小B.越大C.不变D.不确定.下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是A.降电压调速B.串级调速C.变极调速D.变压变频调速.可以使系统在无静差的状况下保持恒速运行,实现无静差调速的是A.比例掌握B积分掌握C.微分掌握D.比例微分掌握.掌握系统能够正常运行的首要条件是A.抗扰性B.稳定性C.快速性D.精确性.在定性的分析闭环系统性能时,截止频率以越低,则系统的稳定精度A.越高B.越低C.不变D.不确定.常用的数字滤波方法不包括A.算术平均值滤波B.中值滤波C.中值平均滤波D.几何平均值滤波.转速电流双闭环调速系统中电流调整器的英文缩写是A.ACRB.AVRC.ASRD.ATR.双闭环直流调速系统的起动过程中不包括A.转速调整阶段B.电流提升阶段C.恒流升速阶段D.电流下降阶段
11.下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是A.饱和非线性掌握B.转速超调C.准时间最优掌握D.饱和线性掌握
12.下列沟通异步电动机的调速方法中,应用最广的是A.降电压调速B.变极对数调速C.变压变频调速D.转子串电阻调速.SPWM技术中,调制波是频率和期望波相同的A.正弦波B.方波C.等腰三角波D.锯齿波.下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是A.高阶B.低阶C.非线性D.强耦合.在微机数字掌握系统的中断服务子程序中中断级别最高的是A.故障爱护B.PWM生成C.电流调整D.转速调整.比例微分的英文缩写是A.PIB.PDC.VR.调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准A.平均速度B.最高速C.最低速
20.采纳旋转编码器的数字测速方法不包括A.M法B.T法C.M/T法D.PIDD.任意速度D.F法
21.转速电流双闭环调速系统中转速调整器的英文缩写是A.ACRB.AVRC.ASRD.ATR
22.下列关于转速反馈闭环调速系统反馈掌握基本规律的叙述中,错误的是A.只用比例放大器的反馈掌握系统,其被调量仍是有静差的B.反馈掌握系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动C.反馈掌握系统的作用是反抗扰动、听从给定D.系统的精度依靠于给定和反馈检测的精度K\=—=;=
87.62斤乙;2x52x
0.01372u*ifu*u*a二=10/375=
0.0278=二一^=10/*l.5*760=
0.009〃〃Nnidm5+lx0009x
0.196x
0.12=i92x5x
0.027x
0.18x
0.0137*由转速调整器的原理图可知,取R0=40KQ则黑*RfL9*40=76KQ取Rn=76KQOtn/R=
0.137/76=
1.8uF取Cn=l.8uFCon=4Ln/Ro=4*
0.02/40=2uF取Co„=2uF
②计算电流环的截止频率卬c的计算和验证如下依据设计要求:稳态无静差,电流超调量iW5%因此可按典型I型系统设计,电流调整器选用PI型检查对单源电压的抗10参考典型I型系统的动态抗扰性能各项指标是可以接受的.*ACR超前时间常数:tlT尸
0.03S要求工5%时,应取蜘*
0.5因此Ki=
0.5/Tei=
0.5/
0.0037=
135.IS-1电流环截止频率3^二!1=
135.11/0晶闸管装置传递函数近似条件l/3Ts=3X
0.0017=
196.U/s3c满意近似条件忽视反电动势对电流环的影响的条件=3*
17.25=53gc满意近似条件.112x
0.03和转速环的截止频率Wn^c的计算和验证如下转速环截止频率为3n=K\/ai=K\t产
87.6*
0.137=12S1瓦
11135.
1、…-=—j=
27.43n满意近似条件33V
0.022-16在一转速、电流双闭环V-M系统中,转速调整器ASR、电流调整器ACR均采纳PI调整器
①在此系统中,当转速给定信号最大值U*/15Vn=nN=1500r/min;电流给定信号最大值If『10V允许最大电流Idm=30A电枢回路总电阻R=2晶闸管装置的放大倍数Ks=30电动机的额定电流In=20A电动势系数Ce=
0.128V.min/r现系统在U*n=5VU=20A时稳定运行.求此时的稳态转速n=ACR的输出电压Uc=
②当系统在上述状况下运行时,电动机突然失磁6=0系统将会发生什么现象试分析并说明.若系统能够稳定下来则稳定后n=Un=U*产Ui=Id=Uc=
③该系统转速环按典型n型系统设计且按Mmin准则选择参数取中频宽h=5转速环小时间常数区产0・05求转速环在跟随给定作用下的开环传递函数并计算出放大系数及各时间常数.
④该系统由空载IdL=O突加额定负载时,电流L和转速n的动态过程波形是怎样的?已知机电时间常数L=
0.05S计算其最大动态降落△!!皿和恢复时间tv.2-17有一转速、电流双闭环掌握的H型双极式PWM直流调速系统,已知电动机参数为:Pn=200KWUn=48VIn=
3.7AnrfOOr/min电枢电阻Ra=
6.5电枢回路总电阻R=8允许电流过载倍数入=2电动势系数Ce=O.12V.min/r电磁时间常数T】=
0.015S机电时间常数L=
0.2S电流反馈滤波时间常数Toi=
0.OOIS转速反馈滤波时间常数Ton=
0.005S.设调整器输入电压UU*iB=Ucm=10V调整器输入回路电阻Ro=4OK已计算出电力晶体管D202的开关频率f=lkHzPWM环节的放大倍数Ks=
4.8试对该系统进行动态参数设计,设计指标稳态无静差,电流超调量i5%空载启动到额定转速时的转速超调量nW20%过渡过程时间ts^
0.IS问题2-18哪些是掌握系统的稳态性能指标、稳定性指标和动态性能指标?
①稳态性能指标是调速范围D=nmax/nmin二50m//储和静差率S=△nnon/n()*l%
②稳定性指标柏德图(对数幅频特性和对数幅频特性)典型I型系对数幅频特性以一20dB/dec的斜率穿越零分贝线,只有保证足够的中频带宽度,系统就肯定是稳定的,且有足够的稳定裕量Y=90-tgT35〉45典型II型系统对数幅频特性以一20dB/dec的斜率穿越零分贝线Y=180°-180°+tg-1act-tgT3cT=tgTscLtgT35
③动态性能指标分跟随性能指标和抗扰性能指标跟随性能指标隼升时间在典型的阶跃响应跟随过程中,输出量从零起第一次提升到稳态值所经过的时间(有些教材定义为10%—90%)超调量在典型的阶*响应跟随过程中,输出量超出稳态值的最大偏移量与稳态值之比调整时间又称过度N呈时间原则上是系统从给定量阶跃变化到输出量完全稳定下来的时间一般在阶跃响应曲线的稳态值四周,取±5%(或±2%)的范围作为允许误差抗扰性能指标动态心落在系统稳定时,突加一个商定的标准的扰动量,在过度过程中引起V的输出量最大降落值诙复时间从阶跃扰动作用开头,到输出量基本恢复稳态,距新稳态值之差进入某基准量的±596(或±2%)范围之内所需的时间2-19转速、电流双闭环调速系统启动过程的特点是饱和韭线侬握、转速超调和准时间最优2-
20、调整器的设计挨次是先内环后外环:从内环开头逐步向外扩展常用的调整器设计方法有建设计方法、调整器最佳整定方法、模型系统法和振荡指标法2-
21、转速、电流双闭环调速系统中,转速环按典型在型系统设计,抗扰力量强,稳态无静差2-
22.转速、电流双闭环调速系统中,电流环按典型▲型系统设计,抗扰力量较差,超调小2・
23、在电机调速掌握系统中,对于(C)的扰动,系统是无能为力的A、运算放大器的参数的变化;B、电机励磁电压的变化;C、转速反馈参数的变化;D、电网电压的变化2-24带有比例调整器的单闭环直流调速系统,假如转速的反馈值与给定值相等,则调整器的输出为(A)A、零;B、大于零的定值C、小于零的定值;D、保持原先的值不变2-25带有比例积分调整器的单闭环直流调速系统,假如转速的反馈值与给定值相等,则调整器的输出为(B)A、零;B、大于零的定值C、小于零的定值;D、保持原先的值不变无静差调速系统的PI调整器中P部份的作用是(A)A、消退稳态误差;B、不能消退稳态误差也不能加快动态响应C、既消退稳态误差又加快动态响应;D、加快动态响应2・
27、双闭环调速系统在稳定时,掌握电压Uct的大小取决于(C)P51A、转速n;B、负载电流以C、转速n和负载电流Im;D、电流反馈系数B2・28转速电流双闭环调速系统在起动的恒流升速阶段中,两个调整器的关系为(C)A、ASR和ACR均饱和限幅输出;B、ASR不饱和,ACR饱的限幅输出C、ASR饱和限幅输出,ACR不饱和;D、ASR和ACR均不饱和2-
29.带电流变化率内环的三环调速系统中的电流变化率调整器一般采纳积分调整器.2-
30.带电压内环的三环调速系统中的电压调整器一般采纳积分调整器.2-31转速微分负反馈的引入,可使转速调整器在起动时转速调整器退饱和时间提前力则使得转速调整器提前进入调整状态从而抑制了超调.2-
32.带比例调整器的单闭环调速系统的开环放大系数达五临界放大系数时,系统将不稳定P292・
33、有一采纳PI调整器的双闭环调速系统,已知电动机参数Unom=220VInom=100Annom=1OOOr/min=
1.5U+n=10VKs=30ASRACR限幅值为U%=10VUctm=8V电枢主回路总电阻R=1系统的转速反馈系数?=10/1000=
0.001=10/150=
0.067系统原来稳定运行在额定工作状态,突然转速反馈线断线,系统重新稳定后,U*i=10V,n=IQOOr/minUct=8VId=100A.2-
34.在转速、电流双闭环调速系统中,电流环为什么校正成典型I型系统,转速环为什么校正成典型H型系统?答在转速、电流双闭环调速系统中,电流环的一项重要作用是保持电枢电流在动态过程中不超过允许值,因而在突加掌握作用时不盼望有超调,或者超调量越小越好从这个观点动身,应当把电流环校正成典型I型系统电流环的还有一项作用是对电网电压波动准时调整,为了提高其抗扰性能,又盼望把电流环校正成典型n型系统在一般状况下,当掌握对象的两个时间常数之比支二10典型I型系统的抗扰恢复时间还是可以接收的,因此一般多按典型I型系统来设计电流环%在转速、电流双闭环调速系统中,为了实现转速无静差,还必需在扰动作用点以前设置一个积分环节,因此需要n型系统再从动态性能来看,调速系统首先需要有较好的抗扰性能,所以把转速环校正成典型n型系统2-
35、弱磁掌握的直流调速系统属于(B)oA、恒转矩调速B、恒功率调速C、恒磁通调速;D、不能确定2-
36.典I型系统在阶跃输入R(t)=R的稳态误差是(A)A、0;B^R()C、R0/k;d、无穷大2-
36.典I型系统在阶跃输入R(t)=R的稳态误差是(A)A、0;B、RqC、Rq/K;D、无穷大2-
37、典I型系统在斜坡输入R(t)=V0t的稳态误差是(C)A、0;B、v0C、v0/k;D、无穷大2-
38、典I型系统在加速度输入★1;)=9卫一及的稳态误差是(D)A、0;B、为C^3G/k;D、无穷大2-
39、典H型系统在阶跃输入R(t)=R的稳态误差是(A)oA、0;B、CR0/k;D、无穷大2-
40.典I型系统在斜坡输入R(t)=V°t的稳态误差是(A)A、0;B、v0C、v0/k;D、无穷大产2-
41、典I型系统在加速度输入R(t)=4—R0的稳态误差是(C)A、0;B、ac、%/K;D、无穷大.笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速,恒掌握方式掌握性能最好.SPWM技术中,载波是频率比期望波高得多的A.正弦波B.方波C.等腰三角波D.锯齿波.下列不属于沟通异步电动机动态数学模型特点的是A.高阶B.线性C.非线性D.强耦合.在微机数字掌握系统的故障爱护中断服务子程序中,工作程序正确的是A.显示故障缘由并报警一分析推断故障一封锁PWM输出一系统复位B.显示故障缘由并报警一封锁PWM输出一分析推断故障一系统复位C.封锁PWM输出一分析推断故障一显示故障缘由并报警一系统复位D.分析推断故障一显示故障缘由并报警一封锁PWM输出一系统复位.正弦波脉宽调制的英文缩写是A.PIDB.PWMC.SPWMD.PD.采纳比例积分调整器的闭环调速系统肯定属于A.无静差调速系统B.有静差调速系统C.双闭环调速系统D.沟通调速系统.异步电动机数学模型的组成不包括A.电压方程B.磁链方程C.转矩方程D.外部扰动
二、填空题.常用的可控直流电源有旋转沟通机组、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器.调速系统的稳态性能指标包括调速范围和静差率.反馈掌握系统的作用是反抗扰动,听从给定.当电流连续时,转变掌握角,V—M系统可以得到一组平行的机械特性曲线.常见的调速系统中,在基速以下按恒转矩调速方式,在基速以上按恒功率调速方式.自动掌握系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的抗扰性能指标.电力牵引设施上最先进的可控直流电源是直流斩波器或脉宽调制变换器.SPWM掌握技术包括单极性掌握和双极性掌握两种方式.常见的转速检测装置有测速发电机、旋转编码器、电磁脉冲测速器..VVVF掌握是指逆变器输出电压和频率可变的掌握.电流截止负反馈的作用是限流.负反馈的作用是抵制扰动.静态环流可以分为直流平均环流和瞬时脉动环流.自动掌握系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的抗扰性能指标.PWM变换器可以通过调整电力电子开关来调整输出电压PWM逆变器依据电源类型不同可以分为电压型和频率型.转速单闭环直流掌握系统可以通过引入电流环掌握以提高系统动态性能.转速电流双闭环调速系统在启动过程中,转速调整器ASR将经受不饱和、饱和、退饱和三种状况.沟通调速的基本类型中最好的一种节能省力型调速方案是变压变频调速.无静差直流调速系统的实质是调整器包含比例积分环节.比例积分掌握综合了比例掌握和积分掌握两种规律的优点,比例部分能快速响应掌握作用.电流调整器可以对电网电压的波动起准时抗扰的作用双闭环调速系统中,在恒流升速阶段时,两个调整器的状态是AAASR饱和、ACR不饱和BACR饱和、ASR不饱和CASR和ACR都饱和DACR和ASR都不饱和
5.无静差调速系统中,调整器一般采纳C调整器AP调整器BPD调整器CPI调整器
8.在速度负反馈单闭环调速系统中,当下列(C)参数变化时系统无调整力量(A)放大器的放大倍数Kp(B)负载变化(C)转速反馈系数(D)供电电网电压
10.为了增加系统响应的快速性,我们应当在系统中引入(A)环节进行调整(A)比例(B)积分(C)微分
6.PID掌握器各环节的作用是什么?答:PID掌握器各环节的作用是
(1)比例环节P成比例地反映掌握系统的偏差信号,偏差一旦消失,掌握器马上产生掌握作用,以便削减偏差,保证系统的快速性
(2)积分环节I主要用于消退静差,提高系统的掌握精度和无差度
(3)微分环节D反映偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号变得过大之前,在系统中引入一个早期修正信号,从而加快系统的动作速度,削减调整时间
三、名词解释题
1.V—M系统晶闸管-电动机调速系统.静差率负载由抱负空载增加到额定值所对应的转速降落与抱负空载转速的比.ASR转速调整器•测速方法的辨别率衡量一种测速方法对被测转速变化的辨别力量.PWM可逆脉冲宽度调制.直接转矩掌握采用转矩反馈直接掌握电机的电磁转矩.调速范围电动机供应的最高转速与最低转速之比.ACR电流调整器口;.测速误差率.调整器的设计过程可以简化为哪两步?.选择调整器的结构.选择调整器的参数?
1、带有比例调整器的单闭环直流调速系统,假如转速的反馈值与给定值相等,则调整器的输出为(A)A、零B、大于零的定值C、小于零的定值D、保持原先的值不变
2、无静差调速系统的PI调整器中P部份的作用是(D)A、消退稳态误差B、不能消退稳态误差也不能加快动态响应C、既消退稳态误差又加快动态响应D、加快动态响应
3、异步电动机变压变频调速时,采纳(B)掌握方式,可获得一线性机械特性A、UI/f1二常值B、Eg/fl=常值C、Es/f1=常值D、Er/f1二常值
4、一般的间接变频器中,逆变器起(B)作用A、调压B、调频C、调压与逆变I)、调频与逆变
5、转差频率掌握变频调速系统的基本思想是掌握(C)A、电机的调速精度B、电机的动态转矩C、电机的气隙磁通D、电机的定子电流
三、简答题(每小题10分,共40分)
1、调速范围和静差率的定义是什么?答生产机械要求电动机供应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D=nmax/nmino当系统在某一转速下运行时,负载由抱负空载增加到额定值时所对应的转速降落△nN与抱负空载转速nO之比,称作静差率s即s二DnN/nO
2、简述恒压频比掌握方式答绕组中的感应电动势是难以直接掌握的,当电动势值较高时,可以忽视定子绕组的漏磁阻抗压降,而认为定子相电压Us^Eg则得lUsf二常值这是恒压频比的掌握方式但是,在低频时Us和Eg都较小,定子阻抗压降所占的份量就比较显着,不再能忽视这时,需要人为地把电压Us抬高一些,以便近似地补偿定子压降
3、转速、电流双闭环调速系统稳态运行时,两个调整器的输入偏差电压和输出电压各是多少?为什么?答当两个调整器都不饱和时,它们的输入偏差电压和输出电压都是零,转速调整器ASR的输出限幅电压Uim打算了电流给定电压的最大值;电流调整器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm
4、单闭环调速系统的基本特征答
(1)具有比例放大器的单闭环调速系统是有静差的
(2)闭环系统具有较强的抗干扰性能反馈闭环系统具有很好的抗扰性能对于作用在被负反馈所包围的前向通道上的一切扰动都能有效地抑制
(3)闭环系统对给定信号和检测装置中的扰动无能为力
1、调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准
2、电流调整器可以对电网电压的波动起遛1抗扰的作用
3、反馈掌握系统的作用是反抗扰动听从给定
4、双闭环直流调速系统的起动过程包括
①转速调整阶段;
②电流提升阶段;
③恒流升速阶段
5、沟通异步电动机动态数学模型特点有幽、非线性、强耦合
6、常见的可控直流电源有旋转沟通机组、静止式可控整流器、直流斩波器(或脉宽调制变换器)
7、PWM变换器可以通过调整电力电子开关来调整输出电压
8、转速、电流双闭环调速系统中转速调整器的英文缩写是迎
二、选择题(每小题2分,共20分)
1、异步电动机数学模型的组成不包括(D)A、电压方程B、磁链方程C、转矩方程D、外部扰动
2、掌握系统能够正常运行的首要条件是(B)A、抗扰性B、稳定性C、快速性D、精确性
3、SPWM技术中,载波是频率比期望波高得多的(C)A、正弦波B、方波C、等腰三角波D、锯齿波
4、常用的数字滤波方法不包括(D)A、算术平均值滤波B、中值滤波C、中值平均滤波D、几何平均值滤波
5、在电机调速掌握系统中,系统无法抑制(B)的扰动A、电网电压B、电机励磁电压变化C、给定电源变化D、运算放大器参数变化
6、在速度负反馈单闭环调速系统中,当下列(C)参数变化时系统无调整力量A、放大器的放大倍数KpB、负载变化C、转速反馈系数D、供电电网电压
7、采纳比例积分调整器的闭环调速系统肯定属于(A)A、无静差调速系统B、有静差调速系统C、双闭环调速系统D、沟通调速系统
8、双闭环调速系统在稳定运行时,掌握电压儿的大小取决于(C)A、IdlB、nC、n和IdlD、a和B
9、下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是(D)A、饱和非线性掌握B、转速超调C、准时间最优掌握D、饱和线性掌握
10、在交一直一交变频装置中,若采纳不控整流,则PWN逆变器的作用是(C)A、调压B、调频C、调压调频D、调频与逆变
三、推断题(每小题2分,共10分)
1、调速范围是指电动机供应的最低转速与最高转速之比(X)
2、在无静态调速系统中的PI调整器中,P部分的作用是加快动态响应(J)
3、微机数字调速系统中,采样频率应小于信号最高频率的2倍(义)
4、当闭环系统开环放大系数大于系统的临界放大系数时,系统将不稳定(J)
5、正弦波脉宽调制的英文缩写是PWM0(X)
四、简答题(每小题5分,共20分)
1、在《电力拖动及其自动掌握系统》这门课程中如何对其定义?其基本任务是什么?答在《电力拖动及其自动掌握系统》这门课程中对其定义如下具有自动掌握和调整工作机械的速度或位移的电力拖动系统称为“电力拖动自动掌握系统”,或者“运动自动掌握系统”其基本任务是通过掌握和调整电动机的旋转速度或转角来实现工作机械对速度或位移的要求
2、ACR的是什么的英文缩写?调整器的设计过程可以简化为哪两步?答ACR的是电流调整器的英文缩写两步
①选择调整器的结构;
②选择调整器的参数
3、PID掌握器中的P、I、D分别代表什么环节?并说明I环节的作用答PID掌握器中的P、I、D分别代表比例环节、积分环节、微分环节其中I环节的作用是消退静差,提高系统的掌握精度和无差度
4、简述泵升电压产生的缘由及其抑制措施答泵升电压产生的缘由采纳二极管整流获得直流电源时,电机制动时不能回馈电能,只好对滤波电容充电,使电容两端电压提升,产生泵升电压泵升电压抑制措施电容器汲取动能;镇流电阻消耗动能;并接逆变器
五、计算题(每小题15分,共30分)
1、(15分)有一V-M系统电动机Pn0m=
2.5kwUn=220VI„=15Ann=1500r/minRs=2QRrec=lQKs=30要求调速范围D=20静差率s=20%求
(1)计算开环系统的速降和允许的静态速降;
(2)采纳转速负反馈,当给定电压为20V、转速为1000r/min时计算放大器的放大倍数Anop=Znx=
354.3(y/(r/nm))解
(1)开环系统的速降为“nnxs、=Dx1_s=33〃m讥
92、(15分)有一转速负反馈单闭环V-M有静差直流调速系统,其系统稳态结构框图如下图所示,试采用此图推导其静特性方程解电压比较环节=—放大器=电力电子变换器Lo=K$Ucn_办-调速系统开环机械特性Ce测速反馈环节〃=几,2-1在转速、电流双闭环调速系统中,若要转变电动机的转速,应调整什么参数转变转速调整器的放大倍数Kn行不行转变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行转变转速反馈系数a行不行若要转变电动机的堵转电流应调整系统中的哪些参数?答
①在转速、电流双闭环调速系统中,若要转变电动机的转速,应调整的参数有转速给定电压U由于转速反馈系统的转速输出听从给定
②转变转速调整器的放大倍数Kn只是加快过渡过程,但转速调整器的放大倍数Kn的影响在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统有调整和抑制力量因此,不能通过转变转速调整器的放大倍数Kn来转变转速
③转变转变电力电子变换器的放大倍数Ks只是加快过渡过程,但转电力电子变换器的放大倍数Ks的影响在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统有调整和抑制力量因此,不能通过转变电力电子变换器的放大倍数Ks来转变转速
④转变转速反馈系数a能转变转速转速反馈系数a的影响不在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统没有调整和抑制力量因此,可以通过转变转速反馈系数a来转变转速,但在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行最终的转速还是听从给定
⑤若要转变电动机的堵转电流,应调整系统中的参数有转速的给定U*八转速调整器的放大倍数Kn、转速调整器的限幅值、转速反馈系数等,由于它们都在电流环之外2-2在转速、电流双闭环调速系统稳态运行时,两个调整器的输入偏差电压和输出电压各是多少?为什么?答在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行时,转速调整器退饱和,PI的作用使得转速调整器的输入偏差电压为0转速调整器的输出电压由于维持在U*(n*)在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行时,电流调整器不饱和,PI的作用使得电流调整器的输入偏差电压为0形成一个电流随动子系统,力图使L尽快跟随其给定U]电流调整器的输出电压Uc又后面的环节打算2-3在转速、电流双闭环调速系统的转速调整器不是PI调整器,而是P调整器,对系统的静、动态性能将会产生什么影响?答在转速、电流双闭环调速系统中,转速调整器采纳P调整器,整个系统成为一个有静差的系统转速调整器不饱和,始终处于主导地位;电流调整器不饱和,形成一个电流随动子系统,无法形成在最大电流下在最短时间内使速度提升/下降最快,动态响应较慢2-4试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统
①调速系统的静态性能;
②动态限流性能;
③启动的快速性
④抗负载扰动的性能;
⑤抗电源波动的性能答
①调速系统的静态性能在转速、电流双闭环调速系统中,转速调整器采纳PI调整器,整个系统成为一个无静差的系统带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,转速调整器采纳PI调整器,整个系统成为一个无静差的系统
②动态限流性能在转速、电流双闭环调速系统中,电流调整器采纳PI调整器,将电流限制在1内带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,将电流限制在IdcJdbl内
③启动的快速性在转速、电流双闭环调速系统在启动/制动过程中,转速调整器饱和,电流调整器在最大电流Lm四周进行P【调整,时间最短提高了启动/制动的快速性带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,在启动/制动过程中,当电流大于截止电流L1时电流调整器起作用,并不是在最大电流四周进行调整,启动/制动的快速性较差
④抗负载扰动的性能在转速、电流双闭环调速系统中,负载扰动在转速外环中,负载扰动作用在电流环之后,因此只能靠转速调整器ASR来产生抗负载扰动的作用在设计ASR时,应要求有较好的抗扰性能指标带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,负载扰动马上引起电流变化,当电流大于截止电流I#「时电流调整器起作用,可以进行调整
⑤抗电源波动的性能在转速、电流双闭环调速系统中,由于增设了电流内环,电压波动可以通过电流反馈得到比较准时的调整,不必等它影响到转速以后才能反馈回来,抗电源波动的性能大有改善在电流截止环节的转速单闭环调速系统中,电网电压扰动的作用点离被调量较远,调整作用受到多个环节的延滞,因此单闭环调速系统反抗电源电压扰动的性能要差一些2-5在转速、电流双闭环调速系统中,两个调整器均采纳PI调整器当系统带额定负载运行时,转速反馈线突然断线,当系统重新进入稳定运行时电流调整器的输入偏差信号U是否为零?答在转速、电流双闭环调速系统中,两个调整器均采纳PI调整器当系统带额定负载运行时,转速反馈线突然断线,转速调整器反馈电压突变为为0转速调整器输入偏差突变为最大,转速调整器(PI调整器)饱和,转速开环,系统变为电流单闭环调整转速调整器的输出突变为正极限值1rM电流调整器的输入偏差变大,电流调整器为pi调整器作用,直至进入新的稳定状态,电流无静差当重新进入稳定运行时,电流调整器(PI调整器)的输入偏差信号口为零2-6在转速、电流双闭环调速系统中,给定信号U*n未变,增加转速反馈系数,系统稳定后转速反馈电压Un是增加、减小还是不变?答在转速、电流双闭环调速系统中,给定信号U1未变,增加转速反馈系数,转速调整器反馈电压增加,转速调整器输入偏差变大,转速调整器输出变大即电流调整器给定变大,电流调整器输入偏差变大,电流调整器输出变大即电机电流变大,进入重新调整阶段系统稳定后,转速、电流无静差转速调整器输入偏差为0转速反馈电压U“等于转速给定信号U1不变2-7在转速、电流双闭环调速系统中,两个调整器均采纳PI调整器已知电动机参数为Pn=
3.7KWUn=220VIn=20AnN=1000r/min电枢绕组总电阻Ra=L511*『11=成产8丫,电枢回路最大电流I产40A电力电子变换器的放大倍数Ks=40试求
①电流反馈系数和转速反馈系数?
②当电动机在最高转速发生堵转时的Ud、
1、值.u*u*解
①稳态运行时,转速调整器不饱和,输入偏差为0a=j=8/1500=
0.0056u;u*稳态运行时,电流调整器不饱和,输入偏差为08二二二生二8/40=
0.2〃idm
②当电动机在最高转速发生堵转时,电枢回路最大电流I^=40A电流调整器反馈电压最大U+im=8V电流调整器输入偏差最大大,电流调整器饱和,输出最大U*小8V电流开环.经过电力电子变换器后的山=Ks*Uc=40*8=320V.,电机转速很小;几乎为0转速反馈电压很小转速调整器输入偏差很大转速调整器饱和,转速开环转速调整器输出U=8V.2-8在转速、电流双闭环调速系统中,ASR、ACR两个调整器均采纳PI调整器当ASR的输出达到U=8V时,主电路电流达到最大电流80A当负载电流由40A增加到70A试问
①U如何变化?
②上如何变化?
③上值.由哪些条件打算?答:
①在转速、电流双闭环调速系统中,ASR、ACR两个调整器均采纳PI调整器当ASR的输出达到U*加工8V时,ASR饱和不起作用;主电路电流达到最大电流80A电流调整器的给定电压U*尸U*e=8V最大保持不变,
②当负载电流由40A增加到70A电流调整器反馈电压U增加,电流调整器的输入偏差电压减小,电流调整器的输出电压减小.
③UJ直由电流调整器的输入偏差电压电流调整器的给定电压U*「电流调整器反馈电压、条电流调整器的比例放大系数、电流调整器积分时间常数以及电机的运行状态等条件打算2-9在转速、电流双闭环调速系统中,电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行,现因某种缘由使电动机励磁电源突然下降一半,系统工作状况会如何变化?写出Ud、U;也、Id、n在系统重新进入稳定后的表达式答:在转速、电流双闭环调速系统中,电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行,现因某种缘由使电动机励磁电源突然下降一半,电机的电磁转矩减小为原来的一半,转速下降,转速调整器反馈电压U”减小,转速调整器的输入偏差电压增大,转速调整器的输出电压即电流调整器的给定电压口增大电流调整器的输出电压U增大,转速提升,达到新的稳定在系统重新进入稳定后Ud0=U*i=Uc=Id=2-10某反馈掌握系统已校正成典型I型系统已知时间常数T=
0.IS要求阶跃响应超调量<10%
①求系统的开环增益;
②计算过渡过程时间ts和提升时间如
③画出开环对数特性如要求提升时间tr<
0.25s则K=O=K解
①典型I型系统wS=T=
0.IS阶跃响应超调量<10%575+1当wc〈l/r时,的幅频特性以-20dB/dec斜率穿越零分贝线,系统有较好的稳定性系统的开环增益截止频率KT=
0.5K=53
②过渡过程时间ts==6T=
0.6S切〃2ST“提升时间兀-arcco若取g=
0.7072夕
③提升时间t
0.25s=—.r兀—HFCCOS^C=VW7j_则二阳~43+1—2]510,要求设计一个无静差系统,在阶跃输入下系统超调量W5%按线性系统考虑,试打算调整器的结构,并选择其参数kj解:要求设计一个无静差系统,调整器结构选用I调整器,%S二S查典型I型系统阶跃输入跟随性能指标表可知超调量W5%KT=
0.5K=50K尸52-12有一个系统其掌握对象的传递函数为WobjS=---=-,要求校正为典型II型系统在阶跃输入下系统超STS+
150.025+1调量/25%按线性系统考虑,试打算调整器的结构并选择其参数解:要求校正为典型II型系统调整器结构选用PI调整器,kp]t\S+1WPIS=—~~!t尸hT=7*
0.02=
0.14SqS5L20J8S+l
520.025+1为典型n型系统.查典型II型系统阶跃输入跟随性能指标表可知超调量<30%h=72-13调整对象的传递函数为W0bjS=,要求分别校正成典型I型系统和典型n型系统,求调整器的结
0.255+
10.025+1构和参数解:
①要求校正为典型I型系统调整器结构选用PT调整器,11
②要求校正为典型II型系统,调整器结构选用PI调整器认为x——「>>%T}S+lT、SkpgS+1WP1S=—~~!T尸血一般取h=5T!=hT2=5*
0.02=
0.IST}S2-14在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中,已知电动机额定参数:Pn=360KWUn=220VIn=308An^lOOOr/min电动势系数Ce=O.196V.min/r主回路总电阻R=
0.18触发整流环节的放大倍数Ks=35电磁时间常数Ti=
0.012S机电时间常数Tra=
0.12S电流反馈滤波时间常数Toi=
0.0025S转速反馈滤波时间常数Ton=
0.015S.额定转速时给定电压U*nN=10V调整器ASR、ACR饱和输出电压U*iB=8VUcm=
6.5V系统的静、动态指标为稳态无静差,调速范围D=10电流超调量iW5%空载启动到额定转速时的转速超调量试求
①电流反馈系数假定启动电流限制在339A以内和转速反馈系数?
②试设计电流调整器ACR计算其参数Ri、G、Coi画出其电路图调整器输入回路电阻Ro=4OK
③设计转速调整器ASR计算其参数、C、ConRo=4OK
④计算电动机带40%额定负载启动到最低转速时的转速超调量n
⑤计算空载启动到额定转速的时间U;U解
①稳态运行时,电流调整器不饱和,输入偏差为0B二j二二二8/339=
0.024稳态运行时,转速调整器不饱和,输入偏差为0a二力二4*二10/1000=
0.001几
②*电磁时间常数「二
0.012S三相零式晶闸管整流装置的平均失控时间Ts=
0.0033S电流反馈滤波时间常数Toi=
0.0025S电流环的小时间常数Tzi=Ts+Toi=
0.0033+
0.0025=
0.0058S*依据设计要求:稳态无静差,电流超调量因此可按典型I型系统设计:电流调整器选用PT型检查对单源电压的抗=
0.012/
0.0058=
6.13参考典型I型系统的动态抗扰性能各项指标是可以接受的.*ACR超前时间常数t-Tf
0.012S电流环开环增益要求仔5%时应取KJzi=
0.5因此Ki=
0.5/TZi=
0.5/
0.0058=
86.2S-1KtTR于是ACR的比例系数为:=—=
86.2*
0.于2*
0.18/
0.024*38=
0.222KsB*依据电流调整器原理图,取R0=40KQ则RlKRo=
0.222*40=
8.88KQ取9KQCi=ti/R-
0.012/9=
1.3HF取L3uFCoi=4ti/Ro=4*O.012/40=
0.2uF取
0.2uF
③*电流环等效时间常数为2TlfO.0116S转速反馈滤波时间常数Ton=
0.015S转速环最小时间常数TE„=2TEi+Ton=
0.0266S机电时间常数Tm=
0.12S电动势系数Ce=
0.196V.min/r*由于设计要求无静差,转速调整器必需有积分环节;又跟据动态要求,空载启动到额定转速时的转速超调量0W5%应按典型H型系统设计转速环故ASR选用PI调整器.*按跟随和抗扰性能都较好的原则,取h=5则ASR的超前时间常数为t„=hTEn=5*
0.0266=
0.133SKx==;7=
169.62/凡22x52x
0.02662h+1/CT5+lx
0.024x
0.196x
0.12K„===
70.742haRTyil2x5x
0.001x
0.18x
0.0266*由转速调整器的原理图可知,取R二40KQ则t=K“*Ro=7O.7*40=2828K取Rn=2830KQCft/R尸
0.133/2830=
0.047口F取Cn=
0.05uFCon=4Ton/Ro=4*
0.015/40=
1.5uF取Con=l.5uF
④计算电动机带40%额定负载启动到最低转速时的转速超调量”on%=△cmax/Cb%•2入-ZAnnom/n*•TEn/Tm当h=5时,Acmax/Cb%=
81.2%而△nnom=IdnomR/Ce=
1.2*
9.5/
0.113=
100.9r/minon%=
81.2%*2*
1.5*
100.9*
0.0274/1600*
0.1=
4.24%10%
⑤计算空载启动到额定转速的时间2-15有一个转速、电流双闭环调速系统,主电路采纳三相桥式整流电路,已知电动机额定参数:PN=555KWUN=750VIN=760AnN=375r/min电动势系数Ce=l.82V.min/r主回路总电阻R=
0.14允许电流过载倍数入=
1.5触发整流环节的放大倍数Ks=75电磁时间常数Tt=O.03S机电时间常数Tb=
0.112S电流反馈滤波时间常数Toi=
0.002S转速反馈滤波时间常数Ton=
0.02S.设调整器输入电压U**U1=U*10V调整器输入回路电阻Ro=4OK设计指标稳态无静差,电流超调量i/5%空载启动到额定转速时的转速超调量nW10%可电流调整器已按典型I型系统设计,并取参数KT=
0.5试求
①选择转速调整器ASR结构,计算其参数Rn、Cn、ConRo=4OK
②计算电流环的截止频率vc和转速环的截止频率vn并考虑他们是否合理.解:
①*电流调整器已按典型I型系统设计,并取参数KT=
0.5由于设计要求无静差,转速调整器必需有积分环节;又跟据动态要求,空载启动到额定转速时的转速超调量应按典型H形系统设计转速环故ASR选用PI调整器.*三相桥式晶闸管整流装置的平均失控时间Ts=O.00167S电流环最小时间常数改尸Ts+Toi=
0.00167+
0.002=
0.0037S转速环最小时间常数Tzn=2Tzi+T产2*
0.0037+
0.02=
0.0274S按跟随和抗扰性能都较好的原则,取h=5则ASR的超前时间常数为tn=hTZn=5*
0.0274=
0.137S。