电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第3章x
时间：2020-11-16 12:47:51 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
=25
=25
n
ncl2 4.13
第三章
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 KP 2 、晶闸管装置放大系数 KS 15 、反馈系数γ =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γ =0.35，当保持同样的输出电压时， 给定电压 Uu* 应为多少？
解：（1）U
解：（1）Ud
KpKsUu
1 K pKs
2 15 8.8
1 2 15 0.7
12V
（2） 若把反馈线断开，则 输出电压是闭环的
（2） 若把反馈线断开，则 输出电压是闭环的 22 倍
=0，Ud KpKsUu* 8.8 2 15 264V ,开环
(3)Uu*
(3)Uu*
Ud (1 K pKs )
KpKs
12 (1 2 15 0.35)
2 15
4.6V
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 s 5% ，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)DnN s
解：
1)D
nN s
n(1 s)
nN
nNs
D(1 s)
1500 0.05
0.95 10
7.9r / min
nN 为闭环静态速降
nop 100
2） K op 1 1 11.66
ncl 7.9
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 8 r/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？
解： nop 1 K ncl 1 15 8 128r /min
如果将开环放大倍数提高到 30, 则速降为：
nop 128
ncl 4.13r /min cl 1 K 1 30
在同样静差率要求下，D可以扩大ncl1
在同样静差率要求下，
D可以扩大
ncl1
1.937 倍
3.4 有 一 PWM 变 换 器 供 电 直 流 调 速 系 统 ： 电 动 机 参 数 PN =2.2kW, U N =220V, I N =12.5A, nN =1500 r/min ，电枢电阻 Ra =1.5 Ω， PWM变换器的放大
倍数 K s=22, 电源内阻 Rrec =0.1 Ω。要求系统满足调速范围 D=20，静差率 s 5%
（1） 计算开环系统的静态速降 nop和调速要求所允许的闭环静态速降 ncl 。
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。
应该是多3）调整该系统参数，使当 U n* =15V 时， Id IN ， n nN ，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。
解：（1） CeU N I N
解：（1） Ce
U N I N Ra
nN
220 12.5 1.5
1500
201.25
1500
0.134V min/ r
nop
(Ra Rrec)I N
Ce
(1.5 0.1) 12.5
0.134
149.3 r min
nNnNs 1500 0.05 3.95
nN
D(1 s) 20 (1 0.05)
所以， ncl 3.95r /min
(2)
3）由以上知
nopncl149.3 13.9536.8
nop
ncl
149.3 1
3.95
36.8
因为 n
KpKsUn*
Ce(1 K)
RId
Ce(1 K)
KU n* RId
(1 K) Ce(1 K)
把已知各项代入上式，得
0.0097
也可以用粗略算法：
Un Un n ， Unn 151050 0.01
n 1500
4）放大器的放大倍数
4）放大器的放大倍数 K p
KCe
Ks
Kp22.4KCe
Kp
22.4
K s 22*0.01
3.5在题 3.4 的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流
Idbl 2I N ，临界截止电流 Idcr 1.2IN ，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) Idbl 2IN 25A，I dcr 1.2I N 15A
I dcrcom=15IdblU
I dcr
com
=15
Idbl
Un Ucom
Rs
I Rs = * s
I Rs = * s Un*
dbl = 25
Ucom = 15+15Rs
可得 Rs 1.5
Ucom 15Rs =15 1.5 22.5V
2)R
1.6
R，
Rs 1.5
Rs 1.5
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 Rs 0.5 ，则U com Idcr Rs 15 0.5 7.5V
I dcr 时，有3) 当 Idn K pK
I dcr 时，有
3) 当 Id
n K pKsUn
Ce 1 K
K pKsKi RsI d Ucom
RId
Ce 1 K
Ce 1 K
KpKs Un KiUcom
R K pKsKiRs
Id
Ce 1 KC
Ce 1 K
1
1)
1
1)
I dbl当 n=0 时，K pKs Un KiU
I dbl
当 n=0 时，
K pKs Un KiU com
R K pKsKi Rs
Un KiUcom
KiRs
已知项代入 15 7.5* K i
Ki *0.5
25 可得 Ki 3
3.6 在题 3.4 的系统中，若开关频率为 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
GD2 0.16Nm2， R 1.6
， Ce 0.134 V rpm
Tl
L 0.015 0.094s
R 0.16
Ts 1 0.000125 sTm
8000
2
GD2R
375CeCm
0.16 0.16
0.0363s
375 0.134 0.134
30
按照式( 3-22)的稳定条件，应有
Tm(Tl Ts) Ts2 0.0363 (0.094 0.000125) 0.0001252
K 291
0.094 0.000125
可见题 3.4 中要求 K>36.8满足系统稳定条件。
PN 2.8kW ，U
PN 2.8kW ，U N 220V ，
IN 15.6A， nN 1500r/min ， Ra =1.5 Ω，整流装置内阻 Rrec =0.2 Ω， PWM变换器的放大
倍数 Ks 31 。
(1) 系统开环工作时，试计算调速范围 D 100 时的静差率 s值。
(2) 当 D 100， s 5%时，计算系统允许的稳态速降。
N，(3) 如组成转速负反馈有静差调速系统，要求 D 100， s 5%，在 Un* 10V时 Id
N，
n nN ，计算转速负反馈系数 和放大器放大系数 Kp 。
解： CeUN
解： Ce
UN IN Ra 220 15.6 1.5
nN
1500
0.1311V min/ r
(Ra Rrec )I
(Ra Rrec )I N
Ce
0.1311
D n max
1500 100 ， nmin 15r / min
n min
n min
静差率
nop
nop
202.3
s op
93%
n0min
nmin nN
15 202.3
（2）当
D 100 ， s
5% 时， nN nNs
1500
0.05
N D (1 s)
100 (1
0.05)
nop
202.3
（3）K
1 255.4
ncl
0.789
估算
U n* 10
0.0067
n 1500
0.789 r min
K p KCe 255.4*0.1311 161 p K s 31*0.0067
