电力拖动自动控制系统第四版课后答案文档格式.docx
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Y=0.7•求:
(!
)?
fi出电JKUd:
(2)若耙反懺线断JF・t/d为冃值?
开坏时的输出电爪址闭环楚的炙少倍?
(3)
若把反懺系数械至丫=0.35・当探持同样的输出电爪时.給定电矗U:
应为多少?
(1)Ud=KpKsU;
JQ+KpKy)=2x\5x&
8/(1+2x15x0.7)=12V
⑵Ud=8.8x2x15=264V.歼坏輛出电i&
楚闭坏的22倍
⑶u:
=Ud(1+KpKy)[KpK,=12X(1+2X15X0.35)/(2X15)=4.6V
2.7某闭坏调速系统的说速范闹足I500r/min-i50r/min.耍求系统的<
5%•那么系统允许的朴念速降足参少?
如果开坏系统的挣念速障楚100r/min.则闭坏系统的开坏放大倍数应有多大?
I〉D=nNs/^nN(i-s)
10=1500x2%/^x98%
沁=1500x2%/98%x10=3.06r/min
2)K=(4切/Akc/)-1=100/3.06-1=31.7
28某闭坏调速系统的幵坏仮大侪数为15时.做定致我卜电动机的如渠将开坏妝大侪数提高到30・它的速降为多少?
在同样卿羌率要求下.调速范用训以扩夫多少倍?
給4伽=(1+K)4q=(1+15)x8=128
如和务开坏仮大倍数扯高到30.則速降为:
△“=△%/(1+K)=128/(1+30)=4.13rpm
在同样舲養率婪求下.D町以U'
AA/jc7I/△灯宀2=1937倍
2.9有V-M速系统:
电动机^tti.PN=2.2kW.Un=220V.k=l2.5A.nx=!
5O()r/mm•电枢电M1RR.5Q•电枢何賂电抗2t电BlRL=0.8D・内Hl&
cl.oafB发整就坏节的放夫倍融匕=35・鉴求系绒满足灣速范憎D=20・挣泾率S<
TW・
(丨〉计0开坏系统的於态速降和调速要求併允许的闭坏舲态igWAik,・
2)«
用转速负反懺细成闭坏系统.试面出系统的嫌理图和挣念结构图.
3)说整该系统参数•使Ua*=!
5V时.L=k・2氏・則转速负反馈系散a应该址多少?
4)计算敞大冷所需的放大倍数・
⑴
n=(t/jV-/vx/?
J/Cr
Cr=(220-12.5x1.5)/1500=201.25/1500=0.134VmiiVr
n=(UN-INxRz)/Cf
=>
叫=INx/?
z/Cr=12.5x33/0.134=307.836厂/min
A/ijV=y/(D(l-5))=1500x10%/(20*90%)=8.33r/min
所以.A/2c/=8.33r/nin
3>
⑷«
=(KpKsU;
-IdR)/(Ce(1+/r))=\KU;
/«
(1+K)\-\ldR!
{Ce(1+/C))]
12.5x33/(0」34(1+35.955))]
1500=[35.955x15/a(l+35.955)]-
a=0.0096VmiiVr
“35.955*0.134|1Q1
讥n电冋代e===14.
PK^a35*0.0096
也叫以川粗昭算法:
心=KC/Ka.Kp=35.955x0.134/(35x0.01)=13.76
2.10在題2.9的转速负反懺系统中堆设电就嚴止环节.婪求坍转电漁I伽-2/jV•临界蔵止电渝Idcr>
1.2/v•应该选用多大的比较电用和电祓反愤采样电川?
要求电加反馈采样电锻不超过主电路总电阻的1/3•如果做不到.需要增加电渝反愤放大器.试阪出系统的坝理图和
协念结构I轧并计荒电流反惯放大系数・这时电流反馈采样电HI和比较电**为多少?
⑴Idbl<
21N=25A.Idcr>
1.2/,v=\5A
dcr=Ucom【d15=Ucom/Rs
/伽Ju;
+/爲/儿亠25=(15+/爲/&
7=1.5Q•
%=15x1.5=22"
(堆/3)=(1.0+1.5+0.8)/3=l.lC,&
>
(他/3)
不符合要求,取&
=1.10,需加电流反馈放大器
由f-ffis的检测电阻<
a大.说明耍求的电流馆号值也大.要冋时输足检测电阻小和电淹佰号大的要求.則必须采用放大器.对电潦倍号进行故大.为此.
取R、=l•则Uami=/frrx/?
v=15xl.l=16.5V
3)当/rf>
Rh有
n=[k“K.M;
/C」l+K)\-kpK$Kg+K)]-[刃d/q(l+K)]
=KpK血;
+KjU』(q(1+K))]—[(/?
+KpKsK.Rs)ld/(ce(1+K))]
当n=0时・
/斷=KpK,(U;
+KiUnm)/(R+KpKKRA(U:
+KQ®
J/K,RS
25=(15+16.5Kf)/l・I£
=15/(22・5-13・5)=1・36
2.11在崔2.9的集统中.”左电滋电憋L=5(>
mH・系统运动殊分的E轮惻/GD‘=l・6Nm‘・廉渝装肚嚥用询冬式电豁.试月斷按匙2・9箜求设计的转速负反惯系统能否处定运行?
如鉴保证系统艳定运行・允许的必人开坏放大系数处篡少?
執L=5O//Z/7.GD2=\.6Nm2.饱=3・3G.Ce=0A34V/rpm
7;
=L//?
Z=0.05/33=0.0155
=GD2/?
z/(375C,Cw)=1.6x3.3/(375x0.134x0.134x30/3.14)
=5.28/64.33=0.082.?
=0.003335
K<
[匚(7;
+耳)+4订/7/、=[0.082x(0.015+O.OO333)+O.OO3332]/(0.0151*0.00333)
=「0.0015+0.003332]/0.00004983=30.52'
与MU面的K>
35.955相矛盾.故系统不枪定.要使系统能給矗定运行・KhU为30.52・
2.12有一个阳用■电动机调U系统.己知:
电动机:
Pv=2.SkW・UN=220Vz・IN=15.6A・nN=1500r/mn.
Ra=1.50.整流装置内阻&
”=1C,电枢同路电抗器电HI/?
L=o.8Q・触发整流环节的故大倍数K$=35.
⑴系统开环工作时.试计并调速范闱D=30时的存走率S值・
⑵当£
)=30.$=10%时・计并集统允许的稳念速障・
⑶如组成转速负反馈有静荃调速系统•姜求£
)=30・5=10%・在U;
=10U时Id=IN・n=nN・计口转速负反馈系tta
和枚大容枚大系散Kp・
Ce=(220-15.6x1.5)/1500=0.1311Vmin/r
%=INx堆/q=15.6x3.3/0.1311=392.68厂/min
叫稣=1500/30=50
s=叽卩/A/z()min=392.68/(392.68+50)=88.7%
0.1=An/(4?
+50)
An=5/0.9=5.56/7min
=KpK’U:
/Ct,(l+K)-RJdGQ+K)
[K=KpaKJCe
1500=KpKJZ:
/C'
l+K)-(甩15.6)/Ce(l+K)
K=(M°
p/△“)—1=(297.48/5.56)-1=52.5
2-13雄转輪码JRJtMl数1024.借频系数4・高频时钟咏冲频率f()=1MHz・旋转编码蹄出的脉冲个数和高频时仲M:
冲个&
均采川16位
计数益.法测速时闾为o.oh求Kiin=150017min和n=150r/miii时的测速分圳率和俣筮冷以大值.
60M,
彊人课差Rhn=>
ZTC
1500/min.,rax%=2-x100%=x100%=0.098%
UJ见M法适令高速.
«
M500,/min.^%=^xim%=^x100%=H,4%
“=150r/mi11Bb^%=a77TTx,00%=^ttxI00%=1%
可见T法适含低速
习题三
3.1取闭坏调速系统的ASR和ACK均为PI调节}R・设系绒域人的定电J&
U二=1弭.11科=1500r.oin・/丫=20A.电渝过拔侪数为2•电枢冋於总电Bl/?
=2Q・K$=20.Cc=0.127V.Bin/r.求:
<1>系统稳定运行在(/*=5V.IdL=10AHj.系统的71、U”、U:
.U,和Uc族为多少?
(2>与电动机负较过大而堺转时.U;
和上为多少?
a=U爲/nN=15V/1500〃〃"
=0.01V/rpm
当〃:
=5匕转速n=—==500rpm
na0.0W/rpm
0=£
^=_12K=O.375U/A
G40A
u;
=pld=0.375*10=3.75V=Ut
U_5_E+%R_C儿+/血尺_0・127*500+10*2_彳]75”rK,K,Kf20
即n=500rpm,Un=5VQ:
=Ui=3.15V.Uc=4.175v
⑵堵转时.U;
=/31亦=15U・
3.2在转速、电渝双闭坏调谨系统中.泗个调节器ASR・ACR均集用PI谒节器.己知㉛散:
Py=3.Tkl・UN=220V・/,V=20A.
nN=1000r/min.电枢冋路总电BiR=1.5。
,设U爲=t/爲=Ucm=SV.电枢冋路厳人电漁【伽为°
人电力电子支换器的放大系数
Ks=10-试求:
(1)电流反惯系数0和转速反馈系&
Q・
(2)当电动机庄赧高转速发牛川转时的口/0,
2,U^=E+IdiRz=CenN+IaRz=40A*l・5G=60V
U:
=8VQ,=8U,
do/Ks=60/40=1・5V
3.3心机、电渝双闭坏调速系绒中.调节2SASR.ACRJJj«
用PI调节器.浙ASR输山达到t/為=8V时.主电路电ill达到蹑大电潦沁
2)
3.5某反馈控制系统已枝〕E成典型[型系统.己知时间席数T=o.K$求阶跃响应超iflWcrwio%・
|>
系统的奔环堆益.
2>
计并过渡过丹时间tx和匕升时间tr:
绘出开坏对歌鼎旬持性・如果要求上升时间。
O.25s.«
|K=?
・a%=?
備取KT=0.69,g=0.6,CT%=9.5%
i)系统歼坏增條K=0.69IT=0.69/0.1=6.9(1/s)
(2)上升时何tr=3.3T=0.335
过度过程时间:
3
f总=6T=6x0.1=0.65
如要求f厂<
0.25$.is衣3-i则腹取KT=1,§
=0.5・「=2.4T=2.4*0.1=0.245这时
K=l/T=10趙说如a%.
3.6-个系统・其控制对粽的传递洌数为%(S)==ceV•・耍求i殳计…个无抄刀冬妝・n齡跃输入下系统超调*o-
疔+10.0154-1
5%(按线性系统考虑〉・试对系统进行动态14止.决定调节:
S结构.井逸择其金数・
按协型I型系统设计.迭AT=0.5,=0.707,查表3-1,得<
7%=4.3%
选I调节爲.闪($)=二■'
校正厉系统的开坏传递函数为W(s)=———^―-.这样,T=0.01,K=10/r.t-.ii
TSTS(0.015+1)
KT=0.5.則K=0M=50•所以r=10/K=10/50=0・25・枳分调节器:
W(s)=—=——・
Ts0.2s
K]Q
3・7有一个闭坏系统.对仪的传递桶数为比寂($)=!
—=・炊求KUjUlVIl・《阶跃输入卜系统垃
J5(75+1)5(0.025+1)
调量b%W30%(按线性系统考虔)・试决定调节爲结构.井选择其够敷・
殆啦择PI调节}s・叫&
)=仏二丄校正后系统的开环传递函数1仏)=*出"
7心.对颂型]|縊rsTS5(75+1)
统.K=Kp[KJ「r=hT,选h=8,査表34cr%=27.2%.满足设计要求.这样
r=/?
7,=8*0.02=0」&
.
K=y=—二!
一=175.78,心,=K「/K|=175.78*0.16/10=2.812hT2*8-*0.02-円1
3.8在一个由三相■式晶幅管整涼软置供电的转速.电潦双闭环调速系统中・「』;
电旳机的離定数为:
Pn=60k\v・lfN=220v.IN=308a.nN=1000r/min.电动外系数ce=0.1%Vmin/r・主网睛总电Bi7?
=0.180,*发整流环节的放大倍数Ks=35.电織时间常数7}=o.0i:
s.机电时Tm=o.12S.电流反ttt滤JW间常数Toi=o.00255(转速反馈滤液时闾常数TQn=o.om・额定转速时的2ffi(U:
)»
=10V,调节sASR.ACR饱和输出电爪UJ=8V,U.=6.5V.
系统的协、动态描标为:
fii态无禅羞,说速范用0=10,电浇趙诡娥6W5%・空找起动窥额定转速时的转速®
iKjVanWig.试求:
i)确定电流反懺系数卩(假设起动电流限制在1AIy以内)和转速反懺系&
>
・
2)试设计电流调节BACR.计算其參数R・C.■J面出其电路图,谒节雄输入冋路电BIRpWM・
O〉设计转速调节asASR.计算其參数&
、C八J(Ro=40kQ)
4)计口电动机帶40%触定负软起动到域吒转速时的转谁超调債o”
“〉计算空我起动到换定转速的时间.
(|)0=〃;
”//伽=8卩/(1.1*/^)=8V/339A=0.0236V/A
a=10/1000=0.01Vmin/r
⑵电流调节器设计
确定时间常毎a)Ts=O.OO333.V
叽=0.00255
c)TZl=TOi+TS=0.0025+0.00333=0.00583$
电淹调H•器结构确定:
凶为5<
5%・町按典如I;
•洱:
讼ii・选用p】aj节器.VVACR(S)=KW+1)
电淹调节器多散确定:
巧=7;
=0.012$,选=0.5,匕=0.5/7^=85・76$»
=0.224.
K_K〃_85・76x0.012x0」8i一KSP35x0.0173
松笙彎效条件:
%=心=85.765"
1
⑴电力电子装置传递函数的近似条件:
#怎捫⑹.og
⑵忽略反电势的影响的近似条件:
3J—=3.11=79.06S-1<
%
灯亿V0.12x0.012
C)电流环小时间常数的近似条件丄p3=lj1=115.52/>
吗
3Y叽3v0.00333X0.0025u
町见誦足近似等效条件•电血说“希的实现:
i&
R0=40K•期
尺=KR=0・224x40K=8・96K.联吆
Cf=r//?
=O・O12/(9xlO‘)=l・33“F由比.
COi=4心/尺)=4x0.0025/40x10’=0.25pF
⑶速度调节帑设计
确定时间帮数:
3)电•硫坏箸勿恤絶1/Kz:
冈为K]T&
=°
・5
则1/K,=2心=2x0.00583=0.01166s
b>
T(tn=0.0155
0)TZn=\/K,+Ton=0.01166+0.015=0.026665
谨腹说”器结沟确定:
按難无协连的耍求.炖选用p】谒节}»
rn=hTZn,取力=5,Tn=hTZn=0.1333s
3g=Kn13、=K科j=168.82x0.1333=22.5a:
6电流环近似条件4修冷曉寻40.4宀%
6转速环小时间常数近似:
援=|珞|=25.2卅>%
可见満足近似等效条件.
转速超调秋的枚坠炸软Z=0)
=11.23%>
10%
转速趙调址的枚坠结果衣明・i.i“殳汁不符存婪求.闵此得匝新设汁.弦衣•应取小哗的h・迭h=3进行设计.
»
h=3.速《iio器参数确定如下:
rzi=hTZft=0.07998$
心=(力+1)/2沪7^=4/(2x9x0.026662)=312.656严
Kn=(/?
+!
)pcjm/2haRTZn=4x0.0236xO.196xO.12/(2x3xO.OlxO.18x0.02666)=7.6
松验尊效条件:
%=心13、=KNrn=312.656x0.07998=25$°
°
)1/3(K〃7^)"
2=1/3(85・76/0・00583)"
2=40・43s"
轴b)l/3(K//:
)"
2=]/3(8576/0.015)"
=25.2s"
g“
可见滿足近似彎效条件.
转速趙调眾的枚坠:
丐=2x72.2%x1・1x(308x0.18/0.196xl000)x(0.02666/0」2)=9.97%<
10%
转速趙调献的枚笙结果农明.I:
建设计符合箜求・
速如晔的实如选R)=40K.则心=KnxR{}=7.6x40=304K.収3iok.
c”=Tn/R“=0.07998/31OxlO3=0.258/7F
Con=4几/&
=4x0.015/40x10'
=1・5“F
4>
40%8(定负披起动直赧低转速时:
6%=2x72.2%x(1」一0.4)x(308x0.18/0.196xl00)x(0.02666/0.12)=63.5%
5》空较起动到额定转速的时(书匕无此公式)
仅弔宏起动过W的第二阶段.
3.10有一转速、电流双闭环调速系统•主电略采用口相桥式整就电賂.己知电动机参数为:
Px=500kW・U=750V.Ir=760A・r^=375r/«
in.电动势
系数C.=1.82V.amr,电枢何路总电阻R=0.14Q,允许电流过找倍数"
1.5,傩发整淹坏节的放天俗数"
75,电緻时间描数7}=0.03U.机电时何
Tm=0.112=,电淹反馈逮波时间常散TOi=0.oo:
s,转速反馈滤SE时剧他•散TOn=0.02=・、:
.*28輸入输出电用1二=1工•二V-=10V,ill"
器输入电BIR.=10kQ・
没计指标:
秘心无莎差•电淹履诡赧O;
冬5忙・空披起动到独定转速时的转速超调債(7”WI0凭・电诡调节器C按典P1型系统讼汁•并敗多敘
KT=0.5.
1)选择转速调节務结构.并计
:
2)il口电泓坏的和转速坏的徽止頻率叫帀・井考世它们地否⑴忙
a=如=巴=0.0267Vmin/rnN375
电流调节器亡按典塑I型系统设计如卜:
a)Ts=0.001765
确定时间常数:
b)Toi=0.0025
c)TZj=0.003675
电流训节粘结构佛定:
冈为。
空5%.训按典型I型系统设计.逸川円说廿器.W^(s)=K.<
T,s+l)rt,s.T/TifO.031/0.00J67=8.25<
10
电流消廿骼抄&
佛定:
t.=T^0.031s.K|Tj=0.5.K,=0.5/Ty=l36.24s'
Ki=KIT,R/Ks/3=136.24x0.03lx0.14/75x0.00877=0.899
校绘尊效条件:
©
.,=K,=136.24s'
“)1/3T=l/3x0.00167=199.6/>
%
b)(l/砧严=3(i/o.112x0.031),/2
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- 电力 拖动 自动控制系统 第四 课后 答案
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