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电力拖动自动控制系统各章节介绍

电力拖动自动控制系统各章节介绍
电力拖动自动控制系统各章节介绍

电力拖动自动控制系统虽然主要介绍电机的控制,并且以转速控制为主要对象,但其应

用并不局限于此。在数控机床等伺服控制范畴的应用更为广泛,这类控制与调速控制上的控

制学原理是一致的,因此老师增加了位置控制、张力控制等章节,扩大了传动控制的范围,

增加了知识点。电机的控制与温度、流量、压力等控制也有共性,老师在教学过程中适当的

引导,有利于拓展我们的思路,有利于我们应用知识能力的培养。突破自动化就是调速的局

限,而把自动化的主要专业课电力拖动自动控制系统作为控制理论和计算机应用的典型示例

来讲并扩大其复盖范围,对促进自动化专业的建设和改造有重要意义。

实验在电力拖动自动控制系统课中始终占重要的地位,也是系统课程教改的重点。目前,

学校已经开发了大型综合性的实验,并和课程设计相结合单独设课,对我们实践能力的培养

起了重要的作用。

理论教学、实验教学以及课程设计的结合为我们自动化学生工程能力培养创造了良好的

机制,也已经发挥了积极作用。但是在运行中目前的教学形式和手段在激发学生的创造性方

面尚显不足。实验的条件是有限的,一组多人且受时间限制,训练往往不充分,我们要充分

利用现有的实验设备,完成任务,达到学习的目标。

主要内容及学习要点:

第一章绪论

1、电力拖动控制系统的基本类型

(1) 直流电机拖动控制系统的基本类型

(2)交流电机拖动控制系统的基本类型

2、现代电力拖动控制系统的物质基础

第二章闭环控制得直流调速系统

1、转速控制得要求和调速指标

(1)调速范围D

(2)静差率S

(3)调速范围、静差率和额定速降之间的关系

2、闭环调速系统的组成,静特性的含义,转速负反馈闭环调速系统的稳态结构图

3、开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较

4、闭环系统能够减少稳态速降得实质

5、反馈控制规律(转速反馈闭环调速系统的三个基本特性)

6、反馈控制闭环直流调速系统的稳态参数计算

7、截流反馈的概念,电流截止负反馈环节的特点,以及带电流截止负反馈的闭环直流

调速系统的稳态结构图和静特性

8、反馈控制闭环调速系统的动态数学模型的建立、动态结构图、传递函数以及稳定条

9、PI调节器的设计

10、无静差调速系统的含义,积分控制规律的含义、结构,积分调节器与比例调节器的

区别,比例控制、积分控制和比例积分控制规律的区别

11、无静差直流调速系统的分析及稳态参数计算

第三章多环控制的直流调速系统与调节器的工程设计方法

1、转速、电流双闭环直流调速系统的组成,主要包括双闭环直流调速系统的原理框图和稳态结构图

2、双闭环直流调速系统PI调节器在稳态时的特性:

(1)饱和——输出达到限幅值

(2)不饱和——输出未达到限幅值

3、双闭环直流调速系统的静特性

4、双闭环直流调速系统在稳态工作时各变量间的关系、稳态工作点和稳态参数的计算

5、双闭环直流调速系统启动过程中电流和转速的三个阶段:

(1)电流上升阶段

(2)恒流升速阶段

(3)转速调节阶段

6、双闭环直流调速系统的动态性能

(1)动态跟随性能

(2)动态抗绕性能:抗负载扰动和抗电网电压扰动

7、转速、电流两个调节器的作用

8、调节器的工程设计方法的基本思路,以及典型Ⅰ、Ⅱ型系统的系统结构、参数和动态性能指标的关系

9、按工程设计方法设计转速、电流双闭环直流调速系统的调节器

(1)电流调节器的设计

①电流环的动态结构图

②电流调节器的结构选择

③电流调节器参数的选择

(2)转速调节器的设计

①转速环的动态结构图

②转速调节器的结构选择

③转速调节器参数的选择

(3)电流调节器和转速调节器的实现

10、双闭环直流调速系统中外环和内环的作用

11、带电流变化率内环的三环直流调速系统的主要作用、特点

第四章可逆控制和弱磁控制得直流调速系统

1、晶闸管——电动机系统可逆线路的种类

2、晶闸管——电动机系统回馈制动

3、环流的概念、种类

4、直流平均环流,α=β工作制配合控制得结构、特点、实现和作用

5、产生脉动环流的原因,抑制的方法

6、有环流可逆调速系统的基本结构,工作状态,以及正向制动过程的三个主要阶段(本组

逆变阶段、它组反节制动阶段和它组回馈制动阶段)的特点

7、逻辑控制得无环流可逆调速系统的组成、原理框图、工作状态特点,以及无环流逻辑控

制器的功能、组成和工作状况

8、错位控制得无环流可逆调速系统的结构特点、工作状态,消除环流的原理,以及带电压

内环的错位无环流系统的结构,内环的作用

第五章基于稳态模型的异步电动机调速系统

1、脉宽调制(PWM)变换器的作用、种类

2、简单不可逆PWM变换器电路的特点、工作原理(二级管的虚流作用)

3、有制动作用的不可逆PWM变换器电路的特点、工作原理(制动情况)、电压和电流波形分析

4、双极式H型可逆PWM变换器的原理图、工作原理、特点

5、脉宽调速系统的稳态分析

6、双闭环直流脉宽调速系统的主要结构组成及各环节的功能,常用的脉宽调节器的种类

第六章基于动态模型的异步电机调速系统

1、交流异步电机变压调速系统

(1)异步电机在不同电压下的机械特性

(2)闭环控制得变压调速系统及其静特性

2、电磁转差离合器调速系统的特点

第七章绕线转子异步电机双馈调速系统

1、异步电机串级调速原理及其基本类型

2、串级调速时异步电机的机械特性

3、转速、电流双闭环串级调速系统的组成、动态数学模型等

4、串级调速系统的功率流程

第八章同步电动机变压变频调速系统

1、同步电动机的稳态模型与调速方法

2、他控变频同步电动机调速系统

3、自控变频同步电动机调速系统

4、同步电动机矢量控制系统

5、同步电动机直接转距控制系统

智能控制第八章课后习题答案

1.什么叫产生式系统?它由哪些部分组成?试举例略加说明。 答:如果满足某个条件,那么就应当采取某些行动,满足这种生产式规则的专家系统成为产生式系统。 产生式系统主要由总数据库,产生式规则和推理机构组成。 举例:医疗产生式系统。 2.专家系统有哪些部分构成?各部分的作用如何?专家系统它具体有哪些特点和优点? 答:知识库:知识库是知识的存储器,用于存储领域专家的经验性知识以及有关的事实、一般常识等。知识库中的知识来源于知识获取机构,同时它又为推理提供求解问题所需的知识。推理机:推理机时专家系统的思维机构,实际上是求解问题的计算机软件系统,综合推理机的运行可以有不同的控制策略。 数据库:它是用于存放推理的初始证据、中间结果以及最终结果等的工作存储器。 解释接口:它把用户输入的信息转换成系统内规范化的表现形式,然后交给相应的模块去处理,把系统输出的信息转换成用户易于理解的外部形式显示给用户,回答提出的问题。 知识获取:知识获取是指通过人工方法或机器学习的方法,将某个领域内的事实性知识和领域专家所特有的经验性知识转化成计算机程序的过程。对知识库的修改和扩充也是在系统的调试和验证中进行,是一件困难的工作。 专家系统的特点:具有专家水平的专门知识,能进行有效的推理,专家系统的透明性和灵活性,具有一定的复杂性与难度。 3.在专家系统中,推理机制,控制策略和搜索方法是如何定义的,它们之间存在什么样的关系? 答:推理机制是根据一定的原则从已有的事实推出结论的过程,这个原则就是推理的核心。专家系统的自动推理是知识推理。而知识推理是在计算机或者智能机器中,在知识表达的基础上,进行机器思维,求解问题,实现知识推理的智能操作过程。在专家系统中,可以依据专家所具有的知识的特点来选择知识表示的方法,而只是推理技术同知识方法有密切的关系。 控制策略求解问题的策略,是推理的控制策略。而控制策略包括推理方向、推理路线、冲突消解策略等,按推理进行的路线与方向,推理可分正向推理、反向推理、混合推理。 搜索方法:推理机时用于对知识库中的知识进行推理来得到结论的思维机构。 三者关系:推理机制,控制策略(推理机构)和搜索方法三者都属于推理范畴,是一个整体。只是执行顺序不同而已。 4.设计专家控制器时应考虑哪些特点?专家控制系统的一般结构模型为何? 答:设计控制器的一般原则:多样化的模型描述,在线处理的灵活性,灵活性的控制策略,

《电力拖动自动控制系统》参考问题详解

《电力拖动自动控制系统》参考答案: 第一章 一、填空题: 1.答案:静止可控整流器直流斩波器 2.答案:调速围静差率. 3.答案:恒转矩、恒功率 4.答案:脉冲宽度调制 二、判断题: 答案:1.×、2. √、 三、问答题: 1.答案:生产机械的转速n与其对应的负载转矩T L的关系。1.阻转矩负载特性; 2.位转矩负载特性; 3.转矩随转速变化而改变的负载特性,通风机型、恒功率、转矩与转速成比例; 4.转矩随位置变化的负载特性。 2.答案:放大器的放大系数K p,供电电网电压,参数变化时系统有调节作用。电压负反馈系统实际上只是一个自动调压系统,只有被反馈环包围部分参数变化时有调节作用。 3.答案:U d减少,转速n不变、U d增加。 4.答案:生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速围。当系统在某一转速下运行时,负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比,称作转差率。静态速降值一定,如果对静差率要求越严,值越小时,允许的调速围就越小。 5.答案:反馈控制系统的作用是:抵抗扰动,服从给定。系统能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用。但完全服从给定作用。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。可见,测速发电机的励磁量发生变化时,系统无能为力。 6.答案:采用比例积分调节器的闭环调速系统是无静差调速系统。积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行,原因是积分调节器的输出包含了输入偏差量的全部历史。可以实现无静差调速。 四、计算题: 1.答案:开环系统的稳态速降:354.33r/min;满足调速要求所允许的稳态速降:8.33r/min;闭环系统的开环放大系数:41.54 2.答案:42.5N?M, 3.41N?M 3.答案:T=62.92N?M,n=920r/min,cosФ=0.78 4.答案:α=0。时n0=2119r/min, α=30。时n0=1824r/min,α=31.1。,cosФ=0.82,s=0.0395。 5.答案:D=4.44,s=0.048,Δn=5.3r/min。 6.答案:系统允许的稳态速降:3.06r/min,开环放大系数:31.7 7.答案:系统的开环放大系数从4.7变为17.9 8.答案:s=0.86,Δn cl=5.56r/min,K p=27.8,α=0.0067V?min/r。 9.答案:调速围D=10,允许静差率s=10%。 10.答案:允许的静态速降Δn cl=3.06r/min,闭环系统的开环放大系数K=31.7。 第二章 一、填空题: 1.跟随抗扰环ACR 外环ASR 2.典型Ⅰ型典型Ⅱ型

电力拖动基础(画题)课后题

第二章电力拖动系统的动力学 选择以下各题的正确答案。 (1) 电动机经过速比j =5的减速器拖动工作机构, 工作机构的实际转矩为20N·m, 飞轮矩为1N·m,不计传动机构损耗, 折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为。 A. 20N·m,5N·m B. 4N·m,1N·m C. 4N·m,·m D. 4N·m,·m E. ·m,·m F. 100N·m,25N·m (2) 恒速运行的电力拖动系统中, 已知电动机电磁转矩为80N·m,忽略空载转矩, 传动机效率为, 速比为10, 未折算前实际负载转矩应为。 A. 8N·m B. 64N·m C. 80N·m D. 640N·m E. 800N·m F. 1000N·m (3) 电力拖动系统中已知电动机转速为1000r/ min, 工作机构转速为100r/ min, 传动效率为, 工作机构未折算的实际转矩为120N·m, 电动机电磁转矩为20N·m, 忽略电动机空载转矩, 该系统肯定运行于。( ) A. 加速过程 B. 恒速 C. 减速过程 答(1) 选择D。因为转矩折算应根据功率守恒原则。折算到电动机轴上的工作机构转矩等于工作机构实际转矩除以速比,为4N·m;飞轮矩折算应根据动能守恒原则, 折算到电动机轴上的工作机构飞轮矩等于工作机构实际飞轮矩除以速比的平方, 为·m。 (2) 选择D。因为电力拖动系统处于恒速运行, 所以电动机轴上的负载转矩与电磁转矩相平衡,为80N·m, 根据功率守恒原则,实际负载转矩为80N·m××10=640N·m (3) 选择A。因为工作机构折算到电动机轴上的转矩为120N·m /×100(r/ min)/1000(r/ min)=40/3N·m小于电动机电磁转矩,故电力拖动系统处于加速运行过程。 电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担还是由负载负担 答电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担,传动机构损耗转矩ΔT与切削转矩对电动机来讲是同一方向的, 恒速时, 电动机输出转矩T2 应等于它们二者之和。 起重机提升重物与下放重物时, 传动机构损耗由电动机负担还是由重物负担提升或下放同一重物时,传动机构损耗的转矩一样大吗传动机构的效率一样高吗 答起重机提升重物时, 传动机构损耗转矩ΔT由电动机负担;下放重物时,由于系统各轴转向相反, 性质为摩擦转矩的ΔT方向改变了,而电动机电磁转矩T及重物形成的负载转矩方向都没变,因此ΔT由重物负担。提升或下放同一重物时,可以认为传动机构损耗转矩的大小ΔT 是相等的。若把损耗ΔT的作用用效率来表示,提升重物时为η, 下放重物时为η′, 由于提升重物与下放重物时ΔT分别由电动机和负载负担, 因此使η≠η′, 二者之间的关系为η′=2-1/η。 表所列生产机械在电动机拖动下稳定运行时的部分数据,根据表中所给数据, 忽电动机的空载转矩, 计算表内未知数据并填入表中。 如图所示,已知切削力F=2000N,工件的直径d=150mm,电动机转速n=1450r/min,减速箱的

电力拖动基础课后题

(3) 电力拖动系统中已知电动机转速为 1000r/ min, 工作机构转速为 100r/ min, 传动效率 为,工作机构未折算的实际转矩为 120N - m,电动机电磁转矩为 20N - m,忽略电动机空载转 矩, 该系统肯定运行于 。 ( ) A. 加速过程 B. 恒速 C. 减速过程 答(1) 选择D 。因为转矩折算应根据功率守恒原则。折算到电动机轴上的工作机构转矩等 于工作机构实际转矩除以速比 ,为4N ? m;飞轮矩折算应根据动能守恒原则 ,折算到电动机轴 上的工作机构飞轮矩等于工作机构实际飞轮矩除以速比的平方 ,为-m (2)选择D 因为电力拖动系统处于恒速运行 ,所以电动机轴上的负载转矩与电磁转矩相平 衡,为80N ? m,根据功率守恒原则,实际负载转矩为 80N - mXX 10=640N ? m ⑶ 选择A 。因为工作机构折算到电动机轴上的转矩为 120N ? m / X 100(r/ min)/1000(r/ min)=40/3N ? m 小于电动机电磁转矩,故电力拖动系统处于加速运行过程。 电动机拖动金属切削机床切削金属时 , 传动机构的损耗由电动机负担还是由负载负担 ? 答 电动机拖动金属切削机床切削金属时 , 传动机构的损耗由电动机负担 , 传动机构损耗转 矩^ T 与切削转矩对电动机来讲是同一方向的 ,恒速时,电动机输出转矩 T2应等于它们二 者之和。 起重机提升重物与下放重物时 , 传动机构损耗由电动机负担还是由重物负担 ?提升或下放 同一重物时 , 传动机构损耗的转矩一样大吗 ?传动机构的效率一样高吗 ? 答起重机提升重物时,传动机构损耗转矩△ T 由电动机负担;下放重物时,由于系统各轴 转向相反,性质为摩擦转矩的△ T 方向改变了,而电动机电磁转矩 T 及重物形成的负载转矩 方向都没变,因此△ T 由重物负担。提升或下放同一重物时,可以认为传动机构损耗转矩的大 小^T 是相等的。若把损耗△ T 的作用用效率来表示,提升重物时为n ,下放重物时为n’ , 由于提升重物与下放重物时△ T 分别由电动机和负载负担,因此使n^n',二者之间的 关系为n’ =2-1/ n 。 表所列生产机械在电动机拖动下稳定运行时的部分数据 空载转矩 , 计算表内未知数据并填入表中。 如图所示,已知切削力 F=2000N,工件的直径d=150mm 电动机转速 n=1450r/min,减速箱的 三级速比j1 =2,j2 =,j3 =2, 各转轴的飞轮矩为 GDa = ? m (指电动机轴),GDb =2N ? m, GDc =? m, GDd =9N ? m,各级传动效率都是n =,求: (1) 切削功率 ;(2) 电动机输出功率 ;(3) 系统总飞轮矩 ;(4) 忽略电动机空载转矩时 , 电动 机电磁转矩 ;(5) 车床开车但未切削时 , 若电动机加速度 dn/dt=800r/ (min ? s), 忽略电动机 空载转矩但不忽略传动机构的转矩损耗 , 求电动机电磁转矩 解(1) 切削功率。切削负载转矩 Tf = F ? d/2= 2000 X 2= 150N ? m 负载转速 nf = n/j1j2j3=1450/(2 XX 2)= min 第二章 电力拖动系统的动力学 选择以下各题的正确答案。 (1) 电动机经过速比j =5的减速器拖动工作机构,工作机构的实际转矩为 20N- m,飞轮矩 为1N- m,不计传动机构损耗,折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为 A. 20N- m,5N- m B. 4N- m,1N- m C. 4N- m, ? m 100N- m,25N- m (2) 恒速运行的电力拖动系统中 , 已知电动机电磁转矩为 率为 , 速比为 10, 未折算前实际负载转矩应为 。 A. 8N ? m B. 64N ? m C. 80N ? m D. 640N ? m E. 800N ? m D. 4N - m, ? m E. ? m, ? m F. 80N- m ,忽略空载转矩,传动机效 F. 1000N ?m , 根据表中所给数据 , 忽电动机的

电力拖动自动控制系统-运动控制系统-课后题答案

第2章 三、思考题 2-1 直流电动机有哪几种调速方法?各有哪些特点? 答:调压调速,弱磁调速,转子回路串电阻调速,变频调速。特点略。 2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。 答:直流PWM 变换器基本结构如图,包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器,通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比,来调节直流PWM 变换器输出电压大小,二极管起续流作用。 2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么? 答:脉动直流电压。 2=4 为什么直流PWM 变换器-电动机系统比V-M 系统能够获得更好的动态性能? 答:直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期(1/fc),而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半(1/(2mf)。因fc 通常为kHz 级,而 f 通常为工频(50 或60Hz)为一周内),m 整流电压的脉波数,通常也不会超过20,故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小,从而响应更快,动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中,当电动机停止不动时,电枢两端是否还有电压?电路中是否还有电流?为什么? 答:电枢两端还有电压,因为在直流脉宽调速系统中,电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流,因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用?如果二极管断路会产生什么后果? 答:为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好?为什么? 答:不是。因为若开关频率非常高,当给直流电动机供电时,有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时,就已经开始下降了,从而导致平均电流总小于负载电流,电机无法运转。2=8 泵升电压是怎样产生的?对系统有何影响?如何抑制? 答:泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时,由于二极管整流器的单向导电性,使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网,而只能向滤波电容充电,造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量,或采用泵升电压限制电路。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中,为什么转速随负载增加而降低? 答:负载增加意味着负载转矩变大,电机减速,并且在减速过程中,反电动势减小,于是电枢电流增大,从而使电磁转矩增加,达到与负载转矩平衡,电机不再减速,保持稳定。故负载增加,稳态时,电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系?静差率和机械特性硬度是一回事吗?举个例子。 答:D=(nN/△n)(s/(1-s)。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的,)而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系?为什么必须同时提才有意义? 答:D=(nN/△n)(s/(1-s)。因为若只考虑减小最小静差率,则在一定静态速降下,允许) 允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2=12 转速单闭环调速系统有哪些特点?改变给定电压能否改变电动机的转速?为什么?如

电力拖动自动控制系统第二章习题答案 (2)

第二章双闭环直流调速系统 2-1在转速、电流双闭环调速系统中,若要改变电动机的转速,应调节什么参数?改变转速调节器的放大倍数行不行?改变电力电子变换器的放大倍数行不行?改变转速反馈系数行不行?若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的什么参数? 答:改变电机的转速需要调节转速给定信号Un※;改变转速调节器的放大倍数不行,改变电力电子变换器的放大倍数不行。若要改变电机的堵转电流需要改变ASR的限幅值。 2-2 (1 (2 (1 (2 (3 (4 2-3是多少? 答:=βId=Ui,Uc=U d0 2-4如果转速、电流双闭环调速系统的转速调节器不是PI调节器,而是比例调节器,对系统的静、动态性能会有什么影响? 答:若采用比例调节器可利用提高放大系数的办法使稳态误差减小即提高稳态精度,但还是有静差的系统,但放大倍数太大很有可能使系统不稳定。 2-5在转速、电流双闭环系统中,采用PI调节器,当系统带额定负载运行时,转速反馈线突然断线,系统重新进入稳态后,电流调节器的输入偏差电压△Ui是否为0,为什么?

答:反馈线未断之前,Id=In,令n=n1,当转速反馈断线,ASR迅速进入饱和,Un※=Un※max,Uc↑,Id↑至Idm,Te>T l,n↑,Id↓,△Ui出现,Id↑至Idm,n↑,Id↓,此过程重复进行直到ACR饱和,n↑,Id↓,当Id=In,系统重新进入稳态,此时的速度n2>n1,电流给定为Un※max=Idmaxβ>电流反馈信号Un=Inβ,偏差△Ui不为0。 2-6在转速、电流双闭环系统中,转速给定信号Un※未改变,若增大转速反馈系数α,系统稳定后转速反馈电压Un是增加还是减少还是不变?为什么? 答:Un不变,因为PI调节器在稳态时无静差,即:Un※=Un,Un※未改变,则,Un也不变。 2-7 Unm*试求:(1 (2 解:(1 α=Unm* (2 2-8Uim=8V (1)Ui (2)Uc 解:(1 电流为 电流为 (2)Uc增加。 2-9在双闭环直流调速系统中,电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行,现因某种原因电动机励磁下降一半,系统工作情况将会如何变化?(λ=1.5) 答:设突发状况之前的磁通为?1,令此时的磁通为?2,之前的电磁力矩为Te1,此刻的电磁力矩为Te2,负载转矩恒为T l,电机励磁下降一半,则?2=0.5?1,Te2=Cm(?2)Id=0.5Te1<T l,n↓,Id↑甚至到Idm,Te2=Cm(?2)Idm=0.75Te1<T l,n会一直下降到0。

电力拖动基础(画题)课后题

第二章电力拖动系统的动力学 2.1 选择以下各题的正确答案。 (1) 电动机经过速比j =5的减速器拖动工作机构, 工作机构的实际转矩为20N·m, 飞轮矩为1N·m,不计传动机构损耗, 折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为。 A. 20N·m,5N·m B. 4N·m,1N·m C. 4N·m,0.2N·m D. 4N·m,0.04N·m E. 0.8N·m,0.2N·m F. 100N·m,25N·m (2) 恒速运行的电力拖动系统中, 已知电动机电磁转矩为80N·m,忽略空载转矩, 传动机效率为0.8, 速比为10, 未折算前实际负载转矩应为。 A. 8N·m B. 64N·m C. 80N·m D. 640N·m E. 800N·m F. 1000N·m (3) 电力拖动系统中已知电动机转速为1000r/ min, 工作机构转速为100r/ min, 传动效率为0.9, 工作机构未折算的实际转矩为120N·m, 电动机电磁转矩为20N·m, 忽略电动机空载转矩, 该系统肯定运行于。( ) A. 加速过程 B. 恒速 C. 减速过程 答(1) 选择D。因为转矩折算应根据功率守恒原则。折算到电动机轴上的工作机构转矩等于工作机构实际转矩除以速比,为4N·m;飞轮矩折算应根据动能守恒原则, 折算到电动机轴上的工作机构飞轮矩等于工作机构实际飞轮矩除以速比的平方, 为0.04N·m。 (2) 选择D。因为电力拖动系统处于恒速运行, 所以电动机轴上的负载转矩与电磁转矩相平衡,为80N·m, 根据功率守恒原则,实际负载转矩为80N·m×0.8×10=640N·m (3) 选择A。因为工作机构折算到电动机轴上的转矩为120N·m /0.9×100(r/ min)/1000(r/ min)=40/3N·m小于电动机电磁转矩,故电力拖动系统处于加速运行过程。 2.2 电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担还是由负载负担? 答电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担,传动机构损耗转矩ΔT与切削转矩对电动机来讲是同一方向的, 恒速时, 电动机输出转矩T2 应等于它们二者之和。 2.3 起重机提升重物与下放重物时, 传动机构损耗由电动机负担还是由重物负担?提升或下放同一重物时,传动机构损耗的转矩一样大吗?传动机构的效率一样高吗? 答起重机提升重物时, 传动机构损耗转矩ΔT由电动机负担;下放重物时,由于系统各轴转向相反, 性质为摩擦转矩的ΔT方向改变了,而电动机电磁转矩T及重物形成的负载转矩方向都没变,因此ΔT由重物负担。提升或下放同一重物时,可以认为传动机构损耗转矩的大小ΔT是相等的。若把损耗ΔT的作用用效率来表示,提升重物时为η, 下放重物时为η′, 由于提升重物与下放重物时ΔT分别由电动机和负载负担, 因此使η≠η′, 二者之间的关系为η′=2-1/η。 2.5 表2.1所列生产机械在电动机拖动下稳定运行时的部分数据,根据表中所给数据, 忽电动机的空载转矩, 计算表未知数据并填入表中。

(完整版)电力拖动自动控制系统第二章习题答案

第二章双闭环直流调速系统 2-1 在转速、电流双闭环调速系统中,若要改变电动机的转速,应调节什么参数?改变转速调节器的放大倍数行不行?改变电力电子变换器的放大倍数行不行?改变转速反馈系数行不行?若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的 什么参数? 答:改变电机的转速需要调节转速给定信号Un※;改变转速调节器的放大倍数 不行,改变电力电子变换器的放大倍数不行。若要改变电机的堵转电流需要改 变ASR的限幅值。 2-2 在转速、电流双闭环调速系统中,转速调节器有哪些作用?其输出限幅值应按什么要求来整定?电流调节器有哪些作用?其输出限幅值应如何整定? 答:转速调节器的作用是: (1)使转速n很快的跟随给定电压Un※变化,稳态时可减小转速误差,如果 采用PI调节器,则可以实现无静差。 (2)对负载变化起抗扰作用。 转速调节器的限幅值应按电枢回路允许的最大电流来进行整定。 电流调节器作用: (1)使电流紧紧跟随给定电压Ui※变化。 (2)对电网电压的波动起及时抗扰的作用。 (3)在转速动态过程中,保证获得电动机允许的最大电流,从而加快动态过程。(4)当电机过载甚至堵转时,限制电枢电流的最大值,起快速的自动保护作用。电流调节器的最大值应该按变换电路允许的最大控制电压来整定。

2-3 转速、电流双闭环调速系统稳态运行时,两个PI调节器的输入偏差(给定与反馈之差)是多少?它们的输出电压是多少?为什么? 答:若都是PI调节器,则两个调节器的输入偏差为0,即Ui※=Ui,Un※=Un;输出电压为:Ui※=βId=Ui,Uc=U d0/K s=RI d+C e n=(RUi※/β)+(CeUn※/α)。 2-4 如果转速、电流双闭环调速系统的转速调节器不是PI调节器,而是比例调节器,对系统的静、动态性能会有什么影响? 答:若采用比例调节器可利用提高放大系数的办法使稳态误差减小即提高稳态 精度,但还是有静差的系统,但放大倍数太大很有可能使系统不稳定。 2-5 在转速、电流双闭环系统中,采用PI调节器,当系统带额定负载运行时,转速反馈线突然断线,系统重新进入稳态后,电流调节器的输入偏差电压△Ui 是否为0,为什么? 答:反馈线未断之前,Id=In,令n=n1,当转速反馈断线,ASR迅速进入饱和,Un※=Un※max,Uc↑,Id↑至Idm,Te>T l,n↑,Id↓,△Ui出现,Id↑至 Idm,n↑,Id↓,此过程重复进行直到ACR饱和,n↑,Id↓,当Id=In,系统重新进入稳态,此时的速度n2>n1,电流给定为Un※max= Idmaxβ>电流反馈信号Un= Inβ,偏差△Ui不为0。 2-6 在转速、电流双闭环系统中,转速给定信号Un※未改变,若增大转速反馈系数α,系统稳定后转速反馈电压Un是增加还是减少还是不变?为什么? 答:Un不变,因为PI调节器在稳态时无静差,即:Un※=Un,Un※未改变,则,Un也不变。 2-7 在转速、电流双闭环系统中,两个调节器ASR、ACR均采用PI调节器。 已知参数:电动机:Pnom=3.7kW ,Unom=220V ,Inom=20A ,nnom=1000r/min,电枢回路总电阻R=1.5Ω,设Unm*= Uim*= Ucm=8V,电枢回路最大电流Idm=40A,电力电子变换器的放大系数Ks=40.试求: (1)电流反馈系数β和转速反馈系数α;

电力拖动自动控制系统第四版_课后答案

习题解答(供参考) 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ,要求静差率s=2%,那么系统允许的静差转速降是多少? 解:10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统,在额定负载下,最高转速特性为0max 1500min n r =,最低转速特性为 0min 150min n r =,带额定负载时的速度降落15min N n r ?=,且在不同转速下额定速降 不 变,试问系统能够达到的调速范围有多大?系统允许的静差率是多少? 解:1)调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下) 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ,I N =378A ,n N =1430r/min ,Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时,求系统的调速范围。如果s=30%时,则系统的调速范围又为多少?? 解:()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机,主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V?min/r,求: (1)当电流连续时,在额定负载下的转速降落N n ?为多少?

(2)开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少? (3)若要满足D=20,s ≤5%的要求,额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解:(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 2.6 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* 8.8u U V =、比例调节器 放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。求:(1)输出电压d U ;(2)若把反馈线断开,d U 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*u U 应为多少? 解:(1)*(1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??= (2) 8.8215264d U V =??=,开环输出电压是闭环的22倍 (3) *(1)12(12150.35)(215) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=?+???= 2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ,要求系统的静差率5%s ≤,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)()s n s n D N N -?=1/ 2)()7.31106.3/1001/=-=-??=cl op n n K

电力拖动自动控制系统课后答案

习 题 二 2.2 系统的调速围是1000~100min r ,要求静差率s=2%,那么系统允许的静差转速降是多少? 解:10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统,在额定负载下,最高转速特性为0max 1500min n r =,最低转速特性为 0min 150min n r =,带额定负载时的速度降落15min N n r ?=,且在不同转速下额定速降 不变,试问系统能够达到的调速围有多大?系统允许的静差率是多少? 解:1)调速围 max min D n n =(均指额定负载情况下) max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机 60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====,主电路总电阻R=0.18 Ω,Ce=0.2V ?min/r,求: (1)当电流连续时,在额定负载下的转速降落N n ?为多少? (2)开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少? (3)若要满足D=20,s ≤5%的要求,额定负载下的转速降落N n ?又为多少?

解:(1)3050.180.2274.5/min N N n I R r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 2.7 某闭环调速系统的调速围是1500r/min~150r/min ,要求系统的静差率5%s ≤,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)()s n s n D N N -?=1/ 1015002%/98%N n =??? 15002%/98%10 3.06/min N n r ?=??= 2.9 有一V-M 调速系统:电动机参数P N =2.2kW, U N =220V, I N =12.5A, n N =1500 r/min ,电枢电阻R a =1.5Ω,电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω,整流装置阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。要求系统满足调速围D=20,静差率S<=10%。 (1)计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。 (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 n *=15V 时,I d =I N ,n=n N ,则转速负反馈系数 α应该是多少? (4)计算放大器所需的放大倍数。 解:(1) ()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a e e n U I R C C V r =-??=-?== ()//12.5 3.3/0.134307.836/min N N e op N e n U I R C n I R C r ∑∑=-???=?=?= ()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ?=-=?=() 所以,min /33.8r n cl =? (2)

电机及拖动 第二章习题答案讲解学习

电机及拖动第二章习 题答案

第二章 直流电动机的电力拖动 2.1 答:由电动机作为原动机来拖动生产机械的系统为电力拖动 系统。一般由电动机、生产机械的工作机构、传动机构、控制设备及电源几部分组成。电力拖动系统到处可见,例如金属切削机床、桥式起动机、电气机车、通风机、洗衣机、电风扇等。 2.5 答:电动机的理想空载转速是指电枢电流I a =0时的转速, 即 。实际上若I a =0,电动机的电磁转矩T em =0,这 时电动机根本转不起来,因为即使电动机轴上不带任何负载,电机本身也存在一定的机械摩擦等阻力转矩(空载转矩)。要使电动机本身转动起来,必须提供一定的电枢电流I a0(称为空载电流),以产生一定的电磁转矩来克服这些机械摩擦等阻力转矩。由于电动机本身的空载摩擦阻力转矩很小,克服它所需要的电枢电流I a0及电磁转矩T 0很小,此所对应的转速略低于理想空载转速,这就是实际空载转速。实际空载转速为简单地说,I a =0是理想空载,对应的转速n 0称为理想空载转速;是I a = I a0实际空载,对应的转速n 0’的称为实际空载转速,实际空载转速略低于理想空载转速。 Φ =N e N C U n 0 T C C R C U I C R C U n N T e a N e N a N e a N e N 2 Φ ΦΦ Φ-=-='

2.7答:固有机械特性与额定负载转矩特性的交点为额定工作点,额 定工作点对应的转矩为额定转矩,对应的转速为额定转速。理想空载转速与额定转速之差称为额定转速降,即: 2.8 答:电力拖动系统稳定运行的条件有两个,一是电动机的机 械特性与负载的转矩特性必须有交点;二是在交点(T em =T L )处,满足 ,或者说,在交点以上(转速增加时),T em T L 。一般来说,若电动机的机械特性是向下倾斜的,则系统便能稳定运行,这是因为大多数负载转矩都随转速的升高而增大或者保持不变。 2.9 答:只有(b )不稳定,其他都是稳定的。 2.10 答:他励直流电动机稳定运行时,电枢电流: 可见,电枢电流I a 与设计参数U 、C e Φ、R a 有关,当这些设计参数一定时,电枢电流的大小取决于电动机拖动的负载大 T C C R n n n N N T e a N N 2 0Φ = -=?n d d n d d T T L em

电力拖动自动控制知识点总结

第1章 绪论 1、电机的分类? ①发电机(其他能→电能)直流发电机和交流发电机 ②电动机(电能→其他能) 直流电动机:有换向器直流电动机(串励、并励、复励、他励)和 无换向器直流电动机(又属于一种特殊的同步电动机) 交流电动机:同步电动机 异步电动机:鼠笼式、绕线式、伺服电机 控制电机:旋转变压器 自整角机 力矩电机 测速电机 步进电机(反应式、永磁式、混合式) 2、根据直流电机转速方程 n — 转速(r/min ); U — 电枢电压(V ) I — 电枢电流(A ); R — 电枢回路总电阻( Ω ); Φ — 励磁磁通(Wb );Ke — 由电机结构决定的电动势常数。 三种方法调节电动机的转速:(1)调节电枢供电电压 U ; (2)减弱励磁磁通 Φ;(3)改变电枢回路电阻 R 。 调压调速:调节电压供电电压进行调速,适应于:U ≤Unom ,基频以下,在一定范围内无级平滑调速。 弱磁调速:无级,适用于Φ≤Φnom ,一般只能配合调压调速方案,在基频以上(即电动机额定转速以上)作小范围的升速。 变电阻调速:有级调速。 问题3:请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点,并说明今后电力传动系统的发展的趋势。 * 直流电机调速系统 优点:调速范围广,易于实现平滑调速,起动、制动性能好,过载转矩大,可靠性高,动态性能良好。 缺点:有机械整流器和电刷,噪声大,维护困难;换向产生火花,使用环境受限;结构复杂,容量、转速、电压受限。 * 交流电机调速系统(正好与直流电机调速系统相反) 优点:异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉,使用环境广,运行可靠,便于制造大容量、高转速、高电压电机。大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。 缺点:调速性能比直流电机差。 * 发展趋势:用直流调速方式控制交流调速系统,达到与直流调速系统相媲美的调速性能;或采用同步电机调速系统. 第2章 闭环控制的直流调速系统 1、常用的可控直流电源有以下三种 ? 旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组,以获得可调的直流电压。 ? 相控整流器——把交流电源直接转换成可控的直流电源。 ? 直流斩波器或脉宽调制变换器——先用不可控整流交流电变换成直流电,然后用PWM 脉宽调 制方式调节输出的直流电压。 2、由原动机(柴油机、交流异步或同步电动机)拖动直流发电机 G 实现变流,由 G 给需要调速 的直流电动机 M 供电,调节G 的励磁电流 i f 即可改变其输出电压 U ,从而调节电动机的转速 n 。 Φ-=e C IR U n

《电力拖动自动控制系统》答案(全)

1-8转速单环调速系统有那些特点?改变给定电压能否改变电动机的转速?为什么?如果给定电压不变,调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速?为什么?如果测速发电机的励磁发生了变化,系统有无克服这种干扰的能力? 答:1)闭环调速系统可以比开环调速系统硬得多的稳态特性,从而在保证一定静差率的要求下,能够提高调速范围。为此,所需付出的代价是需增设电压放大器以及检测与反馈装置。 2)能。因为) 1() 1(* k C RI k C U k k n e d e n s p +- += ,由公式可以看出,当其它量均不变化时,n 随 着*n U 的变化而变化 3)能。因为转速和反馈电压比有关。 4)不,因为反馈控制系统只对反馈环所包围的前向通道上的扰动起抑制作用 ,而测速机励磁不是。 1-9在转速负反馈调节系统中,当电网电压、负载转矩,电动机励磁电流,电枢电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变化时,都会引起转速的变化,问系统对于上述各量有无调节能力?为什么? 答:系统对于上述各量中电网电压、负载转矩,电动机励磁电流,电枢电流、电枢电阻、有调节能力。因为它们在闭环系统的前向通道中,对于测速发电机励磁各量发生变化,没有调 节能力。因为它不在闭环系统的前向通道中。 1-13 在电压负反馈单闭环有静差调速系统中,当下列参数发生变化时,系统是否有调节作用,为什么? (1)放大器的放大倍数Kp (2)供电电网电压 (3)电枢电阻Ra (4)电动机励磁电流 (5)电压反馈系数a 答:3)电枢电阻,4)电动机励磁电流,(5)电压反馈系数a 无调节作用。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈包围的前向通道上的扰动。 16.为什么用积分控制的调速系统是无静差的?在转速负反馈调速系统中,当积分调节器的输入偏差电压0=?U 时,调节器的输出电压是多少?它取决于那些因素? 答: 使用积分控制时可以借助积分作用,使反馈电压n U 与给定电压* n U 相等,即使n U ?为零C U 一样 有输出,不再需要n U ?来维持C U ,由此即可使输出稳定于给定值使调速系统无静差。 当0=?n U 时调节器的输出为电压C U ,是对之前时刻的输入偏差的积累。 它取决于n U ?的过去变化,当n U ?为正C U 增加,当n U ?为负C U 下降,当n U ?为零时C U 不变。 17.在无静差转速单闭环调速系统中,转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发 电机精度的影响?试说明理由; 答: 在无静差转速单闭环调速系统中,转速的稳态精度同样受给定电源和测速发电机精度的影响。无静差转速单闭环调速系统只是消除了误差,使输出的转速基本稳定于给定的转速。但是,这种系统依然属于反馈控制系统,只能抑制被反馈环包围的前向通道上的扰动,对于其他环节上的精度影响无可奈何。

电力拖动自动控制系统》试题及答案

《电力拖动自动控制系统》试题 一、填空题(本题 30分,每空分) 1、在直流电机调压调速系统中,电动机的最高转速为n N ,调速范围、静差率和额定速降之间所应满足的关系是。 2、闭环系统可以获得比开环系统硬得多的稳态特性,从而在保证一定的要求下,能够提高调速范围,为此所付出的代价是,须增设装置和电压放大器。 3、综合了比例控制和积分控制两种规律的优点。比例部分能迅速响应,积分部分则最终消除。 4、转速、电流双闭环调速系统的静特性在时表现为转速无静差,这时,起主要调节作用。 5、工程设计方法的基本思路是,把调节器的设计方法分作两步:第一步,先选择调节器的结构,以确保系统稳定,同时满足所需的;第二步,再选择调节器的参数,以满足。 6、有环流可逆直流调速系统的典型控制方式是,即工作制。 7、当一组晶闸管整流工作时,让另一组晶闸管处在,但两组触发脉冲的错开得比较远,彻底杜绝了瞬时的产生,这就是错位控制的无环流可逆系统。 8、脉宽调制器是一个装置,由电流调节器 ACR 输出的控制电压进行控制。 9、串级调速系统可以实现异步电机的调速,而且具有高效率的调速性能,但所付出的代价是,增设。 10、在 s 值很小的范围内,只要能够保持不变,异步电动机的转矩就近似与成正比,这就是转差频率控制系统的基本概念。 二、判断题(本题10分,每小题1分) 1、自动控制的直流调速系统,往往以调节电枢供电电压为主。() 2、在V-M系统中,设置平波电抗器可以抑制电流脉动。() 3、在电流断续时,V-M系统机械特性很软,理想空载转速翘得很高。() 4、与晶闸管-电动机调速系统相比,直流脉宽调速系统开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗及发热都小。()

电力拖动自动控制系统论文

A C 1 异步电机的矢量控制理论 本章首先阐述异步电动机的三相坐标系下的数学模型,然后根据坐标变换理论,得到了它在两相静止坐标系下和两相同步坐标系下的数学方程,在此基础之上介绍了异步电机的矢量控制原理【14】。 1.1 异步电机的数学模型 由于异步电机矢量控制调速系统的控制方式比较复杂,要确定最佳的方式,必须对系统动静态特性进行充分的研究。异步电机本质上是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统,为了便于研究,一般进行如下假设: (1)三相定子绕组和转子绕组在空间均分布,即在空间互差120o 所产生的磁动势沿气隙圆周按正弦分布,并忽略空间谐波; (2)各相绕组的自感和互感都是线性的,即忽略磁路饱和的影响; (3)不考虑频率和温度变化对电阻的影响; (4)忽略铁耗的影响。 无论三相异步电动机转子绕组为绕线型还是笼型,均将它等效为绕线转子,并将转子参数换算到定子侧,换算后的每相绕组匝数都相等。这样异步电机数模型等效电路如图1.1所示。

A A A s A s A B B B s B s B C C C s C s C d u i R i R p dt d u i R i R p dt d u i R i R p dt ψψψψψψ?=+=+?? ? =+=+?? ? =+=+?? 图1.1 异步电机的物理模型 图1.1中,定子三相对称绕组轴线A 、B, C 在空间上固定并且互差120o ,转子对称绕组的轴线a 、b 、 c 随转子一起旋转。我们把定子A 相绕组的轴线作为空间参考坐标轴,转子a 轴和定子A 轴间的角度θ作为空间角位移变量。规定各绕组相电压、电流及磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。这样,我们可以得到异步电机在三相静止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。 1.1.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型 1、三相定子绕组的电压平衡方程为

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