电力拖动自动控制系统.doc

电力拖动自动控制系统

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2020年4月19日
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2.9 有一V-M调速系统：电动机参数PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，电枢电阻Ra=1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻Rrec=1.0Ω,触发整流环节的放大倍数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。
（1）计算开环系统的静态速降Δnop和调速要求所允许的闭环静态速降Δncl 。
（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Un*=15V时，Id=IN，n=nN ，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）

因此，
（2）

（3）（4）

能够求得，
也能够用粗略算法：
，
，
2.4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=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：

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多少？
（3）若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落又为多少?
解：(1)
(2)
(3)

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、比例调节器放大系数、晶闸管装置放大系数、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压；（2）若把反馈线断开，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 应为多少？
解：（1）
(2) ,开环输出电压是闭环的22倍
(3)

3.8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，已知电动机的额定数据为：kW , V , A , r/min , 电动势系数=0.196 V·min/r , 主回路总电阻=0.18Ω,触发整流环节的放大倍数=35。电磁时间常数=0.012s,机电时间常数=0.12s,电流反馈滤波时间常数=0.0025s,转速反馈滤波时间常数=0.015s。额定转速时的给定电压(Un*)N =10V,调节器ASR，ACR饱和输出电压Uim*=8V,Ucm =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≤5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量≤10%。试求：
（1）确定电流反馈系数β(假设起动电流限制在以内)和转速反馈系数α。
（2）试设计电流调节器ACR,计算其参数Ri, 、Ci 、COi。画出其电路图,调节器输入回路电阻R0=40。
（3）设计转速调节器ASR,计算其参数Rn 、Cn 、COn。(R0=40kΩ)
（4）计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量σn。
（5）计算空载起动到额定转速的时间。
解：（1）

（2）电流调节器设计
确定时间常数：

电流调节器结构确定：
因为，可按典型I型系统设计，选用PI调节器，,
电流调节器参数确定: ，。
校验等效条件：

可见满足近似等效条件，电流调节器的实现：选,则：
, 取9K.
由此
（3）速度调节器设计
确定时间常数：
a) 电流环等效时间常数:因为
则
b)
c)
速度调节器结构确定：
按照无静差的要求，应选用PI调节器，
, 速度调节器参数确定：

校验等效条件：

可见满足近似等效条件。
转速超调量的校验 (空载Z=0）

转速超调量的校验结果表明，上述设计不符合要求。因此需重新设计。
查表，应取小一些的h，选h=3进行设计。
按h=3，速度调节器参数确定如下：
校验等效条件：

可见满足近似等效条件。
转速超调量的校验：

转速超调量的校验结果表明，上述设计符合要求。
速度调节器的实现：选,则,取310K。

4) 40%额定负载起动到最低转速时:

5) 空载起动到额定转速的时间是：(书上无此公式）

仅考虑起动过程的第二阶段。
因此：