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电力拖动自动自动系统——运动控制系统上海大学陈博时第三版习题答案第一章：闭环控制的直流调速系统1-1 为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM系统与V-M系统相比，在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少；（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右；（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也大，因而装置效率较高；（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高；1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。
答：如图P13，1-17，制动状态时，先减小控制电压，使U g1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。
但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E＞U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤t＜T时，U g2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。
在T≤t＜T+t on(即下一周期的0≤t＜T on)时，VT2关断，-i d沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。
在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT 1始终是关断的。
有一种特殊状态，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT 1关断后i d 经VD 2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD 2两端电压也降为零，VT 2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。
1-3 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系?为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”? 答：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范围，用字母D 表示,即：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Δn N 与理想空载转速n 0之比，称作静差率s ，即调速范围、静态速降和最小静差率之间的关系是：按上述关系可得出：D 越小，s 越小，D 越大，s 越大；D 与s 相互制约，所以说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”。
第二章作业思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？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？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
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？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。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
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？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
$《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题2-2 调速系统的调速范围是 1000~100r/min ，要求静差率 s=2%，那么系统允许的稳态速降是 多少解：系统允许的稳态速降sn 0 02 × *100 ∆ n = = = 2 !04(r min ) ( 1 − s ： )( 1 − 0 02)2-5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。
已知直流电动机 = `60kW ，P U = 220 V，，I = 305 A ， n = 1000 r 、 min ， 主 电 路 总 电 阻 R = 0 18Ω ， C & =0 2 V • min r ，求：—（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落∆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 s 多少 （3）额定负载下的转速降落 ∆n 为多少，才能满足 D = 20, s ≤ 5% 的要求。
[解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落I R 305 × 0 18 ~∆ n = = = 274 5( r ^ min )C 0 2 （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 |∆ n 274 5 s = = < ≈ 0 215 = 21 5% n — + ∆ n 1000 + 274 5 ^ （3）额定负载下满足 D = 20, s ≤ 5%`要求的转速降落n s 1000 × 0 05 &∆ n = = ≈ 2 63 ( 《rmin ) D ( 1 − 《 s ) 20 × ( 1 − 0@ 05)2-6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构如图所示，已知给定电压 U = 8 8 V \ ,比例调节放大系数 K = 2, 晶闸管装置放大系数 K ：=15, 反馈系数 γ = 0 7 。
求： @（1）输出电压 U ；（2）若把反馈线断开， U 为何值开环时的输出电压是闭环时的多少倍 | （3）若把反馈系数减至 γ = 5 U应为多少 ） 解：（1）输出电压K K 2 × 15! U = U = × 8 8 、=12( V ) ； 1 》 + K K γ 1 + 2 × ; 15 × 0 7（2）若把反馈线断开， ! U = K K U = 2 × 。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统(-阮毅-陈伯时)课后参考答案第二章(仅供参考)第二章作业1.金属切削机床混合型负载（恒转矩和恒功率负载）2.闭环系统的稳态速降：∆n cl=n N1×s()=5.263 r/minC e1=U N1−I N1×R an N1=0.1925开环系统的稳态速降：∆n op=I N1×RC e1=285.714 r/min闭环系统的开环放大系数：K=∆n opcl−1=53.287测速反馈电压：U n=α×n N1直流稳压电源为±15V，假定测速发电机与主电动机直接联接，电动机最高转速1000r/min时，令U n=15，解得α=0.015，取α=0.01，得U n=10V。
满足需求。
电位器的选择方法如下：为了使测速发电机的电枢压降对转速检测信号的线性度没有显著影响，取测速发电机输出最高电压时，其电流约为额定值的20%。
则电位器的电阻和功率：R P2=C e2×n N10.2×I N2=1378.57W RP2=C e2×n N1×0.2×I N2=2.4318为了使电位器温度不致很高，实选瓦数应为所消耗功率的一倍以上，故可为选用10W，1.5kΩ的可调电位器。
运算放大器的放大系数：K P=Kα×K SC e=20.132R0，R1不知道如何取值。
思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
运动控制系统思考题和课后习题答案电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？请问：调压变频，强磁变频，转子电路串成电阻变频，变频变频。
特点略。
2-2详述直流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系统能赢得更好的动态性能？请问：直流pwm变换器和晶闸管整流装置均可看做就是一阶惯性环节。
其中直流pwm变换器的时间常数ts等同于其igbt掌控脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数ts通常挑其最小失控时间的一半（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，通常也不能少于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大，从而积极响应更慢，动态性能更好。
2=5在直流脉阔变频系统中，当电动机暂停一动时，电枢两端与否除了电压？电路中与否除了电流？为什么？请问：电枢两端除了电压，因为在直流脉阔变频系统中，电动机电枢两端电压仅依赖于直流pwm变换器的输入。
电枢电路中除了电流，因为电枢电压和电枢电阻的存有。
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变换器的控制器频率与否越高越不好？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。
