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运动控制系统思考题课后习题答案完整版(1).

运动控制系统思考题课后习题答案完整版(1).
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思考题答案

1.1直流电动机有哪几种调速方式?各有那些特点?

答:a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大,机械特性的斜率就越大,相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行,转速的稳定性好,能在基速以下实现平滑调速。

1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能?

答:a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度,直流成分没有受到破坏,也就是说其最大值=峰值是不变的,变的是平均值; b 相控整流,是由交流整流得到的直流,虽然也是平均值在变,但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变,且导通角越小波形的畸变越严重。从而影响了电机的输出特性。

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),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直流PWM变换器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。

1.4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。

1.5

答:不会

1.7静差率s与调速范围D有什么关系?静差率与机械特性硬度是一回事吗?

答:关系见书上公式。静差率与机械特性硬度是不同的概念,硬度是指机械特性的斜率,一般说硬度大静差率也大;但同样硬度的机械特性,随着起理想空载转速的降低,其静差率会随之增大。

1.8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。

1.9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。

1.10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。

1.11调速范围和静差率的定义是什么?为神马说“脱离了调速范围。要满足给定的静差率也就容易的多了”?

答:(1)生产机械要求电动机在额定负载的情况下所需的最高转速Nmax与最低转速Nmin之比称为调速范围;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转速的变化率,称为静差率。(2)s与D是一对矛盾的指标,要求D越大,则所能达到的调速精度越大,s越大。

2.1带有比例放大器的转速反馈闭环调速系统(转速单闭环调速系统)特点

a只有比例放大器的反馈控制系统,其被调量仍是有静差的;b反馈控制系统的作用是抵抗扰动,服从给定;c系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。

如果给定电压不变,调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化,它不能得到反馈控制系统的抑制,反而会增大被调量的误差,因为反馈控制功能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。

2.2为什么用积分控制的调速系统是无静差的?

答:在积分调速系统中,当转速偏差电压等于零时Uc并不是零,而是一个终止Uf,如果转速偏差电压不变话,这是积分调节控制不同于比例环节的特点。正应为如此,积分环节可以使系统在无静差的条件下保持恒速运行,实现无静差调速。

2.3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?是说明理由。

答:闭环系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度,因此转速的稳定精度还受给定电源和测速发电机精度的影响。

(1)在转速负反馈单闭环有静差调速系统中,突减负载后又进入稳定运行状态,此时晶闸管整流装置的输出电压Ud较之负载变化前减少了

(2)在无静差调速系统中,突加负载后进入稳态时转速n不变,整流装置的输出电压Ud增减

(3)在采用PI调节器的单环自动调速系统中,调节对象包含有积分环节,突加给定电压后PI调节器没有饱和,系统达到稳速前被调量不会出现超调。

2.4

2.5

(3)在采用PI调节器的单环自动调速系统中,调节对象包含有积分环节,突加给定电压后PI调节器没有饱和,系统达到稳速前被调量不会出现超调。

2.6采用PI调节器的转速负反馈调速系统,为什么能够较好地解决系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾?

答:采用比例积分控制的转速负反馈调速系统,其输出有比例和积分两部分组成,比例部分快速响应输入信号的变化,实现系统的快速控制,发挥了比例控制的长处,同时,可以满足稳态精度的要求。此后,随着电容电压的电压不断变化,输出电压逐步增长,直到稳态,可以实现稳态无静差,又可以保证系统的稳定。因此,采用PI调节器的转速负反馈调速系统能够较好地解决系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾。

2.7双闭环直流调速系统中,给定电压Un*不变,增加转速负反馈系数α,系统稳定后转速反馈电压Un和实际转速n是增加、减小还是不变?

答:转速反馈系数α增加,则转速反馈电压Un增加,给定电压Un*,则转速偏差电压减小,则ASR给定电压Ui*减小,则控制电压Uc减小,则转速n减小;转速n减小,则转速反馈电压Un减小,直到转速偏差电压为零;故稳态时转速反馈电压Un不变,且实际转速n减小。

2.8双闭环调速系统调试时,遇到下列情况会出现什么现象?

(1)电流反馈极性接反(2)转速极性接反

(3)启动时ASR未达到饱和,转速还处于闭合状态

(4)启动时ACR达到饱和,速度环开环2.13是从下述5个方面来比较转速,电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统。

(1)调速系统的静态特性:a单闭环在系统稳时实现转速无静差b双闭环可实现转速无静差和电流无静差。

(2)动态限流性能a单闭环只能在超过临届电流Idcr后,限制电流冲击b 双闭环电流调节器通过电流反馈系统随时调节控制电流。

(3)启动的快速性a单闭环快,不平稳b双闭环快,平稳

(4)抗负载扰动的性能a单闭环差b双闭环强

(5)抗电源电压波动的性能

2.9 某双闭环调速系统,ASR、ACR均采用PI调节器,调试中怎样才能做到Uim*=6V 时,Idm=20A;欲使Un*=10V时,n=1000rpm,应调什么参数?

答:(1)调节电流反馈系数β=0.3;(2)调节转速反馈系数α=0.01。

2.10 在转速、电流双闭环直流调速系统中,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Kn行不行?改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行?改变转速反馈系数α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:通常可以调节给定电压。改变Kn和Ks都不行,因为转速电流双闭环直流调速系统对前向通道内的阶跃扰动均有能力克服。也可以改变α,但目的通常是为了获得更理想的机械特性。若要改变堵转电流,应调节电流反馈系数β

2.11

2.12在双闭环系统中,若速度调节器改为比例调节器,或电流调节器改为比例调节器,对系统的稳态性能影响如何?

答:有静差。速度调节器对阶跃扰动的静差由0变为1/(1+Kn),或电流调节器对阶跃扰动的静差由0变为1/(1+Kc),而对斜坡扰动的静差变得更大。

2.13从下述五个方面来比较转速电流双闭环直流调速系统和带电流截止负反馈环节

的转速单闭环直流调速系统:(1)调速系统的静态特性。(2)动态限流性能。(3)起动的快速性。(4)抗负载扰动的性能。(5)抗电源电压波动的性能。

答:(1)转速、电流双闭环调速系统在稳态工作点上,转速n 是由给定电压*

nU决定的。ASR的输出量*iU是由负载电流IdL 决定的。控制电压UC的大小则同时取决于n和Id,或者说,同时取决于*nU和IdL。双闭环调速系统的稳态参数计算是和无静差系统的稳态计算相似。带电流截止环节的转速单闭环调速系统静态特性特点:电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻Kp Ks Rs ,因而稳态速降极大,特性急剧下垂;比较电压Ucom 与给定电压*nU的作用一致,好象把理想空载转速提高了。这样的两段式静特性常称作下垂特性或挖土机特性。

(2)二方面均具有动态限流性能,性能相似的。

(3)双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点:饱和非线性控制、转速超调、准时间最优控制。

(4)由动态结构图中可以看出,负载扰动作用在电流环之后,因此只能靠转速调节器ASR 来产生抗负载扰动的作用。在设计ASR时,应要求有较好的抗扰性能指标。

(5)在单闭环调速系统中,电网电压扰动的作用点离被调量较远,调节作用受到多个环节的延滞,因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差一些。双闭环系统中,由于增设了电流内环,电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节,不必等它影响到转速以后才能反馈回来,抗扰性能大有改善。

2.14

2.15 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。

4.1异步电动机变频调速时,为何要电压协调控制?在整个调速范围内,保持电压恒定是否可行?为何在基频以下时,采用恒压频比控制,而在基频以上保持电压恒定?

答:因为定子电压频率变化时,将导致气隙磁通变化,影响电动机工作。在整个调速范围内,若保持电压恒定,则在基频以上时,气隙磁通将减少,电动机将出力不足;而在基频以下时,气隙磁通将增加,由于磁路饱和,励磁电流将过大,电动机将遭到破坏。因此保持电压恒定不可行。在基频以下时,若保持电压不变,则气隙磁通增加,由于磁路饱和,将使励磁电流过大,破坏电动机,故应保持气隙磁通不变,即保持压频比不变,即采用恒压频比

控制;而在基频以上时,受绕组绝缘耐压和磁路饱和的限制,电压不能随之升高,故保持电压恒定。

4.2异步电动机变频调速时,基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式?为什么?所谓恒功率或恒转矩调速方式,是否指输出功率或转矩恒定?若不是,那么恒功率和恒转矩调速究竟是指什么?

答:在基频以下调速,采用恒压频比控制,则磁通保持恒定,又额定电流不变,故允许输出转矩恒定,因此属于恒转矩调速方式。在基频以下调速,采用恒电压控制,则在基频以上随转速的升高,磁通将减少,又额定电流不变,故允许输出转矩减小,因此允许输出功率基本保持不变,属于恒功率调速方式。恒功率或恒转矩调速方式并不是指输出功率或输出转矩恒定,而是额定电流下允许输出的功率或允许输出的转矩恒定。

4.3基频以下调速可以是恒压频比控制,恒定子磁通φms、恒气隙磁通φm和恒转子磁通φmr的控制方式,从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。

答:恒压频比控制最容易实现,其机械特性基本上是平行下移,硬度也较好,能满足一般调速要求,低速时需适当提高定子电压,以近似补偿定子阻抗压降。恒定子磁通φms、恒气隙磁通φm和恒转子磁通φmr的控制方式均需要定子电压补偿,控制要复杂一些。恒定子磁通φms和恒气隙磁通φm的控制方式虽然改善了低速性能,机械特性还是非线性的,仍受到临界转矩的限制。恒转子磁通φmr控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性,性能最佳。

恒压频比控制:恒压频比控制最容易实现,它的变频机械特性基本上是平行下移,硬度也较好,能够满足一般的调速要求,低速时需适当提高定子电压,以近似补偿定子阻抗压降。在对于相同的电磁转矩,角频率越大,速降落越大,机械特性越软,与直流电动机弱磁调速相似。在基频以下运行时,采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点,但负载变化时定子压降不同,将导致磁通改变,因此需采用定子电压补偿控制。根据定子电流的大小改变定子电压,以保持磁通恒定。

恒定子磁通:虽然改善了低速性能,但机械特性还是非线性的,仍受到临界转矩的限制。频率变化时,恒定子磁通控制的临界转矩恒定不变。恒定子磁通控制的临界转差率大于恒压频比控制方式。恒定子磁通控制的临界转矩也大于恒压频比控制方式。控制方式均需要定子电压补偿,控制要复杂一些。

恒气隙磁通:虽然改善了低速性能,但机械特性还是非线性的,仍受到临界转矩的限制。保持气隙磁通恒定,除了补偿定子电阻压降外,还应补偿定子漏抗压降。与恒定子磁通控制方式相比较,恒气隙磁通控制方式的临界转差率和临界转矩更大,机械特性更硬。控制方式均需要定子电压补偿,控制要复杂一些。

恒转子磁通:机械特性完全是一条直线,可以获得和直流电动机一样的线性机械特性,这正是高性能交流变频调速所要求的稳态性能。

4.4常用的交流PWM有三种控制方式,分别为SPWM、CFPWM和SVPWM,论述它们的基本特征、各自的优缺点。

答:

SPWM:特征:以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波,以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波。由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻,从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列。优缺点:普通的SPWM变频器输出电压带有一定的谐波分量,为降低谐波分量,减少电动机转矩脉动,可以采用直接计算各脉冲起始与终了相位的方法,以消除指定次数的谐波。

CFPWM:特征:在原来主回路的基础上,采用电流闭环控制,使实际电流快速跟随给定值。优缺点:在稳态时,尽可能使实际电流接近正弦波形,这就能比电压控制的SPWM获得

更好的性能。精度高、响应快,且易于实现。但功率开关器件的开关频率不定。

SVPWM :特征:把逆变器和交流电动机视为一体,以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作,磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的。优缺点:8个基本输出矢量,6个有效工作矢量和2个零矢量,在一个旋转周期内,每个有效工作矢量只作用1次的方式,生成正6边形的旋转磁链,谐波分量大,导致转矩脉动。

用相邻的2个有效工作矢量,合成任意的期望输出电压矢量,使磁链轨迹接近于圆。开关周期越小,旋转磁场越接近于圆,但功率器件的开关频率将提高。用电压空间矢量直接生成三相PWM 波,计算简便。与一般的SPWM 相比较,SVPWM 控制方式的输出电压最多可提高15%。

4.5分析电流滞环跟踪PWM 控制中,环宽h 对电流波动于开关频率的影响。

答:当环宽h 选得较大时,开关频率低,但电流波形失真较多,谐波分量高;如果环宽小,电流跟踪性能好,但开关频率却增大了。

4.6三相异步电动机Y 联结,能否将中性点与直流侧参考点短接?为什么?

答:能。虽然直流电源中点和交流电动机中点的电位不等,但合成电压矢量的表达式相等。因此,三相合成电压空间矢量与参考点无关。可以将中性点与直流侧参考点短接。

4.7当三相异步电动机由正弦对称电压供电,并达到稳态时,可以定义电压向量U 、电流向量I 等,用于分析三相异步电动机的稳定工作状态,4.2.4节定义的空间矢量与向量有何区别?在正弦稳态时,两者有何联系?

答:相量是从时间域的三角函数到复指数函数的映射,空间矢量是从空间域的三角函数到复指数函数的映射。

相量的正弦性表现为时间域的正弦性,空间矢量的正弦性表现为空间域的正弦性。从本质看它们都是正弦性,但从形式上看,相量的正弦性还表现为复数在旋转,而空间矢量的正弦性则仅表示原象在空间按正弦规律变化。当然,也有旋转的空间矢量,但此时空间矢量的旋转性也是由于电流在时间上按正弦规律变化而引起的,并不起因于空间矢量本身的正弦性。

4.8采用SVPWM 控制,用有效工作电压矢量合成期望的输出电压矢量,由于期望输出电压矢量是连续可调的,因此,定子磁链矢量轨迹可以是圆,这种说法是否正确?为什么?

答:实际的定子磁链矢量轨迹在期望的磁链圆周围波动。N 越大,磁链轨迹越接近于圆,但开关频率随之增大。由于N 是有限的,所以磁链轨迹只能接近于圆,而不可能等于圆。

4.9总结转速闭环转差频率控制系统的控制规律,若

),I f Us s 1ω(=设置不当,会产生什么影响?一般说来,正反馈系统是不稳定的,而转速闭环转差频率控制系统具有正反馈的内环,系统却能稳定,为什么?

答:转差频率控制的规律为:(1)在sm s ωω≤范围内,如果气隙磁通保持不变,转矩Te 基本上与ωs 成正比。(2)定子电流不同时,按照一定的),I f Us s 1ω(=函数关系控制定子的电压和频率,可以保持气隙磁通恒定。若),I f Us s 1ω(=设置不当,则气隙磁通无法保持恒定,控制将出现紊乱。因为转差频率控制的被控量是频率差ωs ,在外环通过负反馈控制已经实现控制要求,在内环控制中,因为输出量要控制定子的实际频率,而ωω+s 才能得到实际的频率值ω1,因此需采用正反馈相加,由于内环调解器不是普通的PI 调解器,输出不受正反馈的影响,引起的扰动可通过外环进行调节,所以系统能实现稳定要求。

习题

习题一

1.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统进行制动时,两个VT 是如何工作的?

【解答】先减小控制电压,使1gU 得正脉冲变窄,负脉冲变宽,从而使平均电枢电压d U 降低。但是由于机械惯性,转速和反电势还来不及变化,因而造成dEU>的局面,很快电流di 反向,

VD2截止,在onttT ≤<期间2gU 为正,于是VT2导通反向电流产生能耗制动作用。在onTtTt ≤<+期间,VT2关断,di?经VD1续流,向电源回馈能量。同时VD1两端压降钳住VT1,使他不能导通。在制动状态,VT2和VD1轮流导通,VT1始终关断。 1.3

1.4 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

1.5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)

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 =?==

1.6 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 =-=-?=

378(0.0230.022)0.1478115N n I R C e

r p m ?==?+=

[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n

s =?-=??-=

[(1)]14300.3[115(10.3)]

5.33N D n S n s =?-=??-= 1.7 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=0.18Ω,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 ?=-=??=

1.8 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=+=?+???=

2.1 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/

1015002%/98%N n =???

15002%/98%10 3.06/min N n r ?=??=

2)()

7.31106.3/1001/=-=-??=cl op n n K

2.2 某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: ()()12881511=?+=?+=?cl op n K n

如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为: ()()rpm K n n op cl 13.4301/1281/=+=+?=?

在同样静差率要求下,D 可以扩大937.1/21=??cl cl n n 倍

2.5 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,整流装置内阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。要求系统满足调速范围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 cl N n n s D s r ?=-=?=()

所以,min /33.8r n cl =?

(2)

(3)(4)()()()()[]

()()[]K C R I K KU K C R I U K K n e d n e d n s p +-+=+-=**1/1/1/α

()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =??-=-=

()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α??=??+?-?+????

r V min/0096.0=?α 可以求得,*35.955*0.13414.34*35*0.0096

e p s K C K K α=== 也可以用粗略算法:

n U U n n α=≈*,01.01500

15*===n U n α /p e s K KC K α=,()35.9550.134/350.0113.76p K =??=

2.6 在题2.5的转速负反馈系统中增设电流截止环节,要求堵转电流N dbl I I 2≤,临界截止电流N dcr I I 2.1≥,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) A I I N dbl 252=≤,A I I N dcr 152.1=≥

s com s com dcr R U R U I /15/=?=

()()Ω=?+=?+≈5.1/1525/*s s com s com n dbl R R U R U U I ,

V U com 5.225.115=?=

(2)()(/3) 1.0 1.50.8/3 1.1,

(/3)1.1,s s R R R R ∑∑=++=Ω>=Ω不符合要求,取需加电流反馈放大器

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 1.1s R =Ω,则15 1.116.5com dcr s U I R V =?=?=

(3) 当dcr d I I >时,有

()[]()()[]()[]

()()()[]()()()[]

K C I R K K K R K C U K U K K K C RI K C U I R K K K K C U K K n e d s i s p e com i n s p e d e com d s i s p e n s p ++-++=+-+--+=1/1/1/1/1/** 当n=0时,

()()()**//dbl p s n i com p s i s n i com i s I K K U K U R K K K R U K U K R =++≈+

()()251516.5/1.115/22.513.5 1.36i i i K K K =+?=-=

2.7在题2.5的系统中,若主电路电感L=50mH ,系统运动部分的飞轮惯量22

GD =1.6Nm ,整流装置采用三相零式电路,试判断按题2-9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是多少?

解: mH L 50=,226.1Nm GD =, 3.3R ∑=Ω,0.134/e C V rpm =

()()

2/0.05/3.30.015/375 1.6 3.3/3750.1340.13430/3.145.28/64.330.0820.00333l m e m s T L R s

T GD R C C s

T s ∑∑=====????===

()()222/0.0820.0150.003330.00333/0.0151*0.003330.00150.00333/0.0000498330.52l m l s s s K T T T T T T ????<++=?++??????=+=??(

可见与前面的K>35.955相矛盾,故系统不稳定。要使系统能够稳定运行,K 最大为30.52。

2.9 有一个V-M 系统,已知:电动机:kW P N 8.2=,V U N 220=,A I N 6.15=,1500=N n r/min ,a R =1.5Ω,整流装置内阻rec R =1Ω, 电枢回路电抗器电阻L R =0.8Ω, 触发整流环节的放大倍数35=s K 。

(1)系统开环工作时,试计算调速范围30=D 时的静差率s 值。

(2)当30=D ,%10=s 时,计算系统允许的稳态速降。

(3)如组成转速负反馈有静差调速系统,要求30=D ,%10=s ,在V U n

10*=时N d I I =,N n n =,计算转速负反馈系数α和放大器放大系数p K 。 解:

(1)()r V C e m in/1311.01500/5.16.15220=?-=

运动控制系统思考题课后习题答案完整版

思考题答案 1.1直流电动机有哪几种调速方式?各有那些特点? 答:a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大,机械特性的斜率就越大,相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行,转速的稳定性好,能在基速以下实现平滑调速。 1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能? 答:a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度,直流成分没有受到破坏,也就是说其最大值=峰值是不变的,变的是平均值; b 相控整流,是由交流整流得到的直流,虽然也是平均值在变,但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变,且导通角越小波形的畸变越严重。从而影响了电机的输出特性。 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),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直流PWM变换器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。 1.4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。 1.5 答:不会

运动控制系统课后习题答案

运动控制系统 课后习题答案 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 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) 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 =?== 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ,I N =378A ,n N =1430r/min ,Ra=Ω。相控整流器内阻Rrec=Ω。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 =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机

电力拖动自动控制系统期末考试复习资料

电力拖动自动控制系统复习(14电气工程本) 一.题型 填空(20)、选择(10)、简答(30)、计算(40) 二.各章节内容提要 (一)绪论——基本概念 1.运动控制系统的组成(电动机、功率放大与变换装置、控制器、相应的传感器)【P1】【填空】 2.直流电机的数学模型简单,转矩易于控制。交流电机具有结构简单等优点,但其动态数学模 型具有非线性多变量强耦合的性质。【P3】【填空】 3.转矩控制是运动控制的根本问题,磁链控制与转矩控制同样重要。【P5】【填空】 4.典型的生产机械负载转矩特性主要包含恒转矩负载特性、恒功率负载特性、风机与泵类负载 特性。【P5】【填空】 (二)第2章 1.基本概念 (1)直流调速转速公式、方法。【P7】【填空】 公式:方法:1)调节电枢供电电压U; 2)减弱励磁磁通; 3)改变电枢回路电阻R (2)可控直流电源(G-M系统、V-M系统、PWM变换器)【P9】【填空】 (3)增设平波电抗器来抑制电流脉动,总电感量的计算。【P12】【选择题】 三相桥式 三相半波 单相桥式 (4)失控时间的选择【p15】【选择题】 整流电路形式最大失控时间 单相半波20 10 单相桥式(全波)10 5 三相半波 6.67 3.33 三相桥式 3.33 1.67 ★★★★(5)PWM调速系统的优越性表现【p16】【简答题】 ○1主电路简单,需要的电力电子器件少;

○2开关频率高,电路容易连续,谐波少,电动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; ○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电力电子器件工作在开关状态,导通损耗小,当开关频率适当时,开关损耗也不大,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 (6)不可逆PWM系统中,γ与ρ的关系。【P17】 γ=ρ (7)泵升电压【P20】【填空题】 对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高 (8)调速系统的稳态性能指标S与D及相互之间的关系。【P21-22】【填空题】 ○1——额定负载时的最高和最低转速 => ○2最低速 => 空载转速 ○3例: ★★★★(9)开环系统与闭环系统比较(4点结论)【P29-30】【简答题】 ○1闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。 ○2闭环系统的静差率要比开环系统小得多。 ○3当要求的静差率一定时,闭环系统可以大大提高调速范围。 ○4要取得上述三项优势,闭环系统必须设置放大器。 ★★★★(10)闭环系统能减少稳态转速降的实质问题是什么?结合图形分析【P31】【简答题】闭环系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用,在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压,以补偿电枢回路电阻压降。 (11)反馈控制规律(3点)【P31】【简答题】 ○1比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统 ○2反馈控制系统的作用是:抵抗扰动,服从给定 ○3系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度

思考题与习题答案.doc

思考题与习题 1.一台直流测速发电机,已知电枢回路总电阻R a=180Ω,电枢转速n=3000r/min ,负载电阻 R L=2000 Ω,负载时的输出电压U a=50V,则常数K e =__________,斜率 C=___________。 2.直流测速发电机的输出特性,在什么条件下是线性特性产生误差的原因和改进的方法是什么 3.若直流测速发电机的电刷没有放在几何中性线的位置上,试问此时电机正、反转时的输出特性是 否一样为什么 4. 根据上题 1 中已知条件,求该转速下的输出电流I a和空载输出电压U a0。 5.测速发电机要求其输出电压与_________成严格的线性关系。 6.测速发电机转速为零时,实际输出电压不为零,此时的输出电压称为____________ 。 7.与交流异步测速发电机相比,直流测速发电机有何优点 8. 用作阻尼组件的交流测速发电机,要求其输出斜率_________,而对线性度等精度指针的要求是 次要的。 9.为了减小由于磁路和转子电的不对称性对性能的影响,杯形转子交流异步测速发电机通常是 () A.二极电机 B.四极电机 C.六极电机 D.八极电机 10.为什么异步测速发电机的转子都用非磁性空心杯结构,而不用鼠笼式结构 11.异步测速发电机在理想的情况下,输出电压与转子转速的关系是:() A.成反比; B.非线性同方向变化; C.成正比; D.非线性反方向变化 答案 1、.一直流测速发电机,已知电枢回路总电阻R a=180Ω,电枢转速n=3000r/min ,负载电阻 R L=2000 Ω,负载时的输出电压U a=50V,则常数K e =,斜率 C=。 U a Ke n Cn =50 R a 1 R L C=50/3000= K e=C(1R a)= X (1+180/2000)= R L 2、直流测速发电机的输出特性,在什么条件下是线性特性产生误差的原因和改进的方法是什么 答:直流测速发电机,当不考虑电枢反应,且认为励磁磁通、 R 和R 都能保持为常数时可认为其特性是线性的。

运动控制系统思考题和课后习题答案

第2章 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)的调速范围就小得不能满足要求;而若只考虑增大调速范围,则在一定静态速降下,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?如果给定电压不变,调节转速反馈系数是否能够改变转速?为什么?如果测速发电机的励磁

运动控制系统思考题和课后习题答案精编版

运动控制系统思考题和 课后习题答案精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】

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? 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。

运动控制系统期末复习题(直流部分)

运动控制直流部分复习题 一、填空: 1. 调速系统的稳态性能指标主要是指和静差率。 2. 采用V-M系统,当系统处于深调速状态时,功率因数将较。 3. 直流调速系统中,晶闸管触发和整流装置的传递函数可近似成环节, 时间常数称为。 4. 晶闸管-电动机转速、电流双闭环调速系统中,环为内环,环为 外环。 5. 双惯性环节校正成典型Ⅰ型系统,引入的调节器是调节器。 6 直流调速的方法包括改变电枢回路电阻调速、调速和减弱磁通调速。7.闭环调速系统对于_ 的扰动具有抑制作用,而对于_ _的扰动则无能为力。 8.转速、电流双闭环调速系统中,调节_ _的限幅值可以调节系统最大电流;调节_ _的限幅值可以调节UPE的最大输出电压。 9.双极性直流PWM变换器的占空比,当时,输出平均电压为正,要使输出平均电压为负,应使。 二、选择题 1.下列说法正确的是() A 积分调节器的输出决定于输入偏差量的历史过程。 B 比例控制可以使系统在偏差电压为零时保持恒速运行。 C 比例调节器可以实现无静差。 D 采用积分调节器动态相应快。 2.双闭环调速系统中电流调节器具备的作用为() A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随转速给定电压变化。 3.双闭环调速系统中转速调节器不具备的作用为() A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随给定电压变化。 4.在工程设计中,如果将系统校正成典型Ⅰ型系统的过程,KT值取为()时为无超调。

A B C D 5. 采用工程设计法的双闭环直流调速系统中,电流环设计成典型()型系统,引入的电流调节器为()调节器。 A ⅠPI B ⅡPI C ⅠP D ⅡP 6. G-M直流调速系统中的G指的是哪一种直流电源()。 A 直流发电机; B 静止整流器; C 脉宽调制电源; D 以上情况均可能。 三、分析与简答 1.在调速系统中,为什么在开环系统中晶闸管整流装置的控制电压前面没有加放大器,而在闭环之后要添加放大器? 2. 双闭环调速系统中,电流调节器的作用各是什么? 3.采用双极型PWM变换器的调速系统,当电动机停止时,电枢电流是否等于零,为什么? 4. 假设某转速单闭环调速系统的电源电压突然降低,则该调速系统将如何进行 调节,请结合稳态结构图加以说明。 5. 转速、电流双闭环直流调速系统设计后,ASR限幅对应倍额定电流,但是在空 载额定励磁稳速运行时突加额定转矩负载,转速不能回到给定转速,请分析原因? 6. 在转速、电流双闭环直流调速系统中,两个调节器均采用PI调节器。当系统带 额定负载运行时,转速反馈线突然断线,试分析系统进入稳态后调节器、转速、电枢电流的情况。 7. 写出直流电动机反馈闭环调速系统的临界放大系数表达式,并请说明表达式中各个参数含义。 8. 请写出双闭环调速系统起动过程的三个特点。 9. 请简述H型双极式PWM变换器的缺点。 四、设计题 1、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统,整流装置采用三相桥式电路,基本数据如下: 直流电动机220V、136A、1460r/min,C e=r,允许过载倍数λ=。 晶闸管装置放大系数40。 电枢回路总电阻Ω。 时间常数T l=,T m=。 电流反馈系数β=A(≈10V/),转速反馈系数α=r(≈10V/n N)。 将电流环校正成典型Ⅰ型系统,取KT=;将转速环校正成典型Ⅱ型系统,取h=5。电流环滤波时间常数;转速环滤波时间常数。 请选择并设计各调节器参数。 2、有一转速、电流双闭环调速系统,已知电动机参数为:P N =,U N =220V, I N=28A,n N=1490 r/min,电枢回路电阻R=Ω,允许电流过载倍数λ=,电 磁时间常数T L=,机电时间常数T m=,主电路采用三相桥式整流电路,触 发整流环节的放大倍数Ks=35,整流电装置内阻R res=Ω,平均失控时间常

思考题与习题答案

思考题与习题1 1-1回答以下问题: (1) 半导体材料具有哪些主要特性 (2) 分析杂质半导体中多数载流子和少数载流子的来源; (3) P 型半导体中空穴的数量远多于自由电子, N 型半导体中自由电子的数量远多于空 穴, 为什么它们对外却都呈电中性 (4) 已知温度为15C 时,PN 结的反向饱和电流I s 10 A 。当温度为35C 时,该 PN 结的反向饱和电流I s 大约为多大 (5) 试比较二极管在 Q 点处直流电阻和交流电阻的大小。 解: (1) 半导体的导电能力会随着温度、光照的变化或掺入杂质浓度的多少而发生显着改 变,即半导体具有热敏特性、光敏特性和掺杂特性。 (2) 杂质半导体中的多数载流子是由杂质原子提供的,例如 N 型半导体中一个杂质原 子 提供一个自由电子,P 型半导体中一个杂质原子提供一个空穴,因此多子浓度约等于所掺 入的杂质浓度;少数载流子则是由热激发产生的。 (3) 尽管P 型半导体中空穴浓度远大于 自由电子浓度,但 P 型半导体本身不带电。因 为在P 型半导体中,掺杂的杂质原子因获得一个价电子而变成带负电的杂质离子 (但不能移 动),价电子离开后的空位变成了空穴,两者的电量相互抵消,杂质半导体从总体上来说仍 是电中性 的。同理,N 型半导体中虽然自由电子浓度远大于空穴浓度,但 N 型半导体也是电 中性的。 (4) 由于温度每升高10 C , PN 结的反向饱和电流约增大 1倍,因此温度为35C 时, 反向 饱和电流为 35 15 I s 10 40 A (5) 二极管在Q 点处的直流电阻为 的电压当量,常温下 U T 26mV ,可见r d R D 。 1-2 理想二极管组成的电路如题 1-2图所示。试判断图中二极管是导通还是截止,并 确定各电路 的输出电压。 解 理想二极管导通时的正向压降为零, 截止时的反向电流为零。本题应首先判断二极管 的工作状态,再进一步求解输出电压。二极管工作状态的一般判断方法是: 断开二极管,求 R D U D I D 交流电阻为 r d U D U T i D 式中U D 为二极管两端的直流电压, U D U on , I D 为二极管上流过的直流电流, U T 为温度

电力拖动自动控制系统-运动控制系统(_阮毅_陈伯时)课后参考答案第五六七章(仅供参考)

第五章 思考题 5-1 对于恒转矩负载,为什么调压调速的调速范围不大?电动机机械特性越软,调速范围越大吗? 答:对于恒转矩负载,普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0

交直流调速系统期末考试(运动控制系统)资料

交直流调速系统期末考试(运动控制系统)

一.判断题(正确的打√,错误的打×,答案填在题号的前面) 1. (dui )交 - 直 - 交电压型变频器采用电容滤波,输出交流电压波形是规则矩形波。 2. (错)变频调速效率高,调速范围大,但转速不能平滑调节,是有级调速。 3. (对)有静差调速系统是依靠偏差进行调节的,而无静差调速系统则是依靠偏差对作用时间的积累进行调节的 4. (错)电动机的机械特性愈硬,则静差度愈大,转速的相对稳定性就愈高。 5. (dui )转速负反馈调速系统能够有效抑制一切被包围在负反馈环内的扰动作用。 6. ( dui)SPWM 即正弦脉宽调制波形,是指与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲列。 7. (cuo )在一些交流供电的场合,可以采用斩波器来实现交流电动机的调压调速。 8. (错)转速负反馈单闭环无静差调速系统采用比例调节器。 9. (dui ) PWM 型变频器中的逆变器件采用高频、大功率的半控器件。 10. (对)矢量变换控制的实质是利用数学变换把三相交流电动机的定子电流分解成两个分量,一个是用来产生旋转磁动势的励磁电流分量,一个是用来产生电磁转矩的转矩分量。 __________________________________________________

二.填空题 1. 根据公式,交流异步电动机有三种调速方法: ① _调压 __ 调速、②__ 串电阻 __ 调速、③ ___变励 磁磁通 _ 调速。 3. IGBT 全称为 __绝缘栅双极晶闸管__ ,GTO 全称为 _门极可关断晶体管__ , GTR 全称为 _电力晶体管 ______________ 。 4. 异步电动机的变频调速装置,其功能是将电网的恒压恒频交流电变换成变压变频的交流电,对交流电动机供电,实现交流无级调速。 三、选择题 1、变频调速中的变频电源是(C )之间的接口。 (A)市电电源(B)交流电机(C)市电电源与交流电机 (D)市电电源与交流电源 2、调速系统的调速范围和静差率这两个指标( B )。(A)互不相关(B)相互制约(C)相互补充(D)相互平等 3、电压型逆变器的直流端( D )。 (A)串联大感器(B)串联大电容 __________________________________________________

大学基础物理学课后习题答案_含思考题(1)

大学基础物理课后答案 主编:习岗高等教育出版社

第一章 思考题: <1-4> 解:在上液面下取A 点,设该点压强为A p ,在下液面内取B 点,设该点压强为B p 。对上液面应用拉普拉斯公式,得 A A R p p γ20= - 对下液面使用拉普拉斯公式,得 B B 02R p p γ= - 又因为 gh p p ρ+=A B 将三式联立求解可得 ??? ? ??-= B A 112R R g h ργ <1-5> 答:根据对毛细现象的物理分析可知,由于水的表面张力系数与温度有关,毛细水上升的高度会随着温度的变化而变化,温度越低,毛细水上升的高度越高。在白天,由于日照的原因,土壤表面的温度较高,土壤表面的水分一方面蒸发加快,另一方面土壤颗粒之间的毛细水会因温度升高而下降,这两方面的原因使土壤表层变得干燥。相反,在夜间,土壤表面的温度较低,而土壤深层的温度变化不大,使得土壤颗粒间的毛细水上升;另一方面,空气中的水汽也会因为温度下降而凝结,从而使得清晨时土壤表层变得较为湿润。 <1-6> 答:连续性原理是根据质量守恒原理推出的,连续性原理要求流体的流动是定常流动,并且不可压缩。伯努利方程是根据功能原理推出的,它的使用条件是不考虑流体的黏滞性和可压缩性,同时,还要求流动是定常流动。如果流体具有黏滞性,伯努利方程不能使用,需要加以修正。 <1-8> 答:泊肃叶公式适用于圆形管道中的定常流动,并且流体具有黏滞性。斯托克斯公式适用于球形物体在黏滞流体中运动速度不太大的情况。 练习题: <1-6> 解:设以水坝底部作为高度起点,水坝任一点至底部的距离为h 。在h 基础上取微元d h ,与之对应的水坝侧面面积元d S (图中阴影面积)应为坡长d m 与坝长l 的乘积。 练习题1-6用图 d h d F

电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2-5章

习题解答(供参考) 2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM变换器进行制动时,两个VT是如何工作的? 解:减小控制电压,使U g1 得正脉冲变窄,负脉冲变宽,从而使平均电枢电压U d 降低,使得E>U d,电机流过反向电流,电机进入制动状态。0 t< t on 时,通过二极管VD1续流,在t on t

2.4 直流电动机为P N =74kW, U N =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?? 0.1478 当s=20%时 D n N s 1430 0.2 3.1 n(1 s) 115 (1 0.2) 当s=30%时 D n N s 1430 0.3 5.33 n(1 s) 115 (1 0.3) 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 P N 60kW,U N 220V , I N 305 A, n N 1000r min ,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S N 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) n N I N R 305 0.18 C e 0.2 274.5rpm (2) s N n N 274.5 n 1000 274.5 21.5%

运动控制系统课后答案

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, 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) max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511 D n n === 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 =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 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 ?=?=?=

思考题是与习题参考答案(第2章)[1]

第二章溶液与离子平衡 思考题与习题参考答案 一、判断题 1. E 2. E 3. T 4. E 5. E 6. T 7. T 8. E 9. E 10. E 11. E 12. E 13. T 14. E 二、选择题 15. C 16. A 17. C 18. C 19. C 20. B 21. A 22. C 23. D 24. B 25. B 26. A 27. D 三、填空题 28. 蒸气压下降沸点升高凝固点下降渗透压29. D>C>A>B 30. 红红黄同离子效应31. K s°= (b(Ag+)/b°)2(b(CrO42-)/b°)2s = (K s°/4)1/3 33. 右34. 空轨道孤电子对35. HPO42-H[PtCl6]-SO42-[Fe(H2O)5OH]2+36. 5.68 10-10NH4+, H3PO4, H2S PO4, CO3, CN, OH, NO2-[Fe(H2O)5OH], HSO3-, HS-, H2PO4-, HPO4, H2O 四、问答题 38. 溶液的沸点升高和凝固点降低与溶液的组成有何关系? 答难挥发非电解质的稀溶液的沸点上升和凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比, 即随溶质的粒子数的增多而增大, 而与溶液的组成(溶质的本性)无关. 39. 怎样衡量缓冲溶液缓冲能力的大小? 答缓冲能力大小的衡量尺度为缓冲容量. 当缓冲组分比为1:1时, 缓冲溶液有最大的缓冲容量. 40. 试讨论怎样才能使难溶沉淀溶解. 答若要使沉淀溶解, 就必有ΠB(b B/b°)νB< K s°, 因此, 必须必须设法降低饱和溶液中某一组

分的平衡浓度. 可以根据沉淀的性质, 利用酸碱反应, 氧化还原反应或配合反应等措施, 以达到使沉淀溶解的目的. 41. 试用平衡移动的观点说明下列事实将产生什么现象. (1) 向含有Ag 2CO 3沉淀中加入Na 2CO 3. 答 根据同离子效应的原理, Ag 2CO 3沉淀的溶解度变小. (2) 向含有Ag 2CO 3沉淀中加入氨水. 答 加入氨水时, Ag +与NH 3生成了稳定的[Ag(NH 3)2]+, 使溶液中b (Ag +)降低, 平衡向沉淀溶解的方向移动, Ag 2CO 3沉淀的溶解度增大. 当氨水足够量时, Ag 2CO 3沉淀将完全溶解. (3) 向含有Ag 2CO 3沉淀中加入HNO 3. 答 加入HNO 3时, CO 32-与HNO 3反应, 使溶液中b (CO 32-)降低, 平衡向沉淀溶解的方向移动, Ag 2CO 3沉淀的溶解度增大. 当CO 32-足够量时, Ag 2CO 3沉淀将完全溶解. 42. 试说明什么叫螯合物. 答 螯合物是指含有多齿配位体并形成螯环的配合物. 43. 酸碱质子理论与电离理论有哪些区别? 答 (a) 对酸碱的定义不同; (b) 质子理论中没有盐的概念; (c) 酸碱反应的实质不同; (d) 适用的溶剂不同. 五、计算题 44. (1) 14.6% (2) 0.454 mol ?dm -1 (3) 0.54 mol ?kg -1 (4) 0.991 45. 186 g ?mol -1 46. 2327.53 Pa 326.4 kPa 47. (1) b (H +) = 9.4 10-4 mol ?kg -1 b (Ac -) = 9.4 10-4 mol ?kg -1 α = 1.88% (2) b (H +) = 3.5 10-5 mol ?kg -1 b (Ac -) = 0.025 mol ?kg -1 α = 0.07% (3) b (H +) = 0.025 mol ?kg -1 b (Ac -) = 3.52 10-5 mol ?kg -1 (4) b (H +) = 1.76 10-5 mol ?kg -1 b (Ac -) = 0.025 mol ?kg -1 48. 0.01 mol ?kg -1的某一元弱酸溶液, 在298K 时, 测定其pH 为5.0, 求: (1) 该酸的K a °和α; (2) 加入1倍水稀释后溶液的pH, K a °和α. 解: (1) pH = 5.0, b (H +) = 1 10-5 mol ?kg -1 HB = H + + B - b (eq)/mol ?kg -1 0.01-1 10-5 1 10-5 1 10-5 52 8a 5 (110)1100.01110 K ---?==?-? 5110100%0.1%0.01 α-?=?= (2) HB = H + + B - b (eq)/mol ?kg -1 0.005-x x x K a ° = 1.0 10-8, (0.005-x ) ≈ x , 28a 1100.005 x K -==? b (H +) = 7.07 10-6 mol ?kg -1 pH = 5.15 6 7.0710100%0.14%0.005 α-?=?= 49. 计算20℃时, 在0.10 mol ?kg -1氢硫酸饱和溶液中: (1) b (H +), b (S 2-)和pH; (2) 如用HCl 调节溶液的酸度为pH = 2.00时, 溶液中的为S 2-浓度多少? 计算结果说明什么问题?

电力拖动自动控制系统 运动控制系统 第四版 复习题 考试题目

考试题型及分数分配 1 判断题(20分,10~20小题)范围广, 2 选择题(20分,10~20小题)内容深,细节区分 3 填空题(10分,10小题) 4 设计题(10分,2小题) 5 简述题(10分,2小题) 6 无传感器算法:磁链、转矩的计算算法 异步电动机转子磁链和定子磁链的估算、转矩的估算 7 分析计算题(20分,3小题) 直流调速系统 一判断题 1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。(Ⅹ) 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中,M法适用于测高速,T法适用于测低速。(√) 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。(√) 4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。(√) 5静差率和机械特性硬度是一回事。(Ⅹ) 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。(Ⅹ) 的大小并非仅取决于速度7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k *的大小。(√) 定 U g 8双闭环调速系统在起动过程中,速度调节器总是处于饱和状态。(Ⅹ) 9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。(Ⅹ) 10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向(正或反)由驱动脉冲的宽窄决定。(√)11双闭环可逆系统中,电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。(Ⅹ) 与开环系统相比,单闭环调速系统的稳态速降减小了。(Ⅹ) 12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段(√)13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。(Ⅹ) 14 电压闭环相当于电流变化率闭环。(√) 15 闭环系统可以改造控制对象。(√) 16闭环系统电动机转速与负载电流(或转矩)的稳态关系,即静特性,它在形

第一章思考题与习题解答

第一章思考题与习题 1.大地水准面所包围的地球形体,称为地球椭球体。(错) 答:错。大地水准面所包围的地球形体称为大地体。旋转椭球面包围的地球形体称为地球椭球体。 2.设A点的横坐标Y=19779616.12,试计算A点所在6o带内中央子午线的经度,A点在中央子午线的东侧,还是西侧,相距多远? 答:A点在6°带内中央子午线的经度:L0=6N-3=6*19-3=111° 求A点自然值:用通用值减去带号19再减500km,也就是:779616.12m-500km=779616.12-500000=229616.12m>0 所以在中央子午线东侧,相距229616.12m 3.靠近赤道某点的经度为116o 28′,如以度为单位按赤道上1o为111km弧长估算,试问该点分别在6o带和3o带中的横坐标通用值为多少? 答: 1)求该点在6°带中的横坐标通用值: 该点在6°带中的带号N=int(116o 28’/6)+1=20 中央子午线经度:L0=6N-3=117° 该点在中央子午线西边,经差是117°-116o 28′=0°32′=0.5333333333333333°相距中央子午线距离是:111*0.5333333333333333=59.2km 向西移500km后坐标是:500km-59.2km=440.8km=440800m 该点横坐标通用值是:20440800m 2)求该点在3°带中的横坐标通用值: 该点在3°带中的带号N=int((116o 28’-1°30′)/3)+1=39 中央子午线经度:L0=3N=117° 3°带和6°带中央子午线重合,因此,坐标是一样的,只是带号不同 则3°带中横坐标通用值为:39440800m 4.某地的经度为116°23′,试计算它所在的6o带和3o带带号,相应6o带和3o带的中央子午线的经度是多少? 答: 1)求该点在6°带中带号N=int(116o 23′/6)+1=20 中央子午线经度:L0=6N-3=117° 2)该点在3°带中的带号N=int((116o 23’-1°30′)/3)+1=39 中央子午线经度:L0=3N=117° 3°带和6°带中央子午线重合

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