电力拖动自动控制系统 第三版 (陈伯时 著) 机械工业出版社_khdaw
时间：2025-04-08
运动控制 答案
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运动控制 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—电动机系统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
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。
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：在制动状态中，id为负值，VT2就发挥作用了。这种情况发生在电动运行过程中需要降速的时候。这时，先减小控制电压，使Ug1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压Ud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>Ud，很快使电流id反向，VD2截止，在ton≤t＜Ｔ时，Ug2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路
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轮流导通，而VT1始终是关断的。
在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1关断后id经VD2续流时，还没有达到
w
w
D=
nmax
其中，nmax和nmin一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负nmin
载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。
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
或用百分比表示 s=
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ΔnN
×100% n0
da
想空载转速之比，称作静差率s，即 s=
ΔnN
n0
w.c
om
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
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周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD2两端电压也降为零，VT2便提前导通了，使电流反向，
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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VT1
后
3流通，产生能耗制动作用。在T≤t＜Ｔ+ton时，VT2关断， id沿回路4经VD1续流，向
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在直流电动机变压调速系统中，一般以电动机的额定转速nN作为最高转速 则 s=
∴nmin=
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课后
ΔnNΔnN
=
n0nmin+ΔnN
ΔnN(1 s)ΔnN
ΔnN=
ss
D=
nmaxnNS
=
nminΔnN(1 S)
由上式可看出调速系统的调速范围、静差速降和最小静差率之间的关系。对于同一个调
速系统，ΔnN值一定，如果对静差率要求越严，即要求s值越小时，系统能够允许的调速范围也越小。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
nOmin=150r/min，带额定负载时的速度降落ΔnN=15r/min，且在不同转速下额定速降ΔnN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 系统能够达到的调速范围为 D=
系统允许的静差率 s=
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解 因为 s=
ΔnNΔnN
=
n0nmin+ΔnN
所以
ΔnN=
nmins150×0.02
==3.06r/min
1 s1 0.02
因为 Δncl=
Δnop1+K
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要求系统的静差率s≤2%，那么系１－５ 某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/min，
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？
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答案
１－４ 某一调速系统，测得的最高转速特性为nOmax=1500r/min，最低转速特性为
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nmax1500
==11 nmin150 15
DΔnN11×15
×100%=×100%=10%
nN+DΔnN1500+11×15
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所以
K=
ΔnopΔncl
1=
100
1=31.7
3.06
1－6 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8r/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？
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化？
（2） 由 D=
解 （1） 因为 Δncl=
所以
则 Δncl=
调速范围扩大1.94倍。
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