哈工大技术人员继续教育知识更新培训_电气工程专业课程作业_哈工大继续教育公需课

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2012专 业 课 作 业

1、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：在简单的不可逆电路中电流不能反向，因而没有制动能力，只能作单象限运行。需要制动时，必须为反向电流提供通路，如图1所示的双管交替开关电路。当VT1 导通时，流过正向电流 + id，VT2 导通时，流过– id。应注意，这个电路还是不可逆的，只能工作在第一、二象限，因为平均电压 Ud 并没有改变极性。

：

主电路结构

图1有制动电流通路的不可逆PWM变换器

制动状态

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E还来不及变化，因而造成E Ud 的局面，很快使电流id反向，VD2截止，VT2开始导通。

制动状态的一个周期分为两个工作阶段：

 在 0 ≤ t ≤ ton期间，VT2关断，－id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 ton ≤ t ≤ T期间，Ug2 变正，于是VT2导通，反向电流 id 沿回路 3 流通，产生能耗制动作用。

 因此，在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT1始终是关断的轻载电动状态

有一种特殊情况，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在关断后经续流时，还没有到达周期T，电流已经衰减到零，此时，因而两端电压也降为零，便提前导通了，使电流方向变动，产生局部时间的制动作用。

轻载电动状态，一个周期分成四个阶段：

第1阶段，VD1续流，电流 – id沿回路4流通

第2阶段，VT1导通，电流 id 沿回路1流通

第3阶段，VD2续流，电流 id 沿回路2流通

第4阶段，VT2导通，电流 – id 沿回路3流通

2、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系统的优点

（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 所谓的动态性能，就是电动机的输出特性。PWM控制系统，是仿照直

流电动机的输出特性，对异步电动机实现输出控制的。所以它所控制的动态性能要好。

(1)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；

(2)晶闸管相控整流，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

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： 1）调速范围——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

Dnmax

nmin（1-31）

其中nmin 和nmax 一般都指电动机额定负载时的转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的转速。

2）静差率——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 nN，与理想空载转速 n0 之比，称作静差率 s，即

s= nN / n0（1-32）

或用百分数表示

s=(nN/ n0)×100（1-33）

式中nN = n0nN

例如：在1000r/min时降落10r/min，只占1%；在100r/min时同样降落10r/min，就占10%；如果在只有10r/min时，再降落10r/min，就占100%，这时电动机已经停止转动，转速全部降落完了。因此，调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。

调速范围、静差率和额定速降之间的关系

设：电机额定转速nN为最高转速，转速降落为nN，则按照上面分析的结果，该系统的静差率应该是最低速时的静差率，即

snN

n0minnNnminnN

于是，最低转速为

nminnNsnN(1s)nNs

而调速范围为

Dnmax

nminnNnmin

将上面的式代入 nmin，得

DnNs

nN(1s)（1-34）

式（1-34）表示调压调速系统的调速范围、静差率和额定速降之间所应满足的关系。对于同一个调速系统，nN 值一定，由式（1-34）可见，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。

按照上述关系可以看到D越小，S越小，D越大，S越大，D与S相互制约，所以说离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了

4、某一调速系统，测得的最高转速特性为 nO max = 1500r / min，最低转速特性为nO min = 150r / min，带额定负载时的速度降落nN = 15r / min，且在不同转速下额定速降nN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nmax

nminnO maxnO minnN1500150151

1系统SDnN

nNDnN 100%DnNnO maxDnN100%111515001115100%10%

5、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?

解：因为ncl

所以RId

Cencl(1K)8(115)128 RIdCe(1K)

K=30时，电动机额定负载下的降速为：ncl

又因为：DnNs

nN(1S)RIdCe(1K)=1281304.13r/min

所以在同样静差率要求下，且nN不变，D的变化只与nN有关，即调速范围D

扩大了8/4.13=1.49倍。

6、转速单闭环调系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？

答：（1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征

①只用比例放大器的反馈控制系统，其被被调量仍是有静差的。②反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。扰动性能是反馈

控制系统最突 出的特征之一。

③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。

（2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从

给定作用。