１－１２
某调速系统原理图如图所示，已知数据如下：电动机
PN?18KW;UN?220V;IN?94A;nn?1000r/min;Ra?0.15?Ｐｎ＝18ＫＷ，Ｕｎ＝220Ｖ，In＝
94Ａ，整流装置内阻Rrec?0.3?,触发整流环节的放大倍数KS?40。最大给定电压Unm?15V，当主电路电达到最大值时，整定电流反馈电压Uim?10V。
设计指标：要求系统满足调速范围Ｄ＝20，静差率S≤10％，Idbl?1.5IN，Idcr?1.1IN。试画出系统的静态结构框图，并计算：
（１） 转速反馈系数ａ。
（２） 调节器放大系数KP。
（３） 电阻R1的数值。（放大器的输入电阻R0?20K?） （４） 电阻R2的数值和稳压管ＶＳ的击穿电压值。
解：(1) ?ncl?nNS1000?0.1??100/18?5.56r/min
D(1?S)20?09Ce?UN?INRa220?94?0.15??0.20597V?min/r
nN1000?nop?INR94?0.45??205.44r/min Ce0.2059K??nop?ncl?1?205.4 ?1?35.95(取36）5.56同1-10可得a=0.0145 (2) Kp?K35.95 ??12.8(取13）?KS/Ce0.0145?40/0.2059(3)R1?KpR0?13?20?260k?
（4）Idbl?1.5IN?1.5?94?141A；Idcr?1.1IN?1.1?94?103.4A； 当主电路电流最大即为Idbl时，Uim?10V 而当主电路电流为Idcr时，Ui为：
U?Idcr10?103.4UimUi Ui?im???7.33V
Idbl141IdblIdcr此时电流反馈起作用，稳压管的击穿电压Uvs可根据Ui确定取稍大值：Uvs?7.4V 当主电路的电流增大到Idbl时，为起到保护作用应使流过R2的电流IR2等于流过
R0的电流，以使电机转速迅速降落。此时：
IR2*Unm15U?Uvs10?7.4??3.47kΩ(取3.5kΩ) ???0.75mA ; R2?imIR20.75R020
系统的静态结构框图
１－１３ 在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时，系统是否有调节作用，为什么？
（１）放大器的放大倍数Ｋｐ （２）供电电网电压 （３）电枢电阻Ｒａ （４）电动机励磁电流 （５）电压反馈系数a
答：3）电枢电阻，４）电动机励磁电流，（５）电压反馈系数a
无调节作用。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈包围的前向通道上的扰动。
１－１４ 有一个V-M系统,已知:电动机: （15分）
PN?2.8KW;UN?220V;IN?15A;nN?1500r/min;Ra?0.15?,Ra=1.5,整流装置内阻
（15分） Rrec?1?,触发整流环节的放大倍数KS?35。
(1) 系统开环工作时,试计算调速范围D=30时的静差率s值;
(2) 当D=30, S?10%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D=30,S?10%,在,
*Un?10V,Id?IN,n?nN,计算转速负反馈系数a 和放大器放大系数Kp;
（4）如将上述调速系统改为电压负反馈有静差调速系统,仍要求在
*试求在Ｄ＝30时的静Un?10V,Id?IN,n?nN,并保持系统原来的开环放大系数Ｋ不变，
差率。
解：（１）Ce?UN?INRa220?15.6?1.5??0.131V?min/r（原来多加了1）
nN1500RIdN15.6?(1?1.5)??297.7r/min Ce0.131?nop?
s??n297.7??85.61% n0min50?297.7（２）当 Ｄ＝30，Ｓ＝10％ 时计算系统允许的稳态速降
?ncl?nNS1500*0.1??5.56r/min
D(1?S)30(1?0.1)（３）K??nop?ncl?1?297.7?1?52.54 5.56求取?的方法同1-10
可得?=0.00652V?min/r Kp?K52.54 ??30.16(取30）?KS/Ce0.00652*35/0.131（4）改为电压负反馈有静差调速系统
闭环转速降落为：
?ncl?INRrecI(R)15.6?115.6?1.5?Na???2.224?178.6?180.825rmin当调速D
Ce(1?K)Ce0.131(1?52.54)0.132范围不变时静差率为：
scl?D?nN30?180.8??100%?78.35%
nN?D?nN1500?30?180.8显然比速度反馈系统在调速范围不变的情况下静差率大的多，但比无反馈系统静差率小了 １－１５ 在题1-10的系统中,若主电路电感L=50mH,系统运动部分的飞轮惯量
GD2?1.6Nm2,整流装置采用三相零式电路,试判断按题1-10要求设计的转速负反馈系统
能否稳定运行?如果保证系统稳定运行,允许的最大开怀放大系数K是多少?
电磁时间常数 Tl?机电时间数
L0.05??0.0185S R2.7GD2R1.6?2.7Tm???0.0645
30375*CeCT375?0.01367?(或9.55)?0.013673.14TS?0.00333S（查表全波为0.00167）
2Tm?Tl?Ts??Ts??0.06450.0185?0.00333?0.00333 K???23.1
TlTs0.0185?0.003332在1-10题中K?28.64如要系统稳定须保证K?23.1则系统不稳定。
如要系统稳定，允许的最大的开环放大系数为K?23.1但调速范围不满足了
16.为什么用积分控制的调速系统是无静差的?在转速负反馈调速系统中,当积分调节器的输入偏差电压?U?0时,调节器的输出电压是多少?它取决于那些因素?
*答： 使用积分控制时可以借助积分作用，使反馈电压Un与给定电压Un相等，即使?Un为零UC一样
有输出，不再需要?Un来维持UC，由此即可使输出稳定于给定值使调速系统无静差。 当?Un?0时调节器的输出为电压UC，是对之前时刻的输入偏差的积累。
它取决于?Un的过去变化，当?Un为正UC增加，当?Un为负UC下降，当?Un为零时UC不变。
17.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?试说明理由;
答： 在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度同样受给定电源和测速发
电机精度的影响。无静差转速单闭环调速系统只是消除了误差，使输出的转速基本稳定于给定的转速。但是，这种系统依然属于反馈控制系统，只能抑制被反馈环包围的前向通道上的扰动，对于其他环节上的精度影响无可奈何。
18.采用比例调节器控制的电压负反馈系统,稳态运行时的速度是否有静差?为什么?
试说明理由;
答：有静差。电压负反馈系统中是在转速较高时，
Cen?IaRa?Ud0忽略了转速的降落认为 电枢电压正比于转速，而实际上是电
枢电压无静差，从公式中可以看出速度的降落是不能消除的。
因为调节器的输出是电力电子变换器的控制电压UC?KP?Un。
所以只要电动机在运行，就必须有控制电压UC,因而也必须有转速偏差电压?Un。
第二章 习题答案
2-1在转速、电流双闭环调速系统中，若改变电动机的转速，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?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：改变转速，调节给定电压Un，改变转速调节器放大倍数Kn 不行，改变Ks也不行，改变?行。改变
堵转电流调节电流反馈系数?.
2-2转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为什么？ 答：两个调节器的输入偏差电压均为0，如果不为0则Uc和Ui*继续变化，就不是稳态。
《电力拖动自动控制系统》答案（全）
