PWM电动机系统动态性能优势与制动原理解析

《电力拖动自动控制系统》是一本专为学习电力拖动自动控制理论和实践操作的学生编写的教材，该书的习题答案涵盖了第一章——闭环控制的直流调速系统。这一章主要探讨了脉宽调制(PWM)电动机系统相较于晶闸管-电动机系统的优越性。 1. PWM电动机系统的优势： - PWM系统具有简化主电路结构，减少所需功率器件的优点，这降低了成本并提高了系统的可靠性。 - 高开关频率使得电流连续且谐波较少，降低了电机的损耗和发热问题。 - PWM系统在低速性能、稳速精度、宽调速范围以及动态响应方面表现出色，特别适合与快速响应电动机结合，提供宽广的系统频带。 - 功率开关器件在开关状态下工作，导通损耗小，效率相对较高。 - PWM系统采用不控整流时，可以改善电网的功率因数。 2. 不可逆PWM变换器制动过程解析： - 制动时，通过调整控制电压，VT1和VT2交替工作，确保电流反转，从而实现能耗制动。VT1首先减小正脉冲宽度，VT2则接通，使电流反向。随着电机速度下降，VT2关断，VT1导通，形成续流回路，将多余的能量回馈电网。 - 在轻载状态下，电流减小得更快，导致VT1提前导通，产生局部制动。 3. 调速范围和静差率概念： - 调速范围是指电动机能够提供的最高转速与最低转速的比例，用D表示，反映系统的速度控制能力。 - 静差率则是电动机在额定负载下，理想空载转速与额定转速之差与额定转速的比率，衡量了系统克服负载变化的能力。 - 调速范围和静差率之间存在反比关系，即在扩大调速范围的同时，静差率可能增大。因此，当系统超出其调速范围时，静差率更容易被控制，因为此时负载变化对系统性能的影响相对较小。 总结来说，《电力拖动自动控制系统》习题答案详细地解释了直流调速系统的关键原理和技术，包括PWM电动机系统的优点、制动过程以及调速性能指标的定义和相互关系，这对于理解和应用电力拖动控制技术至关重要。通过解答这些习题，学生可以深化理解并掌握相关的控制策略和实际操作技巧。