"《电力拖动自动控制系统》答案——涉及电力拖动领域的自动控制理论及其应用,主要讨论PWM-电动机系统、不可逆PWM变换器的制动过程、调速系统的性能指标如调速范围和静差率等。"
在电力拖动自动控制系统中,PWM(脉宽调制)技术因其高开关频率、快速响应和良好的动态性能而被广泛应用。PWM-电动机系统相比传统的晶闸管控制的电动机系统,能提供更优的动态响应,这主要是因为PWM调制方式使得电流波形更加平滑,系统频带更宽,对动态扰动的抑制能力更强。
制动通路的不可逆PWM变换器在制动过程中,其工作原理是通过调整脉冲宽度来改变电压方向,例如当脉冲变窄导致电流反向时,VT2导通,VT1关断,从而实现电动机制动。
调速范围和静差率是衡量调速系统性能的重要指标。调速范围D是指电动机可调的最高转速与最低转速之比,而静差率S则是指负载从空载到额定值时转速降落与理想空载转速的比值。两者间的关系表明,调速范围越大,为了保持同样的静差率,静态速降就越小。反之,如果不在设定的调速范围内,满足特定静差率的要求会相对容易。
对于一个具体的调速系统,可以通过计算最高和最低转速特性以及额定负载下的速度降落来确定调速范围和静差率。例如,如果最高转速为[pic],最低转速为[pic],额定负载速度降落[pic],则可以求解出调速范围和静差率的具体数值。
闭环调速系统的性能取决于其开环放大倍数。当要求调速范围为1500-150r/min,静差率S<=2%时,可以计算出系统允许的静态速降。同样,如果开环系统的静态速降为100r/min,闭环系统的开环放大倍数可以通过特定公式求解。
调速系统的开环放大倍数与速降和静差率之间存在直接关系。放大倍数增加,电动机的速降通常会减小,这使得在保持相同静差率的情况下,调速范围可以扩大。例如,当开环放大倍数从15提升至30时,速降会显著降低,同时调速范围可以相应扩大。
在静差率保持不变的情况下,调速范围与开环放大倍数成正比。这意味着提高开环增益能够扩展调速范围,但同时也需要确保系统稳定性和动态性能不会受到影响。
最后,调速系统的静差率要求改变时,比如从10%降至5%,系统需要调整开环增益以满足新的性能标准。这通常涉及到重新计算开环增益并优化控制系统的设计。
转速单环调速系统的设计和优化涉及到多个因素的综合考量,包括控制器参数的选择、调速范围的设定以及静差率的控制。理解这些基本概念和计算方法是设计高效、稳定电力拖动自动控制系统的基石。