PWM-电动机系统优势分析与直流调速系统习题解答

"《电力拖动自动控制系统》习题答案，包含了陈伯时版本的部分习题解答，专注于电力拖动领域的闭环控制和直流调速系统。" 本文主要讨论了电力拖动自动控制系统中的闭环控制直流调速系统，特别是PWM（脉宽调制）-电动机系统相对于晶闸管-电动机系统的优点以及有制动通路的不可逆PWM变换器的工作原理。此外，还涉及了调速范围和静差率的概念及其相互关系。 首先，PWM-电动机系统在动态性能上的优势显著。它的主电路简洁，所需的功率器件数量较少，开关频率高使得电流更连续，减少了谐波，从而降低了电机的损耗和发热。此外，PWM系统在低速时表现出优秀的性能，具有高稳速精度和宽调速范围（可达1:10000左右）。配合响应快速的电动机，系统能实现宽频带、快速动态响应和强抗扰能力。由于功率开关器件主要在开关状态下工作，其导通损耗小，适当选择开关频率可以有效控制开关损耗，提高装置效率。同时，如果直流电源采用不控整流，电网功率因数会比使用相控整流器时更高。 接着，针对有制动通路的不可逆PWM变换器，解答分析了其在制动过程中的工作情况。在需要减速时，通过改变控制电压使得电枢电压的平均值降低。由于机电惯性，转速和反电动势来不及变化，导致电流反转，VT1导通，产生能耗制动。随后，VT2导通，电流沿回路3流动，形成回馈制动。VT1和VT2交替工作，而VT1始终保持关断，以实现制动效果。 再者，讨论了调速范围（D）和静差率的定义。调速范围是指电动机在额定负载下所能达到的最高转速与最低转速之比，而静差率则反映了系统在稳态运行时，负载变化时转速的变化程度。调速范围、静差速降和最小静差率之间的关系体现在，调速范围越大，意味着系统能适应的转速变化范围更广，而保持较小的静差率就变得更加困难。反之，如果脱离了调速范围，即系统只在很窄的转速范围内运行，那么即使静差率较大，也可能满足生产机械的特定需求，因此满足给定的静差率相对容易。 总结来说，《电力拖动自动控制系统》习题答案涵盖了直流调速系统的核心概念和技术细节，对于理解电力拖动系统的工作原理和优化设计具有重要的参考价值。