河北科技大学交流调速系统复习题及答案

交流调速系统复习题2013年绪论、第一章1、功率变送装置有四种变换形式：答:AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC2、异步电动机调速方法，从对转差功率处理方式不同,如何对各种调速方法进行归类。答:分为转差功率耗费型、转差功率回馈型和转差功率不变型。3、VVVF的含义？压频协调控制条件？遵循什么原则？为达到这一原则函数发生器特性曲线？答：VVVF的含义是变压变频。压频协调控制的条件是U/f=常数。压频协调控制遵循的原则是恒磁通原则。为达到这一原则函数发生器特性曲线为：0UsU1Nf1f1Na—线性无补偿b—偏置线性补偿C---分段线性补偿4、变压变频协调控制的变压方式？答：有4中变压方式:自耦变压器变压、相位控制变压、斩波器调压和脉宽调制（PWM）调压。5、变频调速应遵循的原则？答：1）恒磁通变频调速原则；2）恒流变频调速原则；3）恒功率变频调速原则。6、1800导通型和1200导通型逆变器导通规律？答：1800导通型：在一个控制周期内，采用六拍触发控制，每拍导通宽度为600且具有以下特点：（1）逆变器上每个晶闸管连续三拍导通，即导通1800。（2）任一时刻总有三个晶闸管处于导通状态。（3）换相发生在逆变器同一桥臂上下两晶闸管之间。1200导通型：在一个控制周期内，采用六拍触发控制，每拍导通宽度为600且具有以下特点：（1）逆变器上每个晶闸管连续两拍导通，即导通1200。（2）任一时刻总有两个晶闸管处于导通状态。（3）换相发生在逆变器相邻两相桥臂晶闸管之间。7、变频调速系统的组成?变频器的组成?答：变频调速系统由三部分组成:功率变送装置，控制器和交流电动机。变频器由两部分组成：功率变送装置和控制器。第2章交-直-交变频调速系统1、交-直-交电压型变频器在什么情况下会出现再生回馈制动状态？再生能量有几种处理方法？如何实现？答：在额定转速以下进行恒转矩变频降速调速时，如果频率下调较大，使转差率变负，则可以使电动机处于再生发电状态。再生能量有两种处理办法：能耗制动法和再生回馈制动法。能耗制动法——利用回馈二极管整流桥和能耗制动电路，将电动机再生能量消耗掉。再生回馈制动法——利用回馈二极管整流桥和回馈晶闸管逆变桥将电动机再生能量回馈电网。2、电压型晶闸管逆变器常用的两种换流电路？答：电压型晶闸管逆变器换流电路有两种：1）串联电感式换流的逆变器；2）带辅助晶闸管换流的逆变器。3、串联电感式逆变器的特点？答：1)属强迫换流的互补换流式逆变器，1800导通型，晶闸管利用率较1200导通型高。2)换流回路接有衰减电阻，对效率有较大影响，不适于高频情况，一般fmax应小于400HZ。3)负载越重，换流越困难，故串联电感式逆变器适于小功率。（小于15KW）4)当频率较低时，Ud也很低，换流电容储能不足，使换流发生困难，故在低频段可靠性差。4、带辅助晶闸管换流电压型逆变器主、辅晶闸管触发脉冲时序？答：带辅助晶闸管换流电压型逆变器主电路如图所示M逆变器主、辅12个晶闸管控制时序如下图5、换流元件C、L的最佳值依据什么原则选择？答：选择L，C参数最佳值遵循原则：（1）t0tq，即换流电路提供的反压时间必须大于晶闸管关断时间。（2）换流损耗最小。第3章交-直-交电流型变频调速系统1、电流型逆变器为什么换流时会出现尖峰电压？尖峰电压必须限制在什么情况才安全？如何限制尖峰电压？答：异步电动机由电流型逆变器供电时，定子一相绕组等值电路可近似为漏感和感应电动势的串联。)sin(111111tEdtdiLdtdiLEum1i由于绕组中漏感的存在，所以在逆变器上晶闸管切换通断换流过程中，会产生一个换流脉冲电压，且换流过程越快，换流脉冲电压电压越大，这对晶闸管、隔离二极管以及电动机的运行是不利的！见下图。限制换流尖峰电压的方法有（1）加大换流电容器容量缺点：会使换流过程延长，造成高频换流重叠，限制了逆变器的变频范围。（2）选用漏感小的电动机缺点：限制了电流型变频器在普通型电机中的推广。（3）逆变器输出并接尖峰电压吸收电路2、电流型逆变器以VT1和VT3切换过程为例，写出电容组恒流充电阶段和变流充电阶段（二极管换流阶段）电流流经路线。答：VT1和VT3间的换流过程可分为如下几个时段：（1）0-t0时段为VT3触发导通，VT1承受反压尚未关断阶段，这个阶段换流电容组充电电流逐渐增大，为变流充电阶段。电流流经线路有两个：t0t1tc0路径1：从直流环节正极，经VT1—VD1—电动机A相绕组—C相绕组—VD2—VT2，回直流环节负极。路径2：从直流环节正极，经VT3—电容组—VD1—电动机A相绕组—C相绕组—VD2—VT2，回直流环节负极。（2）t0-t1时段为VT1截止，电容组恒流充电阶段。电流流经线路为从直流环节正极，经VT3—电容组—VD1—电动机A相绕组—C相绕组—VD2—VT2，回直流环节负极。（3）t1—tc时段，VD3承受正压导通，换流电容组变流充电，充电电流逐渐见减小。电流流经线路有两条：路径1：从直流环节正极，经VT3—VD3—电动机B相绕组—C相绕组—VD2—VT2，回直流环节负极。路径2：从直流环节正极，经VT3—电容组—VD1—电动机A相绕组—C相绕组—VD2—VT2，回直流环节负极。（4）tc后VT1与VT3的换流过程完成。3、比较电流型逆变器与电压型逆变器的不同。答：（1）、逆变器与电机的匹配电压型----任意三相异步电动机电流型----小漏感三相异步电动机（2）、系统的安全性电压型----换流失败会导致严重后果电流型----换流失败不会导致严重后果（3）、四象限运行电压型-----要实现四象限运行，需要一个电网换流式逆变器与整流器反并联连接。电流型-----具有内在的四象限运行能力，无需任何附加的功率电路元件。（4）、对晶闸管的要求电压型-----耐压要求一般，但关断时间要短，要使用快速开关元件。电流型-----耐压要求高，对关断时间要求不高，可使用普通晶闸管。（5）、稳定性电压型------稳定性好，可开环运行。电流型------稳定性差，不能用于开环系统。4、转差频率控制的控制规律？（1）采用转速反馈和速度调节，限制转差s在很小值。在S很小条件下有:（2）按函数发生器：依据转差频率的变化调节定子电流，维持磁通恒定。实现整流桥调压控制。（3）按确定逆变器控制周期，实现频率控制。122ITmsmess15、标量转差频率控制动态特性为什么不及直流电动机调速特性好?答：原因基于以下几点:(1)函数发生器关系是在静态下导出的,按此关系调整定子电流,并不能很好的维持磁通恒定。(2)电磁转矩与转差频率成正比的结论是在磁通恒定且忽略转子漏抗的假设条件下的出的。(3)系统的控制作用是根据转差频率给出的.在同步转速附近,转差频率很小,转速检测不准确,将会使系统偏离理想情况。(4)转差频率控制仅对定子电流的幅值进行调整,而它的相位并未进行控制。第4章1、什么是多重化技术？答：多重化技术：是将多组基本型逆变器并联，在逆变器相互之间，其控制触发脉冲相位错600/n电角度，输出电流叠加成n阶梯形波，从而减少高次谐波成分。2、电动机多重化逆变器供电时，第n次脉振转矩是由什么谐波电流产生的。答：第n次脉振转矩是由第n次脉振转矩是由（n±1）次谐波电流共同产生的。3、多重化各种联结方式电动机谐波电流成分及脉振转矩成分存在规律。答（1）、谐波电流成分存在规律1）直接输出型多重化逆变器输出电流成分，除含100%基波电流外，还含有（6k±1）f1谐波电流。多重化越高，谐波的幅度越小。但仍保存着基本型输出电流相同的谐波成分。2）、耦合二重化逆变器输出电流成分，除含有100%基波电流外，还含（12k±1）f1谐波电流。3）、耦合三重化逆变器输出电流成分，除含有100%基波电流外，还含（18k±1）f1谐波电流。4）、耦合四重化逆变器输出电流成分，除含有100%基波电流外，还含（24k±1）f1谐波电流。（2）脉振转矩成分存在规律：1）、直接输出型多重化：脉振转矩谐波成分为6kf1，即6、12、18…。2）、耦合二重化逆变器：脉振转矩谐波成分为12kf1，即12、24、36…。3）、耦合三重化逆变器：脉振转矩谐波成分为18kf1：即18、36、54…。4）、耦合四重化逆变器：脉振转矩谐波成分为24kf1：即24、48、72…。4、公共直流电源二重化时，怎样交错控制才能满足E1=E2？答：①两组逆变器错开相位θ=600/2=300控制；②组内6只晶闸管以1200+=1500和1200-=900导通角交错控制。第5章PWM逆变器1、PWM逆变器与六拍控制逆变器在开关器件选择、一个控制周期内开关次数、调压方式几方面有什么不同？答：（1）逆变桥上的开关电力元件的选择不同。PWM逆变器-----开关元器件应具有可控开、关特性，且开关频率很高。如GTR、MOSFET、GTO、IGBT器件。不需要强迫换流电路。6拍控制逆变器----开关元器件使用可控开不可控关特性，且开关频率要求不高。如晶闸管SCR。必需附有强迫换流电路。（2）逆变器触发控制脉冲形成方式不同PWM-----采用高频载波信号与调制信号比较形成触发控制脉冲。逆变器上每个开关元件在一个控制周期内多次通断.普通型6拍逆变器-----按每隔600（对应1/6f1）定时产生时序触发控制脉冲。逆变器上每个开关元件在一个控制周期内仅一次通断.（3）变压变频的方式不同脉宽调制型变频器使用了现代全控型电力电子器件构成逆变器，接电网侧采用了二极管整流器，功率因数很高。调压调频在逆变器侧单级控制。6拍控制变频器电压频率协调控制一般采用整流器调压，逆变器调频,必须是两级控制。（4）逆变器输出谐波成分及幅度不同PWM逆变器----输出电压（或电流）波形有明显改善，谐波成分及幅度减少。6拍控制逆变器----输出电压（或电流）为矩形波，谐波含量大。2、按6拍1800导通型控制和SVPWM控制逆变器，三相异步电动机定子绕组产生的磁场轨迹有和差异？答：6拍1800导通型控制逆变器，三相异步电动机定子绕组产生的磁场轨迹为旋转的等边六边形磁场；SVPWM控制逆变器，三相异步电动机定子绕组产生的磁场轨迹为旋转的圆形磁场。第7章异步电动机动态数学模型及矢量控制1、什么是空间矢量？与三相坐标系下物理量间是什么关系？答：定义一个参考轴，在极坐标系下能够表示三相坐标系下某物理量的大小及空间位置的变量，称为空间矢量。jmAeXx表示为：][232123212240212000）（）（）（用空间矢量表示为：）（）、（）、（三相坐标系下参量相轴线为参考轴，那么如取取）（）、（）、（理量分别为：设三相坐标系下三相物txataxtxkxtxtxtxAjeajeatxtxtxCBAACBAjjCBA2、什么叫αβ直角坐标系？什么叫dq坐标系？什么叫MT坐标系？答：（1）取定子A相绕组轴线为X轴，逆时钟900为Y轴，建立的直角坐标系称为αβ坐标系是静止坐标系。（2）取转子a相绕组轴线为X轴，逆时钟900为Y轴，建立的直角坐标系称为dq坐标系，是以转子转速旋转的坐标系。（3）取转子磁链方向为轴线为X轴，逆时钟900为Y轴，建立的直角坐标系称为MT坐标系，是以同步转速旋转的坐标系。3、空间矢量分解成x、y分量的物理意义？⑴将三相绕组电机模型等效为两相绕组电机模型，实现了解耦。（2）通过选择合适的直角坐标系（MT坐标系），使三相异步电动机具有与直流电动机相似的转矩控制。4、矢量控制基本思想？答：制的基本思想。。这就是著名的矢量控可线性调节电磁转矩恒定，调节则可维持转子磁通，。这样维持称为转矩分量成正比与称为磁化电流分量的磁化电流是产生，，其中和分解成把定子电流标系，同步转速旋转的直角坐以转子磁链定向建立以11'21'211'1'2'211'21111)(,,),(TeTMTTRMTMMMTMiTiconstiiiiLLiiLiiiI5、试述转子磁链观测器模型的三种建立方法，并画出转子磁链幅