变频器原理与应用07

变频器原理与应用第7讲哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.2变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育一、选择1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（C）。A：PWMB：PAMC：SPWMD：SPAM2、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（B）有关系。A：磁极数B：磁极对数C：磁感应强度D：磁场强度3、目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（D）。A：SCRB：GTOC：MOSFETD：IGBT4、IGBT属于（B）控制型元件。A：电流B：电压C：电阻D：频率5、电力晶体管GTR属于（A）控制型元件。A：电流B：电压C：电阻D：频率哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.3变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育二、按照转子结构的不同，三相异步电动机分为哪两大类？从运行可靠性上看，上述哪一类电动机具有优越性？答：三相异步电动机按照转子结构的不同分为笼型和线绕型两大类。从运行可靠性上看，笼型电动机更具有优越性。三、三相异步电动机的转速n与哪些因素有关？答：三相异步电动机的转速n与电源频率ƒ1、磁极对数P、转差率s有关。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.4变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育四、三相异步电动机有哪些调速方式？并比较其优缺点。答：三相异步电动机有变极调速、变转差率调速和变频调速三种调速方式。变极调速是有级调速，调速的级数很少，只适用于特制的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。变转差率调速时，随着s的增大，电动机的机械特性会变软，效率会降低。变频调速具有调速范围宽，调速平滑性好，调速前后不改变机械特性硬度，调速的动态特性好等特点。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.5变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育五、在三相异步电动机的机械特性曲线上，标出与下列转速对应的转矩：1,,,NLnnn哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.6变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育六、变频调速时，改变电源频率ƒ1的同时须控制电源电压U1，试说明其原因。答：在变频调速时，1)若ƒ1下降，U1不变，则Φm上升。因为Φm已设计在接近饱和处，Φm上升即进入磁化曲线的饱和区，引起工作电流大幅度增加，使电动机过热损坏。2)若ƒ1上升，U1不变，则Φm下降。将使工作电流下降。由于电流的下降，电动机的输出转矩不足。3)为了保持电动机的Φm不变，即电动机的转矩不变，在ƒ1变化的同时，U1必须同时变化，使U1与ƒ1的比值保持恒定，即U1/ƒ1=常数。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.7变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育七、描绘三相异步电动机基频以下变频调速的机械特性曲线，并说明其特点。答：机械特性曲线如下：1）在基频以下调速时，须保持E1/ƒ1恒定，即保持主磁通Φm恒定。2）ƒ1较高时，保持U1/ƒ1恒定，即可近似地保持主磁通Φm恒定。3）由于TM∝（U1/ƒ1）2，保持U1/ƒ1恒定时，TM恒定，电动机带动负载的能力不变4）而且此过程中，转速差△n基本不变，所以调速后的机械特性曲线平行地移动，电动机的输出转矩不变，属于“恒转矩”调速。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.8变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育八、说明三相异步电动机低频起动的优越性。答：1）电动机以很低的频率起动，随着频率的上升，转速上升，直至达到电动机的工作频率后，电动机稳速运行。2）在此过程中，转速差△n被限制在一定的范围，起动电流也将被限制在一定的范围内，而且动态转矩△T很小，起动过程很平稳。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.9变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育九、说明三相异步电动机直流制动的原理，并描绘制动前后的机械特性曲线。答：1）电动机制动时，切断电动机的三相电源，在定子绕组中通入直流电，产生一恒定磁场。2）由于转子在机械惯性作用下仍按原方向旋转，它切割恒定磁场产生感应电流。3）用左手定则可判断感应电流在磁场中受力方向，从而可判断电磁转矩方向与转子转速方向相反，产生制动转矩。曲线①为原电动运行状态机械特性曲线。曲线②为直流制动运行状态机械特性曲线。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.10变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育十、变频调速时，由于ƒ1降低使电动机处于回馈制动状态，试说明其制动的原理，并描绘制动前后的机械特性曲线。答：1）变频调速时，ƒ1降低瞬间，由于机械惯性，电动机转速n来不及变化。2）当nn1时,则转子切割旋转磁场的方向和电动运行状态（nn1）正好相反。转子中感应电动势和电流的方向也相反，电磁转矩T也就和n反向，为制动转矩。①为制动前的机械特性曲线②为回馈制动时机械特性曲线哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.11变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育十一、在定性分析变频电路时，大功率开关器件的工作状态有哪两种？并画出其伏安特性曲线。答：在定性分析变频电路时，大功率开关器件的工作状态有导通和截止两种。伏安特性曲线如下：哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.12变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育十二、画出GTO的伏安特性曲线，并说明其工作原理。答：GTO的工作原理为：1）当阳极加正向电压，门极加一合适的正向电流时，GTO的内部有一强烈的电流正反馈过程，使GTO浅饱和导通；2）当门极加一合适的反向电流，使GTO内部的电流正反馈无法维持，GTO退出浅饱和而关断。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.13变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育十三、画出IGBT的输出特性曲线及转移特性曲线，并说明其工作原理。答：IGBT工作时在阻断状态和饱和导通状态之间转换，不允许在放大状态停留。IGBT的工作原理是用栅极电压uGE控制器件的开关状态。当uGE≤UGE(th)（开启电压）时，IGBT截止；当uGE﹥UGE(th)时，uCE加正压，IGBT导通。IGBT的伏安特性曲线IGBT的转移特性曲线哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.14变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育十四、说明什么是脉冲宽度调制技术？答：脉冲宽度调制技术是：按照一定的规则和要求对一系列脉冲宽度进行调制，来得到所需要的等效波形的技术。十五、PWM逆变电路的单极性控制和双极性控制有什么区别？答：单极性SPWM控制方式在任一半个周期中，SPWM波只能在一个方向变化。双极性SPWM控制方式在任一半个周期中，SPWM波在正、负两个方向交替变化。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.15变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育十六、以三相桥式SPWM逆变电路为例，说明脉宽调制逆变电路调压调频的原理。三相桥式SPWM逆变电路哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.16变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育三相桥式SPWM逆变电路工作波形哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.17变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育答：如上图所示：1）U、V、W三相载波信号公用一个三角载波uT，2）三相调制信号urU、urV、urW为相位依次相差1200的正弦波。3）改变三相调制信号urU、urV、urW的频率，即可改变变频器的输出频率，达到变频之目的。4）变频器的调压和调频是同时进行的，当将三相调制信号urU、urV、urW的频率调低（高）时，三个信号的幅度也相应调小（大），使得调制信号的U/ƒ为常数，或按照设定的要求变化。若调制信号的幅度变小，则变频器的输出脉冲宽度变窄，等效电压变低；若调制信号的幅度变大，则变频器的输出脉冲宽度变宽，等效电压变高。因此，变频器的调压调频过程是通过控制三相调制信号进行的。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.18变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育十七、变频器由几部分组成？各部分都具有什么功能？答：变频器由两大部分组成，即主电路和控制电路。1）主电路包括整流滤波电路、逆变电路、制动单元。2）控制电路包括计算机控制系统、键盘与显示、内部接口及信号检测与传递、供电电源、外接控制端子等。十八、变频器的主电路由整流、滤波和逆变三大部分组成，试述各部分的工作过程。答：1）整流电路是由6只二极管组成，利用二极管的单向导电性将三相工频交流电全波整流为脉动直流电。2）滤波电路由2只电容构成，利用电容电压不能突变的原理，将整流后的脉动直流电波动程度减小。3）逆变电路是由6只IGBT组成的三相逆变桥，三相逆变桥由计算机控制将直流电逆变为三相SPWM波，驱动电动机工作。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.19变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育十九、变频器是怎样分类的？„按变换环节分交-直-交型：低压变频器通用，调节频率范围较宽。交-交型：用于低速大容量的调速系统，可调频率范围窄。„按电压等级分低压变频器：220V～460V，一般为中小容量。中压变频器：电压等级3kV～10kV，大容量。„按用途分专用型：为具体应用而设计，使用面窄、价格低、操作简单。通用型：用于机械传动调速，功能齐全、性能好、价格贵。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用07.20变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育第1章基础知识已全部学完下一讲开始学习...