機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)離線作業(yè)(必)

1、浙江大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程作業(yè)（必做）姓名：學(xué) 號(hào)：年級(jí)：2014秋學(xué)習(xí)中心：玉環(huán)學(xué)習(xí)中心1.直流電機(jī)有哪些調(diào)速方法? 根據(jù)其速度公式說(shuō)明之, 并說(shuō)明如何釆用電力電子手段實(shí)現(xiàn)。答：根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式n=(Ua-RaIa)/Ce,電機(jī)調(diào)速方法有（1）調(diào)壓調(diào)速調(diào)節(jié)電樞電壓Ua，使電機(jī)轉(zhuǎn)速在寬廣的范圍內(nèi)平滑變化；采用電力電子手段時(shí)，有晶閘管可控整流器供電和自關(guān)斷器件H型橋脈寬調(diào)(PWM)供電等方式, 其損耗小，控制性能好。（2）弱磁調(diào)速改變勵(lì)磁磁通大小使轉(zhuǎn)速變化，但基于電機(jī)鐵磁飽和考慮只能在額定速度以上通過(guò)弱磁作升速運(yùn)行，限制了調(diào)速范圍；采用電力電子手段時(shí)，有晶閘管可控整流器供電勵(lì)

2、磁控制。（3）串電阻調(diào)速通過(guò)增大電樞電阻實(shí)現(xiàn)調(diào)速，但伴隨有巨大的功率損耗、發(fā)熱和運(yùn)行下降，很少采用。2. 畫出雙閉環(huán)晶閘管直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速系統(tǒng)電原理圖（非方塊圖），須清楚表達(dá)兩個(gè)閉環(huán)的關(guān)鍵元件，寫出各部分名稱，標(biāo)注有關(guān)信號(hào)量；指出兩閉環(huán)連接上的特點(diǎn)及相互關(guān)系。答：雙閉環(huán)晶閘管直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速系統(tǒng)電原理圖如下：兩閉環(huán)連接上的關(guān)系是速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，這就使得該系統(tǒng)具有由速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值確定了電流環(huán)的給定值，進(jìn)而確定了系統(tǒng)的最大電流的特點(diǎn)。3. 分析雙閉環(huán)晶閘管直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速系統(tǒng)： (1) 如果要改變轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？為什么？ (2) 如要控制系統(tǒng)的起動(dòng)電

3、流、確保系統(tǒng)運(yùn)行安全，應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？為什么？答:(1) 改變轉(zhuǎn)速時(shí)只能改變速度調(diào)節(jié)器的輸入ug，因?yàn)樗撬俣拳h(huán)的指令信號(hào)。改變速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)對(duì)穩(wěn)態(tài)速度無(wú)調(diào)節(jié)作用，僅會(huì)影響動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快慢。 (2) 要控制系統(tǒng)的起動(dòng)電流、確保系統(tǒng)運(yùn)行安全，應(yīng)調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值。因?yàn)樗俣日{(diào)節(jié)器的輸出限幅值確定了電流環(huán)的給定值，進(jìn)而確定了系統(tǒng)的最大電流。 Ufn=04. 填空 : 雙閉環(huán)晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán)，外環(huán)為速度控制環(huán)，其連接關(guān)系是：速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，因此外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出限幅值應(yīng)按調(diào)速系統(tǒng)允許最大電流 來(lái)整定；內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出限幅值應(yīng)按可控整流器晶閘管最

4、大、最小移相觸發(fā)角來(lái)整定。兩調(diào)節(jié)器均為PI型調(diào)節(jié)器，調(diào)速系統(tǒng)能夠做到靜態(tài)無(wú)差是由于調(diào)節(jié)器具有積分記憶功能；能實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)是由于調(diào)節(jié)器具有飽和限幅功能。5. 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中，速度調(diào)節(jié)器有哪些作用？其輸出限幅值應(yīng)按什么要求來(lái)調(diào)整？電流調(diào)節(jié)器有哪些作用？其輸出限幅值應(yīng)如何調(diào)整？答：速度調(diào)節(jié)器用于對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，以保障：調(diào)速精度，做到靜態(tài)無(wú)差；機(jī)械特性硬，滿足負(fù)載要求。速度調(diào)節(jié)器輸出限幅值應(yīng)按調(diào)速系統(tǒng)允許最大電流來(lái)調(diào)整，以確保系統(tǒng)運(yùn)行安全(過(guò)電流保護(hù)) 電流調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的控制，以保障：精確滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小要求(通過(guò)電流控制)；調(diào)速的快速動(dòng)態(tài)特性(轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng))。電流調(diào)

5、節(jié)器的輸出限幅作為可控整流器晶閘管的移相觸發(fā)電壓，其限幅值決定了觸發(fā)角的移相范圍，故應(yīng)按 min-max來(lái)調(diào)整。6. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)正常工作時(shí)，調(diào)節(jié)什么參數(shù)可以改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速？如果速度閉環(huán)的轉(zhuǎn)速反饋線突然斷掉，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？電動(dòng)機(jī)還能否調(diào)速？答：(1) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)正常工作時(shí)，只有調(diào)節(jié)速度給定信號(hào)才可以改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。而改變速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)(如比例系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù))均無(wú)作用，改變負(fù)載大小也不能影響轉(zhuǎn)速，因?yàn)槭撬俣乳]環(huán)系統(tǒng)，不論負(fù)載大小均速度無(wú)差。(2) 轉(zhuǎn)速反饋線突然斷掉時(shí)，ufn=0 ，使un=ug-ufn=ug 很大，速度調(diào)節(jié)器飽和限幅輸出，調(diào)速系統(tǒng)以最大電流、最

6、大轉(zhuǎn)矩加速，直至電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩、阻尼轉(zhuǎn)矩相平衡，達(dá)到最高轉(zhuǎn)速而恒定，故電動(dòng)機(jī)不可調(diào)速。7. 以雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)兩個(gè)閉環(huán)之間連接上的特點(diǎn)及各個(gè)閉環(huán)的功能為依據(jù)，詳細(xì)解釋下圖所示 從靜止起動(dòng)至給定轉(zhuǎn)速ng并帶負(fù)載（以負(fù)載電流IL表示）的過(guò)程，即說(shuō)明(1)、(2)、(3) 階段轉(zhuǎn)速n、電樞電流id 的變化規(guī)律。答：(1) 起動(dòng) l特征： id 由0­®Idmax（限幅值）  ST、LT全部飽和限幅，蛻化為限幅器，系統(tǒng)實(shí)為速度、電流雙開(kāi)環(huán)l過(guò)程 電機(jī)靜止，Ufn=0,給定ug突加，un=ug很大，ST飽和，un輸出限

7、幅，無(wú)PI調(diào)節(jié)作用；  流給定為限幅值對(duì)應(yīng)電流指令I(lǐng)dmax；但電流未建立，ufi=0，LT輸入un=un，LT飽和，輸出uk限幅，推=min，至使UdmaxIdmaxTmax加速n­。因轉(zhuǎn)子慣性， n< ng(2) 加速 l特征 Id=Idmax恒定（電流調(diào)節(jié)結(jié)果，非限幅） ST飽和限幅，LT作PI調(diào)節(jié)，實(shí)為電流單閉環(huán)系統(tǒng)。 l過(guò)程< <<很大ST仍飽和限幅，無(wú)調(diào)節(jié)作用。 ST輸出為限幅值使LT以為指令值電流閉環(huán)不斷調(diào)節(jié)整流觸發(fā)角動(dòng)態(tài)地保持，維持與給定無(wú)差“動(dòng)態(tài)平衡”動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程：隨n原定

8、（）下將反饋經(jīng)LT PI調(diào)節(jié)后，并維持不變 電機(jī)以恒定、加速，n。(3) PI調(diào)節(jié)至穩(wěn)定l特征 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定至，電流穩(wěn)定至（對(duì)應(yīng) ）； ST、LT均作PI調(diào)節(jié)，真正速度、電流雙閉環(huán)工作。l過(guò)程首先分析進(jìn)入本階段開(kāi)始點(diǎn)的初值情況A速度：上階段末加速至ST 輸入；但PI型ST的積分（記憶）作用使ST輸出 仍暫作飽和輸出電流指令為。B電流：上階段末，與指令相同 PI型LT的積分（記憶）作用使LT輸出迫使移至能產(chǎn)生的位置。故以Id=Idmax進(jìn)入(3)，會(huì)用T=Tmax驅(qū)動(dòng)而加速過(guò)頭，出現(xiàn)nng轉(zhuǎn)速超調(diào)超調(diào)時(shí) 調(diào)節(jié)器反向積分ST退出飽和，進(jìn)入PI調(diào)節(jié) 命令 輸出 其中時(shí)，n（超調(diào)）最大，以后。

9、由于電磁慣性， 可能達(dá) 電機(jī)進(jìn)入制動(dòng)E回升， 重新回到（平衡） 經(jīng)幾次振蕩，PI調(diào)節(jié)達(dá)平衡 雖,，但PI調(diào)節(jié)器積分記憶功能使 推至適當(dāng)位置 產(chǎn)生合適 Ud 、Id 、T保證系統(tǒng)靜態(tài)無(wú)差運(yùn)行。8. 在直流可逆調(diào)速系統(tǒng)中，主回路為何需要雙橋反并聯(lián)？ 答：在直流可逆系統(tǒng)中，要求電磁轉(zhuǎn)矩具有兩種方向，以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行單橋只能提供單一方向電樞電流產(chǎn)生單一方向電磁轉(zhuǎn)矩；雙橋反并聯(lián) 才能提供兩個(gè)方向電樞電流，產(chǎn)生兩個(gè)方向電磁轉(zhuǎn)矩，構(gòu)成可逆系統(tǒng)主電路。9. 圖示為直流電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)速系統(tǒng)主電路(H型橋)，各功率開(kāi)關(guān)元件編號(hào)及電機(jī)反電勢(shì)Ea方向如圖。當(dāng)采用雙極性脈寬調(diào)制時(shí): 畫出VTl VT4 基極

10、控制信號(hào)ubl ub4及電機(jī)端電壓Ua波形； 說(shuō)明為何叫雙極性？如何實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)？何時(shí)速度為零？答：正半周（ ）電機(jī)電壓UA > 0（BA） 負(fù)半周（ ）電機(jī)電壓UA < 0（AB） 即一個(gè)周期內(nèi)可獲得兩個(gè)方向電壓極性，稱雙極性。正/反轉(zhuǎn)控制只需改變 t1 位置（占空比 ），方便: VTl VT4 基極信號(hào)ubl ub4及電機(jī)端電壓Ua波形10. 圖示為直流電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)制(斬波)調(diào)速系統(tǒng)主電路(H型橋)，各功率開(kāi)關(guān)元件編號(hào)及電機(jī)反電勢(shì)Ea方向如圖。當(dāng)采用雙極性脈寬調(diào)制時(shí),分析: 不同時(shí)刻的導(dǎo)通元件及導(dǎo)通原因; 畫出各階段的電流路徑及維持電流的源泉(電源電壓、電樞反電勢(shì)、自感電勢(shì)等)

11、 電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)(電動(dòng)、能耗制動(dòng)、再生制動(dòng)、反接制動(dòng)等)及其原因。答：工作過(guò)程（設(shè) ）（1） 在 作用下，形成電流路徑 反向電機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行（2） VT1、VT4斷，切斷電源 ； 應(yīng)VT2、VT3通， 但電樞電感自感電勢(shì) 作用維持電流方向不能突變VD2、VD3通續(xù)流VT2、VT3反偏，斷形成電流 路徑 與 反向電機(jī)仍作電動(dòng)運(yùn)行使 很快衰減為零，為 換向創(chuàng)造條件（設(shè)在 時(shí)刻斷流）。（3） 時(shí)刻路徑斷流VD2、VD3斷VT2、VT3反偏消失，通在（ ）作用下產(chǎn)生大值沖擊電流 形成電流路徑III 同向電機(jī)作反接制動(dòng)至下周期（ ）時(shí)刻（4） 但在 續(xù)流及反電勢(shì) 共同作用下電流方向不變VD1、VD4通形成電

12、流路徑 同向再生制動(dòng)（能量回饋電源 ）直至（ ） ，路徑斷流VT1、VT4得以導(dǎo)通，進(jìn)入下一周期輸出電壓 一周期內(nèi)瞬時(shí)電壓為雙極性方波，平均值 負(fù)載電壓系數(shù) 11. 異步電機(jī)有哪些調(diào)速方法？ 從轉(zhuǎn)速公式上進(jìn)行分類說(shuō)明。這些調(diào)速方法又各采用什么樣的電力電子手段來(lái)實(shí)現(xiàn)？ 答：異步電機(jī)調(diào)速方法可按其速度公式 來(lái)分類： (1) 變同步速度調(diào)速 , 具體有: 變頻調(diào)速。可采用直-交變換的逆變器戓交-交變頻器改變電機(jī)供電頻率fl。 變極調(diào)速。需同時(shí)改變定、轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)，故只適合鼠籠式異步電機(jī)。 (2) 變轉(zhuǎn)差率S調(diào)速。這是一種改變轉(zhuǎn)子滑差功率消耗的調(diào)速方式。具體有： 交流調(diào)壓調(diào)速 采用雙向晶閘管構(gòu)成的交流固

13、態(tài)調(diào)壓器實(shí)現(xiàn)。 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，僅適合繞線式異步電機(jī)。 串級(jí)調(diào)速，繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子中串入與轉(zhuǎn)子同頻的電勢(shì)吸收或補(bǔ)充滑差功率來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)，采用不控整流器一有源逆變器裝置。 雙饋調(diào)速，繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子中采用功率可雙向流動(dòng)變頻裝置，實(shí)現(xiàn)同步速上、下的調(diào)速和四限象運(yùn)行。12. 鼠籠式異步電機(jī)采用調(diào)壓調(diào)速時(shí)，適合拖動(dòng)什么樣的負(fù)載？為什么？答：鼠籠式異步電機(jī)采用調(diào)壓調(diào)速時(shí)，適合于拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載，這類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比。調(diào)壓調(diào)速的特性與這類負(fù)載特性很匹配，主要從轉(zhuǎn)子發(fā)熱能通過(guò)來(lái)考慮。 用于調(diào)壓調(diào)速的異步電機(jī)應(yīng)是高轉(zhuǎn)子電阻電機(jī)（高滑差電機(jī)，轉(zhuǎn)子串電阻繞線式異步電機(jī)

14、）, 這是基于以下考慮: (1) 限制轉(zhuǎn)子發(fā)熱（滑差功率消耗型調(diào)速）：轉(zhuǎn)子發(fā)熱與滑差消耗有關(guān)，而 Ps = sPM ,與 s 即調(diào)速范圍有關(guān)。而風(fēng)機(jī)/水泵調(diào)速范圍不寬（100 70% ），兩者特性相配 (2) 高轉(zhuǎn)子電阻能軟化異步電機(jī)的T-S曲線，擴(kuò)大調(diào)速范圍13. 交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)：（1）六階梯波逆變器中， 改變Ul 依靠調(diào)節(jié)可控整流器的移動(dòng)相觸發(fā)角來(lái)實(shí)現(xiàn)， 改變f1依靠調(diào)節(jié)逆變器晶閘管換流快慢（頻率）來(lái)實(shí)現(xiàn)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)向依靠改變 逆變器晶閘管觸發(fā)脈沖的分配規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）在正弦脈寬調(diào)制型SPWM逆變器中， 改變Ul 依靠調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波幅值 來(lái)實(shí)現(xiàn)，改變f1依靠調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，

15、改變電機(jī)轉(zhuǎn)向依靠改變逆變器開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)脈沖的分配規(guī)律 來(lái)實(shí)現(xiàn)。14. 異步電機(jī)非正弦供電下，存在兩種諧波轉(zhuǎn)矩：(1) 恒定諧波轉(zhuǎn)矩， 性質(zhì) ：(a)異步轉(zhuǎn)矩性質(zhì)，(b)恒定轉(zhuǎn)矩，但數(shù)值很小，其影響可忽略； 產(chǎn)生機(jī)理是氣隙磁通中諧波磁通（激勵(lì)）轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出同次諧波電流（響應(yīng)）相互作用產(chǎn)生的諧波轉(zhuǎn)矩 。(2) 交變諧波轉(zhuǎn)矩， 性質(zhì)：(a)脈振轉(zhuǎn)矩(基波的六倍頻)，(b)非恒定轉(zhuǎn)矩(不同極對(duì)數(shù)磁場(chǎng)作用產(chǎn)生)，平均值為零；產(chǎn)生機(jī)理是不同次數(shù)諧波磁場(chǎng)與基波磁場(chǎng)的相互作用結(jié)果。幅值最大低次(5、7次)諧波電流建立5、7次諧波磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出5、7次轉(zhuǎn)子諧波電流。其中5次諧波轉(zhuǎn)子電流（磁勢(shì)）以51反轉(zhuǎn)，基波

16、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以1正轉(zhuǎn)，兩者相對(duì)速度為61。 7次諧波轉(zhuǎn)子電流（磁勢(shì)）以71正轉(zhuǎn)，基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以1正轉(zhuǎn)，兩者相對(duì)速度為61。均產(chǎn)生出六倍頻諧波轉(zhuǎn)矩。15. 變流器非正弦供電對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能有何影響？答：變流器非正弦供電對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能的影響有：(1) 磁路工作點(diǎn): 使六階梯波電壓源供電電機(jī)氣隙磁密比正弦波供電時(shí)大10%,磁路將飽和，使力能指標(biāo)，cos ，設(shè)計(jì)非正弦電壓源供電電機(jī)時(shí)，其磁路設(shè)計(jì)和空載試驗(yàn)須提高電壓10%，以計(jì)及諧波磁場(chǎng)的飽和效應(yīng)。(2)電流中的諧波將使槽電流增大（1.1倍），槽磁勢(shì)增大，漏磁路飽和，使定子漏抗減小（1520）%。(3)轉(zhuǎn)子參數(shù):諧波滑差 Sk = 1 ，轉(zhuǎn)子頻率 f2 =

17、Sk f1 = f1 為高頻，轉(zhuǎn)子集膚效應(yīng)嚴(yán)重。轉(zhuǎn)子電阻增大；轉(zhuǎn)子電流擠向槽口，分布不均，槽漏抗減小。(4)功率因數(shù): 電流諧波增大電流有效值提高磁路飽和程度增加勵(lì)磁電流cos降低。(5)損耗與效率: 變頻器非正弦供電時(shí)，諧波電流增加了損耗、降低了效率。但變化趨勢(shì)與變頻器型有關(guān):電壓源型逆變器供電時(shí), 諧波電流大小及產(chǎn)生的諧波損耗p不隨負(fù)載2變化而恒定, 造成: 輕載時(shí)，多；滿載時(shí)，少（2%）電流源型逆變器供電時(shí), 電流中各次諧波含量比例確定，大小隨負(fù)載變,造成: 滿載時(shí)，損耗增大，、cos多；輕載時(shí)，損耗較小，、cos少。(6) 諧波轉(zhuǎn)矩恒定諧波轉(zhuǎn)矩氣隙磁通中諧波磁通與在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出同次諧波

18、電流相互作用產(chǎn)生的異步性質(zhì)諧波轉(zhuǎn)矩,其值恒定但很?。?%TN）,影響可忽略。脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩不同次數(shù)諧波磁場(chǎng)(主要是幅值最大的5、7次)與基波磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生出六倍頻諧波轉(zhuǎn)矩.其性質(zhì)為脈振轉(zhuǎn)矩,平均值為零。(7) 電應(yīng)力非正弦電壓波形上電壓變化梯度大,繞組進(jìn)線第一匝電容小、容抗大，將承受40%的過(guò)電壓（電位梯度），使絕緣因電暈而老化、擊穿。(8) 軸電流:零序電壓U0作用在零序回路上, 形成流過(guò)軸、軸承的軸電流.變頻器供電時(shí)，其中諧波電壓頻率高，容性零序阻抗小，軸電流大。流過(guò)軸承，破壞油膜穩(wěn)定生成，形成干磨擦，燒毀電機(jī)，成為變頻電機(jī)常燒軸承的原因。16. 在設(shè)計(jì)及選用變流器非正弦供電電機(jī)時(shí), 應(yīng)作如

19、何考慮？答：在設(shè)計(jì)及選用變流器非正弦供電電機(jī)時(shí), 應(yīng)考慮的對(duì)策是： 電壓源型變流器供電時(shí), 因變頻器輸出電壓諧波含量確定，要設(shè)計(jì)或選用漏抗大電機(jī)來(lái)限制諧波電流的產(chǎn)生惡果。 電流源型變流器供電時(shí), 因變頻器輸出電流諧波含量確定，要設(shè)計(jì)或選用漏抗小電機(jī)來(lái)限制諧波電壓的產(chǎn)生及惡果。17. 變頻調(diào)速系統(tǒng)中，逆變器有電壓源逆變器（VSI）及電流源逆變器（CSI）之分，試從以下三方面對(duì)比說(shuō)明其差異，并詳細(xì)說(shuō)明其理由： 直流環(huán)節(jié)所用濾波元件及造成的電源內(nèi)阻特性上； 功率開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通型式及造成的輸出電壓、電流特性上； 拖動(dòng)多機(jī)及四象限運(yùn)行能力上。答: (1) 直流環(huán)節(jié)所用濾波元件及造成的電源內(nèi)阻特性上： 電壓

20、源型逆變器: 采用大電容濾波，逆變器電源內(nèi)阻呈現(xiàn)低內(nèi)阻特性，使輸出電壓不隨負(fù)載電流改變而穩(wěn)定。 電流源型逆變器: 釆用大電感濾波，逆變器電源內(nèi)阻呈現(xiàn)高內(nèi)阻特性，使輸出電流穩(wěn)定，輸出電壓隨負(fù)載電流變。 （2）功率開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通型式及造成的輸出電壓、電流特性上： 電壓源型：180度導(dǎo)通型（每管導(dǎo)通半周期）,換流在同相上、下橋臂元件間進(jìn)行，任何時(shí)刻均有三管導(dǎo)通，使三相電壓確定。 電流源型：120度導(dǎo)通型（每管導(dǎo)通1/3周期）,換流在同組（共陽(yáng)或共陰組）的三相元件間進(jìn)行，任何時(shí)候只有兩管導(dǎo)通，使三相電流確定。（3）拖動(dòng)多機(jī)及四象限運(yùn)行能力上： 電壓源型：大電容濾波，直流母線電壓極性不能改變，兩橋開(kāi)關(guān)元件

21、單向?qū)щ娦詻Q定了直流電流流向不能變，功率只能從電網(wǎng)流向電機(jī)，電機(jī)只能作電動(dòng)運(yùn)行，故無(wú)四象限運(yùn)行能力。 電流源型：雖兩橋開(kāi)關(guān)元件單向?qū)щ娦詻Q定直流電流流向不能改變，但大電感濾波下直流母線電壓極性允許改變，故有四象限運(yùn)行能力。18. 在 采用六階梯波 ( 方波 ) 逆變器構(gòu)成的交一直一交變頻調(diào)速系統(tǒng)中，分別闡述： 改變電機(jī)端電壓依靠調(diào)節(jié)什么來(lái)實(shí)現(xiàn)？ 改變電機(jī)運(yùn)行頻率依靠調(diào)節(jié)什么來(lái)實(shí)現(xiàn)？ 改變電機(jī)轉(zhuǎn)向又是依靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)？答： 改變電機(jī)端電壓依靠調(diào)節(jié)可控整流器的輸出直流電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)； 改變電機(jī)運(yùn)行頻率依靠調(diào)節(jié)逆變器晶閘管換流快慢(頻率)來(lái)實(shí)現(xiàn)； 改變電機(jī)轉(zhuǎn)向又是依靠逆變器晶閘管觸發(fā)脈沖的分配來(lái)實(shí)現(xiàn)。19

22、. 按電壓與頻率協(xié)調(diào)控制的實(shí)現(xiàn)方式區(qū)分,交直交變頻器有幾種結(jié)構(gòu)形式? 圖示說(shuō)明。答: （1）可控整流器調(diào)壓 + 逆變器變頻 形式: 釆用可控整流器相控調(diào)壓, 改變逆變器換流快慢（脈沖頻率）實(shí)現(xiàn)變頻。（2）不控整流器整流 + 斬波器調(diào)壓 + 逆變器變頻 形式: 釆用不控整流改善輸入特性, 但輸出直流電壓Ud恒定，故采用斬波器脈寬調(diào)制調(diào)壓; 仍釆用六脈波逆變器, 改變逆變器換流快慢（脈沖頻率）實(shí)現(xiàn)變頻, 但輸出特性差。（3）不控整流器整流 + PWM逆變器調(diào)壓/變頻 形式: 逆變器采用高頻自關(guān)斷器件, 提高逆變器開(kāi)關(guān)頻率，使最低次諧波頻率提高, 削弱了諧波負(fù)面影響; 同時(shí)釆用正弦脈寬調(diào)制（PWM）

23、控制，使輸出電壓以正弦基波為主, 大大改善了輸出特性。20. 在采用SPWM（正弦脈寬調(diào)制）逆變器構(gòu)成的交一直一交變頻調(diào)速系統(tǒng)中，分別闡述： 改變電機(jī)端電壓依靠調(diào)節(jié)什么來(lái)實(shí)現(xiàn)？ 改變電機(jī)運(yùn)行頻率依靠調(diào)節(jié)什么來(lái)實(shí)現(xiàn)？ 改變電機(jī)轉(zhuǎn)向又是依靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)？答：采用SPWM（正弦脈寬調(diào)制）逆變器構(gòu)成的交一直一交變頻調(diào)速系統(tǒng)中： 改變電機(jī)端電壓依靠調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波幅值來(lái)實(shí)現(xiàn)； 改變電機(jī)運(yùn)行頻率依靠調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)； 改變電機(jī)轉(zhuǎn)向又是依靠改變?nèi)嗾艺{(diào)制波的相序來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可認(rèn)為是通過(guò)變化逆變器功率開(kāi)關(guān)元件的分配次序來(lái)實(shí)現(xiàn)。21. PWM型變頻器輸出電壓的幅值和頻率是如何調(diào)節(jié)的？分別就正弦脈寬調(diào)制(SP

24、WM)和磁鏈追蹤控制(SVPWM)兩種不同方式作出說(shuō)明。答：(1) SPWM： 改變正弦調(diào)制波的頻率，調(diào)節(jié)PWM波脈寬變化周期，即頻率； 改變正弦調(diào)制波的幅值，調(diào)節(jié)PWM波脈沖寬度，即電壓大小(2) SVPWM 設(shè)基頻為 基頻以下 ：采用零矢量控制 磁鏈圓大小恒定-恒磁通控制基頻 ：不用零矢量，有效矢量作用時(shí)間額定 基頻以上 ：不用零矢量，減少有效矢量作用時(shí)間磁鏈圓變小（弱磁控制），轉(zhuǎn)速變快22.脈寬調(diào)制(PWM)變頻器與方波(六階梯波) 變頻器相比有何優(yōu)點(diǎn)？正弦脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器如何獲得正弦脈寬的輸出電壓？又如何實(shí)現(xiàn)輸出頻率和輸出電壓大小的調(diào)節(jié)。答：脈寬調(diào)制(PWM)變頻器與方波(六

25、階梯波)變頻器相比優(yōu)點(diǎn)是輸出特性好，即輸出基波成分大、諧波成分小，特別是諧波高頻化，無(wú)低次諧波，因而易于濾波。 正弦脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器要獲得正弦脈寬的輸出電壓可采用自然采樣法的調(diào)制技術(shù)，即采用正弦調(diào)制波與等腰三角形載波相交、交點(diǎn)決定逆變器功率器件開(kāi)關(guān)時(shí)刻的方式得到正弦脈寬的輸出電壓。 調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波的頻率可實(shí)現(xiàn)逆變器輸出頻率的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波的幅值可實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電壓大小的調(diào)節(jié)。23. 異步電機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，電機(jī)端電壓應(yīng)如何變化? 圖示說(shuō)明之。答：Ul隨頻率f1的變化規(guī)律是: (1) 基頻以下 ( f1 < f1N): 釆用Ul/fl = C 控制, 確保恒磁通控制, 實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。但在f1 < 5 Hz下要對(duì)定子電阻壓降作補(bǔ)償, 確保El/fl = C的恒磁通條件。 (2)基頻以上 ( f1 > f1N): 保持Ul= C, 則隨 f1上升, U1N/ f1下降, 電機(jī)作弱磁控制, 實(shí)現(xiàn)恒功率運(yùn)行。24. 畫出頻率開(kāi)環(huán)、電壓源(SPWM)逆變器異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖(包括詳細(xì)的主電路、控制電路)，說(shuō)明 主功率開(kāi)關(guān)器件旁為何必須反并聯(lián)續(xù)流二極管？答：頻率開(kāi)環(huán)、電壓源(SPWM)逆變器異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)原理如下圖所示。由于異步電機(jī)是一種需要感性