變頻1~6章習題全解

1、1-1交流異步電動機的變頻調速方式與其他調速方式相比有什么優(yōu)勢？可以從低速到高速都保持很小的轉差率，效率高，并且可以通過連續(xù)改變供電頻率，實現(xiàn)無極調速，調速范圍大，精度高，是一種較理想的調速方法，所以這是現(xiàn)在交流異步電動機的最常用的調速方式。1-2什么是交流異步電動機的恒壓頻率比控制方式？什么是恒電動勢頻率比控制方式？各具有什么特點？改變定子繞組供電電源頻率f1(1為下腳標，下面類同）進行變頻調速時，同時協(xié)調地改變定子繞組的供電電壓U1，使電壓和頻率比為常數(shù)，這就是變頻調速中的恒壓頻率比控制方式，簡稱V/f控制；在改變定子繞組供電電源頻率f1進行變頻調速時，若要維持磁通1恒定，必須同時協(xié)調地改

2、變定子繞組的感應電動勢E1，使電動勢和頻率比為常數(shù)，這就是變頻調速中的恒電動勢頻率比控制方式。特點母雞呀！1-3為什么采用V/f控制方式時，低頻時要采用電壓補償？V/f控制的主要問題是低頻工作時的輸出轉矩下降過大，這時若要維持每極氣隙中主磁通量的恒定，定子繞組的漏阻抗上的壓降不能再忽略，需要人為地把電壓U1適當調高，近似地補償定子繞組漏阻抗上的壓降，因此現(xiàn)代變頻器中均設置有相應的轉矩提升功能或稱為電壓補償功能。1-4變頻調速運行時，交流異步電動機的機械特性有什么特點？基頻以下變頻調速：交流電動機采用恒壓頻率比控制方式時，隨著定子供電電壓頻率的降低，其機械特性是在額定頻率下機械特性的一簇平行曲線

3、，其最大轉矩隨頻率的降低而減小?；l以上變頻調速：隨著供電頻率的升高，最大轉矩隨之減小。由于同步轉速隨頻率升高，電磁功率基本保持不變，機械特性隨之上移，與他勵直流電動機弱磁升速相似。1-5生產機械的負載特性包括哪些類型，各有什么特點？包括：恒轉矩負載、平方降轉矩負載和恒功率負載。恒轉矩負載基本特點：負載轉矩TL=常數(shù)；負載功率PL= 平方降轉矩負載基本特點：負載轉矩TL=kT n2；負載功率PL=n3 恒功率負載基本特點：;負載功率PL=常數(shù)；負載轉矩TL=1-6負載特性包含什么特性，分別指的是哪些物理量之間的關系？包括：負載機械特性和負載功率特性。負載機械特性是指負載阻轉矩與負載軸上轉速之間

4、的關系（轉速-轉矩特性）；負載功率特性是指負載所消耗的功率與負載軸上轉速之間的關系（轉速-功率）。1-7變頻調速主要應用在哪兩個方面？節(jié)能方面；工藝控制方面。2-1什么是變頻器？變頻器是將工頻交流電變?yōu)轭l率和電壓都可連續(xù)變化的交流電的電力電子裝置，能為交流電動機提供電壓和頻率能夠協(xié)調控制的電源裝置，從而實現(xiàn)交流電動機的變頻調速。2-2按變流環(huán)節(jié)的不同，變頻器分成什么類型？交-直-交變頻器和交-交變頻器2-3交-交變頻器有什么優(yōu)點和缺點？優(yōu)點：是由于晶閘管采用自然換流方式，是直流調速系統(tǒng)中常用的可逆整流裝置，在控制急速上和制造工藝上都很成熟，工作穩(wěn)定、可靠，可方便地實現(xiàn)四象限工作。交-交變頻器沒

5、有直流環(huán)節(jié)，變換效率高，主回路簡單，不含直流電路及濾波電容，與電源之間無功功率處理以及有功功率回饋容易。 缺點：這樣的交-交變頻器雖然在結構上只有一個變換環(huán)節(jié)，無中間直流環(huán)節(jié)，看似簡單，但所用的器件數(shù)量卻很多。采用三相橋式電路的三相交-交變頻器至少要用36只晶閘管，接線復雜，總體設備相當龐大。另外其功率因數(shù)低，高次諧波多，頻譜復雜，因此需配置諧波濾波和無功補償設備。輸出功率低，變化范圍窄，也使其應用收到了一定的限制。2-4交-直-交變頻器分成哪些類型，各有什么特點？應用最多的是什么類型變頻器？電壓源型和電流源型。電壓源型逆變器采用大電容濾波，因而直流電壓波形比較平直，在理想情況下可以認為是一個

6、內阻為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波；電流源型逆變器采用大電感濾波，直流電流波形比較平直，理想情況下相當于一個恒流源，輸出的交流電流是矩形波或階梯波。 電壓源型變頻器應用最多2-5什么是單相變頻器，什么是三相變頻器？（百度，僅供參考）單相變頻器指變頻器輸入電源是單相電源，通常為單相220V；三相變頻器指變頻器輸入電源是三相電源，比如，三相380V或三相220V。2-6交-直-交變頻器交流電源輸入端端子一般用什么符號標記，輸出側用什么符號標記？輸入端子通常用L1、L2、L3或R、S、T表示；輸出端子一般用U、V、W表示。2-7交-直-交變頻器主電路由哪些部分構成，每部分的作用是什么？由

7、整流器、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器三部分組成。（百度，僅供參考）整流器：把交流變?yōu)橹绷?。逆變器：把直流變?yōu)轭l率可調的交流以供負荷工作?？刂疲菏棺冾l器按設定的數(shù)據(jù)（條件）工作。2-8試分析變頻器輸入側和輸出側為什么不能接反？（百度，僅供參考）因為三相電進入輸入端以后就進行整流濾波，然后再把直流電轉換成不同頻率的交流電然后輸出。所以接反，不僅不能工作而且很危險。2-9變頻器是如何分類的？按變頻器變流環(huán)節(jié)的不同分為交-直-交變頻器和交-交變頻器；按直流電路濾波環(huán)節(jié)的不同分為電壓源型變頻器和電流源型變頻器；按電壓的調制方式分為正弦波脈寬調制（SPWM）變頻器和脈幅調制（PAM）變頻器；按控制方式分為V/f控

8、制、轉差頻率控制、zhi量控制和直接轉矩控制變頻器；按輸入電源的相數(shù)分為三進三出變頻器和單進三出變頻器；按負載轉矩特性分為P型機變頻器、G型機變頻器和P/G型機變頻器；按應用場合分為通用變頻器和專用變頻器；按供電電源電壓等級分為低壓變頻器和高壓變頻器。2-10變頻器控制電路包含哪些部分？由微處理器以及外圍電路、檢測電路、保護電路和驅動電路構成。2-11變頻器外部端子有哪些類型？數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出；模擬量輸入，模擬量輸出。3-1什么是SPWM控制技術，SPWM波有多么特點？是以正弦波作為逆變器輸出電壓的等效波形，所以調制波采用頻率與期望波相同的正弦波，并且正弦波的幅值與頻率被協(xié)調控制。載波通

9、常此阿勇比期望的正弦波頻率高得多的等腰三角波。 SPWM控制技術與直流脈寬變換控制技術類似，也有單極式和雙極式兩種，單極式控制方式是在正弦調制波的半個周期內，三角載波只在正或負的一種極性范圍內變化，所得到的SPWM波在半個周期內也只處于一個極性范圍內。3-2什么是同步調制、異步調制和分段同步調制？同步調制是指變頻時，使三角載波頻率和調制波頻率保持同步變化的調制方式即載波比N等于常數(shù)；異步調制是指變頻時，三角載波頻率與調制波頻率不同步變化的調制方式，即載波比N不等于常數(shù)；針對異步調制和同步調制的各自特點，分段同步調制方式是把整個變頻范圍劃分為若干頻段，每個頻段內保持載波比N恒定，不同頻段的載波比

10、N不同的調制方式。3-3什么是載波比？什么是調制度？為了保證變頻器輸出的三相交流電壓波形對稱，SPWM技術中載波比的選擇有什么特點?載波比N是載波頻率與調制波頻率之比；調制度M是調制波幅值與三角載波幅值之比； 載波比N為3的整數(shù)倍。3-4什么是電流滯環(huán)控制技術，有什么特點？是對逆變器輸出的電流進行閉環(huán)控制，保證其為正弦波形，是常用的電流跟蹤控制方法； 特點：結構簡單，電流響應快，不需要載波，輸出電壓波形不含特定頻率的諧波分量。調速時只需要改變給定電流的頻率。電流的大小通常由轉速外環(huán)調節(jié)器根據(jù)負載的需要進行自動調整。另外，由于PWM逆變器開關頻率較高，為了達到良好的控制效果，電流滯環(huán)跟蹤中所用的

11、電流傳感器作為反饋元件應采用寬頻帶的高性能傳感器，如高靈敏度的霍爾電流傳感器。3-5SVPWM控制技術的民稱由來是什么，這種技術還被稱為什么？20世紀80年代中期，國外學者在交流電動機變頻調速中提到了磁鏈軌跡控制思想，稱為磁鏈跟蹤控制技術，也稱為磁通正弦PWM技術。磁鏈軌跡的跟蹤是通過交替使用不同的電壓空間zhi量實現(xiàn)的，所以稱為SVPWM控制技術，也稱為“電壓空間zhi量PWM技術”。3-6三相橋式逆變器的開關狀態(tài)有幾種，有幾個電壓空間zhi量，電壓空間zhi量有什么特點？（書上P35-41，本人無法理解，僅供參考）8種工作狀態(tài)，其中6種有效開關狀態(tài)；8個合成電壓空間zhi量u1、u2、u3

12、、u4、u5、u6、u7、u0；在逆變器以六拍階梯波給三相交流電動機供電時，逆變器的6個功率器件每/3電角度換相1次，在一個周期中換相6次，對應的6個基本電壓空間zhi量依次各出現(xiàn)1次，每個電壓空間zhi量作用時間為/3，此鏈接頂點的軌跡為正六邊形。3-7僅采用六拍階梯波給交流電機供電時，由電壓空間zhi量形成的磁鏈軌跡是什么形狀，為了取得更好的轉矩控制效果，可以采用什么方法？正六邊形；應該用更多邊的多邊形磁場逼近，也就必須要有更多的逆變器開關狀態(tài)和更高的電壓空間zhi量切換頻率。已經(jīng)有線性組合法、三段逼近法、比較判斷法等。3-8試對SPWM、CHBPWM和 SVPWM控制技術進行比較。SPW

13、M控制技術實現(xiàn)的變頻器，逆變器中功率開關器件的開關時刻，是采用了通信技術中調制的概念，根據(jù)三角載波與正弦調制波的交點來確定的，可以采用模擬電路、數(shù)字電路或專用的大規(guī)模集成電路芯片等硬件實現(xiàn)，也可以用微處理器通過軟件編程生成SPWM驅動波形，通常采用規(guī)則采樣算法；CHBPWM控制技術采用的是跟蹤各相電流的方法，用三個電流滯環(huán)控制器分別控制變頻器輸出三相電流跟蹤對應三相給定正弦電流，使輸出電流在給定的正弦電流周圍波動；SVPWM控制技術是利用電壓空間zhi量軌跡與磁鏈軌跡重合的特點，通過交替使用不同的電壓空間zhi量進行磁鏈軌跡跟蹤。3-9試分析，SVPWM控制技術采用線性組合法形成的磁鏈軌跡是否

14、為正多邊形？分析略，不是正多邊形。4-1變頻調速系統(tǒng)有哪些類型？恒壓頻率比控制的變頻調速系統(tǒng)；轉差頻率控制的變頻調速系統(tǒng)；zhi量控制的變頻調速系統(tǒng)；直接轉矩控制的變頻調速系統(tǒng)。4-2什么變頻調速系統(tǒng)是在交流異步電動機穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型基礎上構建的？恒壓頻率比控制的變頻調速系統(tǒng)；轉差頻率控制的變頻調速系統(tǒng)。4-3恒壓頻率比控制的開環(huán)變頻調速系統(tǒng)有什么特點？采用轉速開環(huán)恒壓頻率比控制的變頻調速系統(tǒng)能滿足大多數(shù)場合交流電動機調速控制的要求，并且結構簡單，使用方便。采用恒壓頻率比控制，在基頻以下的調速過程中可以保持電動機氣隙磁通基本不變，在恒轉矩負載情況下，電動機在變頻調速過程中的穩(wěn)態(tài)速降基本不變，所以電

15、動機的機械特性較硬，電動機有較好的調速性能。但在頻率較低時，定子漏阻抗壓降所占的比例較大，電動機就很難再保持氣隙磁通恒定，電動機的最大轉矩將隨頻率的下降而減小。4-4變頻器輸入側電流有什么特點？具有較大的諧波分量，使電源收到污染。4-5轉差頻率控制規(guī)律有什么特點？當氣隙磁通恒定時，在ssm的范圍內，電磁轉矩T基本上與s成正比；保證轉差控制規(guī)律實現(xiàn)的前提條件是，在不同的定子電流值時，根據(jù)電流的大小適當提高電壓補償量，只要定子電壓、頻率和電流按恒E/1控制所需的電壓-頻率特性控制，就能保持氣隙磁通1恒定。4-6轉速閉環(huán)轉差頻率控制的變頻調速系統(tǒng)有什么特點？突出優(yōu)點是轉差角頻率s*與實測轉速信號相加

16、后得到定子頻率輸入信號*這樣在調速過程中，世紀頻率1隨著實際轉速同步地上升或下降，與轉速開環(huán)系統(tǒng)相比，加減速更平滑且穩(wěn)定。同時，由于在動態(tài)過程中轉速調節(jié)器ASR處于飽和狀態(tài)，輸出限幅值sm*，對應著轉矩的最大給定，這樣電磁轉矩被控制在最大轉矩Tm上，保證了在允許條件下的快速性。4-7為什么轉差頻率控制的異步電動機變頻調速系統(tǒng)的動態(tài)性能仍達不到轉速電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的性能？首先，轉差頻率控制規(guī)律是從交流異步電動機的穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉矩公式基礎上推導出的，所以“保持磁通 1恒定”的結論只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立，而在動態(tài)加減速過程中1 是不會恒定的，因此必將影響到系統(tǒng)的實際動態(tài)性能。其次，U1=

17、f（1，I1） 函數(shù)關系只根據(jù)定子電流的大小決定定子電壓所加的補償量大小，并沒有考慮電流的相位，實際動態(tài)過程中電流的相位也要影響轉矩變化。最后，由于定子頻率給定信號 *是由轉差角頻率s*與實測轉速信號相加后得到的，但如果轉速檢測信號不準確或存在干擾，其將以正反饋傳遞給頻率給定，必然影響頻率的控制準確性。 4-8三相異步電動機動態(tài)數(shù)學模型有什么性質？多變量性、高階性、強耦合性、非線性特性。4-9zhi量控制的基本思想是什么?母雞呀！4-10試解釋zhi量控制技術與電壓空間zhi量PWM技術是否是相同技術？母雞呀！4-11坐標變換的目的是什么，在zhi量控制技術中有哪些坐標變換？為了基于異步電動機

18、的動態(tài)數(shù)學模型建立變頻控制系統(tǒng)，必須設法簡化這組方程。 有3s/2s變換、2s/2r變換、3d/2r變換。4-12坐標變換的原則是什么？一個是氣隙的合成磁動勢不變原則，即變換前后合成磁動勢保持不變，另一個是功率不變原則，即變換前后功率保持不變。4-13zhi量控制技術是按轉子磁鏈定向的，目的是什么？得到的zhi量控制方程有哪些？有什么意義？對坐標軸系的取向加以規(guī)定，即定向，使其成為特定的同步旋轉坐標系，將會對zhi量控制系統(tǒng)的實現(xiàn)祈禱關鍵作用。 T=CMrisT ，r=，s=。 如果在實際控制中，通過ism的控制實現(xiàn)r恒定，則電磁轉矩T就由isT 單獨控制，實現(xiàn)了異步電動機控制的變量解耦，就可

19、以獲得與直流電動機控制相近的控制性能。4-14zhi量控制主要有哪些特點？（1）快速的動態(tài)速度響應，一般可達到毫秒級，在快速性方面已超過直流電動機。（2）低頻轉矩大，一般V/f控制方式下，低頻轉矩常低于額定轉矩，5Hz以下帶不動滿負荷。（3)穩(wěn)態(tài)性能好。4-15使用zhi量控制功能時需要注意哪些問題？雖然zhi量控制動態(tài)、靜態(tài)性能都很高，但需要電動機參數(shù)的配合，因此zhi量控制變頻器需要有自動測試電動機參數(shù)的功能，另外還需有高精度速度傳感器。4-16什么是無速度傳感器zhi量控制系統(tǒng)？系統(tǒng)中獲得轉速有哪些方法？不需要速度傳感器，而采用計算的方法得到轉速的zhi量控制系統(tǒng)。 （1）根據(jù)電動機數(shù)學

20、模型計算轉速；（2）采用模型參考自適應（MRAS）技術；（3）利用電動機結構上的特征提取轉速信號，如齒諧波法和定子繞組高頻注入法；（4）采用擴展卡爾曼濾波器進行轉速的辨識。4-17什么是直接轉矩控制技術？試與zhi量控制技術比較？直流轉矩控制的控制思想是以轉矩為中心進行綜合控制，不僅控制轉矩，也對磁鏈進行自控制。采用空間zhi量的分析方法，直接在兩相靜止定子坐標下計算與控制交流電動機的轉矩，并采用定子磁鏈定向，只要知道定子電阻就可以把它觀測出來，參與控制。 其不同于zhi量控制技術，其強調的是轉矩直接控制與效果，在很大程度上解決了zhi量控制中計算復雜，控制效果易受電動機參數(shù)變化的影響、實際性

21、能難以達到理論分析結果等一些重要的技術問題。4-18轉子磁鏈觀測器解決什么問題？有哪些類型？各適應什么范圍？要準確獲得轉子磁鏈信號，以供磁鏈反饋和除法環(huán)節(jié)利用。 有電壓模型和電流模型。 分別適用于高速區(qū)轉子磁鏈的觀測，低速區(qū)轉子磁鏈的觀測。5-1變頻器的給定通常有哪些方式？操作面板給定方式、外部數(shù)字量信號給定方式、外部模擬量給定方式、脈沖信號給定方式、上級位通過數(shù)據(jù)線通信給定方式。5-2什么是變頻器的基本頻率？基本頻率與基準電壓之間有什么關系？變頻器輸出最大電壓時對應的頻率稱為基本頻率，也被稱為基準頻率，常用f b表示。一般以電動機的額定頻率作為變頻器基本頻率f b的設定值。 對應基本頻率，變

22、頻器的輸出電壓為基準電壓，基準電壓通常取電動機的額定電壓UN。5-3變頻器的最高頻率與上限頻率之間有什么關系？最高頻率是指變頻器對應最大給定信號的輸出頻率，常用fmax來表示。有的變頻器最高頻率與上限頻率是同一頻率。最高頻率一般設定為電動機的額定頻率。5-4什么是變頻器的回避頻率？設置回避頻率的目的是什么？回避頻率也稱為跳躍頻率，是指不允許變頻器連續(xù)輸出的頻率，常用fJ表示。 通過回避頻率的設定，使變頻器不能輸出與負載機械設備共振的頻率值，從而避開共振現(xiàn)象發(fā)生。5-5若回避頻率為35Hz，回避頻率寬度為2Hz，MM420變頻器回避頻率參數(shù)如何設置？母雞呀！5-6變頻器設置點動頻率的目的是什么？

23、點動頻率是指變頻器點動控制時的給定頻率，用來觀察整個拖動系統(tǒng)各部分運轉是否正常。5-7什么是頻率給定線？什么是基本頻率給定線？什么是任意頻率給定線？如果頻率給定信號為010V，要求對應的輸出頻率為1045Hz，MM420變頻器參數(shù)如何設置？當變頻器采用模擬量給定方式時，變頻器的給定頻率與對應的給定信號之間的關系曲線fX=f（X）稱為頻率給定線；在給定信號X從0增大至最大值Xmax的過程中，給定頻率fX線性從0增大到fmax的頻率給定線稱為基本頻率給定線；在生產實踐中，生產機械所要求的最低頻率及最高頻率常常不是0Hz和額定頻率，所以需要對頻率給定線進行適當?shù)恼{整，使之符合生產實際的需求；（參數(shù)設

24、置母雞呀！）5-8什么是偏置頻率，設置偏置頻率目的是什么？偏置頻率是指模擬量給定信號X=0時的給定頻率，常用f BI表示。又分為正向偏置和反向偏置兩種情況。（目的母雞呀）5-9如何理解變頻器的有效“0”概念？變頻器設置了一個有效“0”功能，變頻器的最小給定信號不等于0，略大于0。這樣就防止了電動機從正常工作狀態(tài)轉入高速反轉狀態(tài)。5-10變頻器起動時的加速方式有哪些？各適應于什么類型負載？線性方式、s形方式、半s形方式。分別適用于大多數(shù)負載；輸送易碎物品的輸送機、電梯，以及其他需要平穩(wěn)改變速度的場合；起動時負荷較重且慣性較大的負載。5-11設置先制動再起動的目的是什么？電動機在起動時，將處于反接

25、制動狀態(tài)而可能引起電機過電流，從而保證電動機在零速的狀態(tài)下開始起動。5-12變頻器的加速、減速時間通常是如何定義的？一般定義加速時間為變頻器從零速加速到最大功率器件過載所需的時間，減速時間則相反，是變頻器從最大輸出頻率減至零頻率所需的時間。5-13變頻器的制動方式通常有哪些方式？通常有減速停機、自由停車和減速停機加直流制動方式。5-14變頻器的制動過程防失速功能是什么？和加速過程相仿，對于慣性較大的負載，如果降速時間預置得過短，會因拖動系統(tǒng)的動能釋放過快而引起直流回路過電壓。為了避免跳閘，變頻器設置了降速過電壓的自處理功能，也稱為降速過程的方失速功能。5-15如果變頻器起動時間設置過短，可能出

26、現(xiàn)什么現(xiàn)象，變頻器是如何處理的？預置得過短，起動時的加速電流可能超過功率器件過載能力，產生過電流現(xiàn)象。 如果在加速過程中，電流超過了預置得某一設定的最大電流值Imax，變頻器的輸出頻率 將暫停增加，暫緩加速，待拖動系統(tǒng)的轉速跟了上來，電流下降到設定值的Imax以下后再繼續(xù)加速。5-16變頻器有哪些保護功能？對電動機的保護；對系統(tǒng)的保護。5-17什么是變頻器的V/f線，根據(jù)什么選擇？通常變頻器提供了許多比值不同的V/f控制特性，常用的有線性特性、拋物線特性、折線以及可編程特性。用戶應根據(jù)具體負載低速時對轉矩要求的情況進行選擇，才能取得良好的控制效果。（什么是V/f線母雞呀！)5-18什么是變頻器

27、的電子熱繼電器保護功能？對電動機保護功能是通過變頻器內部的電子熱繼電器為電動機提供具有反時限特性或延時特性的過電流保護，同時也對通用變頻器自身進行過電流保護。該種保護通過檢測變頻器的輸出電流，與變頻器存儲單元中的保護特性進行比較，當電動機電流超過電子熱繼電器保護功能所設定的保護值是，電子熱繼電器動作，使通用變頻器停止輸出。6-1MM420和MM440變頻器各引出了多少路可編程數(shù)字量輸入/輸出端子和模擬量輸入/輸出端子？MM420變頻器引出了3路可編程數(shù)字量輸入/輸出端子，1路模擬量輸入/輸出端子；MM440分別是6路，2路。6-2MM4系列變頻器主回路輸入側端子和輸出側端子用什么字母標記？輸入端子通常用R、S、T表示，輸出端子通常用U、V、W表示。6-3MM4系列變頻器有幾個用戶訪問級，各訪問級能訪問參數(shù)的范圍是什么，由什么參數(shù)碼修改訪問級？MM4系列變頻器設置了4個用戶訪問級，由參數(shù)碼P0003設置。P0003=1，標準級，可以訪問最經(jīng)常使用的一些參數(shù)；P0003=2，擴展級，允許擴展訪問參數(shù)的范圍，例如變頻器的I/O功能；P0003=3，專家級，允許專家使用；P0003=4，維修級，只供授權的維修人員使用，具有密碼保護。當P0003設定值不同時，訪問的每個參數(shù)組中參數(shù)的多少也就不同。6-4MM4系列變頻器的參數(shù)類型有哪