交流調(diào)速重點(diǎn)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——交流調(diào)速重點(diǎn)湖南工業(yè)大學(xué)

1變頻電機(jī)一般來講都是恒轉(zhuǎn)矩的，又有頻率追蹤，所以一般來講轉(zhuǎn)差率是變化很小的。變頻調(diào)速裝置的類型與特點(diǎn)?

按電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換類型交流調(diào)速系統(tǒng)分哪三類？各自特點(diǎn)是什么？

答：①轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)——這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，這類系統(tǒng)的效率最低。

②轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)——在這類系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過變流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多。

③轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)——在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅損，而且無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率更高，其中變極對數(shù)調(diào)速是有級的，應(yīng)用場合有限，只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣。

變頻器組成：控制器、電力電子變換電路、電量檢測電路分類：交-交、交-直-交（電壓源型、電流源型）三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

⑴從基頻向下調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；從基頻向上調(diào)速，近似為恒功率調(diào)速；⑵調(diào)速范圍大；

⑶機(jī)械特性較硬，靜差率小，相對穩(wěn)定性好；⑷運(yùn)行時(shí)較小，效率高；

⑸頻率可以連續(xù)調(diào)理，變頻調(diào)速為無級調(diào)速

2電流滯環(huán)SPWM特點(diǎn)？異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)?（什么是電流滯環(huán)SPWM？它的特點(diǎn)是什么？）

答：電流滯環(huán)spwm是把正弦電流參考波形和電流的實(shí)際波形通過滯環(huán)比較器進(jìn)行比較，其結(jié)果決定逆變器橋璧上下開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷。它的特點(diǎn)是控制簡單、響應(yīng)快、瞬時(shí)電流可以被限制，功率開關(guān)器件得到自動(dòng)保護(hù)。缺點(diǎn)是相對的電流諧波較大。異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。3、VVVF控制時(shí)需要低頻補(bǔ)償?shù)臓顩r？調(diào)頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)頻率時(shí)為什么要調(diào)電壓？

答：按電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢平衡方程，變頻時(shí)若定子電壓不變則磁通會(huì)變化：頻率升高則磁通減小，頻率降低則磁通增大。而對于電動(dòng)機(jī)來說，其額定狀態(tài)下磁通是處于臨界飽和狀態(tài)的，若磁通增大達(dá)到飽和則鐵心要發(fā)熱；磁通減小則造成轉(zhuǎn)矩變小，不能提供足夠的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)負(fù)載。因此要維持恒磁通控制，這就要求E1/f1=常數(shù)，近似可認(rèn)為是U1/f1=常數(shù)，而在低頻段進(jìn)行補(bǔ)償。因此調(diào)頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)頻率時(shí)要調(diào)電壓，以保證恒磁通控制。

低頻時(shí)，US和Eg都較小，定子電阻和漏感壓降所占的分量比較顯著，不能在忽略。這時(shí)可以認(rèn)為地把定子電壓US抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子阻抗壓降，稱作低頻補(bǔ)償。4何為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系？

dp0坐標(biāo)下，磁鏈方程與id、iq成線性。線性方程當(dāng)然比非線性的好處理

5在自然坐標(biāo)系A(chǔ)-B-C坐標(biāo)系中異步電機(jī)的電感矩陣是一個(gè)什么矩陣類型？

交流電機(jī)三相對稱的繞組A/B/C，通過以三相平衡的正弦電流，鎖產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢是旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢F，它在空間呈正弦分布，以同步轉(zhuǎn)速W1順著A-B-C相序旋轉(zhuǎn)，這就是旋轉(zhuǎn)磁場6電動(dòng)機(jī)在加、減速和速度調(diào)理過程中都聽從的基本運(yùn)動(dòng)學(xué)方程是什么？

7異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子磁場的檢測獲取

根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)不同的運(yùn)行狀況，選擇適合的檢測方法，可實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子磁鏈的正確計(jì)算。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的磁通檢測方法可分為直接式和間接式兩類。直接式是采用霍爾傳感器等磁敏元件直接測量電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通，再經(jīng)過對漏磁通的校正求轉(zhuǎn)子磁通。間接式是檢測電動(dòng)機(jī)的電壓和電流通過電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型求得轉(zhuǎn)子磁通。

(轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康臋z測獲取有哪兩種方式。其特點(diǎn)分別是什么？)答：轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康臋z測有直接法和間接法直接法：檢測精度高，在電機(jī)定子內(nèi)表面裝貼霍爾元件或者在電機(jī)槽內(nèi)埋設(shè)探測線圈直接檢測轉(zhuǎn)子磁鏈。在電機(jī)內(nèi)裝設(shè)元件會(huì)遇到不少工藝和技術(shù)問題間接法：即檢測交流電機(jī)的定子電壓，電流及轉(zhuǎn)速等易得的物理量。利用轉(zhuǎn)子磁鏈觀測模型，實(shí)時(shí)計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的模值和空間位置，結(jié)果依靠于電機(jī)參數(shù)。8現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)的組成？

現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)由交流電動(dòng)機(jī)、電力電子功率變換器、控制器及電量檢測器組成，稱為變頻器

一般性的節(jié)能調(diào)速，高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速9根據(jù)中間直流濾波環(huán)節(jié)的不同，變頻器的分類？

答：在交-直-交變壓變頻器中，依照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩類，種類型的實(shí)際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器，差異主要表現(xiàn)如下：

（1）無功能量的緩沖，兩者采用的儲能元件不同。

（2）回饋制動(dòng)，電流源型簡單實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，電壓源型要接電力電子器件去回饋制動(dòng)。（3）調(diào)速時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，由于交-直-交電流源型變頻器的直流電壓可以迅速改變，所以調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較快，而電壓型相對較慢。

（4）適用范圍，電壓源型變頻器屬于恒壓源，電壓控制相應(yīng)慢，適合作為多臺電機(jī)同步運(yùn)行時(shí)的供電電源，且不要求快速加減速的場合。電流源型變頻器屬于恒流源，系統(tǒng)對負(fù)載電流變化反應(yīng)遲鈍，因而使用于單臺電機(jī)傳動(dòng)，但可以滿足快速起、制動(dòng)和可逆運(yùn)行的要求。(什么叫電壓源型變頻器？什么叫電流型逆變器？)

答:變頻器主電路中的中間直流環(huán)節(jié)是采用大電容濾波，使直流電壓波形比較平直，對于負(fù)載來說是一個(gè)內(nèi)阻抗為零的恒壓源，這類變頻調(diào)速裝置叫做電壓源型變頻器。當(dāng)交直交變壓變頻裝置的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波時(shí)，直流電流波形比較平直，而電源內(nèi)阻抗很大，對負(fù)載來說基本上是一個(gè)恒流源，這類變頻裝置叫電流源型逆變器。10異步電動(dòng)機(jī)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)控制方式？

異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法主要有：變極調(diào)速、變阻調(diào)速和變頻調(diào)速等幾種SPWM控制，空間電壓矢量PWM，矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制11載波比？調(diào)制度？

答：在spwm逆變器中，載波頻率fc與調(diào)制波頻率fm之比Ncm=fc/fm稱為載波比，也稱調(diào)制比。調(diào)制度定義為參考電路的峰值Umn與三角載波信號的峰值Ucm之比，輸出電壓的大小與調(diào)制度有關(guān)。改變參考信號的幅值，輸出電壓基波幅值隨之改變改變參考信號的頻率，輸出電壓的頻率隨之改變

12在三相靜止坐標(biāo)系下的異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)？

答：三相靜止坐標(biāo)系下的異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型具有以下特點(diǎn)：高階、非線性、多變量、強(qiáng)耦合。

13PWM技術(shù)？PWM整流電路及其控制方法?PWM技術(shù)即脈寬調(diào)制技術(shù)，是利用全控型電力電子器件的導(dǎo)通和關(guān)斷把電壓變成一定形狀的電壓脈沖，實(shí)現(xiàn)變壓、變頻控制并且消除諧波的技術(shù),變頻調(diào)速系統(tǒng)采用pwm技術(shù)不僅能及

時(shí)、確鑿地實(shí)現(xiàn)變壓變頻控制要求

14在額定頻率以下進(jìn)行調(diào)速時(shí)希望保持每極磁通為額定值？

（為什么在恒壓頻比控制中，額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速時(shí)需要保持電機(jī)中每極磁通為額定值？）答：基頻以下的Us/fs=C的控制方式，fs中基頻降至低頻的變速過程中能保持Φm=C，可以獲得Tei=Teimax=C的控制效果，所以要保護(hù)電機(jī)中每極磁通的額定值。假使磁通下降則異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Tei將減小，這樣，在基速以下時(shí)，無疑會(huì)失去調(diào)速系統(tǒng)的恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性。另外隨著電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩的下降，有可能造成電機(jī)堵轉(zhuǎn)，有被燒毀可能。反之，假使磁通上升，又會(huì)使電機(jī)磁路飽和，勵(lì)磁電流將迅速上升，導(dǎo)致電機(jī)鐵損大量增加，造成電機(jī)鐵心嚴(yán)重過熱，不僅會(huì)使電機(jī)輸出功率大大降低，而且由于電機(jī)過熱，造成電機(jī)繞組絕緣降低，嚴(yán)重時(shí)，有燒毀電機(jī)的危險(xiǎn)，所以要保持刺痛恒定。

15電壓空間矢量PWM技術(shù)（磁鏈軌跡法）的特點(diǎn)是什么？零矢量添加的作用是什么？零矢量添加的原則是什么？

磁鏈軌跡pwm控制方法將逆變器和交流電機(jī)視為一個(gè)整體，它的數(shù)學(xué)模型是建立在電機(jī)統(tǒng)一理論和電機(jī)坐標(biāo)軸系變換理論基礎(chǔ)之上，物理意義直觀，數(shù)學(xué)模型簡單，便于微機(jī)實(shí)時(shí)控制，并具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、噪聲低、電壓利用率高地優(yōu)點(diǎn)。添加零矢量是為了調(diào)理磁鏈空間矢量Ψs的運(yùn)動(dòng)速度。添加零矢量的原則是選擇使器件開關(guān)次數(shù)最少的零矢量。

16給一典型的矢量控制系統(tǒng)框圖，試回復(fù)：閉環(huán)？坐標(biāo)系有哪些？直流給定分量？轉(zhuǎn)子磁鏈觀測的輸入輸出量分別是什么？該磁鏈觀測器具有何特點(diǎn)？磁場定向？磁場定向下的控制方程式？

坐標(biāo)變換（坐標(biāo)系）：相變換、旋轉(zhuǎn)變換

異步電動(dòng)機(jī)的坐標(biāo)系包括：定子坐標(biāo)系、轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系、同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，磁通、磁勢是實(shí)際存在的空間矢量?；咀儞Q原則：在確定電流變換矩陣時(shí)，應(yīng)遵守變換前后所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場等效原則在確定電壓變換矩陣和阻抗變換矩陣時(shí)，應(yīng)遵守變換前后電機(jī)功率不變的原則。

(什么是定向？什么是磁場定向？磁場定向軸的選擇有哪些？)答：定向：選擇特定的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，即確定M-T軸系的取向磁場定向：選擇電機(jī)某一旋轉(zhuǎn)磁場軸作為特定的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸

磁場定向軸的選擇有三種：即轉(zhuǎn)子磁場定向、氣隙磁場定向、定子磁場方向。(轉(zhuǎn)子磁場定向的控制方程是什么？分別說明什么樣的物理意義？)解：（1）Tei=CimΨisT轉(zhuǎn)矩大小正比于轉(zhuǎn)矩電流分量，同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上，假使按異步電