交流調(diào)速試題庫(kù)

101隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得采用電力電子變換器的交流拖動(dòng)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，特別是大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)，高性能交流調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生。2交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域有3個(gè)方面，為一般性能的節(jié)能調(diào)速和按工藝要求調(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4矢量控制技術(shù)，又稱(chēng)磁場(chǎng)定向控制技術(shù)，通過(guò)坐標(biāo)變換把交流電機(jī)的定子電流分解成轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量，用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通，可獲得高動(dòng)態(tài)性能。5交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)發(fā)展迅速，繼矢量控制技術(shù)后，又出現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制，解耦控制等方法6按電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換類(lèi)型分類(lèi)，調(diào)速系統(tǒng)可分為轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)、轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)和轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)7按電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法分類(lèi)，常見(jiàn)的交流調(diào)速方法有降電壓調(diào)速、轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、繞線電機(jī)串級(jí)調(diào)速或雙饋電機(jī)調(diào)速、變極對(duì)數(shù)調(diào)速、變壓變頻調(diào)速等8按照交流異步電機(jī)的原理，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率可分為兩部分，一部分是拖動(dòng)負(fù)載的有效功率，稱(chēng)作機(jī)械功率；另一部分是傳輸給轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率成正比。10自控變頻調(diào)速利用轉(zhuǎn)子磁極位置的檢測(cè)信號(hào)，來(lái)控制變壓變頻裝置，類(lèi)似于直流電機(jī)中的電刷和換向器的作用，均又稱(chēng)作無(wú)換向器點(diǎn)擊調(diào)速或無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速11異步電機(jī)等效電路的參數(shù)不變時(shí)，在相同的轉(zhuǎn)速下，電磁轉(zhuǎn)矩和定子電壓的平方成正比，因此改變定子外加電壓就可以改變機(jī)械特性，從而調(diào)節(jié)定負(fù)載轉(zhuǎn)速13為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)大調(diào)速范圍，常采用交流力矩電機(jī)，它要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有較高的電阻值，特點(diǎn)是.（為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)大調(diào)速范圍，并使電機(jī)能在較低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行而不致過(guò)熱，就要求電機(jī)轉(zhuǎn)子有較高的電阻值，這樣的電機(jī)在帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)的電壓調(diào)速范圍增大了，堵轉(zhuǎn)工作也不致燒壞電機(jī)，這種電機(jī)又叫做交流力矩電機(jī)）14力矩電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是.缺點(diǎn)是機(jī)械特性變軟，改進(jìn)方法采用.反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)（采用普通異步電機(jī)的變電壓調(diào)速時(shí)，調(diào)速范圍很窄，采用高轉(zhuǎn)子電阻的力矩電機(jī)可以增大調(diào)速范圍，但機(jī)械特性又變軟，因而當(dāng)負(fù)載變?cè)挄r(shí)靜差率很大，為解決這個(gè)矛盾，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)負(fù)載，要求調(diào)速范圍大于D=2，往往采用帶轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)）16傳統(tǒng)分降壓起動(dòng)方法有星-三角（y-）起動(dòng)、定子串電阻或電抗起動(dòng)、自藕變壓器（又稱(chēng)起動(dòng)補(bǔ)償器）降壓起動(dòng)第六章填空題2 在進(jìn)行電機(jī)調(diào)速時(shí)，常須考慮的一個(gè)重要因素是：希望保持電機(jī)中每極磁通量 Fm 為額定值不變。如果磁通太弱，沒(méi)有充分利用電機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果過(guò)分增大磁通，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)。3 在交流異步電機(jī)中，磁通 Fm 由定子和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)合成產(chǎn)生。 4 如果電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)所帶的負(fù)載都能使電流達(dá)到額定值，即都能在允許溫升下長(zhǎng)期運(yùn)行，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁場(chǎng)變化，按照電力拖動(dòng)原理，在基頻以下，磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，基本上屬于恒功率調(diào)速。5 在基頻以上變頻調(diào)速時(shí)，由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁通勢(shì)必減弱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的減小，但轉(zhuǎn)速升高了，可以認(rèn)為輸出功率基本不變。所以基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。對(duì)于機(jī)械特性是在正弦波電壓供電下的情況，如果電壓源含有諧波，將使機(jī)械特性受到扭曲，并增加電機(jī)中的損耗。因此在設(shè)計(jì)變頻裝置時(shí)，應(yīng)盡量減少輸出電壓中的諧波。 6 在變頻調(diào)速時(shí)，保持異步電機(jī)定子電流的幅值恒定，叫作恒流控制，電流幅值恒定是通過(guò)帶PI調(diào)節(jié)器的電流閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)的，這種系統(tǒng)不僅安全可靠而且具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能。7 對(duì)于異步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速，必須具備能夠同時(shí)控制電壓幅值和頻率的交流電源，而電網(wǎng)提供的是恒壓恒頻的電源，因此應(yīng)該配置變壓變頻器，又稱(chēng)VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）裝置。9 近年來(lái)出現(xiàn)了一種采用全控型開(kāi)關(guān)器件的矩陣式交-交變壓變頻器，類(lèi)似于 PWM控制方式，輸出電壓和輸入電流的低次諧波都較小，輸入功率因數(shù)可調(diào)，能量可雙向流動(dòng)，以獲得第四象限運(yùn)行，但當(dāng)輸出電壓必須為正弦波時(shí)，最大輸出輸入電壓比只有0.866。10 在交-直-交變壓變頻器中，按照中間直流環(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(lèi)，兩種類(lèi)型的實(shí)際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器。11 電壓源型逆變器（VSI ）的直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，因而直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一個(gè)內(nèi)阻為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)電壓型逆變器。12 電流源型逆變器（CSI）的直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，直流電流波形比較平直，相當(dāng)于一個(gè)恒流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，或簡(jiǎn)稱(chēng)電流型逆變器。 14 交-直-交變壓變頻器中的逆變器一般接成三相橋式電路，以便輸出三相交流變頻電源。由電力電子開(kāi)關(guān)器件組成的三相逆變器主電路中，控制各開(kāi)關(guān)器件輪流導(dǎo)通和關(guān)斷，可使輸出端得到三相交流電壓。在某一瞬間，控制一個(gè)開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，同時(shí)使另一個(gè)器件導(dǎo)通，就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)器件之間的換流。17根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式分為異步調(diào)制和同步調(diào)制。18脈寬調(diào)制（PWM）的目的是使變壓變頻器輸出的電壓波形盡量接近正弦波，減少諧波，以滿(mǎn)足交流電機(jī)的需要。20電流滯環(huán)跟蹤控制方法的精度高，響應(yīng)快，且易于實(shí)現(xiàn)。但受功率開(kāi)關(guān)器件允許開(kāi)關(guān)頻率的限制，僅在電機(jī)堵轉(zhuǎn)且在給定電流峰值處才發(fā)揮出最高開(kāi)關(guān)頻率，在其他情況下，器件的允許開(kāi)關(guān)頻率都未得到充分利用。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，可以采用具有恒定開(kāi)關(guān)頻率的電流控制器，或者在局部范圍內(nèi)限制開(kāi)關(guān)頻率，但這樣對(duì)電流波形都會(huì)產(chǎn)生影響。21交流電動(dòng)機(jī)需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生恒定的（電磁轉(zhuǎn)矩）。24 總起來(lái)說(shuō)，異步電機(jī)的動(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)。26 不同電機(jī)模型彼此等效的原則是：在不同坐標(biāo)下所產(chǎn)生的（磁動(dòng)勢(shì)）完全一致。 27 要把三相靜止坐標(biāo)系上的電壓方程、磁鏈方程和轉(zhuǎn)矩方程都變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上來(lái)，可以先利用3/2變換將方程式中定子和轉(zhuǎn)子的電壓、電流、磁鏈和轉(zhuǎn)矩都變換到兩相靜止坐標(biāo)系 a、b 上，然后再用旋轉(zhuǎn)變換陣 C2s/2r 將這些變量變換到兩相坐標(biāo)系 dq 上。28 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的突出特點(diǎn)是，當(dāng)三相ABC坐標(biāo)系中的電壓和電流是交流正弦波時(shí)，變換到dq坐標(biāo)系上就成為直流。 29 要實(shí)現(xiàn)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)，很關(guān)鍵的因素是要獲得轉(zhuǎn)子磁鏈信號(hào)，以供磁鏈反饋和除法環(huán)節(jié)的需要。開(kāi)始提出矢量控制系統(tǒng)時(shí)，曾嘗試直接檢測(cè)磁鏈的方法，一種是在電機(jī)槽內(nèi)埋設(shè)探測(cè)線圈，另一種是利用貼在定子內(nèi)表面的霍爾元件或其它磁敏元件。從理論上說(shuō)，直接檢測(cè)應(yīng)該比較準(zhǔn)確，但實(shí)際上這樣做都會(huì)遇到不少工藝和技術(shù)問(wèn)題，而且由于齒槽影響，使檢測(cè)信號(hào)中含有較大的脈動(dòng)分量，越到低速時(shí)影響越嚴(yán)重。因此，現(xiàn)在實(shí)用的系統(tǒng)中，多采用間接計(jì)算的方法，即利用容易測(cè)得的電壓、電流或轉(zhuǎn)速等信號(hào)，利用轉(zhuǎn)子磁鏈模型，實(shí)時(shí)計(jì)算磁鏈的幅值與相位。30 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng) DTC ( Direct Torque Control) 系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展起來(lái)的另一種高動(dòng)態(tài)性能的交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，在它的轉(zhuǎn)速環(huán)里面，利用轉(zhuǎn)矩反饋直接控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。第七章選擇題1 所謂“雙饋”，就是指把繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的（定子）繞組與交流電網(wǎng)連接，（轉(zhuǎn)子）繞組與其他含（電動(dòng)勢(shì)）的電路相連接，使它們可以進(jìn)行（電功率）的相互傳遞。2 在雙饋調(diào)速工作時(shí)，除了電機(jī)定子側(cè)與交流電網(wǎng)直接連接外，轉(zhuǎn)子側(cè)也要與交流電網(wǎng)或外接（電動(dòng)勢(shì) ）相連，從電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看，可認(rèn)為是在轉(zhuǎn)子繞組回路中附加一個(gè)（交流電動(dòng)勢(shì)）。3 在雙饋調(diào)速工作時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)與電流的頻率隨轉(zhuǎn)速變化，因此必須通過(guò)功率變換單元（Power Converter UnitCU）對(duì)不同頻率的（電功率）進(jìn)行電能變換。對(duì)于雙饋系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，CU應(yīng)該由（雙向變頻器）構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)功率的雙向傳遞。5 在異步電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中附加交流電動(dòng)勢(shì)調(diào)速的關(guān)鍵就是在（轉(zhuǎn)子）側(cè)串入一個(gè)可（變頻）、可（變幅）的電壓。對(duì)于只用于次同步電動(dòng)狀態(tài)的情況來(lái)說(shuō)，比較方便的辦法是將（轉(zhuǎn)子電壓）電壓先整流成直流電壓，然后再引入一個(gè)附加的（直流）電動(dòng)勢(shì)，控制其幅值，就可以調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的（轉(zhuǎn)速）。 6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)與系統(tǒng)所用的（異步電動(dòng)機(jī)、不可控整流器和逆變器）三大部分有關(guān)。8 串級(jí)調(diào)速裝置是指整個(gè)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中除異步電動(dòng)機(jī)以外為實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速而附加的所有功率部件，包括（轉(zhuǎn)子整流器、逆變器和逆變變壓器）9 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式通常有（間接起動(dòng)和直接起動(dòng)兩種。10 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)是依靠逆變器提供（附加電動(dòng)勢(shì)）而工作的，為了使系統(tǒng)工作正常，對(duì)系統(tǒng)的起動(dòng)與停車(chē)控制必須有合理的措施予以保證。總的原則是在起動(dòng)時(shí)必須使逆變器先電機(jī)而接上電網(wǎng)，停車(chē)時(shí)則比電機(jī)后脫離電網(wǎng)，以防止逆變器（交流側(cè)）斷電，使（晶閘管）無(wú)法關(guān)斷，造成逆變器的（短路）事故。12 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的直接起動(dòng)又稱(chēng)串級(jí)調(diào)速方式起動(dòng)。在起動(dòng)控制時(shí)讓?zhuān)孀兤鳎┫扔陔妱?dòng)機(jī)接通交流電網(wǎng)，然后使電動(dòng)機(jī)的定子與交流電網(wǎng)接通，此時(shí)轉(zhuǎn)子呈（開(kāi)路）狀態(tài)，可防止因電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的合閘過(guò)電壓通過(guò)轉(zhuǎn)子回路損壞（整流裝置），最后再使（轉(zhuǎn)子回路與整流器）接通。 第八章填空題4 自控變頻調(diào)速系統(tǒng)是用電動(dòng)機(jī)本身軸上所帶轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器或電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)波形提供的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)來(lái)控制變壓變頻裝置換相時(shí)刻的系統(tǒng)。 5 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比控制的同步電動(dòng)機(jī)群調(diào)速系統(tǒng)，是一種最簡(jiǎn)單的他控變頻調(diào)速系統(tǒng)，多用于化紡工業(yè)小容量多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)采用多臺(tái)永磁或磁阻同步電動(dòng)機(jī)并聯(lián)接在公共的變頻器上，由統(tǒng)一的頻率給定信號(hào)同時(shí)調(diào)節(jié)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。6 大型同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上一般都具有勵(lì)磁繞組，通過(guò)滑環(huán)由直流勵(lì)磁電源供電，或者由交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的整流器供電。對(duì)于經(jīng)常在高速運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，定子常用交-直-交電流型變壓變頻器供電，其電機(jī)側(cè)變換器（即逆變器）比給異步電動(dòng)機(jī)供電時(shí)更簡(jiǎn)單，可以省去強(qiáng)迫換流電路，而利用同步電動(dòng)機(jī)定子中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的波形實(shí)現(xiàn)換相，這樣的逆變器稱(chēng)作負(fù)載換流逆變器（Load-commutated Inverter，簡(jiǎn)稱(chēng)LCI）。7 為了獲得高動(dòng)態(tài)性能，同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)也可以采用矢量控制，其基本原理和異步電動(dòng)機(jī)矢量控制相似，是通過(guò)坐標(biāo)變換，把同步電動(dòng)機(jī)等效成直流電動(dòng)機(jī)，再模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法進(jìn)行控制。 9 在同步電動(dòng)機(jī)中，除轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁外，定子磁動(dòng)勢(shì)還產(chǎn)生電樞反應(yīng)，直流勵(lì)磁與電樞反應(yīng)合成起來(lái)產(chǎn)生電樞反應(yīng)，其在定子中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)與外加電壓基本平衡。10 自控變頻同步電動(dòng)機(jī)在其開(kāi)發(fā)與發(fā)展的過(guò)程中，可以分為三類(lèi)，分別是無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)； 三相正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)（輸入正弦波電流時(shí)）；梯形永磁波電動(dòng)機(jī)（采用方波電流時(shí)）。11 永磁電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：采用永磁材料磁極，容量相同時(shí)電機(jī)的體積小、重量輕；轉(zhuǎn)子沒(méi)有銅損和鐵損，又沒(méi)有滑環(huán)和電刷的摩擦損耗，運(yùn)行效率高；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，允許脈沖轉(zhuǎn)矩大，可獲得較高的加速度，動(dòng)態(tài)性能好；結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行可靠。 12 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極采用瓦形磁鋼，經(jīng)專(zhuān)門(mén)的磁路設(shè)計(jì)，可獲得梯形波的氣隙磁場(chǎng)，定子采用集中整距繞組，因而感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)也是梯形波的。14 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)（即無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)矩與電流Ip成正比，和一般的直流電動(dòng)機(jī)相當(dāng)，其控制系統(tǒng)也和直流調(diào)速系統(tǒng)一樣，無(wú)論是開(kāi)環(huán)還是閉環(huán)系統(tǒng)，都必須具備轉(zhuǎn)子位置監(jiān)測(cè)、發(fā)出換相信號(hào)、調(diào)速時(shí)對(duì)直流電壓的PWM控制等功能。15 正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子，在磁路結(jié)構(gòu)和繞組分布上保證定子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)具有正弦波形，外施的定子電壓和電流也應(yīng)為正弦波，一般靠交流PWM變壓變頻器提供。16正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)一般沒(méi)有阻尼繞組，轉(zhuǎn)子磁通由永久磁鋼決定，是恒定不變的，可采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制，即將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸定在轉(zhuǎn)子磁鏈？方向上，無(wú)須再采用任何計(jì)算磁鏈的模型。 2 如下圖所示為轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比控制的同步電動(dòng)機(jī)群調(diào)速系統(tǒng)，是一種最簡(jiǎn)單的他控變頻調(diào)速系統(tǒng)，多用于化紡工業(yè)小容量多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中。試述該系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及控制特點(diǎn)。（1）系統(tǒng)組成：多臺(tái)永磁或磁阻同步電動(dòng)機(jī)并聯(lián)接在公共的電壓源型PWM變壓變頻器上，由統(tǒng)一的頻率給定信號(hào) f * 同時(shí)調(diào)節(jié)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。（2）控制特點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，只需一臺(tái)變頻器供電，成本低廉。由于采用開(kāi)環(huán)調(diào)速方式，系統(tǒng)存在一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是轉(zhuǎn)子振蕩和失步問(wèn)題并未解決，因此各臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不能太大。3如下圖所示為由交-直-交電流型負(fù)載換流變壓變頻器供電的同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，試分析該系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及功能，分析該系統(tǒng)的控制策略及換流問(wèn)題，并提出解決方案。（1）系統(tǒng)組成：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)差控制、負(fù)載換流控制和勵(lì)磁電流控制，F(xiàn)BS是測(cè)速反饋環(huán)節(jié)、電流控制器（包括電流調(diào)節(jié)和電源側(cè)變換器的觸發(fā)控制）。 （2） 換流問(wèn)題：低速時(shí)同步電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不夠大，不足以保證可靠換流；當(dāng)電機(jī)靜止時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，根本就無(wú)法換流。（3）解決方案：采用“直流側(cè)電流斷續(xù)”的特殊方法，使中間直流環(huán)節(jié)電抗器的旁路晶閘管導(dǎo)通，讓電抗器放電，同時(shí)切斷直流電流，允許逆變器換相，換相后再關(guān)斷旁路晶閘管，使電流恢復(fù)正常。 用這種換流方式可使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升到額定值的 3%5%，然后再切換到負(fù)載電動(dòng)勢(shì)換流。 4 如下圖所示為自控變頻同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，試分析該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。（1）轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器 BQ發(fā)出的信號(hào)控制變壓變頻裝置的逆變器 U I 換流，從而改變同步電動(dòng)機(jī)的供電頻率，保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與供電頻率同步。調(diào)速時(shí)則由外部信號(hào)或脈寬調(diào)制（PWM）控制 UI 的輸入直流電壓。 （2）從電動(dòng)機(jī)本身看，它是一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)，但是如果把它和逆變器 UI、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器 BQ 合起來(lái)看，就象是一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)。6 提高負(fù)載換向同步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力有哪些方法？要求不高時(shí)可采用開(kāi)環(huán)調(diào)速。對(duì)于動(dòng)態(tài)性能要求較高的負(fù)載，可采用轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。二、簡(jiǎn)答題1試述異步發(fā)電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的主要組成結(jié)構(gòu)及功能？轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR：常用PI 調(diào)節(jié)器，用以消除靜差并改善動(dòng)態(tài)性能。裝置的輸入-輸出關(guān)系原則上是非線性的，在一定范圍內(nèi)可假定為線性函數(shù)，在動(dòng)態(tài)中可以近似成一階慣性環(huán)節(jié)，正如直流調(diào)速系統(tǒng)中的晶閘管觸發(fā)和整流裝置那樣。測(cè)速反饋環(huán)節(jié)：反饋濾波作用。3按電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換類(lèi)型分類(lèi)，可把異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)分為三類(lèi)，總結(jié)他們的優(yōu)缺點(diǎn)？（1）轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本最低；缺點(diǎn)是效率最低，且越到低速時(shí)效率越低。（2）轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)是效率高，缺點(diǎn)是要增加一些設(shè)備（3）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)：優(yōu)缺點(diǎn)是無(wú)論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，效率更高，缺點(diǎn)是應(yīng)用場(chǎng)合有限，設(shè)備成本最高1 試分析基頻以下幾種電壓頻率協(xié)調(diào)控制方式的特性。（1）恒壓頻比（Vs/W1=恒值）控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本行是平行下移，硬度也比較好，能夠滿(mǎn)足一般的調(diào)速要求，但低速大載能力有限，須對(duì)定子壓降實(shí)行補(bǔ)償（2）恒Eg/W1控制是通常對(duì)恒壓頻比控制實(shí)現(xiàn)電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到Fm=恒值，從而改善了低速性能，但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。（3）恒Er/W1控制可以得到和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通Fm恒定進(jìn)行控制即的Er/W=恒值，在動(dòng)態(tài)中也盡可能保持Fm恒定是矢量控制系統(tǒng)所追求的目標(biāo)，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜。3 試述PWM變壓變頻器的應(yīng)用及其特點(diǎn)。PWM變壓變頻器的應(yīng)用之所以如此廣泛，是由于它具有如下的一系列優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，效率高（2）調(diào)速范圍增加，穩(wěn)態(tài)性能提高（3）逆變器同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動(dòng)態(tài)響應(yīng)不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能提高。（4）采用不可控的二極管整流器，電源側(cè)功率因素較高，且不受逆變輸出電壓大小的影響。 PWM變壓變頻器常用的功率開(kāi)關(guān)器件有：P-MOSFET，IGBT，GTO和替代GTO的電壓控制器件如IGCT、IEGT等。4 試比較交-直-交變壓變頻器和交-交變壓變頻器的組成結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)。（1）兩者結(jié)構(gòu)圖P165（2）交-直-交變壓變頻器先將工頻交流電源通過(guò)整流器換成直流，再通過(guò)逆變器換成可控頻率和電壓的交流，為間接式變壓變頻器。（3）交-交變壓變頻器只有一個(gè)交換環(huán)節(jié)，把恒壓恒頻的交流電源直接變換成VVVF輸出，為直接式變壓變頻器。5 試比較電壓源型逆變器（VSI ）和電流源型逆變器（CSI）的性能。性能比較：兩類(lèi)逆變器在主電路上雖然只是濾波環(huán)節(jié)的不同，在性能上卻帶來(lái)了明顯的差異，（1）無(wú)功能量的緩沖 VSI采用大電容來(lái)緩沖無(wú)功能量，而CSI采用大電感（2）能量的回饋 CSI比VSI容易實(shí)現(xiàn)能量的回饋。（3）動(dòng)態(tài)響應(yīng) 正由于交-直-交電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的直流電壓可以迅速改變，所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較快，而電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)就慢得多。（5）應(yīng)用場(chǎng)合 電壓源型逆變器適于做多臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行時(shí)的供電電源，或單臺(tái)電機(jī)調(diào)速但不要求快速起制動(dòng)和快速減速的場(chǎng)合。電流源型逆變器的系統(tǒng)不適用于多電機(jī)傳動(dòng)，但可以滿(mǎn)足快速起制動(dòng)和可逆運(yùn)行的要求。7 試述SVPWM控制模式的特點(diǎn)。（1）逆變器得意個(gè)工作周期劃成6個(gè)扇區(qū)，為了使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)逼近圓形，每個(gè)扇區(qū)再分成若干個(gè)小區(qū)間T0，T0越短，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)越接近圓形，但T0的縮短受到功率開(kāi)關(guān)器件允許的開(kāi)關(guān)頻率的制約（2）開(kāi)關(guān)損耗較小（3）每個(gè)小區(qū)間均以零電壓矢量開(kāi)始，又儀零矢量結(jié)束（4）計(jì)算簡(jiǎn)便（5）逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，比一般的SPWM逆變器輸出電壓提高15%8下圖繪出了一種典型的數(shù)字控制通用變頻器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。試分析該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及功能。（1） 主電路由二極管整流器UR、PWM逆變器UI和中間直流電路三部分組成，一般都是電壓源型的，采用大電容C濾波，同時(shí)兼有無(wú)功功率交換的作用。（2）控制電路現(xiàn)代PWM變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數(shù)字電路，其功能主要是接受各種設(shè)定信息和指令，再根據(jù)它們的要求形成驅(qū)動(dòng)逆變器工作的PWM信號(hào)。微機(jī)芯片主要采用8位或16位的單片機(jī)，或用32位的DSP，現(xiàn)在已有應(yīng)用RISC的產(chǎn)品出現(xiàn)。10 基于動(dòng)態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)如下圖所示，試分析該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制特點(diǎn)。磁鏈模型有哪些？分別用在什么場(chǎng)合？（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)：ASR的輸出作為電磁轉(zhuǎn)矩的給定信號(hào)；設(shè)置轉(zhuǎn)矩控制內(nèi)環(huán)，它可以抑制磁鏈變化對(duì)轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)的影響，從而使轉(zhuǎn)速和磁鏈子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了近似的解耦。2）轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制器： 用滯環(huán)控制器取代通常的PI調(diào)節(jié)器。（2）控制特點(diǎn) 1）轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制采用雙位式砰-砰控制器，并在 PWM 逆變器中直接用這兩個(gè)控制信號(hào)產(chǎn)生電壓的SVPWM 波形，簡(jiǎn)化了控制器的結(jié)構(gòu)。 2）選擇定子磁鏈作為被控量，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。 3）由于采用了直接轉(zhuǎn)矩控制，在加減速或負(fù)載變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，可以獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（3）定子磁鏈電壓模型：它適合于以中、高速運(yùn)行的系統(tǒng)，轉(zhuǎn)矩模型：用于DTC11 試比較直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)與矢量控制系統(tǒng)。矢量控制系統(tǒng)特點(diǎn)：VC系統(tǒng)強(qiáng)調(diào) Te 與r的解耦，有利于分別設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速與磁鏈調(diào)節(jié)器；實(shí)行連續(xù)控制，可獲得較寬的調(diào)速范圍；但按r 定向受電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，降低了系統(tǒng)的魯棒性。 DTC系統(tǒng)特點(diǎn)：DTC系統(tǒng)則實(shí)行 Te 與s 砰-砰控制，避開(kāi)了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，簡(jiǎn)化了控制結(jié)構(gòu)；控制定子磁鏈而不是轉(zhuǎn)子磁鏈，不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響；但不可避免地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，低速性能較差，調(diào)速范圍受到限制。性能與特點(diǎn)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)矢量控制系統(tǒng)磁鏈控制定子磁鏈轉(zhuǎn)子磁鏈轉(zhuǎn)矩控制砰砰控制，有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)連續(xù)控制，比較平滑坐標(biāo)變換靜止坐標(biāo)變換較簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換較復(fù)雜轉(zhuǎn)子參數(shù)變影響無(wú)有調(diào)速范圍不夠?qū)挶容^寬1 試述電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及功能、工作原理以及調(diào)速控制原理。系統(tǒng)組成及功能：三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)M；三相不可控整流裝置VR，功能為整流；三相可孔整流裝置VI，功能為可提供可調(diào)的直流電壓Vi作為電機(jī)調(diào)速所需的附加直流電動(dòng)勢(shì)，還可將經(jīng)VR整流輸出的轉(zhuǎn)差功率逆變