《交流调速》课程综合复习资料

一、交流选择题

若一台三相感应电动机在额定电压下运行，调速突然发现转速变慢了（假设电机没坏），综合资料此时定子电流（增大）。复习

A、交流不变；B、调速减小；C、综合资料未知；D、复习增大

（恒转子磁通控制）控制可以得到和直流他励电机一样的交流线性机械特性。

A、调速恒压频比控制；B、综合资料恒气隙磁通；C、复习恒转子磁通控制；D、交流恒定子磁通控制

三相逆变器系统中，调速提高直流母线电压利用率的综合资料典型方法有（三次谐波注入SPWM和SVPWM）。

A、三次谐波注入SPWM；B、SVPWM；C、A和B；D、A或B。

转差频率控制的基本概念是控制（转差频率）就代表控制转矩。

A、转差频率；B、转差功率；C、转差；D、频率

分析异步电动机的机械特性时，忽略了（铁损和励磁电流）。

A、空间和时间谐波；B、磁饱和；C、铁损和励磁电流；D、以上都是

基频以上变频调速时，定子电压（）。

A、不变；B、增大；C、减小；D、不定

采用三次谐波注入SPWM，直流母线电压利用率（不可以）无限地升高。

A、不可以；B、可以；C、不确定；D、无关于

转差频率控制规律中，转矩与转差频率成正比的条件是（气隙磁通）不变。

A、定子磁通；B、转子磁通；C、全磁通；D、气隙磁通

根据尽量少的励磁电流产生足够的磁通的原则，电机额定运行时的磁通选在电机磁化曲线的（膝点）附近最合适。

A、零点；B、膝点；C、原点；D、拐点。

PWM变压变频器的不足包括（输入电流的谐波含量大；功率不能双向流动；直流侧能量无法回馈）。

A、输入电流的谐波含量大；B、功率不能双向流动；C、直流侧能量无法回馈；D、以上都是。

SHEPWM指的是（特定谐波消去法）。

A、三次谐波注入法；B、特定谐波消去法；C、电压空间矢量调制；D、电流滞环跟踪法

基频以上，转速升高时转矩降低，属于（恒功率调速）。

A、恒功率调速；B、恒转矩调速；C、恒电压调速；D、恒电流调速。

PWM变压变频器常用的功率开关器件有（MOSFET；IGBT；IGCT；）。

A、MOSFET；B、IGBT；C、IGCT；D、以上都是。

IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

集成门极换流晶闸管IGCT（IntegratedGate-CommutatedThyristor，集成门极换流晶闸管IGCT将IGBT与GTO的优点结合起来，其容量与GTO相当，但开关速度比GTO快10倍，而且可以省去GTO应用是庞大而复杂的缓冲电路，只不过其所需的驱动功率仍然很大。目前，IGCT正在与IGBT以及其他新型器件激烈竞争，试图最终取代GTO在大功率场合的位置。

死区期间，逆变器的输出电压与（电流流向）有关。

A、电流大小；B、电压大小；C、电压方向；D、电流流向。

矢量控制系统基本思想是通过（坐标变换），在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，将三相异步电动机得到等效的直流电动机模型。

A、正交变换；B、坐标变换；C、dq变换；D、αβ变换

二、简答分析题

简述异步电动机变压变频调速的基本控制方式，说明基频以下和基频以上，定子电压、电源频率、气隙磁场的变化规律。

答：基频以下，属于“恒转矩调速”；基频以上，属于“恒功率调速”。基频以下：恒定，与同时增大或同时减小，低频时适当提高定子电压，近似补偿定子阻抗压降；基频以上：频率从向上升高，因为定子电压，最多只能保持，频率升高，定子电压保持不变，气隙磁通减少，转速升高。

异步电动机变频调速时，为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保持电压恒定？基频以下和基频以上通常分别属于恒功率还是恒转矩调速方式？

答：在基频以下时，应保持气隙磁通不变，即保持压频比不变，即采用恒压频比控制；而在基频以上时，受绕组绝缘耐压和磁路饱和的限制，电压不能随之升高，故保持电压恒定。

在基频以下，属于“恒转矩调速”方式；在基频以上，属于近似的“恒功率调速”方式。

什么是矢量控制系统VCS？

答：将异步电动机经过坐标变换可以等效成直流电动机，那么，模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过坐标反变换，就能够控制异步电动机。由于进行坐标变换的是电流（代表磁动势）的空间矢量，所以这样通过坐标变换的控制系统就叫做矢量控制系统VCS（VectorControlSystem）矢量变换控制系统TCS(Trans-vectorControlSystem)。

转速闭环转差频率控制的变频调速系统能够仿照直流电动机双闭环系统进行控制，但是其动静态性能却不能完全达到直流双闭环系统的水平，这是为什么？

答：（1）转差频率控制系统是基于异步电动机稳态模型的，所谓的“保持磁通Fm恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立。在动态中Fm难以保持磁通恒定，这将影响到系统的动态性能。

（2）Us=f（w1,Is）函数关系中只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。

基频以下调速可以是变频器交流输入电压、恒定子磁通的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较它们的优缺点。

答：恒压频比控制：恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。在对于相同的电磁转矩，角频率越大，速降落越大，机械特性越软，与直流电动机弱磁调速相似。在基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点，但负载变化时定子压降不同，将导致磁通改变，因此需采用定子电压补偿控制。根据定子电流的大小改变定子电压，以保持磁通恒定。

恒定子磁通：虽然改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。频率变化时，恒定子磁通控制的临界转矩恒定不变。恒定子磁通控制的临界转差率大于恒压频比控制方式。恒定子磁通控制的临界转矩也大于恒压频比控制方式。控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。

PWM变压变频器的优点是什么？

答：1）在主电路整流和逆变两个单元中，只有逆变单元可控，通过它同时调节电压和频率，结构简单。采用全控型的功率开关器件，只通过驱动电压脉冲进行控制，电路也简单，效率高。

2）输出电压波形虽是一系列的PWM波，但由于采用了恰当的PWM调制技术，正弦基波的比重较大，影响电机运行的低次谐波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提高了系统的调速范围和稳态性能。

3）逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响，系统的动态性能也得以提高。

4）采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因数较高，且不受逆变输出电压大小的影响。

转差频率控制系统的控制规律是什么？

答：转差频率控制系统的控制规律是：

1）在的范围内，转矩基本上与成正比，条件是气隙磁通不变。

2）在不同的定子电流值时，按函数关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁恒定。

变频器的过载保护功能设置需注意哪些问题？

答：变频器容量大而电机小的，应根据电机的容量设定保护值。低速运行时，电机散热条件差，允许的持续电流减少，保护值应减少。变频器带多台电机，应根据多台电机的容量和进行保护值设定，且在每台电机上要装有过载保护装置。

三、计算题

一台4极异步电动机，额定频率为50Hz/60Hz，额定转差率为0.额定功率为5.5kW。在实现变频调速时，其基本频率（与最大输出电压对应的频率）如何设置？并计算50Hz/60Hz时的额定转速及额定转矩。

解：（1）选择50Hz，即工作频率为50Hz；变频器输出线电压为380V，，。

（2）选择60Hz，即工作频率为60Hz；变频器输出线电压为380V，当f=50Hz时，变频器的输出线电压为316V，，。

已知一台异步电动机参数如下：，，，，电枢绕组电阻，。定子漏抗，，励磁电感，励磁电阻，试计算：

1）在方式控制下，时的。

2）在时，方式控制下的。

解：1）方式下，，

相电压

2）在时，方式控制下，，为2对磁极电动机。则

试分析推导两相静止坐标和两相旋转坐标的相互转换矩阵。

解：

一台三相笼型异步电动机的铭牌数据为：额定线电压UN=380V，额定转速nN=960r/min，额定频率fN=50Hz，定子绕组为Y联接。由实验测得定子电阻Rs=0.35Ω，定子漏感Lls=0.006H，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感Lm=0.26H，转子电阻Rr′=0.5Ω，转子漏感Llr′=0.007H，转子参数已折算到定子侧，忽略铁芯损耗。若定子每相绕组匝数Ns=1定子基波绕组系数kNs=0.定子电压和频率均为额定值。求：考虑定子漏阻抗，在理想空载和额定负载时的Fm和Eg。