交流調(diào)速試題庫

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系統(tǒng)得以實現(xiàn)，特別是大規(guī)模集成電路和計算機控制的實現(xiàn)，高性能交流調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生。2交流拖動控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域有3個方面，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)，又稱磁場定向控制技術(shù)，通過坐標(biāo)變換把交流電機的定子電流分解成轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量，用來控制電動機的轉(zhuǎn)矩和磁通，可獲得高動態(tài)性能。5交流電機調(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按電動機能量轉(zhuǎn)換類型分類，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按電動機調(diào)速方法分類，常見的交流調(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、繞線電機串級調(diào)速或雙饋電機調(diào)速、變極對數(shù)調(diào)速、變壓變頻調(diào)速等8按照交流異步電機的原理，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率可分為兩部分，一部分是拖動負載的有效功率，稱作機械功率；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)子磁極位置的檢測信號，來控制變壓變頻裝置，類似于直流電機中的電刷和換向器的作用，均又稱作無換向器點擊調(diào)速或無刷直流電機調(diào)速11異步電機等效電路的參數(shù)不變時，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械特性，從而調(diào)節(jié)定負載轉(zhuǎn)速13為了能在恒轉(zhuǎn)矩負載下擴大調(diào)速范圍，常采用交流力矩電機，它要求電動機轉(zhuǎn)子有較高的電阻值，特點是.（為了能在恒轉(zhuǎn)矩負載下擴大調(diào)速范圍，并使電機能在較低轉(zhuǎn)速下運行而不致過熱，就要求電機轉(zhuǎn)子有較高的電阻值，這樣的電機在帶恒轉(zhuǎn)矩負載時的電壓調(diào)速范圍增大了，堵轉(zhuǎn)工作也不致燒壞電機，這種電機又叫做交流力矩電機）14力矩電機的優(yōu)點是.缺點是機械特性變軟，改進方法采用.反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)（采用普通異步電機的變電壓調(diào)速時，調(diào)速范圍很窄，采用高轉(zhuǎn)子電阻的力矩電機可以增大調(diào)速范圍，但機械特性又變軟，因而當(dāng)負載變話時靜差率很大，為解決這個矛盾，對于恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)負載，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)分降壓起動方法有星-三角（y-）起動、定子串電阻或電抗起動、自藕變壓器（又稱起動補償器）降壓起動第六章填空題2 在進行電機調(diào)速時，常須考慮的一個重要因素是：希望保持電機中每極磁通量 Fm 為額定值不變。如果磁通太弱，沒有充分利用電機的鐵心，是一種浪費；如果過分增大磁通，又會使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過大的勵磁電流，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機。3 在交流異步電機中，磁通 Fm 由定子和轉(zhuǎn)子磁動勢合成產(chǎn)生。 4 如果電機在不同轉(zhuǎn)速時所帶的負載都能使電流達到額定值，即都能在允許溫升下長期運行，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁場變化，按照電力拖動原理，在基頻以下，磁通恒定時轉(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，由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁通勢必減弱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的減小，但轉(zhuǎn)速升高了，可以認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。對于機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，將使機械特性受到扭曲，并增加電機中的損耗。因此在設(shè)計變頻裝置時，應(yīng)盡量減少輸出電壓中的諧波。 6 在變頻調(diào)速時，保持異步電機定子電流的幅值恒定，叫作恒流控制，電流幅值恒定是通過帶PI調(diào)節(jié)器的電流閉環(huán)控制實現(xiàn)的，這種系統(tǒng)不僅安全可靠而且具有良好的動靜態(tài)性能。7 對于異步電機的變壓變頻調(diào)速，必須具備能夠同時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VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）裝置。9 近年來出現(xiàn)了一種采用全控型開關(guān)器件的矩陣式交-交變壓變頻器，類似于 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，以獲得第四象限運行，但當(dāng)輸出電壓必須為正弦波時，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，兩種類型的實際區(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，有時簡稱電壓型逆變器。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)于一個恒流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，或簡稱電流型逆變器。 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。由電力電子開關(guān)器件組成的三相逆變器主電路中，控制各開關(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，控制一個開關(guān)器件關(guān)斷，同時使另一個器件導(dǎo)通，就實現(xiàn)了兩個器件之間的換流。17根據(jù)載波和信號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，以滿足交流電機的需要。20電流滯環(huán)跟蹤控制方法的精度高，響應(yīng)快，且易于實現(xiàn)。但受功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的限制，僅在電機堵轉(zhuǎn)且在給定電流峰值處才發(fā)揮出最高開關(guān)頻率，在其他情況下，器件的允許開關(guān)頻率都未得到充分利用。為了克服這個缺點，可以采用具有恒定開關(guān)頻率的電流控制器，或者在局部范圍內(nèi)限制開關(guān)頻率，但這樣對電流波形都會產(chǎn)生影響。21交流電動機需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動機空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生恒定的（電磁轉(zhuǎn)矩）。24 總起來說，異步電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。26 不同電機模型彼此等效的原則是：在不同坐標(biāo)下所產(chǎn)生的（磁動勢）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，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)系的突出特點是，當(dāng)三相ABC坐標(biāo)系中的電壓和電流是交流正弦波時，變換到dq坐標(biāo)系上就成為直流。 29 要實現(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，以供磁鏈反饋和除法環(huán)節(jié)的需要。開始提出矢量控制系統(tǒng)時，曾嘗試直接檢測磁鏈的方法，一種是在電機槽內(nèi)埋設(shè)探測線圈，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，直接檢測應(yīng)該比較準(zhǔn)確，但實際上這樣做都會遇到不少工藝和技術(shù)問題，而且由于齒槽影響，使檢測信號中含有較大的脈動分量，越到低速時影響越嚴重。因此，現(xiàn)在實用的系統(tǒng)中，多采用間接計算的方法，即利用容易測得的電壓、電流或轉(zhuǎn)速等信號，利用轉(zhuǎn)子磁鏈模型，實時計算磁鏈的幅值與相位。30 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡稱 DTC ( Direct Torque Control) 系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展起來的另一種高動態(tài)性能的交流電動機變壓變頻調(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)子異步電機的（定子）繞組與交流電網(wǎng)連接，（轉(zhuǎn)子）繞組與其他含（電動勢）的電路相連接，使它們可以進行（電功率）的相互傳遞。2 在雙饋調(diào)速工作時，除了電機定子側(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（電動勢 ）相連，從電路拓撲結(jié)構(gòu)上看，可認為是在轉(zhuǎn)子繞組回路中附加一個（交流電動勢）。3 在雙饋調(diào)速工作時，由于轉(zhuǎn)子電動勢與電流的頻率隨轉(zhuǎn)速變化，因此必須通過功率變換單元（Power Converter UnitCU）對不同頻率的（電功率）進行電能變換。對于雙饋系統(tǒng)來說，CU應(yīng)該由（雙向變頻器）構(gòu)成，以實現(xiàn)功率的雙向傳遞。5 在異步電機轉(zhuǎn)子回路中附加交流電動勢調(diào)速的關(guān)鍵就是在（轉(zhuǎn)子）側(cè)串入一個可（變頻）、可（變幅）的電壓。對于只用于次同步電動狀態(tài)的情況來說，比較方便的辦法是將（轉(zhuǎn)子電壓）電壓先整流成直流電壓，然后再引入一個附加的（直流）電動勢，控制其幅值，就可以調(diào)節(jié)異步電動機的（轉(zhuǎn)速）。 6 串級調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)與系統(tǒng)所用的（異步電動機、不可控整流器和逆變器）三大部分有關(guān)。8 串級調(diào)速裝置是指整個串級調(diào)速系統(tǒng)中除異步電動機以外為實現(xiàn)串級調(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 串級調(diào)速系統(tǒng)的起動方式通常有（間接起動和直接起動兩種。10 串級調(diào)速系統(tǒng)是依靠逆變器提供（附加電動勢）而工作的，為了使系統(tǒng)工作正常，對系統(tǒng)的起動與停車控制必須有合理的措施予以保證?？偟脑瓌t是在起動時必須使逆變器先電機而接上電網(wǎng)，停車時則比電機后脫離電網(wǎng)，以防止逆變器（交流側(cè)）斷電，使（晶閘管）無法關(guān)斷，造成逆變器的（短路）事故。12 串級調(diào)速系統(tǒng)的直接起動又稱串級調(diào)速方式起動。在起動控制時讓（逆變器）先于電動機接通交流電網(wǎng)，然后使電動機的定子與交流電網(wǎng)接通，此時轉(zhuǎn)子呈（開路）狀態(tài)，可防止因電動機起動時的合閘過電壓通過轉(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)是用電動機本身軸上所帶轉(zhuǎn)子位置檢測器或電動機反電動勢波形提供的轉(zhuǎn)子位置信號來控制變壓變頻裝置換相時刻的系統(tǒng)。 5 轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的同步電動機群調(diào)速系統(tǒng)，是一種最簡單的他控變頻調(diào)速系統(tǒng)，多用于化紡工業(yè)小容量多電動機拖動系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)采用多臺永磁或磁阻同步電動機并聯(lián)接在公共的變頻器上，由統(tǒng)一的頻率給定信號同時調(diào)節(jié)各臺電動機的轉(zhuǎn)速。6 大型同步電動機轉(zhuǎn)子上一般都具有勵磁繞組，通過滑環(huán)由直流勵磁電源供電，或者由交流勵磁發(fā)電機經(jīng)過隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的整流器供電。對于經(jīng)常在高速運行的機械設(shè)備，定子常用交-直-交電流型變壓變頻器供電，其電機側(cè)變換器（即逆變器）比給異步電動機供電時更簡單，可以省去強迫換流電路，而利用同步電動機定子中的感應(yīng)電動勢的波形實現(xiàn)換相，這樣的逆變器稱作負載換流逆變器（Load-commutated Inverter，簡稱LCI）。7 為了獲得高動態(tài)性能，同步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)也可以采用矢量控制，其基本原理和異步電動機矢量控制相似，是通過坐標(biāo)變換，把同步電動機等效成直流電動機，再模仿直流電動機的控制方法進行控制。 9 在同步電動機中，除轉(zhuǎn)子直流勵磁外，定子磁動勢還產(chǎn)生電樞反應(yīng)，直流勵磁與電樞反應(yīng)合成起來產(chǎn)生電樞反應(yīng)，其在定子中感應(yīng)的電動勢與外加電壓基本平衡。10 自控變頻同步電動機在其開發(fā)與發(fā)展的過程中，可以分為三類，分別是無換向器電動機； 三相正弦波永磁同步電動機（輸入正弦波電流時）；梯形永磁波電動機（采用方波電流時）。11 永磁電動機控制系統(tǒng)的優(yōu)點是：采用永磁材料磁極，容量相同時電機的體積小、重量輕；轉(zhuǎn)子沒有銅損和鐵損，又沒有滑環(huán)和電刷的摩擦損耗，運行效率高；轉(zhuǎn)動慣量小，允許脈沖轉(zhuǎn)矩大，可獲得較高的加速度，動態(tài)性能好；結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠。 12 永磁無刷直流電動機的轉(zhuǎn)子磁極采用瓦形磁鋼，經(jīng)專門的磁路設(shè)計，可獲得梯形波的氣隙磁場，定子采用集中整距繞組，因而感應(yīng)的電動勢也是梯形波的。14 梯形波永磁同步電動機（即無刷直流電動機）的轉(zhuǎn)矩與電流Ip成正比，和一般的直流電動機相當(dāng)，其控制系統(tǒng)也和直流調(diào)速系統(tǒng)一樣，無論是開環(huán)還是閉環(huán)系統(tǒng)，都必須具備轉(zhuǎn)子位置監(jiān)測、發(fā)出換相信號、調(diào)速時對直流電壓的PWM控制等功能。15 正弦波永磁同步電動機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)電動勢具有正弦波形，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機一般沒有阻尼繞組，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，無須再采用任何計算磁鏈的模型。 2 如下圖所示為轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的同步電動機群調(diào)速系統(tǒng)，是一種最簡單的他控變頻調(diào)速系統(tǒng)，多用于化紡工業(yè)小容量多電動機拖動系統(tǒng)中。試述該系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及控制特點。（1）系統(tǒng)組成：多臺永磁或磁阻同步電動機并聯(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 f * 同時調(diào)節(jié)各臺電動機的轉(zhuǎn)速。（2）控制特點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，只需一臺變頻器供電，成本低廉。由于采用開環(huán)調(diào)速方式，系統(tǒng)存在一個明顯的缺點，就是轉(zhuǎn)子振蕩和失步問題并未解決，因此各臺同步電動機的負載不能太大。3如下圖所示為由交-直-交電流型負載換流變壓變頻器供電的同步電動機調(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、負載換流控制和勵磁電流控制，F(xiàn)BS是測速反饋環(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） 換流問題：低速時同步電動機感應(yīng)電動勢不夠大，不足以保證可靠換流；當(dāng)電機靜止時，感應(yīng)電動勢為零，根本就無法換流。（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機轉(zhuǎn)速升到額定值的 3%5%，然后再切換到負載電動勢換流。 4 如下圖所示為自控變頻同步電動機調(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。（1）轉(zhuǎn)子位置檢測器 BQ發(fā)出的信號控制變壓變頻裝置的逆變器 U I 換流，從而改變同步電動機的供電頻率，保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與供電頻率同步。調(diào)速時則由外部信號或脈寬調(diào)制（PWM）控制 UI 的輸入直流電壓。 （2）從電動機本身看，它是一臺同步電動機，但是如果把它和逆變器 UI、轉(zhuǎn)子位置檢測器 BQ 合起來看，就象是一臺直流電動機。6 提高負載換向同步電動機的過載能力有哪些方法？要求不高時可采用開環(huán)調(diào)速。對于動態(tài)性能要求較高的負載，可采用轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。二、簡答題1試述異步發(fā)電機閉環(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。測速反饋環(huán)節(jié)：反饋濾波作用。3按電動機的能量轉(zhuǎn)換類型分類，可把異步電動機的調(diào)速系統(tǒng)分為三類，總結(jié)他們的優(yōu)缺點？（1）轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)：優(yōu)點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本最低；缺點是效率最低，且越到低速時效率越低。（2）轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)：優(yōu)點是效率高，缺點是要增加一些設(shè)備（3）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)：優(yōu)缺點是無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，效率更高，缺點是應(yīng)用場合有限，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）控制最容易實現(xiàn)，它的變頻機械特性基本行是平行下移，硬度也比較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速大載能力有限，須對定子壓降實行補償（2）恒Eg/W1控制是通常對恒壓頻比控制實現(xiàn)電壓補償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時達到Fm=恒值，從而改善了低速性能，但機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電動機一樣的線性機械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通Fm恒定進行控制即的Er/W=恒值，在動態(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)然實現(xiàn)起來比較復(fù)雜。3 試述PWM變壓變頻器的應(yīng)用及其特點。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：（1）結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動電路簡單，效率高（2）調(diào)速范圍增加，穩(wěn)態(tài)性能提高（3）逆變器同時實現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動態(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。（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整流器換成直流，再通過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，在性能上卻帶來了明顯的差異，（1）無功能量的緩沖 VSI采用大電容來緩沖無功能量，而CSI采用大電感（2）能量的回饋 CSI比VSI容易實現(xiàn)能量的回饋。（3）動態(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)的動態(tài)響應(yīng)就慢得多。（5）應(yīng)用場合 電壓源型逆變器適于做多臺電機同步運行時的供電電源，或單臺電機調(diào)速但不要求快速起制動和快速減速的場合。電流源型逆變器的系統(tǒng)不適用于多電機傳動，但可以滿足快速起制動和可逆運行的要求。7 試述SVPWM控制模式的特點。（1）逆變器得意個工作周期劃成6個扇區(qū)，為了使電動機旋轉(zhuǎn)磁場逼近圓形，每個扇區(qū)再分成若干個小區(qū)間T0，T0越短，旋轉(zhuǎn)磁場越接近圓形，但T0的縮短受到功率開關(guān)器件允許的開關(guān)頻率的制約（2）開關(guān)損耗較?。?）每個小區(qū)間均以零電壓矢量開始，又儀零矢量結(jié)束（4）計算簡便（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-異步電動機調(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，同時兼有無功功率交換的作用。（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)動逆變器工作的PWM信號。微機芯片主要采用8位或16位的單片機，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)特點和控制特點。磁鏈模型有哪些？分別用在什么場合？（1）結(jié)構(gòu)特點：1）轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)：ASR的輸出作為電磁轉(zhuǎn)矩的給定信號；設(shè)置轉(zhuǎn)矩控制內(nèi)環(huán)，它可以抑制磁鏈變化對轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)的影響，從而使轉(zhuǎn)速和磁鏈子系統(tǒng)實現(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 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控制信號產(chǎn)生電壓的SVPWM 波形，簡化了控制器的結(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，在加減速或負載變化的動態(tài)過程中，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：VC系統(tǒng)強調(diào) Te 與r的解耦，有利于分別設(shè)計轉(zhuǎn)速與磁鏈調(diào)節(jié)器；實行連續(xù)控制，可獲得較寬的調(diào)速范圍；但按r 定向受電動機轉(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：DTC系統(tǒng)則實行 Te 與s 砰-砰控制，避開了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，簡化了控制結(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，低速性能較差，調(diào)速范圍受到限制。性能與特點直接轉(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)矩脈動連續(xù)控制，比較平滑坐標(biāo)變換靜止坐標(biāo)變換較簡單旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換較復(fù)雜轉(zhuǎn)子參數(shù)變影響無有調(diào)速范圍不夠?qū)挶容^寬1 試述電氣串級調(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)子異步電動機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作為電機調(diào)速所需的附加直流電動勢，還可將經(jīng)VR整流輸出的轉(zhuǎn)差功率逆變