變頻技術(shù)原理與應(yīng)用

1、變頻技術(shù)原理與應(yīng)用復(fù)習(xí)要點1、什么是變頻技術(shù) o變頻技術(shù)， 簡單的說就是把直流電逆變成為不同頻率的交流電， 或是把交流變成直流再逆 變成不同頻率的交流， 或是把直流變成交流再把交流變成直流 在這些變化過程中， 一般只 是頻率發(fā)生變化?，F(xiàn)在人們常說的變頻技術(shù)主要是指交流變頻調(diào)速技術(shù)， 它是將工頻交流電通過不同的技術(shù) 手段變換成不同頻率的交流電。2、變頻技術(shù)的類型有哪幾種？變頻技術(shù)主要有以下幾種類型：1）交一直變頻技術(shù)（即整流技術(shù)） 。它通過二極管整流、二極管續(xù)流或晶閘管、功率晶體 管可控整流實觀交一直流轉(zhuǎn)換。2）直一直變頻技術(shù)（即斬波技術(shù)） 。它通過改變功率半導(dǎo)體器件的通斷時間，即改變脈沖 的頻

2、率（定寬變頻） ，或改變脈沖的寬度（定頻調(diào)寬） ，從而達到調(diào)節(jié)直流平均電壓的目的。3）直一交變頻技術(shù)（即逆變技術(shù)） 。振蕩器利用電子放大器件將直流電變成不同頻率的交 流電（甚至電磁波） 。逆變器則利用功率開關(guān)將直流電變成不同頻率的交流電。4）交一交變頻技術(shù)（即移相技術(shù)） 。它通過控制功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通與關(guān)斷時間，實現(xiàn) 交流無觸點開關(guān)、調(diào)壓、調(diào)光、調(diào)速等目的。3、使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？ 當(dāng)門極電流 IG=O 時，如果在品閘管兩端施加正向電壓，則 J2 結(jié)處于反偏，晶閘管處 于正向阻斷狀態(tài)。 如果正向電壓超過臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓 Ubo 時，則漏電流急劇增大，晶閘管導(dǎo)通。 導(dǎo)通期間，如果門

3、極電流為零，并且陽極電流降到維持電流IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)4、什么是品閘管的浪涌電流？浪涌電流 ITSM 是一種由于電路異常情況 （如故障） 引起的并使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重 復(fù)性最大正向過載電流 浪涌電流有上下限兩個級， 這些不重復(fù)電流定額用來設(shè)計保護電路。5、什么是 GTO 的電流關(guān)斷增益？最大可關(guān)斷陽極電流 IATO和門極負電流最大值 IGM之比被稱為電流關(guān)斷增益一般3 Of只有5左右。3 off是 GTO的一個重要參數(shù)，其值愈大，說明門極電流對陽極電流的控制能 力愈強。6、試說明 GTR 三種緩沖電路的特點？RC 緩沖電路較簡單，它對關(guān)斷時集電極發(fā)射極間電壓上升有抑制作用

4、，適用于小容量的GTR （電流10A以下）。R-C_VD 緩沖電路增加了緩沖二極管 VD2 ，可以用于大容量的 GTRo 但緩沖電路的電 阻較大，不適合用于高頻開關(guān)電路。阻止放電型 R-C-VD 緩沖電路，常用于大容量 GTR 和高頻開關(guān)電路緩沖器 a 最大的優(yōu) 點是緩沖產(chǎn)生的損耗小7、簡述功率 bAOSFET 的特性。功率場效應(yīng)管是用柵極電壓來控制漏極電流的， 因此同雙極型晶體管相比， 功率 MOSFET 具有兩個顯著的特點：一個是驅(qū)動電路簡單， 驅(qū)動功率?。毫硪粋€是開關(guān)速度快、 工作頻率 高。另外，其熱穩(wěn)定性也優(yōu)于雙極型晶體管。8、功率 MOSFET 的保護技術(shù)有哪些？ 柵源過壓保護，漏源

5、過壓保護，峰值電流保護，有效值電流保護，過熱保護和靜電保護。9，試述 IPM 的優(yōu)越性。 不易損壞： 內(nèi)藏相關(guān)的外圍電路，縮短了產(chǎn)品設(shè)計和評價時間： 不需要對功率開關(guān)元器件采取防靜電措施： 大大減少了元件數(shù)目，縮小了體積。10、串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中，二極管的作用是什么？試分析其換相過程-串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中， 二極管的作用是使換相電容與負載隔離， 防止電容充電 電荷的損失。如圖3-16C所示。VD3導(dǎo)通后，開始分流。此時電流 Id逐漸由1向VD3轉(zhuǎn)移，iA逐漸減少， iB 逐漸增加，當(dāng) Icl 全部轉(zhuǎn)移到 VD3 時， VD1 關(guān)斷。11 、什么是 PAM?PAM 是一種利用改

6、變電壓源的電壓或改變電流源的幅值來進行輸出控制的一種方式。它 在逆變器部分只控制頻率，在交流器部分控制輸出的電壓或電流。12、什么是軟開關(guān)，什么是硬開關(guān)？ 開關(guān)元件在零電壓或零電流下進行開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換， 即軟開關(guān)技術(shù)。 功率元件在大電流、 高 電壓狀態(tài)下的開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換是硬開關(guān)技術(shù)。13、試述諧振型變頻器的應(yīng)用意義。諧振型變頻是利用諧振原理使 PWM 逆變器的開關(guān)元件在零電壓或零電流下進行開關(guān)狀 態(tài)轉(zhuǎn)換，即軟開關(guān)技術(shù)。 在諧振型變頻中，由于各功率器件的開關(guān)損耗近似為零，有效地防止了電磁干擾，大大提高了器件的工作頻率，且減少了裝置的體積和重量。14、什么是 PWM?PWM 是脈寬調(diào)制技術(shù)的簡稱。 P

7、WM 控制方式就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進行控制， 使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波 形。也就是在輸出波形的半個周期中產(chǎn)生多個脈沖， 使各脈沖的等值電壓為正弦波狀， 所獲 得的輸出平滑且低次諧波少。 按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制， 既可改變逆變電路輸 出電壓的大小，也可以改變輸出頻率。15、什么叫異步調(diào)制？什么叫同步調(diào)制？兩者各有什么特點？在該調(diào)制方式中， 調(diào)制信號頻率 fr 變化時，通常保持載波頻率fC 固定不變，因而載波比N 是變化的這樣，在載波信號和調(diào)制信號不保持同步關(guān)系的調(diào)制方式稱為異步調(diào)制方式。調(diào)制信號的半個周期內(nèi)，輸出脈沖的個數(shù)

8、不固定， 脈沖相位也不固定， 正負半周期的脈沖不 對稱，同時，半周期內(nèi)前后 1/4 周期的脈沖也不對稱。載波比 N 等于常數(shù)，并在變頻時使載波信號和調(diào)制信號保持同步的調(diào)制方式稱為同步 調(diào)制方式。在該調(diào)制方式中，調(diào)制信號頻率變化時載波比N 不變。調(diào)制信號半個周期內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的。16、什么是 SPWM 波形的規(guī)則取樣法？與自然取樣法相比，規(guī)則取樣法有什么優(yōu)缺點？規(guī)則取樣法就是用 uR和u近似交點A和B代替實際的交點 A和B。用以確定SPWM 脈沖信號的。自然取樣法雖然可以較準確地確定u和uR的交點，但計算工作量較大，特別是當(dāng)變頻范圍較大時。 規(guī)則取樣法雖然有一定的誤差，

9、 但卻大大減小了計算工作量。17、PWM 逆變器消除諧波的一般方法是什么？有兩電平 PWM 逆變器消除諧波和三電平 PWM 逆變器消除諧波兩種方法。18、 用霍爾傳感器測取電壓和電阻反饋信號的優(yōu)點有哪些7對于直流及非正弦的交流電壓和電流信號的隔離傳送， 最好的方法是采用霍爾電壓和電 流傳感器?；魻杺鞲衅鞑粌H可實現(xiàn)被測電路與反饋電路的有效隔離，還具有以下一些優(yōu)點： 可以測量任意波形的電壓和電流信號，且頻帶寬； 線性好，測量區(qū)間寬，測量精度高： 響應(yīng)速度快： 過載能力強，使用安全。19、試述交一交變頻的主要特點。交 -交變頻電路是不通過中間直流環(huán)節(jié)，而把電網(wǎng)固定頻率的交流電直接變換成不同頻率 的交

10、流電的變頻電路。其特點為： 因為是直接變換，沒有中間環(huán)節(jié)，所以比一般的變頻器效率要高： 由于其交流輸出電壓是直接由交流輸入電壓波的某些部分包絡(luò)所構(gòu)成，因而其輸出頻率比輸入交流電源的頻率低得多，輸出波形較好； 由于變頻器按電網(wǎng)電壓過零自然換相，故可采用普通晶閘管： 所用晶閘管元件數(shù)量較多，相對投入較大； 因受電網(wǎng)頻率限制，通常輸出電壓的頻率較低，為電網(wǎng)頻率的三分之一左右： 功率因數(shù)較低，特別是在低速運行時更低，需要適當(dāng)補償。20、交一一交變頻電路的運行方式有哪些？各有何優(yōu)缺點？ 運行方式主要有無環(huán)流運行方式、自然環(huán)流運行方式和局部環(huán)流運行方式。 無環(huán)流運行方式的優(yōu)點有系統(tǒng)簡單， 成本較低。 缺點

11、是不允許兩組整流器同時獲得觸發(fā)脈沖而形成環(huán)流， 因為環(huán)流的出現(xiàn)將造成電源短路。 因此， 必須等到一組整流器的電流完全消 失后， 另一組整流器才能導(dǎo)通。 而且切換延時較長。通常，其輸出電壓的最高頻率只是電網(wǎng) 頻率的三分之一或更低。自然環(huán)流運行方式除有環(huán)流外，還存在著環(huán)流電抗器在交流輸出電流作用下引起的“自感應(yīng)環(huán)流 ”，從而加重了整流器負擔(dān)。因此，完全不加控制的自然環(huán)流運行方式只能用于特定 的場合。局部環(huán)流運行方式把無環(huán)流運行方式和有環(huán)流運行方式相結(jié)合，即在負載電流有可能不連續(xù)時以有環(huán)流方式工作， 而在負載電流連續(xù)時以無環(huán)流方式工作。 它既可使控制簡化， 運行 穩(wěn)定，改善輸出電壓波形的畸變，又不至

12、于使環(huán)流過大。21、正；玄波交一交變頻器的控制有哪兩種？各有何特點？正弦波交 -交變頻器的控制也有電壓控制型和電流控制型兩種。電壓型變頻器的輸出是電 壓，其輸出電壓跟隨給定信號變化，受負載電流變化影響小。電流型變頻器的輸出是電流， 其輸出電流跟隨給定信號變化，受負載電壓變化影響小。22、簡述變頻器的基本概念。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)制造的一種靜止的頻率交換器， 它是利用半導(dǎo)體器件的通斷作用將 頻率固定（通常為工頻 50Hz）的交流電（三相或單相）變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電的電能 控制裝置。23、簡述變頻器的分類。1）按變換環(huán)節(jié)分為交一交變頻器和交一直一交變頻器：2）按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分為電流型變

13、頻器和電壓型變頻器；3）按工作原理分為 U/f 控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器、矢量控制變頻器和直接轉(zhuǎn)矩控 制變頻器：4）按用途分為通用變頻器、高性能專用變頻器和高頻變頻器。24、簡述開環(huán)速度控制和閉環(huán)速度控制。如果籠型電機的電壓、 頻率一定， 因負載變化引起的速度變化是非常小的。 額定轉(zhuǎn)矩下的 轉(zhuǎn)差率決定子電機的轉(zhuǎn)矩特性， 轉(zhuǎn)差率大約為 1%5%。對于平方轉(zhuǎn)矩負載 （如風(fēng)機、 泵等）， 并不太要求快速響應(yīng)，常用開環(huán)控制。為了補償電機速度的變化， 將可以檢測出的物理量作為電氣信號負反饋到變頻器的控制回 路，這種控制方式稱為閉環(huán)控制。 速度反饋控制方式是以速度為控制對象的閉環(huán)控制，用于造紙機、風(fēng)

14、機泵類機械、 機床等要求速度精度高的場合，但需要裝設(shè)傳感器，以便用電量檢測出電機速度。25，張力控制的特點有哪些？張力控制根據(jù)用途有各種方式，其特點有：1）采用轉(zhuǎn)矩電流控制的張力控制；2）采用拉延的張力控制；3）采用調(diào)節(jié)輥的張力控制；4）采用張力檢測器的張力控制。一般張力控制多以轉(zhuǎn)矩控制為基礎(chǔ)，而其他控制對象多以速度控制為基礎(chǔ)。另外，不管哪一種控制方式，通常都是以滾筒與被加工物之間不產(chǎn)生滑動為前提條件。26、什么是負負載，簡述負負載系統(tǒng)變頻器的選擇要點。幾乎所有電機都是要克服來自負載的阻礙旋轉(zhuǎn)的反抗轉(zhuǎn)矩。使負載向著所要求的方向旋 轉(zhuǎn)。此時電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其方向同旋轉(zhuǎn)方向一致。反之，要求電機產(chǎn)生與其轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)矩 的負載時稱為負負載。27、變頻器接線時應(yīng)注意哪些問題？接線時應(yīng)注意以下幾點，以防接錯：輸入電源必須接到 R、S、T上，輸出電源必須接到端子U、V、W上，若錯接，會損壞變頻器。為了防止觸電、火災(zāi)等災(zāi)害和降低噪聲，必須連接接地端子。 端子和導(dǎo)線的連接應(yīng)牢靠，要使用接觸性好的壓接端子。 配完線后，耍再次檢查接線是否正確，有無漏接現(xiàn)象，端子和導(dǎo)線間是否短路或接地- 通電后，需要改接線時，即使已經(jīng)關(guān)斷電源，也應(yīng)等充電指示燈熄滅后，用萬用表確認直流電壓降到安全電