現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)復(fù)習(xí)答疑指導(dǎo)

1、現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)復(fù)習(xí)答疑指導(dǎo)第一章、概述（ 1）交流調(diào)速系統(tǒng)的分類；常用的調(diào)速方法有哪些？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)速繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速和雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速變極對(duì)數(shù)調(diào)速變壓變頻調(diào)速等（ 2）按電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換不同，可以將交流調(diào)速系統(tǒng)分成哪幾大類，常用的調(diào)速方法，又分別屬于哪類？從能量轉(zhuǎn)換的角度上看，轉(zhuǎn)差功率是否增大，是消耗掉還是得到回收，是評(píng)價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率高低的標(biāo)志。 從這點(diǎn)出發(fā)，可以把異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)分成三類：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，上述的第、三種調(diào)速方法都屬于這一類；2 ）轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng):在

2、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(guò)變流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多，上述第種調(diào)速方法屬于這一類 ;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(wú)論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率更高，上述的第、兩種調(diào)速方法屬于此類。（3 ）同步電機(jī)的調(diào)速方法有幾種？從頻率控制方式看，它可分為哪幾類？1/12同步電機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)差， 也就沒(méi)有轉(zhuǎn)差功率， 所以同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只能是轉(zhuǎn)差功率不變型（恒等于 0 ）;在同步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速方法中，從頻率控制的方式來(lái)看，可分為他控變頻調(diào)速和自控變頻調(diào)速兩類。第二章、異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)（ 1）掌握異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓

3、調(diào)速的工作原理、人為調(diào)節(jié)定子電壓時(shí)的機(jī)械特性、電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓之間關(guān)系。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式Te3pU12R2/ sR2/ s)212(Ll 1Ll 2)21( R1（ 2）分析交流調(diào)壓調(diào)速更適合風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載當(dāng)轉(zhuǎn)差率 S 一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，這說(shuō)明不同的定子電壓，可以得到不同的人為機(jī)械特性，如圖sA風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載特性DBsmC0.5U1norm0.7U1normU1normF10TLTMaxTe答：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)， 調(diào)速范圍有限。 而對(duì)于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速范圍較寬；轉(zhuǎn)差功率的損耗系數(shù)小。（3 ）畫(huà)出異步電動(dòng)機(jī)晶閘管交流調(diào)壓調(diào)速三相“ Y 型”接法的

4、主電路，并分析其工作原理，晶閘管調(diào)壓有哪幾種控制方式。2/12iaVT1aUa0uaRVT4VT3b0ubRVT6VT5cucRVT2負(fù)載晶閘管調(diào)壓有哪幾種控制方式：1 ）相位控制 2 ）整周波控制（開(kāi)關(guān)控制）第三章籠型異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)本章是整個(gè)現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)課程的重點(diǎn)部分，主要分為變壓變頻控制技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r概述；變壓變頻調(diào)速的基本控制方式；異步電動(dòng)機(jī)電壓頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的機(jī)械特性；電力電子變壓變頻器的主要類型；變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中的脈寬調(diào)制（PWM ）技術(shù)幾個(gè)部分展開(kāi)：（1 ）掌握變頻調(diào)速系統(tǒng)工作的基本原理；充分理解和把握基頻 （額定頻率）以下和基頻以上兩種情況下調(diào)頻與調(diào)壓協(xié)調(diào)控制特性；

5、掌握恒壓頻比控制的基本原理和低頻補(bǔ)償?shù)谋举|(zhì)。（2 ）學(xué)會(huì)繪制恒壓恒頻正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性并定性分析其特點(diǎn)。在采用恒壓頻比控制條件下改變定子角頻率 1 時(shí)，機(jī)械特性基本上是平行下移，要求能夠在同一坐標(biāo)下定性繪制不3/12同工作頻率時(shí)的特性曲線以及定子電壓補(bǔ)償后的特性曲線。掌握恒磁通控制（恒 Eg/1 控制）的機(jī)械特性， 掌握恒 Er/1 控制的機(jī)械特性 ;能夠正確對(duì)基頻以下三種電壓頻率協(xié)調(diào)控制方式進(jìn)行特性比較。s0c恒 Er/1控制ab恒 Eg/1控制恒 Us/1控制10Te圖不同電壓頻率協(xié)調(diào)控制方式時(shí)的機(jī)械特性在基頻以上進(jìn)一步提高角頻率，同步轉(zhuǎn)速隨之提高，由于定子電壓不同升高，機(jī)械

6、特性上移，而形狀基本不變，但最大轉(zhuǎn)矩減小，應(yīng)注意輕載使用。（3 ）電力電子變壓變頻器從整體結(jié)構(gòu)上看，可分為交- 直-交和交 - 交兩大類，其控制方式根據(jù)變壓與變頻是否同時(shí)進(jìn)行可分為脈沖幅值調(diào)制(PAM) 和脈沖寬度調(diào)制。掌握 PWM 變壓變頻器與 SCR 相幅控制變頻器相比具有的一系列優(yōu)點(diǎn)；答： 1) 在主電路整流和逆變兩個(gè)單元中，只有逆變單元可控，通過(guò)它同時(shí)調(diào)節(jié)電壓和頻率， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 采用全控型的功率開(kāi)關(guān)器件，只通過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓脈沖進(jìn)行控制，電路也簡(jiǎn)單，效率高。2）輸出電壓波形雖是一系列的 PWM 波，但由于采用了恰當(dāng)?shù)?PWM 控制技術(shù)，正弦基波的比重較大， 影響電機(jī)運(yùn)行的低次諧波受到很大的

7、抑制， 因而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。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)性能也得以提高。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。4/12掌握串聯(lián)二極管式三相逆變器的主電路結(jié)構(gòu)及其工作原理，掌握各個(gè)部件的作用。PT1T3T5C1C3RfVT1VT6D1D6D1D3C5D5Ud+13C0ABCD4D6C2D2oRfC4C6NT4T6T2圖6. 交 - 直 - 交串聯(lián)二極管式變頻器的主要功能結(jié)構(gòu)圖根據(jù)逆變器主電路直流濾波環(huán)節(jié)的不同，可分為電壓源和電流源型兩類在掌握它們?cè)谛阅苌系牟町?。在三?/p>

8、橋式逆變器中，有180 導(dǎo)通型和 120 導(dǎo)通型兩種換流方式。（4 ）掌握 PWM 調(diào)制原理，搞懂什么是載波，什么是調(diào)制波，什么是正弦波脈寬調(diào)制； 掌握規(guī)則采樣法的工作原理。 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，掌握它們各自的優(yōu)點(diǎn)、 缺點(diǎn)，而分段同步調(diào)制綜合了二者的優(yōu)點(diǎn)。掌握消除指定次數(shù)諧波 PWM 控制技術(shù)、電流滯環(huán)跟蹤 PWM 控制技術(shù)的工作原理。（5 ）掌握磁鏈跟蹤控制、空間矢量的定義，搞清電壓空間矢量的相互關(guān)系、電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系、 磁場(chǎng)軌跡與電壓空間矢量運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系；電壓空間矢量控制 SVPWM ：把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體

9、，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來(lái)控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。 這種控制方法稱作 “磁鏈跟5/12蹤控制”。磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的：合成空間矢量：由三相定子電壓空間矢量相加合成的空間矢量u s 是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值不變，是每相電壓值的3/2 倍。如果，圖中的逆變器采用 180 導(dǎo)通型， 功率開(kāi)關(guān)器件共有 8 種工作狀態(tài)（見(jiàn)附表），其中 -6種有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)為010 ；001 ，011 ；100 ；101 ；110 ；和 -2 種無(wú)效空間電壓矢量（因?yàn)槟孀兤鬟@時(shí)并沒(méi)有輸出電壓）：對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)為： 000 ；111 ；掌握六拍逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換供電時(shí)電動(dòng)機(jī)

10、電壓空間矢量與磁鏈?zhǔn)噶康年P(guān)系；對(duì)于六拍階梯波的逆變器，在其輸出的每個(gè)周期中6 種有效的工作狀態(tài)各出現(xiàn)一次。逆變器每隔/3時(shí)刻就切換一次工作狀態(tài)(即換相 )，而在這/3時(shí)刻內(nèi)則保持不變。掌握磁鏈?zhǔn)噶吭隽颗c電壓矢量、時(shí)間增量的關(guān)系；u1t16/12掌握電壓空間矢量的線性組合法SVPWM 控制工作原理。在實(shí)際系統(tǒng)中， 應(yīng)該盡量減少開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化時(shí)引起的開(kāi)關(guān)損耗，因此不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)的順序必須遵守下述原則：每次切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)， 只切換一個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件，以滿足最小開(kāi)關(guān)損耗。掌握 SVPWM 控制模式的特點(diǎn)。1) 逆變器的一個(gè)工作周期分成 6 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)相當(dāng)于常規(guī)六拍逆變器的一拍。為了使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)逼近

11、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)器件允許開(kāi)關(guān)頻率的制約。2) 在每個(gè)小區(qū)間內(nèi)雖有多次開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換，但每次切換都只涉及一個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件，因而開(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，又以零矢量結(jié)束。4) 利用電壓空間矢量直接生成三相 PWM 波，計(jì)算簡(jiǎn)便。5) 采用 SVPWM 控制時(shí)，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，這比一般的 SPWM 逆變器輸出電壓提高了 15%（6 ）掌握通用變頻器的主電路結(jié)構(gòu)及各組成部分的功能特點(diǎn)；JFuseR0C+R1T1C1D1DRRSUVTDWR+R2D4C2T4C圖 9. 交 直

12、交電壓型 IGBT 通用變頻器的主回路結(jié)構(gòu)圖7/12uoiuoUdOt-Ud通用變頻器功能參數(shù)的含義及調(diào)試原則。通用變頻器在運(yùn)行之前，一般需要整定的參數(shù)及其整定原則a)基本頻率。原則：工藝要求電機(jī)參數(shù)要求。b)加速時(shí)間。原則：工藝要求重載加長(zhǎng)。c)減速時(shí)間。原則：工藝要求重載加長(zhǎng)。d)最高頻率。原則：工藝要求注意輕載使用原則和電動(dòng)機(jī)允許的最高速度限制。e)最低頻率。原則：工藝要求注意電機(jī)低頻散熱問(wèn)題。f)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。原則：重載加強(qiáng)補(bǔ)償g)開(kāi)關(guān)頻率。原則：在噪聲或振動(dòng)大時(shí)，加大h)在滿足電機(jī)噪音要求的條件下盡量低，以免干擾等問(wèn)題。i)電子熱繼電器。原則：整定值電動(dòng)機(jī)實(shí)際容量/變頻器適配容量 100

13、掌握轉(zhuǎn)差頻率控制的定義， 工作原理及基于異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律。TK 2sem mRr在 s 值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，如果能夠保持氣隙磁通m 不變，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率s 成正比，控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制的兩個(gè)基本規(guī)律：1）在ssm的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩Te基本上與s成正比，條件是氣隙磁通不變。gg2）在不同的定子電流值時(shí)，按照Usf (1Is)函數(shù)關(guān)系控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通m恒定。（7 ）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)，因此控制比較復(fù)雜，為此建立了三相異步電動(dòng)機(jī)的物理模型，8/

14、12掌握組成異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型的四大方程：電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程，要求對(duì)各方程參數(shù)的含義、組成部分及其特點(diǎn)如：異步電動(dòng)機(jī)在 dq 坐標(biāo)系上的電壓 u 方程由電阻壓降、旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)、脈動(dòng)電動(dòng)勢(shì)部分組成：（8 ）異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型非常復(fù)雜，為簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型， 采用坐標(biāo)變換，掌握坐標(biāo)變換的思路；如：異步電機(jī)矢量控制的基本思路：答：以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)為準(zhǔn)則，將三相 ABC 坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型先進(jìn)行 3相 /2 相變換，再進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)變換， 三相異步電動(dòng)機(jī)可以等效成為直流電動(dòng)機(jī)，因此，模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制策略， 得到直流電動(dòng)機(jī)的控制量， 經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，就可以控制異步電動(dòng)機(jī)。注意不同電

15、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；掌握三相 - 兩相變換（ 3/2 變換）的公式推導(dǎo)。（10 ）掌握什么是直接矢量控制系統(tǒng)、什么是間接矢量控制系統(tǒng)，它們之間的區(qū)別與聯(lián)系。轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)直接矢量控制系統(tǒng)磁鏈開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)間接矢量控制系統(tǒng)掌握直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和矢量控制系統(tǒng)特點(diǎn)與性能比較。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)變化影響無(wú)有調(diào)速范圍不夠?qū)挶容^寬9/12第四章繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)（1）掌握雙饋調(diào)速的基本

16、概念、基本結(jié)構(gòu)與工作原理；掌握異步電機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用；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。電網(wǎng)K1K2MTI3功率變換單元（ 2）掌握雙閉環(huán)控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的組成、第五章同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（ 1）重點(diǎn)掌握同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)，（a）交流電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速 1 與定子電源頻率 f1 有確定的關(guān)系2 f11np10/12異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速的，二者之差叫做轉(zhuǎn)差s ；同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差s = 0（b ）異步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)僅靠定子供電產(chǎn)生，而同

17、步電動(dòng)機(jī)除定子磁動(dòng)勢(shì)外，轉(zhuǎn)子側(cè)還有獨(dú)立的直流勵(lì)磁，或者用永久磁鋼勵(lì)磁。（c） 同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的定子都有同樣的交流繞組， 一般都是三相的，而轉(zhuǎn)子繞組則不同，同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子除直流勵(lì)磁繞組（或永久磁鋼）外，還可能有自身短路的阻尼繞組。（d ）異步電動(dòng)機(jī)的氣隙是均勻的，而同步電動(dòng)機(jī)則有隱極與凸極之分，隱極式電機(jī)氣隙均勻， 凸極式則不均勻， 兩軸的電感系數(shù)不等， 造成數(shù)學(xué)模型上的復(fù)雜性。但凸極效應(yīng)能產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩， 單靠凸極效應(yīng)運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)稱作磁阻式同步電動(dòng)機(jī)。（e）異步電動(dòng)機(jī)由于勵(lì)磁的需要，必須從電源吸取滯后的無(wú)功電流，空載時(shí)功率因數(shù)很低。 同步電動(dòng)機(jī)則可通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的直流勵(lì)磁電流， 改變輸入功率因數(shù)，可以滯后，也可以超前。當(dāng) cos =1.0 時(shí)，電樞銅損最小，還可以節(jié)約變壓變頻裝置的容量。（f ）由于同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有獨(dú)立勵(lì)磁，在極低的電源頻率下也能運(yùn)行，因此，在同樣條件下，同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍比異步電動(dòng)機(jī)更寬。（g）異步電動(dòng)機(jī)要靠加大轉(zhuǎn)差才能提高轉(zhuǎn)矩