湘潭大學運動控制系統(tǒng)試題庫

一、復習：直流調速系統(tǒng)

問題1-2：衡量調速系統(tǒng)的性能指標是哪些？

①調速氾圍D=nmax/nmin=nnom/nmin

②靜差率S=4nnom/nO*100%對轉差率要求高，同時要求調速范圍大（D大S?。r，

只能用閉環(huán)調速系統(tǒng)。

③和負載匹配狀況：

一般要求：恒功率負載用恒功率調速，恒轉矩負載用恒轉矩調速。

問題1-3：請比較直流調速系統(tǒng)、溝通調速系統(tǒng)的優(yōu)缺點，并說明今后電力傳動系統(tǒng)的發(fā)展

的趨勢.

*直流電機調速系統(tǒng)

優(yōu)點：調速范圍廣，易于實現(xiàn)平滑調速，起動、制動性能好，過載轉矩大，牢靠性高，動態(tài)

性能良好。

缺點：有機械整流器和電刷，噪聲大，維護困難；換向產生火花，運用環(huán)境受限；結構困難,

容量、轉速、電壓受限。

*溝通電機調速系統(tǒng)（正好與直流電機調速系統(tǒng)相反）優(yōu)點：異步電動機結構簡潔、堅

實耐用、維護便利、造價低廉，運用環(huán)境廣，運行牢靠，便于制造大容量、高轉速、

高電壓電機。大量被用來拖動轉速基本不變的生產機械。

缺點：調速性能比直流電機差。

*發(fā)展趨勢：用直流調速方式限制溝通調速系統(tǒng)，達到與直流調速系統(tǒng)相媲美的調速性

能；或采納同步電機調速系統(tǒng).

問題1-4：直流電機有哪幾種？直流電機調速方法有哪些?請從調速性能、應用場合和優(yōu)缺

點等方面進行比較.哪些是有級調速？哪些是無級調速？

直流電動機中常見的是有換向器直流電動機，可分為串勵、并勵、復勵、他勵四種，無

換向器直流電動機屬于一種特殊的同步電動機。

U-IR

依據(jù)直流電機的轉歹速公式，調速方法有變壓調速、變電阻調速和變轉

差率調速。

調壓調速：調整電壓供電電壓進行調速，適應于：UWUnom,基頻以下，在肯定范

圍內無級平滑調速。弱磁調速：無級，適用于中W中nom,一般只能協(xié)作調壓調速方案，在

基頻以上（即電動機額定轉速以上）作小范圍的升速。

變電阻調速：有級調速。

變轉差率調速：無級調速。

問題1-5：帶有比例調整器的單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)，假如轉速的反饋值與給定值相等，

則調整器的輸出為（A）

A、零；B、大于零的定值

C、小于零的定值；D、保持原先的值不變

問題1-6：什么是調速范圍D?什么是靜差率S,兩者的關系如何？用什么方法可以使調速

系統(tǒng)滿足D大S小的限制要求？

①調速氾圍D=nmax/nmin=nnom/nmin

②靜差率S=Z;xnnom/nO*100%對轉差率要求高，同時要求調速范圍大（D大S?。r，

只能用閉環(huán)調速系統(tǒng)。

問題1-7：直流調速系統(tǒng)用的可控直流電源有：旋轉變流機組（G-M系統(tǒng)）、靜止可控整流器

工V-M系統(tǒng)）、直流斬波器和脈寬調制變換器（PWM）。

名詞說明1-8：G-M系統(tǒng)V-M系統(tǒng)PWMPFM

①G-M系統(tǒng)：溝通電動機拖動直流發(fā)電機G實現(xiàn)變流，由直流發(fā)電機給須要調速的直

流電動機M供電，調整G的勵磁電流與變更其輸出電壓，從而調整M的轉速。

優(yōu)點：在允許轉矩范圍內四象限運行。

缺點：設備多，體積大，費用高，效率低，有噪音，維護不便利。

②V-M系統(tǒng)：晶閘管，工作在相位限制狀態(tài)，由晶閘管可控整流器V給須要調速直流

電動機M供電，調整觸發(fā)裝置GT的限制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可變更整流器V的

輸出電壓，從而調整直流電動機M的轉速。

優(yōu)點：經濟性和牢靠性提高，無需另加功率放大裝置?？焖傩院?，動態(tài)性能提高。

缺點：只允許單向運行；元件對過電壓、過電流、過高的du/dt和di/dt非常敏

感；低速時易產生電力公害：系統(tǒng)功率因數(shù)低，諧波電流大。

③PWM：脈沖寬度調制（PWM）,晶閘管工作在開關狀態(tài)，晶閘管被觸發(fā)導通時，電源電

壓加到電動機上；晶閘管關斷時，直流電源與電動機斷開；這樣通過變更晶閘管的導通時間

（即調占空比ton）就可以調整電機電壓，從而進行調速。PWM調速系統(tǒng)優(yōu)點：系統(tǒng)低速運

行平穩(wěn)，調速范圍較寬；電動機損耗和發(fā)熱較??；系統(tǒng)快速響應性能好，動態(tài)抗擾實力強；

器件工作早開關狀態(tài)，主電路損耗小，裝置效率較高。PWM調速系統(tǒng)應用：中、小功率系統(tǒng)

④PFM脈沖頻率調制（PFM）,晶閘管工作在開關狀態(tài)，晶閘管被觸發(fā)導通時，電源電壓

加到電動機上；晶閘管關斷時，直流電源與電動機斷開；晶閘管的導通時間不變，只變更開

關頻率f或開關周期T（即調整晶閘管的關斷時間儲玲就可以調整電機電壓，從而進行調

速。

問題1-9：哪些是限制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標、穩(wěn)定性指標和動態(tài)性能指標？

①穩(wěn)態(tài)性能指標是：調速范圍D=nmax/nmin=nnom/nmin和靜差率S=Z\nnom/n（）*l。。%②

穩(wěn)定性指標：柏德圖（對數(shù)幅頻特性和對數(shù)幅頻特性）

典型I型系：對數(shù)幅頻特性以一20dB/dec的斜率穿越零分貝線，只有保證足夠的中頻

帶寬度，系統(tǒng)就肯定是穩(wěn)定的，且有足夠的穩(wěn)定裕量。丫=90。-tg-1，cT>450典型H

型系統(tǒng)：對數(shù)幅頻特性以一20dB/dec的斜率穿越零分貝線。

7=180°-180°+tgT3ct-tgT3cT=tgT3ct-tgT3cT③動態(tài)性能指

標分跟隨性能指標和抗擾性能指標：

跟隨性能指用上升時間：在典型的階躍響應跟隨過程中，輸出量從零起第一次上升到

I穩(wěn)態(tài)值所經過的時間（有些教材定義為10%—90%）

超調量：在典型的階躍響應跟隨過程中，輸出量超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏移

量

與穩(wěn)態(tài)值之比。

調整時間：又稱過度過程時間原則上是系統(tǒng)從給定量階躍變更到輸出量

完全

穩(wěn)定下來的時間。一般在階躍響應曲線的穩(wěn)態(tài)值旁邊，

取±5%（或±2%）的范圍作為允許誤差。抗擾性能指標：動

態(tài)著陸：在系統(tǒng)穩(wěn)定時，突加一個約定的標準的擾動量，在過度過程中引起

的輸出量最大著陸值。

復原時間：從階躍擾動作用起先，到輸出量基本復原穩(wěn)態(tài)，距新穩(wěn)態(tài)值

之差

進入某基準量的±5%（或±2%）范圍之內所需的時間。

問題1-10：轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的起動過程特點是、

和O

①飽和非線性限制

ASR飽和，轉速環(huán)開環(huán)，恒值電流調整的單閉環(huán)系統(tǒng)；

ASR不飽和，轉速環(huán)閉環(huán)，無靜差調速系統(tǒng).

②準時間最優(yōu)限制：恒流升速可使起動過程盡可能最快.

③轉速超調：只有轉速超調才能使ASR退飽和.問題1-11：轉速、電流雙閉環(huán)調速系

統(tǒng)中，

轉速環(huán)按典型II型系統(tǒng)設計,抗擾實力強，穩(wěn)態(tài)無靜差。

電流環(huán)按典型I型系統(tǒng)設計,抗擾實力稍差，超調小。

問題1-12：無靜差調速系統(tǒng)的PI調整器中P部份的作用是（D）

A、消退穩(wěn)態(tài)誤差；B、不能消退穩(wěn)態(tài)誤差也不能加快動態(tài)響應

C、既消退穩(wěn)態(tài)誤差又加快動態(tài)響應；D、加快動態(tài)響應

問題「15：位置隨動系統(tǒng)解決的主要問題是什么？試比較位置隨動系統(tǒng)與調速系統(tǒng)的異同。

①位置隨動系統(tǒng)解決的主要問題是實現(xiàn)執(zhí)行機構對位置指令（給定量）的精確跟蹤。

隨動系統(tǒng)一般稱伺服系統(tǒng)

②位置隨動系統(tǒng)與調速系統(tǒng)的相同點：

兩者的限制原理相同，它們都是反饋限制系統(tǒng)，即通過對系統(tǒng)的輸出量與給定量進行比較，

組成閉環(huán)限制。

③位置隨動系統(tǒng)與調速系統(tǒng)的相異點：

調速系統(tǒng)的給定量是恒值，不管外界擾動狀況如何，希望輸出能夠穩(wěn)定，因此系統(tǒng)的

抗擾性能顯得非常重要。

位置隨動系統(tǒng)中的位置指令是常常變更的，是一個隨機變量，要求輸出量精確跟蹤給定

量的變更，輸出響應的快速性、敏捷性、精確性成了位置隨動系統(tǒng)的主要特征。

位置隨動系統(tǒng)在結構上往往比調速系統(tǒng)困難一些。位置隨動系統(tǒng)可以在調速系統(tǒng)的基礎

上增加一個位置環(huán)，位置環(huán)是位置隨動系統(tǒng)的主要結構特征。

問題1-16：什么是串聯(lián)校正、并聯(lián)校正和復合限制？試舉例說明它們的運用場合。

①串聯(lián)校正（調整器校正），采納PID校正的單位置環(huán)隨動系統(tǒng)，可以得到較高的截止

頻率和對給定信號的快速響應，結構簡潔。由于不運用測速機，從而解除了測速機帶來的干

擾，但反過來又使摩察、間隙等非線性因素不能很好地受到抑制。負載擾動也必需通過位置

環(huán)進行調整，沒有快速的電流環(huán)與時補償而使動態(tài)誤差增大。同時JID調整器是采納比例微

分超前作用來對消調整對象中的大慣性，屬于串聯(lián)校正，常會因放大器的飽和而減弱微分信

號的補償強度，還會因控對象參數(shù)變更而丟失零極點對消的效果。因此單位置環(huán)的隨動系統(tǒng)

僅適用于負載較輕，擾動不大，非線性因素不太突出的場合。

②并聯(lián)校正

在調速系統(tǒng)中引入被調量的微分負反饋是一種很有效的并聯(lián)校正，在隨動系統(tǒng)中常常采

納這種并聯(lián)校正，有助于抑制振蕩、減小超調，提高系統(tǒng)的快速性。

在位置隨動系統(tǒng)中轉速微分負反饋的并聯(lián)校正比轉速反饋的并聯(lián)校正好，因為它不需增

大K1就可以保證原有的穩(wěn)態(tài)精度，而快速性同樣可以得到肯定程度的提高，只受到小時間

常數(shù)與測速發(fā)電機信號中噪聲干擾的限制。

③復合限制

當隨動系統(tǒng)輸入信號的各階導數(shù)可以測量或者可以實時計算時，利用輸入信號的各階導

數(shù)進行前饋限制構成前饋限制（開環(huán)限制）和反饋限制（閉環(huán)限制）相結合的復合限制，也

是一種提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)品質指標的有效途徑。

二、回顧：溝通調速系統(tǒng)

問題2-5：常用的異步電動機調速有哪些？哪些屬于轉差功率消耗型？哪些屬于轉差功率不

變型？哪些屬于轉差功率回饋型？

①異步電動機調速方法有：降電壓調速、繞線式異步電機轉子串電阻調速、串級調速、

變極調速、變頻調速等。②降電壓調速、繞線式異步電機轉子串電阻調速屬于轉差功率消

耗型

③串級調速屬于轉差功率回饋型

④變極調速、變頻調速屬于轉差功率不變型。

問題2-6：變極調速方法對籠型與繞線式電動機是否都適用，為什么？

變極調速只適合于本身具備變更極對數(shù)的籠型電動機（雙速電動機、三速和四速電動

機），它們可以通過變更極對數(shù)是用變更定子繞組的接線方式來完成調速，繞線式電動機一

般采納轉子傳電阻或串級調速。

問題2-8：請簡述溝通異步電動機變極調速的工作原理，并說明其特點和應用場合。

變極調速是通過變更定子繞組的極對數(shù)來變更旋轉磁場同步轉速進行調速的，是無附加

轉差損耗的高效調速方式。變更極對數(shù)是用變更定子繞組的接線方式來完成的（雙速電動機、

三速和四速電動機）這種變更極對數(shù)來調速的籠型電動機，通常稱為多速感應電動機或變極

感應電動機。

缺點：有級調速，而且調速級差大，從而限制了它的運用范圍。

特點：具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好；無轉差損耗，效率高；接線簡潔、限制便利、

價格低；有級調速，級差較大，不能獲得平滑調速；可以與調壓調速、電磁轉差離合器協(xié)作

運用，獲得較高效率的平滑調速特性。變極調速適合于：按2?4檔固定調速變更的場合，

（不須要無級調速的生產機械），如金屬切削機床、升降機、起重設備、風機、水泵等。

問題2-9：晶閘管溝通調壓調速系統(tǒng)中，對觸發(fā)脈沖有何要求，為什么？

晶閘管溝通調壓調速系統(tǒng)中，要求用寬脈沖、雙窄脈沖或脈沖列觸發(fā)，以保證牢靠換流,

防止直通。

晶閘管是半控器件，只須要用脈沖觸發(fā)其導通，不須要限制其關斷。

問題2-10：請簡述溝通異步電動機定子調壓調速的工作原理，并對三種常用的調壓方法進

行說明。當變更電動機的定子電壓時，可以得到一組不同的機械特性曲線，從而獲得不同轉

速。調壓調速的主要裝置是一個能供應電壓變更的電源。目前常用的調壓方式有串聯(lián)飽和電

抗器、自耦變壓器以與晶閘管調壓等幾種。晶閘管調壓方式為最佳。

調壓調速的特點：調壓調速線路簡潔，易實現(xiàn)自動限制。調壓過程中轉差功率以發(fā)熱形

式消耗在轉子電阻中，效率較低。調壓調速一般適用于100KW以下的生產機械。①通過變

更自耦變壓器變比，來變更電機電壓，從而進行調速。②通過變更直流勵磁電流來限制鐵

心的飽和程度，變更溝通電抗值，變更電機電壓，實現(xiàn)降壓調速。飽和，溝通電抗小，電機

定子電壓高。③通過限制晶閘管的導通角，來調整電動機的端電壓，從而進行調速。

問題2-15：請簡述晶閘管調壓調速的工作原理，并說明其優(yōu)缺點。畫出幾種晶閘管主電路

的連接方法，指出他們各自的特點。

在溝通異步電動機變壓調速系統(tǒng)中，由于電動機的轉矩與電壓平方成正比，通過限制晶

閘管的導通角，來調整電動機的端電壓，從而進行調速。

優(yōu)點：維護便利，噪聲小，可以四象限運行。

缺點：電網輸入電壓為正弦波，但輸出電壓不為正弦波，諧波大，功率因素低，機械特

性軟。

解決方法：采納閉環(huán)系統(tǒng)。

①三相分支雙向限制繞組Y連接：

特點：用雙脈沖或者寬60°脈沖觸發(fā)晶閘管SCR,

輸出含有奇次諧波，繞組Y連接。

如電機繞組帶中線，可消取三次諧波電流,

但仍舊存在其他次諧波，產生脈動轉矩和附加損耗。

與其它接法相比，此接法諧波重量最小。

②三相分支雙向限制繞組△連接：

特點：用雙脈沖或者寬60°脈沖觸發(fā)SCR,

輸出含有奇次諧波，繞組△連接。

有其它的高次諧波，產生脈動轉矩和附加損耗。

③三相分支單向限制繞組Y連接：

特點：每一相制用一個用晶閘管和一個二極管反并聯(lián),

可以降低成本，但各相波形不對稱，輸出含有偶次諧波，

降低了運行性能，所以只用于小容量裝置。

④三相△形雙向限制繞組△連接

特點：晶閘管串接在相繞組回路中，

在同等容量下，晶閘管承受的電壓高而電流小，

適合于電機繞組△連接的狀況。

⑤三相零點△連接，單向限制

特點：電路簡潔，晶閘管放在負載后面,

可以減小電網浪涌電壓對它的沖擊，但因為是單向限制

奇次、偶次諧波都存在，運行效率稍低。

只適合于小容量電機。

問題2-17：請簡述繞線式異步電動機轉子串電阻調速的工作原理，并說明其優(yōu)缺點。

繞線式異步電動機轉子串入附加電阻，使電動機的轉差率加大，電動機在較低的轉速下

運行，串入的電阻越大，電動機的轉速越低。此方法設備簡潔，限制便利，但轉差功率以發(fā)

熱的形式消耗在電阻上。屬有級調速，機械特性較軟。

三、溝通異步電動機變頻調速的理論基礎

問題3-3：溝通異步電動機變頻調速系統(tǒng)在基速以上和基速以下分別采納什么限制方法，磁

通、轉矩、功率呈現(xiàn)怎樣的變更規(guī)率？并請用圖形表示?！?/p>

T

恒磁通調速（基頻以下）Ul/fl=常數(shù)，并補償定子電阻損耗

°fnn

恒功率調速（基頻以上）上升電源電壓時不允許的，

在頻率上調時，只能保持電壓不變。

頻率越大，磁通就越小，類似于直流電動機的弱磁增速。

問題3-5：溝通異步電動機變頻調速系統(tǒng)的限制方式有恒磁通限制、恒功率限制和

恒電流限制三種,其中恒磁通限制又稱恒轉矩限制。

問題3-6：假如在溝通異步電動機變頻調速系統(tǒng)采納恒轉矩限制時，出現(xiàn)勵磁電流急劇增加

的現(xiàn)象

（事實上時由于電壓補償過多），導致系統(tǒng)不能正常工作，應實行的解決方法有：

適當增加定子電壓5和在開環(huán)系統(tǒng)上加電流負反饋，以便限制定子勵磁電流,（事

實上，變?yōu)楹戕D矩負載加恒電流限制）。

問題3-11：什么是變轉差率調速？

在轉差率s很小的范圍內，只要能夠維持氣隙磁通6m不變異步電機的轉矩就近似與轉

差角頻率3s成正比，即在異步電機中，限制轉差率就代表了限制轉矩，這就是轉差頻率限

制的基本概念。

問題3-19：溝通異步電動機變頻調速限制策略的探討（電氣傳動自動化）2003,25（5）P22~25

①常規(guī)限制策略：恒壓頻比限制、轉差頻率限制、矢量限制、干脆轉矩限制

②現(xiàn)有限制策略：轉子參數(shù)推算法、自適應限制、魯棒限制

非線性限制（非線性反饋限制、逆限制）

智能限制（神經網絡于內模復合限制、模糊于模型參考自適應復合限制、模糊于變

結構復合限制、滑模/模糊/神經網絡的復合限制）

③熱門課題與關鍵技術

非線性自適應限制

智能限制器算法的好用化、雙優(yōu)限制、在線診斷和容錯限制）

四、溝通異步電動機矢量變換限制

問題4-1：在實際系統(tǒng)中，怎樣保證E2/fl=K?

E2轉子磁鏈在每相定子中的感應電動勢，（忽視轉子電阻損耗）

轉子磁鏈恒值，機械特性線性，穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能好，最難實現(xiàn)。是矢量限制追求的

目標.

問題4-2：什么是矢量限制系統(tǒng)VCS或TCS矢量變換限制系統(tǒng)？請畫出矢量限制系統(tǒng)的構

思框圖，

并簡述其工作原理。

將異步電動機經過坐標變換可以等效成直流電動機，那么，仿照直流電動機的限制方法,

求得直流電動機的限制量，經過坐標反變換，就能夠限制異步電動機。由于進行坐標變換的

是電流（代表磁動勢）的空間矢量，所以這樣通過坐標變換的限制系統(tǒng)就叫做矢量限制系統(tǒng)

VCS(VectorControlSystem)矢量變換限制系統(tǒng)TCS(Trans-vectorControlSystem)o

(DQ%Q

問題4-3：三相異步電動機的數(shù)學模型包括：電壓方程、磁鏈方程、轉矩方程和運動方

程。

問題4-4：將三相溝通電機變換成兩極直流電機的物理模型要經過的坐標變換有哪些?

先將靜止的三相坐標A-B-C轉換成靜止的兩相坐標a-B,再將靜止的兩相坐標a-B換

成旋轉的兩相坐標d-q或極坐標(M-T)o

問題4-5：三相異步電動機動態(tài)數(shù)學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng),

問題4-7：坐標變換有哪些？坐標變換原則有哪兩種？它們各用于什么場合？

坐標變換有：

①靜止的三相坐標(A-B-C)一旋轉的兩相坐標(d-q-O),P246

'cos入sinX】

/

c3s/2際cos(X-120℃)sin(X-120℃)；

、Cos(X+120℃)sin(X+120℃)

②旋轉的兩相坐標(d-q)-靜止的三相坐標(A-B-C),C2R/3S=C3s/21

③靜止的三相坐標(A-B-C)-靜止的兩相坐標(a-8-O),零軸電流

C1-1」)

22

V3_V3

5rs/2s—Un——--

22

KKK

④靜止的兩相坐標(a-0-O)一靜止的三相坐標(A-B-C),C2s/3S=C3s￡

⑤靜止的兩相坐標(a-B)一旋轉的兩相坐標(d-q),

C2s/2R=[cosXsing

-sinXcos入

⑥旋轉的兩相坐標(d-q)-靜止的兩相坐標(a-B)C2s您=C23T

⑦直角坐標與極坐標[=1￥+/0=artg(3)或1=渥+10

lp

^artgC-^-)

因為。在0~90℃變更時，tg0的變更范圍是0~8,這個變更范圍太大，常改用下式求0

值：

0=2artg(-，r-)

1+，M

坐標變換原則有功率不變原則和空間矢量不變原則兩種。

功率不變原則是保持坐標變換前后的電動機功率不變，在電力拖動系統(tǒng)中應用較多。

空間矢量不變原則是保持坐標變換前后的電流、電壓、電動勢等空間矢量的相位、幅值

不變。

問題4-8：磁鏈干脆檢測的方法有哪些？各有何缺點？

磁鏈干脆檢測的方法有檢測線圈法和磁通傳感器法

①檢測線圈法是在定子中安放寬度等于全極距的檢測線圈，可產生正比于磁通變更的

信號，通過積分求得主磁通的測量值。這種方法由于積分有漂移，硬件上不易實現(xiàn)，故應用

不多。

②磁通傳感器法是異步電動機的氣隙中設置兩個磁鏈傳感器，它們分別裝在與a相繞

組磁軸重合和垂直的位置，用來分別檢測氣隙磁鏈在靜止坐標系中的兩個重量＜葭..和6R

由于這種檢測方法必需在電機內置檢測器，運用不便利，且檢測的氣隙磁鏈含有大量諧波,

簡潔造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。

問題4-9：請寫出在二相靜止坐標系上的轉子磁鏈觀測模型。

在二相靜止坐標系上的轉子磁鏈觀測模型有電流模型觀測器和電壓模型觀測器：

①電流模型觀測器：當電機轉速小于額定轉速的10%,定子繞組壓降不行忽視，異步

電動機在靜止坐標系（一）中的電壓方程為:

r

(Rs+LsP

US0Linp)is

二

U、0Rs+LsP0Lmi

1)

0LmpLnRr+LpLrir

0-LL,?p-LrRr+Lrpir

可得:{=

0P(LmiS4-Lr1r)+(Lm1s+Lri,)+Rrir

0=p(Lmis+L1r)-(Lm1s+Lrir)+Rri

轉子磁鏈可表示為：r=Uis+L1rr-L?,is+L1r

由上述3式解出ir、ir并化簡得：r=--—(L,?1s-Trr),尸一—(L,?is

1+T2Pl+T2P

+Trr）

式中：T,一轉子繞組的電磁時間常數(shù)，us一定子繞阻電壓，us一定子繞阻電壓，is—

定子繞阻電流，

is一定子繞阻電流，，一與轉子繞阻匝鏈的磁鏈，，一與轉子繞阻匝鏈的磁

鏈。

②電壓模型觀測器：當電機轉速在額定轉速的10%以上，忽視定子繞組壓降，定子回

路的電壓平衡方程式為：Us=ps=Lspis+Lmpir轉子磁鏈可以用電感和電流表示，r=Lmis+Lr

lr

其中：p—微分算子Us一定子電壓，is一定子電流，s--定子磁鏈，r一轉子磁鏈，Rs一定

子繞阻電阻，Rr一轉子繞阻電阻，L一定子繞阻全電感，L「一轉子繞阻全電感，L,“定、轉子繞

阻之間的互感。

從上述兩式中消去i”得：尸&f[tis-乜—邑生]dt,令：凡=上，K,i'K,

LJ

mL,dtLmLr

r在靜止坐標系中的重量為：r=Ksf[us-Kr%]dt,,=KSf[u色竺]dt。

JdtJdt

問題4-12：磁鏈定向方法有哪些？采納M-T坐標系是按什么磁鏈定向？

磁鏈定向方法有三種：

①按轉子磁鏈3（小2）定向：限制性能最好，但轉子磁鏈不易測量和限制；

②按氣隙磁鏈3定向：氣隙磁鏈較易測量和限制，但限制性能不好；

③按定子磁鏈6s（5）定向：定子磁鏈最簡潔測量和限制，但限制性能不好；五、溝

通異步電動機干脆轉矩限制

名詞說明：DTCDSCSPWM原型電動機

DTC（DirectTorqueControl）或DSC（DirectSelfControl）：干脆轉矩限制，通過變

更電機磁場對轉子的瞬時轉差速率，以干脆限制異步機的轉矩和轉矩增加率，獲得電機的快

速響應。

SPWM：正弦波脈寬調制，將正弦半波N等分，把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面

積用一個與此面積相等的等高矩形脈沖來替代。三角波載波信號比與一組三相對稱的正弦

參考電壓信號Ura、Urb、Urc比較后，產生的SPWM脈沖序列波Uda、Udb、Ude作為逆變器

功率開關器件的驅動限制信號。逆變器輸出電壓的基波正是調制時所要求的正弦波，調整正

弦波參考信號的幅值和頻率就可以調整SPWM逆變器輸出電壓的幅值和頻率。

原型電動機：（兩相電動機），它具有兩個集中繞組，即d軸繞組（直軸繞組）和q軸繞

組（交軸繞組），兩個繞組相互垂直，可以對轉矩和磁通進行獨立限制其轉子結構與直流電

動機一樣，有樞和換向器等。

問題5-1：簡述干脆轉矩限制的工作原理，并比較它與矢量限制的異同點。

①干脆轉矩限制技術利用空間矢量的分析方法，干脆在定子坐標下計算和限制溝通電

動機的轉矩，它采納定子磁場定向，借助于離散的兩點式調整（Band-Band限制）產生PWM

信號，干脆對逆變器的開關狀態(tài)進行最佳限制，以獲得轉矩的高動態(tài)性能。它省掉了困難的

矢量變換與電動機的數(shù)學模型的簡化處理，沒有通常的PWM信號發(fā)生器，它的限制思想新奇,

限制結構簡潔，限制手段干脆，信號處理的物理結構明確。該限制系統(tǒng)的轉矩響應快速，限

制在一拍以內。且無超調，是一種具有高性能的溝通調速方法。

②干脆轉矩限制與矢量限制的相同點是：兩者都要對轉矩和磁鏈進行限制。

③干脆轉矩限制與矢量限制的相同異點如下：

干脆轉矩限制只利用定子側參數(shù)，而矢量變換限制是利用轉子側參數(shù)，這些參數(shù)簡潔

受轉子轉速變更的影響；干脆轉矩限制在靜止的坐標系中進行，限制運算比矢量變換限制簡

潔；干脆轉矩限制對轉矩進行閉環(huán)限制，精確性高，動態(tài)性好，而矢量限制則過分要求圓磁

磁鏈和正弦波電流；干脆轉矩限制和干脆磁鏈限制采納滯環(huán)，參數(shù)選擇適當可彌補由干脆轉

矩限制引起的速度下降。干脆轉矩限制利用相電壓矢量的概念，對逆變器的功率開關進行綜

合限制，開關次數(shù)少，開關損耗少。

問題5-2：請畫出異步電動機的空間矢量等效電路圖，并推出穩(wěn)態(tài)轉矩的計算公式。

在正交定子坐標系（a-8坐標系）上描述異步電機的等效電路圖,

Q定子電壓空間矢量,L定子電流空間矢量

ir轉子電流空間矢量,3電角速度（機械角速度對極對數(shù)的積）

機定子磁鏈空間矢量，口轉子磁鏈空間矢量

異步電動機在定子坐標系下的電壓方程：

史

Us—Rsis+材$

0-R]ir—j3”r

定子磁鏈。s二L定轉子磁鏈中r二力S-Loiu

定子旋轉磁場供應的功率

3

P=3sTd=5(Wsaisa+WspiSB)圖5-1異步電動機的空間矢量等效電

路圖

其中：3s定子頻率（定子旋轉磁場頻率）

3

=W

必、”=—3s中SBy/xpssa得轉矩Td=—(saIsB一3sBisa)

由is=iu+ir可得轉矩Td=---3(力sB巾ra-巾sa巾$)=..-I111sli巾rISin()

42La2

轉矩為定子磁鏈與轉子磁鏈的交叉乘積，0磁通角(定子磁鏈與轉子磁鏈之間夾角)

在實際運行中，保持定子磁鏈的幅值為額定值，以便充分利用電動機；而轉子磁鏈幅值由負

載確定。

通過變更磁通角0可實現(xiàn)異步電動機轉矩的變更，通過變更轉子電流可變更轉子磁鏈，

定子磁鏈可以以定子電壓的積分來變更。

問題5-3：請畫出電壓型逆變器8個電壓狀態(tài)形成的電壓空間矢量圖，并說明定子磁鏈的運

動軌跡。

電壓型逆變器，為三組六個開關同一橋臂

cE

的兩個開關互為反向：一個接通“1”，另一個斷開“0”。

E

①逆變器8個電壓狀態(tài)：

匕(100),V2(110),V3(010),V4(Oil),

v5(001),V6(101)構成正六邊形的頂點,

V7(111),Vo(000)位于正六邊形的中心。圖5-2電壓型逆變器

由相電壓波形圖可干脆得到逆變器的各開關狀態(tài),

兩者的開關狀態(tài)依次一樣6個狀態(tài)一個周期(狀態(tài)1一狀態(tài)6),

相電壓波形幅值兩個：土2必/3和±4Ud/3

②忽視定子電阻和漏感的影響，

定子回路的電壓平衡方程式為：us=es=d4)s/dt

圾=5力+小so,3so定子磁鏈的初始值。

③從電壓型逆變器8個電壓狀態(tài)形成的電壓

空間矢量圖可見：

定子磁鏈矢量小S的增長方向，即小S矢頭的運動方向

確定于電壓矢量Us的方向；

定子磁鏈空間矢量頂點的運動方向

和軌跡對應于相應的電壓空間矢量的作用方向。

只要定子電阻壓降比起定子電壓足夠小，圖5-38個電壓狀態(tài)的空間矢量

圖

這種平衡就能得到很好地近似），

在適當?shù)貢r候依次給出定子電壓空間矢量，則得到的定子磁鏈的運動軌跡依次按X-V6運動,

形成正六邊形磁鏈。正六邊形的六條邊代表磁鏈空間矢量一個周期的運動軌跡，

稱區(qū)段（扇區(qū)）Si...區(qū)段（扇區(qū)）S6

小s矢頭的運動速率與小的幅值￡成正比；

若比=0,則心停止運動（V。、V7）；

若有效電壓矢量依照矢量圖片fV3-%-V5fV6的次序交替作用，且作用時間相等，

則2s矢頭的運動軌跡為一正六邊形。

問題5-4：溝通異步電動機采納干脆轉矩限制，在正六邊形的定子磁鏈圖中怎樣實現(xiàn)恒轉矩

限制和恒功率限制。

逆變器8個電壓狀態(tài)：%,V2,%,V4,V5,V6構成正六邊形的頂點，V7,V。位于正六邊

形的中心。

若變更有效電壓矢量的交替作用時間，即變更2s的旋轉速度，由于有效電壓矢量的幅

值不變，所以它們的作用時間變更后，正六邊形的面積將發(fā)生變更。作用時間變短，正六邊

形的面積變小，

面積=磁鏈幅值2s也將變小。因此可以用這種方法限制異步電動機的弱磁調速。

若在有效電壓矢量的作用期間以肯定規(guī)律插入零矢量（V7,Vo）,小s以最大旋轉速度旋

轉，零矢量作用時2s停止運動。由于零矢量的插入，es走走停停，所以旋轉速度變慢了。

明顯，零矢量的作用時間越長，巾s的旋轉速度越慢。

假如在插入零矢量后還保持每個有效電壓矢量的作用總時間不變，不難想象，正六邊形

的面積將不變，即磁鏈矢量的幅值將不變。用這種方法可以限制異步電動機的恒磁通調速，

即恒轉矩調速。

問題5-6：請畫出異步電動機干脆轉矩限制調速系統(tǒng)的組成框圖，并說明各模塊的功能

和整個系統(tǒng)的工作原理。

由圖可見，干脆轉矩限制系統(tǒng)由轉矩閉環(huán)和磁鏈閉環(huán)組成，既干脆進行轉矩限制又干脆

進行磁鏈限制，只需用電流互感器和電壓互感器檢測定子電流和電子電壓，然后對轉矩和磁

鏈進行觀測，公式如下:中aS=J(Uas-Rlias)dt4Ps=/(UBS-RIips)dtTe=L'［力aS1

3BSias］

轉矩調整器ATR和磁鏈調整器都運用滯環(huán)兩位調整，可以保持轉矩在給定誤差允許范圍

內波動，達到較好的轉矩限制性能。

磁鏈自限制DMC的最簡潔方案：由檢測出的定子磁鏈，經坐標變換單元UCT(2S/3s坐標轉

換)得到磁鏈的8重量小小中W力…通過三個施密特觸發(fā)器分別把三個磁鏈重量與磁

鏈給定值弧.相比較，得到三個磁鏈開關信號Sh、SM、SiDc,三相磁鏈開關信號通過開關

S換相，得到三相電壓開關信號：近=甌、甌=甌、西=甌，經反相后變成正確的

電壓狀態(tài)信號SUa、SUb、SUc,干脆去限制逆變器UL輸出相應的電壓空間矢量，去限制產

生期望的六邊形磁鏈。

ic="ia-ib

T給定+圖5—5寸步電公專矩限制調速系統(tǒng)so整流器

轉嬴案小通過變更定子N

二軌跡的平均速度用用覲［引入浮蜂),采納兩點式

T反饋

滯環(huán)調整器

調整：舉』軍值.矩紿定值的差日換相整OgATy；信號“TQ”變

轉矩42》3S坐邏輯逆變器

觀測器標轉換

“1”，工口］大。當實際轉

Tenr

3AWB巾c滯環(huán)調整器S?AS(,BSTC

矩值和轉矩給定值的裁值大于+",ATR的輸出信號“TQ”變“0"，零4小加到電機上，定

Uab

磁通3S/2S坐電壓

觀測器標轉換互感器

子磁鏈停止不動，磁通角減小，轉矩減小。通過轉矩干脆自調整作用，使工作電壓空間矢量

的工作狀態(tài)和零電壓工作狀態(tài)交替接通，限制定子磁鏈3s走走停停，從而使轉矩動態(tài)平衡

保持在給定值的士容差）的范圍內，既限制了轉矩，又形成了PWM的調制過程。

問題5-7：在異步電動機干脆轉矩限制調速系統(tǒng)中有磁鏈調整器和轉矩調整器，磁鏈調整器

通常采納怎樣的限制方式？轉矩調整器通常采納怎樣的限制方式？

轉矩調整器和磁鏈調整器都運用滯環(huán)兩位調整，可以保持轉矩在給定誤差允許范圍內波

動，達到較好的轉矩限制性能。完整的轉矩調整器是由轉矩兩點式調整器和P/N調整器組成,

在轉矩給定值變更較大時，P/N調整器參加調整，加快調整過程。

問題5-10：依據(jù)工作特點的不同，可依據(jù)轉速分為：低速范圍、高速范圍和弱磁范圍。

問題5-12：在弱磁范圍怎樣實現(xiàn)異步電動機干脆轉矩限制？

弱磁范圍內進行的是恒功率調整，基速以上，全電壓工作，沒有零狀態(tài)電壓工作的時間，

工作電壓在整個區(qū)段中作用，其特點是：轉速的提高，定子磁鏈空間矢量旋轉的加快，靠的

是磁鏈給定值的減小，即穩(wěn)態(tài)弱磁；轉矩的調整是靠六邊形磁鏈給定值的動態(tài)變更調整的方

法。轉矩的脈動頻率就是六邊形磁鏈軌跡形成的六倍定子頻率。

其解決方案如下：用電動機模型檢測、計算電動機的磁鏈和轉矩；用磁鏈自限制環(huán)節(jié)來

確定區(qū)段；六邊形磁鏈軌跡；用功率調整器實現(xiàn)恒功率調整；通過變更磁鏈給定值實現(xiàn)平均

轉矩的動態(tài)調整；每個區(qū)段用一個工作電壓狀態(tài)。

變更有效電壓矢量的交替作用時間，即變更巾s的旋轉速度，由于有效電壓矢量的幅值

不變，所以它們的作用時間變更后，正六邊形的面積將發(fā)生變更。作用時間變短，正六邊形

的面積變小，

面積=Vt,磁鏈幅值小s也將變小。因此可以用這種方法限制異步電動機的弱磁調速。

六、PWM和SPWM

問題6-1：通過調整SPWM逆變器限制電路中晶閘管的觸發(fā)脈沖頻率和相位,就可以調整SPW

逆變器輸出溝通電壓的幅值和頻率。

問題6-2：什么是SPWM,它有何特點？請簡述其工作原理。

將正弦半波N等分，把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積用一個與此面積相等的

等高矩形脈沖來替代。這樣，有N個等幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦的半周等

效。正弦的負半周也可用同樣方法來等效。一組三相對稱的正弦參考電壓信號Urc、Urb、

Ura,其頻率確定逆變器輸出的基波頻率。三角波載波信號Ut與每相的參考電壓比較后，給

出“正”或“零”的飽和輸出。產生的SPWM脈沖序列波Uda、Udb、Ude作為逆變器功率開

關器件的驅動限制信號。逆變器輸出電壓的基波正是調制時所要求的正弦波，這種SPWM逆

變器能有效地抑制2NT次以下的低次諧波，但存在高次諧波電壓。

調整正弦波參考信號的幅值和頻率就可以調整SPWM逆變器輸出電壓的幅值和頻率。問

題6-3：什么是SPWM的同步調制和異步調制？各有何特點？

①同步調制：N=常數(shù)，正弦波頻率與三角波頻率同步變更，逆變器輸出電壓，半波內

得矩形脈沖數(shù)固定不變。假如N=3K,則可保證逆變器輸出波形的正、負半波對稱，三相輸

出具有120。對稱關系。

但低頻工作時，相鄰脈沖間距增大，使電機產生較大的轉矩脈動和較強的噪聲。

②異步調制：NN常數(shù)逆變器的整個變頻范圍內，載波比N#常數(shù)，提凹凸頻時的載波

比。

在變更參考信號頻率時保持三角波頻率不變，逆變器輸出電壓半波內得矩形脈沖數(shù)可隨

輸出頻率降低而增加，相應的削減負載電機的轉矩脈動和噪聲，改善低頻工作的特性。但很

難保證三相輸出的對稱關系，引起電動機工作不平穩(wěn)。

③分段同步調制：綜合利用兩者的特長，在肯定頻率范圍內，采納同步調制，保持三

相輸出的對稱；低頻時，使載波比分段有級的增加。

問題6-4：SPWM波形有那幾種常用的方法？試對其中一種進行詳細說明。

SPWM波形的常用方法有：自然采樣法、規(guī)則采樣法、指定諧波消去法

①自然采樣法：依據(jù)正弦波與三角波的交點進行脈沖寬度與間隙時間的采樣，從而生

成SPWM波。自然采樣法雖然能真實反映脈沖產生與結束時刻，卻難以用于實時限制中。一

般可以將事先計算出自然采樣法的數(shù)據(jù)放入計算機內存中，限制時利用查表法進行查詢。當

調速系統(tǒng)頻率變更范圍較大、頻率段數(shù)許多時，將占用大量內存空間。自然采樣法用于有限

調速范圍的場合。

規(guī)則采樣法：設法使SPWM波形的每一個脈沖都與三角載波的中心線相對，從而簡化計

算。查表法：(開環(huán)系統(tǒng))一般可以事先離線在通用計算機上算出規(guī)則采樣法相應的脈寬后

寫入EPROM,然后由調速系統(tǒng)的微型機通過查表和加減運算求出各相脈沖的時間和間隙時間。

實時計算法：(閉環(huán)系統(tǒng))在內存中存貯正弦函數(shù)和Tc/2值，限制時先取出正弦值與調速系

統(tǒng)所需的調制度M作乘法運算，再依據(jù)給定的載波頻率取出對應的TC/2值，與Msinwite作

乘法運算，然后運用加、減、移位即可求出脈寬時間t2和間隙時間口、t3。

③指定諧波消去法：從消退某些指定次數(shù)的諧波動身，通過計算來確定各個脈沖的開

關時刻，從而生成SPWM波。一般用離線迭代計算事先求出不同輸出頻率下各開關角的數(shù)值

解，放入微機內存，以備限制時取用。

詳細工作過程說明見陳伯時主編.電力拖動自動限制系統(tǒng)。

問題6-5：SPWM的三種調制方式為：同步調制、異步調制和分段同步調制。

問題6-6：SPWM逆變器是利用正弦波信號與三角波信號相比較后，而獲得一系列(A)的脈

沖波形。

A、等幅不等寬；B、等寬不等幅；

C、等幅等寬；D、不等寬不等幅；

在一般的交一直一交變頻器供電的變壓變頻調速系統(tǒng)中，為了獲得變頻調速所要求的

電壓頻率協(xié)調限制，整流器必需是可控的，調速時須同時限制整流器UR和逆變器UI,這樣

就帶來了一系列的問題。主要是：

(1)、主電路有兩個可控的功率環(huán)節(jié)，相對來說比較困難；

(2)、由于中間直流環(huán)節(jié)有濾波電容或電抗器等大慣性元件存在，使系統(tǒng)的動態(tài)響應

緩慢；

(3)、由于整流器是可控的，使供電電源的功率因數(shù)歲變頻裝置輸出頻率的降低而變

差，并產生高次諧波電流；

(4)、逆變器輸出為六拍階梯波交變電壓(電流)，在拖動電動機中形成較多的各次諧

波，從而產生較大的脈動轉矩，影響電機的穩(wěn)定工作，低速時尤為嚴峻。因此，由第一代電

力電子器件所組成的變頻裝置已不能令人滿足地適應近代溝通調速系統(tǒng)對變頻電源的須要。

隨著其次代電力電子器件的出現(xiàn)以與微電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了解決這個問題的良好條件。

1964年，德國的A.Schonung等領先提出了脈寬調制變頻的思想，他們把通訊系統(tǒng)中

的調制技術推廣引用于溝通變頻。用這種技術構成的PWM變頻器基本上解決了常規(guī)六拍階

梯波變頻器中存在的問題，為近代溝通調速系統(tǒng)開拓了新的發(fā)展領域。下圖表示了SPWM變

圖6-1SPWM交一直一交變壓變頻器的原理框圖圖6-2SPWM變壓變頻器主電路的

原理圖

上圖是SPWM交一直一交變壓變頻器的原理框圖，它仍是一個交一直一交變壓變頻裝置,

但它的整流器UR是不行控的，它的輸出電壓經電容濾波（可附加小電感限流）后形成恒定

幅值的直流電壓，加在逆變器UI上，逆變器的功率開關器件采納全控式器件），按肯定規(guī)律

限制器導通或斷開，使輸出端獲得一系列寬度不等的矩形脈沖電壓波形。在這里，通過變更

脈沖的不同寬度可以限制逆變器輸出溝通基波電壓的幅值，通過變更調制周期可以限制器輸

出頻率，從而同時實現(xiàn)變壓和變頻。

SPWM變壓變頻器的主要特點如下：

（1）主電路只有一組可控的功率環(huán)節(jié)，簡化了結構。

（2）采納了不行控整流器，使電網功率因數(shù)接近于1,且與輸出電壓大小無關。

（3）逆變器同時實現(xiàn)調頻與調壓，系統(tǒng)的動態(tài)響應不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響。

(4)可獲得比常規(guī)六拍階梯波更接近正弦波的輸出電壓波形，因而轉矩脈動小，大大擴

展了傳動系統(tǒng)的調速范圍，提高了系統(tǒng)的性能。

問題6-8：怎樣產生SPWM波？

脈寬調制變壓變頻器的限制方法

原始的SPWM是由模擬限制來實現(xiàn)的。圖6-4是SPWM變壓變頻器的模擬限制電路原理

框圖。三相對稱的參考電壓調制信號s、5、urc由參考信號發(fā)生器供應，器頻率和幅值

都是可調的。三角載波信號u由三角波發(fā)生器供應，各相共用。它分別是每相調制信號在比

較器上進行比較，給出“正”或“零”的飽和輸出，產生SPWM脈沖序列波國、皿、國，

作為變壓變頻器功率開關器件的驅動信號。

圖6-3SPWM變壓變頻器的模擬限制電路圖圖6-4SPWM變壓變頻器的

Simulink模塊圖

雖然此模擬限制電路很少應用，但因為用MATLAB很簡潔仿真，且可以對輸出的SPWM

波形的頻率和幅值都是可調的。所以才采納Simulink中的模塊做SPWM變壓變頻發(fā)生器和示

波器。

圖6-4中，將三相正弦波作為基準的調制波(Modulation

Wave),而三角波發(fā)生器產生的三角波信號作為載波(Carrier

Wave)。當調制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開關

器件的通斷時刻。詳細的做法是，當A相的調制波電壓加高出載

波電壓U,時，使相應的開關器件V1導通，輸出正的脈沖電壓；

當心的負半周中，可用類似的方法限制下橋臂的VT,,輸出負的

脈沖電壓序列，變更調制波的頻率時，輸出電壓基波的頻率也隨之變更；降低調制波的幅值

時，如U'm,各段脈沖的寬度都將變窄，從而使輸出電壓基波的幅值也相應減小。上述的

單極式SPWM波形在半周內的脈沖電壓只在“正”(或“負”)和“零”之間變更，主電路每

項只有一個開關器件反復通斷。假如讓同一橋臂上、下兩個開關器件交替地導通與關斷，則

輸出脈沖在“正”和“負”之間變更，就得到雙極式的SPWM波形。

圖6-5雙極式SPWM波形

問題6-9：什么是SPWM的數(shù)學限制方法？

數(shù)學限制是SPWM目前常用的限制方法。可以采納微機存

儲預先計算好的SPWM數(shù)據(jù)表格，限制是依據(jù)指令調出；或者

通過軟件實時生成SPWM波形。而“面積等效算法”則是其中

最簡潔的一種方法。

它的基本原理是按面積相等的原則構成與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖

波形。如圖3-7繪出了單極式的SPWM波形，它是由逆變器上橋臂中一個功率開關器件反復

導通和關斷形成的。其等效正弦波為U”,sin31t,而SPWM脈沖序列波的幅值為IL/2,各脈

沖不等寬，但中心間距相同，都等于Ji/n,n為正弦波半個周期內的脈沖數(shù)。令第i個矩形

脈沖的寬度為5j,其中心點相位角為

U°M+二萬

篇港=；nsmgtd(gt)=2Usin—sin6

2Fm2〃i

(6-1)

§a絲叫sind

這就是說，第i個脈沖的寬度與該處正弦波值近似成正比.因此，與半個周期正弦波等

效的SPWM波是兩側窄、中間寬、脈寬按正弦規(guī)律漸漸變更的序列脈沖波形。依據(jù)上述原理,

SPWM脈沖波形的寬度可以嚴格地用計算方法求得，采納數(shù)字限制時，這是很簡潔實現(xiàn)的。

我剛起先做這個脈沖發(fā)生器時用的就是計算方法，但是在MATLAB中運用這種方法雖然便利

簡潔，但是脈沖發(fā)生器產生的SPWM波形的頻率就不能變更了，所以我選擇了第一種方法。

七、雙饋調速和內反饋

問題7-1：什么是雙饋調速?它與串級調速由什么不同？

雙饋調速是將定、轉子三相繞組分別接入兩個相對獨立的三相對稱電源：電子繞組接入

工頻電源，轉子繞組接入頻率、幅值、相位都可以按要求進行調整的溝通電源，即采納交-

交變頻器和交-直-交變頻器給轉子繞組供電。其中必需保證在任何狀況下，轉子外加電壓的

頻率都要與轉子感應電動勢的頻率保持一樣。當變更轉子外加電壓的幅值和相位時就可以調

整異步電動機的轉速，也可以調整定子側的功率因數(shù)。這種雙饋調速的異步電機不但可以在

此同步轉速區(qū)運行，而且可以在超同步轉速區(qū)運轉，因此，雙饋調速也叫超同步調速。

串級調速是對轉子繞組中的電流進行整流，并以直流形式在轉子繞組中串入外加電動

勢，也叫低同步串級調速系統(tǒng)，這是由于轉差功率只能單方向由整流器送出的原因。串級調

速是雙饋調速的一種特殊狀況。

設轉子外加電壓E2與轉子感應電動勢SE2同相位

轉子電流￡=里*=至［6用±區(qū)”外叫

r2+jsx2z2SE2

1

電磁轉矩7=。；”①，,空cos心(1±-^7)=兀+/-TD

z2SE2

志向空載轉速n'=ni(l-s)=ni(l±-^r)

SE2

問題7-2：請說明雙饋調速的五種狀況的功率流淌狀況

(胡宗岳，近代溝通調速技術：21-24,機械工業(yè)出版社，P312)

①轉子運行于次同步電動狀態(tài)(1＞S＞0)

電磁功率＞0,從電源流向負載；機械功率＞0,從電機輸給機械負載；

轉差功率＜0,回饋給轉子外接電源，屬于電動運行狀態(tài)，電磁轉矩為拖動性轉矩。

②轉子運行于次同步速的定子回饋制動狀態(tài)(1＞S＞O)

電磁功率＜0,從電機回饋給定子電源；機械功率＜0,從原動機輸給電機；

轉差功率＞0,轉子外接電源輸給電機，屬于電動運行狀態(tài)，電磁轉矩為制動性轉矩。

③轉子運行于超同步電動狀態(tài)(S＜0

電磁功率＞0,從定子電源輸向電機；機械功率＞0,從電機輸給機械負載；

轉差功率＞0,轉子外接電源輸給電機，屬于電動運行狀態(tài)，電磁轉矩為制動性轉矩。

④轉子運行于超同步速的定子回饋制動狀態(tài)（S＜0

電磁功率＜0,從電機回饋給定子電源；機械功率V0,從原動機輸給電機；

轉差功率＜0,回饋給轉子外接電源，屬于電動運行狀態(tài)，電磁轉矩為制動性轉矩。

⑤轉子運行于倒拉反轉的電動狀態(tài)（S＞1）

電磁功率＞0,從定子電