石大050131交流调速期末复习题.docx

交流调速课程综合复习资料一、单选题1、SPWM的最大输出不失真的线电压幅值为（）。A、Ud/3B、V3Ud2C、3d3D、Ud/2答：B2、三相电压型逆变器输出中的谐波含量次数主要是（）。A、3n+lB、6n+lC、2n±lD、4n±l答：B3、SPWM的最大输出不失真的相电压幅值为（）。A、Ud/5B、Ud/4C、Ud/3D、Ud/2答：D4、变频器交流输入电压降低会导致输出电压也降低，会影响电机的带负载能力的根源是（）。A、气隙磁通变大B、气隙磁通变小C、转子磁通变大D、转子磁通变小答：B5、Back-to-BackPWM变换器的整流侧是OoA、SHEPWM变换器B、PWM变换器C、PFM变换器D、PDM变换器答：B6、采用SVPWM调制时，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，这比一般的SPWM逆变器输出电压提高了（）。A、25%B、20%C、15%D、5%答:C7、SVPWM调制模式中，零矢量安排的原则是使器件开关最少，从而（）最小。A、通态损耗B、断态损耗C、开关损耗D、转差损耗答：C8、为避免变频器输出某个频率点上可能与机械系统的固有频率一致而发生共振，通过设置O来解决。A、点动频率B、最高频率C、回避跳跃频率D、偏置频率答：C9、恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性，当S比较小时，Te=f（s）是一段（）。A、直线B、斜线C、双曲线D、对角线答：A10、三种典型的负载转矩特性曲线不包括（）。A、恒功率负载B、恒转矩负载C、风机泵类负载D、恒转速负载答：A11、较小功率PWM变压变频器的功率开关器件一般采用（）。A、MOSFETB、GBTC、IGCTD、以上都是答：A12、恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性，当S接近1时，Te=f（s）是对称于原点的一段）三A、直线B、斜线C、双曲线D、对角线答：C13、在一定条件下，转差频率与电磁转矩是线性关系，控制系统通过O指令限幅和电压补偿来满足。A、点动频率B、转差频率C、最大频率D、偏置频率答：B14、转子磁链的电流模型需要检测定子电流和O信号。A、转子电流B、转矩C、转速D、电压答：C15、三相全桥电压型PWM逆变器输出电压的极限是一个（）。A、圆形B、四边形C、六边形D、矩形答：C16、以下生产生活设备中，重点强调调速目的是节能需要的是（）。A、抽油机B、风机C、泵类D、以上都是答:D17、变频器降低频率时过快会引起（）保护。A、过压B、过流C、欠压I）、过载答：A18、三相异步电机的动态数学模型是一个多输入、多输出的O多变量系统。储高阶B、非线性C、强耦合D、以上都是答：D19、死区期间，逆变器（）输出电压。A、一定有B、一定无C、不确定D、可能有答：A20、通用的变频器绝大多数是（）型的。A、电流源B、恒流源C、电压源D、恒压源答：C二、问答题I、请解释：矢量控制系统答案：通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型。仿照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。2、请解释：单极性控制答案：SPWM调制技术的一种控制方式，如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，称为单极性控制方式。3、请解释：六拍阶梯波逆变器答案：三相全桥电压型逆变器的6个有效电压空间矢量在一个输出基波电压周期内各自依次连续作用1/6周期，逆变器运行于这种状态时，会得到一个正六边形的旋转磁场。4、请解释：通用变频器答案：通用变频器大都是采用二极管整流和由快速全控开关器IGBT或智能功率模块IPM(IntelligentPowerMOdUIe)组成的PWM逆变器，构成了交-直-交电压源型变压变频器。5、请解释：正弦脉宽调制答案：按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效，这种调制方法称作正弦波脉宽调制。6、请解释：三相异步电机旋转磁场答案：空间中群止的三相对称绕组(绕组匝数、节距、导线的粗细等完全一致，且在空间中互差120度电角度)，通三相对称电流，则会产生旋转的磁场。7、请解释：交-直一交变压变频器答案：将工频交流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成电压和频率可控的交流，称为交-直-交变压变频器，又称为间接式变压变频器。8、请解释：弱磁调速答案：在基频以上调速，电机定子端电压保持为额定电压不变。随频率上升，气隙磁通下降，所以称为弱磁调速。9、试写出异步电动机的机械特性表达式。32炉答案.T=-10、简述三相异步电动机应如何通过坐标变换等效成直流电动机。答案：以产生相同的旋转磁动势为原则，三相电动机的电流乙、ip、Q，通过三相-二相变换，可以等效成二相静止坐标系下的交流电流"、；再通过按转子磁场定向的旋转变换，可以等效成同步旋转坐标系下的直流电流3、g。J相当于励磁电流，G相当于与转矩成正比的电枢电流，从而构成等效的直流电动机。11、简述基于稳态模型的转速闭环转差频率控制系统的两条基本控制规律。答案：在%q,”的范围内，转矩7；基本上与色成正比，条件是气隙磁通不变。在不同的定子电流值时，按，=/（叫,/）的函数关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通中,"恒定。12、异步电动机变频调速系统中，在工频以上的范围变频时，简述电压还应当变化吗，并说明其原因。答案：在基频以上调速时，定子供电频率，大于基频/w。如果维持/£=C是不允许的，因为定子电压超过额定值会损坏电动机的绝缘，所以，当£大于基频.&时，往往把电动机的定子电压限制为额定电压，并保持不变。13、试写出恒压频比控制和恒气隙控制时最大转矩的公式。答案：恒压频比控制7；期=%（4了 2 利R4 +Jgf +（“ + 4）20恒气隙控制二2，Llf14、简述转差频率控制系统的控制规律。答案：转差频率控制系统的控制规律是：在电O""的范围内，转矩T基本上与例成正比，条件是气隙磁通不变。在不同的定子电流值时，按S=F（/J函数关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁中,"恒定。15、简述异步电动机在两相静止坐标系下的数学模型中的电压方程。答案：P16、0凡+ 4"%4卢LmPOR + LrPGiLr答案：交-交变压变频器只有一个变换环节，把恒压恒频（CVCF）的交流电源直接变换成变压变频（VVVF）下输出，因此又称直接式变压变频器。有时为了突出其变频功能，也称作周波变换器。17、简述直流电机的不足在换向器上体现在哪些方面？答案：机械的磨损使得换向器必须经常检修；换向火花使其不能运行在易燃易爆及粉尘多的场合；换向能力限制了其容量和速度。18、简述转子磁链的电压模型的优点。答案：不需要测转速信号。与转子电阻无关，只与定子电阻有关，信号容易测得。算法简单，受参数变化的影响较小。三、综合题I、画出数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图。答案：2、画出通用变频器的常用结构。答案：Tff3、三相系统中，某个物理量的瞬时值（电压、电流、磁链等）用力、用、亢表示，以4轴为参考实轴，则三相合成的空间矢量如何计算？答案：F(+A+承办+3+以3)22222§(£+(cos-+Jsinj)+丘(CoSy-Jsin§%)V-J-Jc)+JJB-Jc)4、正弦波电压供电时，试述按恒匕控制、恒控制和恒2控制的优缺点。供答案:恒压频比（4=C）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，但低速带载能力稍差，须对定子压降实行补偿；恒/控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以在稳态时达到中,=C,从而改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制；恒2控制可以得（W1到和他励直流电动机一样的线性机械特性，按照转子全磁通,恒定进行控制，即得上=C,而且，在动态中也尽可能保持,恒定是矢量控制系统的目标，当然实现起来<1是比较复杂的。5、如图为异步电动机矢量控制原理图，其中A,B,C,D分别为坐标变换模块：（1）请说明A和B分别表示什么变换？并写出A对应的坐标变换矩阵。（2）说明按转子磁链定向矢量控制的基本思想。答案：（1）A：矢量旋转逆变换W?T,2r2sB：二相静止坐标系a加三相静止坐标系。反变换，2s3sCoSesin夕A：isin/CoSe（2）按转子磁链定向矢量控制的基本思想：通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型。仿照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。6、试写出在二相静止坐标系上的基于电流模型观测器的转子磁链观测模型。答案：电流模型观测器：当电机转速小于额定转速的10%,定子绕组压降不可忽略，异步电动机在静止坐标系（-）中的电压方程为：Uas(Rs+Lsp0Lmp0IaSUs：=0Rs+Lsp0LmpsOLmpCoLmRr+LrpLIarO-LmLmp-(DLrRr+Lrplr可得：O=P(Lmias+Lriarj*C0(Lmis+Lrir)+Rriar0p(Lmis+Lrir)-CO(LmiaS+Lrlan+Rrlpr转子磁链可表示为：ar=Lmias+LriarWPr=LmiPS+Lripr由上述3式解出iar、i0r并化简得：ar=（LmiaSTrr）,r=（Lmis-Trar）1+PI+P式中：Tl转子绕组的电磁时间常数，UaL定子a绕阻电压，UilL定子P绕阻电压，ias一定子a绕阻电流，Ml定子B绕阻电流，War-与转子a绕阻匝链的磁链，p1-与转子P绕阻匝链的磁链。7,已知期望的电压空间矢量q=200/14r（单位为V）,直流电压q=400V,开关周期7；=0.00015,按照SVPWM的实现过程，分析以下问题：（1）确定合成期望的电压空间矢量所需的2个基本电压空间矢量，及其各自的作用时间。（2）是否需要选用零矢量？（3）按照三段逼近式来安排矢量的作用顺序，确定开关状态序列并写出每种开关状态对应的作用时间。答案：期望的电压空间矢量a=200/3°or',正好落在1和6两个有效矢量之间。所以应由Ul和a两个矢量来逼近。GUdtl+2cos7=7J)COSe2万-U.tin-=UTasm33,闻工=A。0'Q(KKxnsin30"=0.0CWoSIa3400回/团丑些竺吧ISin3。"=0