(變頻器原理及應用60課時)總復習

1 變頻器應用基礎總復習變頻器應用基礎總復習 一 填空題 一 填空題 1 變頻器是將固定頻率的交流電變換為頻率連續(xù)可調頻率連續(xù)可調的交流電的裝置 1 2 電力電子開關器件的發(fā)展經(jīng)歷的四個階段為 門極可關斷晶閘管門極可關斷晶閘管 大功率晶體管大功率晶體管 功率場效應晶體管功率場效應晶體管 絕緣絕緣 柵雙極晶體管柵雙極晶體管 1 3 按變頻的原理分類 變頻器分為交交 交變頻器交變頻器和交交 直直 交變頻器交變頻器 1 4 交 直 交變頻器按儲能方式分類 分為電壓型電壓型和電流型電流型 電壓型變頻器是采用電容濾波電容濾波 電流型變頻器是采用電感濾波電感濾波 1 5 按用途分類 變頻器分為通用變頻器通用變頻器和專用變頻器專用變頻器 1 6 電力二極管 PD 通常應用于高頻逆變器高頻逆變器 高頻整流器高頻整流器和緩沖電路緩沖電路中 2 7 晶閘管 SCR 的導通條件 陽極 A 對陰極 K 加正偏電壓正偏電壓 同時門極門極 G G 對陰極 K 加正向觸發(fā)脈沖正向觸發(fā)脈沖 2 8 門極可關斷晶閘管 GTO 是一種具有自關斷能力的電流型全控器件全控器件 2 9 門極可關斷晶閘管 GTO 的關斷過程 是通過在 GTO 晶閘管的門極門極施加反向的關斷脈沖實現(xiàn) 2 10 絕緣柵雙極型晶體管 IGBT 是一種復合型電壓全控器件電壓全控器件 具有工作頻率高工作頻率高 耐壓高 承受大電流等優(yōu)點 2 11 功率智能模塊 IPM 的智能化可以實現(xiàn)控制控制 保護保護 接口接口 3 大功能 2 12 交 直 交變頻器的主電路包括 3 個組成部分 整流電路整流電路 中間電路中間電路 逆變電路逆變電路 3 13 交 直 交變頻器的電路中 整流電路是由整流單元整流單元 濾波電路濾波電路 開啟和吸收電路開啟和吸收電路組成 中間電路為制動電 路是由制動電阻制動電阻 制動單元制動單元 續(xù)流二極管續(xù)流二極管組成 逆變電路是由逆變橋逆變橋 續(xù)流二極管續(xù)流二極管 緩沖電路緩沖電路組成 3 14 整流電路按使用的器件不同 可分為不可控整流電路不可控整流電路和可控整流電路可控整流電路 3 15 在整流電路中 共陰極組的 3 個二極管是在正半波自然換向點正半波自然換向點 t1 t3 t5 進行換相導通 而共陽極組的 3 個二極管是在負半波自然換向點負半波自然換向點 t2 t4 t6 進行換相導通 3 16 在三相橋式可控整流電路中 當觸發(fā)延遲角 a 60 o時 輸出電壓的平均值為 Ud 2 34UUd 2 34U2 2cosa 257Vcosa 257V 3 17 若制動電路不能有效的抑制再生能量 可以通過外接制動電阻外接制動電阻來解決 3 18 變頻變壓的實現(xiàn)方法有脈幅調制脈幅調制 PAMPAM 和脈寬調制脈寬調制 PWMPWM 在 PWM 調制中 脈沖寬度越小 脈沖的間隔時間間隔時間越 大 輸出電壓的平均值就越小越小 反之 越大 3 19 交 交變頻器是把電網(wǎng)頻率的交流電變換成頻率可調的交流電 沒有中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié) 4 20 在交 交變頻器中 交流電壓頻率的改變是通過改變 P NP N 組變流器的切換頻率組變流器的切換頻率 而改變交流輸出電壓的幅值 是通過改變交流電路工作時的觸發(fā)延遲角觸發(fā)延遲角 a a 4 21 鼠籠型異步電動機的內部結構是由定子定子 轉子轉子以及其他附件組成 5 22 當電動機所帶的負載小于額定值時 出現(xiàn)欠載現(xiàn)象欠載現(xiàn)象 當電動機所帶的負載超過額定值時 出現(xiàn)過載現(xiàn)象過載現(xiàn)象 5 23 機械特性機械特性是指電動機在運行時 其轉速轉速 n n 與電磁轉矩電磁轉矩 T T 之間的關系 5 24 異步電動機機械特性曲線 n f T 上的幾個特殊點 0 no 是理想空載點理想空載點 TN nN 是額定運行點額定運行點 Tk nk 是臨界點臨界點 Tst 0 是起動點起動點 5 25 從異步電動機的機械特性曲線可知 為保證電動機的過載能力不變 當臨界轉矩 TK越小時 電動機所能帶 的負載就越小越小 由臨界轉差 SK的關系式可知 臨界轉差 SK越小 臨界轉速臨界轉速 n nK K越大 則機械特性就越硬越硬 5 26 異步電動機的制動有再生制動再生制動 直流制動直流制動 反接制動反接制動 其中直流制動和反接制動常用于使電動機迅速停止迅速停止 的 過程中 而再生制動再生制動在工作過程中 產(chǎn)生與轉子實際旋轉方向相反的電磁轉矩相反的電磁轉矩 電動機此時不消耗能量不消耗能量 而 是將拖動系統(tǒng)的再生動能返還給電網(wǎng) 5 27 異步電動機的調速中負載負載是沒有改變 而是改變拖動系統(tǒng)的轉速或頻率 轉速值可以從不同的不同的機械特性曲 線 上得到 而速度速度改變是負載的變化引起轉速的變化 轉速值則是從同一同一機械特性曲線上得到 5 28 電動機調速性能的衡量指標 調速范圍調速范圍 調速的平滑性調速的平滑性 調速的經(jīng)濟性調速的經(jīng)濟性 調速后工作特性調速后工作特性 5 29 帶式傳送機是屬于恒轉矩負載恒轉矩負載 卷取機械是屬于恒功率負載恒功率負載 而風機 水泵等機械是屬于二次方律負載二次方律負載 在恒轉矩負載中 功率與轉速成正比關系正比關系 在恒功率負載中 轉矩轉矩與轉速成反比關系 5 2 30 電動機在運行時的發(fā)熱情況發(fā)熱情況是判斷電動機能否正常工作的重要標志之一 5 31 從發(fā)熱方面來看 選擇電動機的原則是 電動機在運行時的穩(wěn)定溫升穩(wěn)定溫升不能超過允許溫升值 5 32 電動機的工作制有連續(xù)工作制連續(xù)工作制 斷續(xù)工作制斷續(xù)工作制 短時工作制短時工作制 5 33 電力拖動系統(tǒng)的組成有電動機電動機 傳動機構傳動機構 生產(chǎn)機械生產(chǎn)機械 控制設備控制設備 5 34 當傳動比大于 1 時 傳動機構為減速機構減速機構 當傳動比小于 1 時傳動機構為加速機構加速機構 5 35 傳動機構的作用 變速變速 轉矩 飛輪轉矩的傳遞傳遞和變換變換 5 36 高 中 壓變頻器是指電壓等級在 1KV1KV 以上的大容量變頻器 6 37 變頻器的控制方式主要有 V FV F 控制控制 矢量控制矢量控制 VCVC 轉差頻率控制轉差頻率控制 SFSF 直接轉矩控制直接轉矩控制 DTCDTC 單片機控制單片機控制 7 38 在變頻調速中 若在額定頻率以下調頻時 當頻率下調時 電壓電壓也要下調 若在額定頻率以上調時 當頻 率 上調時 電壓無法上調無法上調 7 39 電動機經(jīng)轉矩提升后在全頻范圍內變頻調速的特性 當在 fxfN范圍內變頻調速時 電動機具有恒功率調速特性恒功率調速特性 7 40 U f 控制曲線的分類 有基本基本 U fU f 曲線曲線 正補償正補償 U fU f 曲線曲線 負補償負補償 U fU f 曲線曲線 U fU f 比分段曲線比分段曲線 7 41 矢量控制是通過控制變頻器輸出電流的大小大小 頻率頻率及相位相位 用以維持電動機內部的磁通恒定所需的轉矩 7 42 在磁場間的等效變換中 磁極對數(shù) 磁感應強度和轉速都相等條件下 旋轉兩相直流系統(tǒng)經(jīng)過直直 交變換交變換轉 換成兩相交流系統(tǒng) 兩相交流系統(tǒng)經(jīng)過 2 32 3 相變換相變換轉換成三相交流系統(tǒng)三相交流系統(tǒng) 7 43 單片機控制在全數(shù)字變頻調整系統(tǒng)中 絕大都是以高性能單片機高性能單片機和數(shù)字信號處理器數(shù)字信號處理器等為控制核心來構成 7 44 當變頻器和其他設備或有多臺變頻器一起接地時 每臺設備或變頻器應該分別獨立接地獨立接地 而不允許將每臺 設備的接地端相接后再接地 8 45 變頻器的頻率參數(shù)預置中 頻率給定的方法可以通過變頻器的操作面板給定操作面板給定 還可以通過變頻器的控制端 子外接電位器給定外接電位器給定 8 46 變頻器的加速和減速模式主要有線性方式線性方式 S S 形方式形方式 半半 S S 形方形方式 線性方式線性方式適用于一般要求的場合 S 型加速模式適用于傳送帶傳送帶 電梯電梯等對起動有特殊要求的場合 半 S 型上升方式 正半正半 S S 型型加減速模式 適用于大轉動慣性負載 反半反半 S S 型型加減速模式適用于泵類泵類和風機風機類負載 8 47 變頻器的最常見的保護功能有過流保護過流保護 過載保護過載保護 過壓保護過壓保護 欠電壓保護欠電壓保護和瞬間停電的處理瞬間停電的處理以及其他 保護功能 8 48 頻率給定信號的種類有數(shù)字量給定信號數(shù)字量給定信號 模擬量給定信號模擬量給定信號 8 49 變頻器設置安裝的環(huán)境 主要考慮環(huán)境溫度環(huán)境溫度 環(huán)境濕度環(huán)境濕度 周圍氣體周圍氣體 振動振動 抗干擾抗干擾等因素 9 50 變頻器的安裝方式有壁掛式安裝壁掛式安裝 柜外冷卻方式柜外冷卻方式 柜內冷卻方式柜內冷卻方式 多臺變頻器橫向排列安裝多臺變頻器橫向排列安裝 9 51 變頻器 能 不能 不能不能與電動機等強電設備共用接地電纜或接地極 9 52 在模擬量控制線中 由于模擬量信號的抗干擾能力較差 因為必須采用屏蔽線屏蔽線 在連接時 屏蔽層靠近變 頻器一側應接變頻器的公共端 另一端應懸空懸空 9 53 改善變頻器功率因數(shù)偏低根本途徑是削弱高次諧波電流削弱高次諧波電流 采用較好的方法是串入直流電抗器串入直流電抗器和串入交流電串入交流電 抗器抗器 若將功率因數(shù)提高到 0 95 左右 可同時串入交流電抗器交流電抗器和直流電抗器直流電抗器一起使用 9 54 變頻器的干擾主要包括有外界對變頻器的干擾界對變頻器的干擾和變頻器對周邊設備的干擾變頻器對周邊設備的干擾兩部分 9 55 對變頻器調速系統(tǒng)的調試工作應遵循先空載先空載 后輕載后輕載 再重載再重載的一般規(guī)律 9 56 變頻調速系統(tǒng)的負荷率越低 允許的調速范圍則越大越大 在負載轉矩不變的前提下 傳動比傳動比越大 則電動機 軸上的負荷率越低負荷率越低 調速范圍也越大越大 9 57 中央空調的變頻調速控制系統(tǒng)主要部分有冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)冷凍水循環(huán)系統(tǒng) 10 58 風機的慣性較大 加速時間設定較短 容易引起過電流過電流 減速時間設定較短 容易引起過電壓過電壓 10 59 供水系統(tǒng)中 若水泵在轉速上升或下降的過程過快 則會在管道中引起水錘效應水錘效應 10 60 同步控制的控制要點 統(tǒng)調統(tǒng)調 整步整步和單獨單獨調試 10 二 名詞解釋 二 名詞解釋 3 1 1 變頻器 變頻器 是交流電動機驅動器 它是將三相工頻交流電轉變成頻率可調的三相交流電來驅動交流電動機 從而使電動機達到調速目的 1 2 2 占空比 占空比 指脈沖寬度與一個脈沖周期的比值 2 3 3 脈寬調制的指導思想 脈寬調制的指導思想 是將輸出電壓分解成很多的脈沖 調頻時控制脈沖的寬度和脈沖間的間隔時間來 控制輸出電壓的幅值 3 4 4 轉差率 轉差率 轉子轉速 n 與同步轉速 no之間的差值與同步轉速 no的比值 5 5 5 有效轉矩 有效轉矩 電動機在某一轉速 頻率 下能夠安全 穩(wěn)定 長期運行的最大轉矩 5 6 6 V FV F 控制 控制 通過提高 U F 比來補償 fX下調時引起的 TKX下降 7 7 7 基本頻率給定線 基本頻率給定線 在給定信號 X 從 0 增大至最大值 Xmax 的過程中 給定頻率 fx線性地從 0 增大到 fmax頻率 給定線 7 8 8 點動頻率 點動頻率 指變頻器在 試動行 點動時的給定頻率 8 9 9 靜差 靜差 是指供水壓力與給定壓力的差值 X 不可能完全降到 0 而始終有一個很小的靜差存在 從而使控制 系統(tǒng)出現(xiàn)了誤差 8 1010 P P 功能功能 指將 X 很小的值按比例進行放大 P 倍 經(jīng)過放大后再來調整水泵的轉速 從而控制的靈敏度增 大 誤差減小 8 三 判斷題 三 判斷題 1 晶閘管的導通條件 陽極對陰極間加正向電壓 同時在門極對陰極間加正向電壓或脈沖即可 2 當陽極電流降低到晶閘管的維持電流臨界極限值以下時 即可使晶閘管關斷 3 門極關斷晶閘管 GTO 具有自關斷能力 屬于電流控制型的全控器件 4 門極關斷晶閘管 GTO 的關斷過程是通過在 GTO 晶閘管的門極施加反向的關斷脈沖實現(xiàn) 5 絕緣柵雙極型晶體管 IGBT 和集成門極換流晶閘管 IGCT 是復合型的電壓型全控器件 具有通斷頻率高 耐壓 高 承愛電流大等優(yōu)點 6 V F 控制是根據(jù)負載的變化隨時調整變頻器的輸出 7 轉矩提升是指在頻率 f 0 時 補償電壓的值 8 加速時間是指工作頻率從 0HZ 上升至最大頻率所需要的時間 9 基本參數(shù)是變頻器根據(jù)選用的功能而需要預置的參數(shù) 10 多臺變頻器安裝在同一控制柜內 每臺變頻器必須分別和接地線相連 11 負載機械特性曲線的運行段超越電動機的有效轉矩線 則超越部分將不能正常工作 12 傳動比越大 電動機軸上的負荷率越大 13 壓力傳感器是將電壓信號轉換成壓力信號 14 GTO 是一種全控型電力電子器件 15 電動機在運行時的穩(wěn)定溫升不能超過其允許溫升 16 變頻器的接地必須與動力設備的接地點分開 不能共地 17 電動機在變頻運行中 由于達到某個頻率時發(fā)生機械共振 因此無須把這些共振頻率回避 18 對于恒功率負載來說 當負載轉速 n 降低時 負載轉矩 TL也降低 19 對于連續(xù)工作的負載來說 由于電動機在運行期間不能夠到達穩(wěn)定溫升 因此允許電動機過載 20 在三相逆變電路中 可調節(jié)開關的通斷速度來調節(jié)交流電的頻率 也可通過調節(jié) UD 的大小來調節(jié)交流電的 幅值 21 在采用外控方式時 應先接通變頻器的電源后 再接通控制電路來控制電動機的起 停 22 逆變部分的基本作用是將直流電變成交流電 是變頻器的核心部分 23 起重機械的變頻調速系統(tǒng)中 電動機與制動器是同時開始動作的 24 變頻器對周邊設備的干擾只有電磁輻射 25 變頻器的基頻設置時 一般情況下設定為電動機的額定頻率 26 變頻器電路中制動電阻的作用是消耗再生反饋的能量 27 采用矢量控制的要求中 電動機的極數(shù)要按說明書的要求 一般以 4 極電動機為量佳 4 28 變頻器的節(jié)能運行功能在任何情況下都是有效的 29 跳躍頻率是指不允許變頻器斷續(xù)輸出的頻率 30 當由變頻器的輸出端子直接控制接觸器和繼電器時 在線圈的兩端必須接入浪涌電壓吸收回路 四 作圖題 四 作圖題 1 畫出三相逆變電路原理圖的開關通斷規(guī)律圖和對應輸出波形圖 如圖 2 畫出單極性 SPWM 調制后的 SPWM 脈沖波形和等效正弦波 如圖 其中調制波為正弦波 Ura 載波為三角波 Ut 五 簡答題 五 簡答題 1 1 晶閘管的關斷條件 晶閘管的關斷條件 P11P11 答 答 1 關斷電源 2 陽極 A 對陰極 K 加反偏電壓 3 陽極電流 IA小于 IH維持電流 2 2 簡述不可控制整流的工作原理 簡述不可控制整流的工作原理 P35 36P35 36 分析 t1 t3 區(qū)間即可 3 3 電動機工作點的動態(tài)調整過程 電動機工作點的動態(tài)調整過程 P65P65 4 4 為什么變頻也要變壓 為什么變頻也要變壓 P82P82 5 5 比較恒壓供水系統(tǒng)中實際壓力 比較恒壓供水系統(tǒng)中實際壓力 XfXf 與給定壓力與給定壓力 XtXt 的偏差信號的偏差信號 X X 分析用水量與水泵轉速的變化情況 分析用水量與水泵轉速的變化情況 P115P115 6 6 變頻器產(chǎn)生過電流的原因 變頻器采取什么措施來實現(xiàn)過流保護 變頻器產(chǎn)生過電流的原因 變頻器采取什么措施來實現(xiàn)過流保護 P118P118 7 7 分析水錘效應產(chǎn)生的原因 分析水錘效應產(chǎn)生的原因 答 答 異步電動機在全壓起動時 從靜止加速到額定轉速 所需時間 0 5s 在不足 0 5s 的時間里水的流量 從零猛增到額定流量 由于流體具有動量和一定程度的可壓縮性 因此 在極短的時間內流量的巨大變化將引 起 對管道的壓強過高或過低的沖擊 壓力沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪音 猶如錘子敲擊管子一樣 稱為水錘效應水錘效應 8 8 簡述 簡述 1 1 控控 3 3 的恒壓供水系統(tǒng)的工作過程 的恒壓供水系統(tǒng)的工作過程 P146P146 9 9 簡述起升機械在重載下降時工作點的變化 簡述起升機械在重載下降時工作點的變化 答 答 重載時 重物將因自身的重力而下降 電動機的旋轉速度將超過同步 轉速而進入再生制動狀態(tài) 電動機的旋轉方向是反轉 下降 的 但電動機轉 矩的方向卻與旋轉方向相反 是正方向的 其機械特性如圖 7 16 的曲線 所 示 工作點為 E 點 轉速為 n5 這時 電動機的作用是防止重物由于重力加速 度的原因而不斷加速 達到使物體勻速下降的目的 在這種情況下 摩擦轉矩將 阻礙重物下降 故重物在下降時構成的負載轉矩比上升時小 1010 簡述產(chǎn)生溜鉤的原因 簡述產(chǎn)生溜鉤的原因 答 答 在重物開始升降或停住時 要求制動器和電動機的動作之間 必須緊密配合 由于制動器從抱緊到松 開 以及從松開到抱緊的過程需要一定時間 約 0 6s 而電動機的轉矩是在