電氣傳動(dòng)和調(diào)速系統(tǒng)課程思考題和習(xí)題解答四

1、第四章 交流調(diào)速系統(tǒng)1為什么改變異步電動(dòng)機(jī)定子供電頻率，可以調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？ 由可知，當(dāng)極對(duì)數(shù)不變時(shí)，同步轉(zhuǎn)速和電源頻率成正比。而異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以連續(xù)地改變供電電源頻率，就可以平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。2異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，如果只從調(diào)速角度出發(fā)，僅改變?nèi)耸欠窨尚?？為什么？在?shí)際應(yīng)用中，同時(shí)還要調(diào)節(jié)，否則會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？由電機(jī)學(xué)可知，異步電動(dòng)機(jī)有如下關(guān)系式：式中，定于繞組匝數(shù)，定于繞組系數(shù)為常數(shù)。在電源頻率一定時(shí)，定于繞組感應(yīng)電壓勢(shì)與與產(chǎn)生它的氣隙合成磁通電成正比。忽略定子阻抗壓降時(shí)，定子電壓U；與E；近似相等。由式（4-1）看出，若不變，成反成反比。如果人下降，則入增加，使磁路過(guò)飽

2、和，勵(lì)磁電流迅速上升，鐵損增加，電動(dòng)機(jī)效率降低，也使功率因數(shù)減小。如果上升，則減小，電磁轉(zhuǎn)矩減小，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力下降?？梢?jiàn)調(diào)速時(shí)為維持恒磁通不變，在調(diào)節(jié)人的同時(shí)還要協(xié)調(diào)地調(diào)節(jié)，才可以使異步電動(dòng)機(jī)具有較好的性能。3、異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，常用的控制方式有哪幾種？它們的基本思想是什么？這幾種控制方式得到的機(jī)械特性如何？常用的控制方式有三種： （1）保持=常數(shù)的控制方式 一般生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載多為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，希望在調(diào)速過(guò)程中保持最大轉(zhuǎn)矩幾。不變，即電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力不變。由電機(jī)學(xué)可知，最大轉(zhuǎn)矩為若忽略定子電阻rl，并考慮到,則所以在從額定頻率（稱(chēng)為基頻）向下調(diào)節(jié)時(shí)，協(xié)調(diào)控制，使的比值保持不

3、變，即可保證在調(diào)速過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變。稱(chēng)為壓頻比恒定的控制方式。在頻率較高時(shí)，定子電阻馬相對(duì)于短路電抗x。來(lái)說(shuō)，可以忽略（因?yàn)椋谡{(diào)節(jié)同時(shí)，調(diào)節(jié)，并保持常數(shù)，即可使不變。但是在頻率較低時(shí)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，不可忽略。此時(shí)既使仍保持壓頻比恒定，由也要減小，從而使最大轉(zhuǎn)矩減小。電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，過(guò)載能力隨轉(zhuǎn)速的降低而降低。因此這種控制方式的變頻調(diào)速只適用于風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載，或是能輕載起動(dòng)，而又要求調(diào)速范圍較小的場(chǎng)合。 （2）保持=常數(shù)的控制方式 對(duì)于要求調(diào)速范圍大的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，希望在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，保持最大轉(zhuǎn)矩不變，即不變，可以采用=的控制方式，也稱(chēng)為恒磁通控制方式。 由于異步電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不好

4、測(cè)量和控制，所以在實(shí)際應(yīng)用中，是采取補(bǔ)償?shù)霓k法。隨著的降低，適當(dāng)提高，以補(bǔ)償上的壓降，等效地滿(mǎn)足=常數(shù)，以達(dá)到維持最大轉(zhuǎn)矩不變的目的?？紤]到低頻空載時(shí)，由于電阻壓降減小，應(yīng)減少補(bǔ)償量，否則將使電動(dòng)機(jī)磁通增大，導(dǎo)致磁路過(guò)飽和而帶來(lái)的問(wèn)題，具體如何做需根據(jù)生產(chǎn)工藝要求而定。（3）恒功率控制方式 電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行時(shí)，定子頻率將大于額定頻率，如按以上控制方式，定子電壓則要相應(yīng)地高于額定電壓，這是不允許的。因此在基頻以上應(yīng)采取恒功率控制方式。這與直流電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以上，采用恒壓弱磁調(diào)速相似。此時(shí)，由于定子電壓限制在允許范圍內(nèi)，而頻率升高，致使氣隙磁通減小，轉(zhuǎn)矩減小，但因?yàn)檗D(zhuǎn)速上升了，所以屬恒功

5、率性質(zhì)。只要滿(mǎn)足=常數(shù)的條件，即可恒功率調(diào)速。實(shí)際在基頻上以上調(diào)速時(shí)，是保持為額定值不變，而只升高頻率，所以為近似恒功率調(diào)速。一般在基頻以下采用=常數(shù)或=數(shù)的控制方式；基頻以上采用恒功率控制方式。（4）機(jī)械特性 由知，改變電源頻率人，就有不同的，從而得到不同的機(jī)械特性。再得知最大轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律和機(jī)械特性運(yùn)行段的斜率，即可大致畫(huà)出變頻調(diào)速的機(jī)械特性。（a）最大轉(zhuǎn)矩當(dāng)從基頻向下調(diào)，而數(shù)值較高時(shí)，可忽略，按壓頻比恒定的控制方式調(diào)速，最大轉(zhuǎn)矩基本保持不變。當(dāng)人數(shù)值較低時(shí)，不可忽略，由式（42）可見(jiàn)，最大轉(zhuǎn)矩將減小。這是因?yàn)樵谏袭a(chǎn)生的壓降使得定子電動(dòng)勢(shì)進(jìn)一步降低，氣隙磁通減小，所以，既使保持=常數(shù)，也不

6、能保持不變，致使最大轉(zhuǎn)矩減小。下降越多，的影響越大，減小越多。為了提高低速時(shí)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，必須適當(dāng)?shù)靥岣?，采?常數(shù)的控制方式。當(dāng)從基頻向上調(diào)時(shí)，保持額定值不變，增加，減小，隨之減小。（b）運(yùn)行段的斜率由電機(jī)學(xué)知，臨界轉(zhuǎn)差率為：在較高時(shí)忽略并用代人式中，得又因?yàn)檗D(zhuǎn)速則對(duì)應(yīng)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)=常數(shù)可見(jiàn)與頻率無(wú)關(guān)。因此，無(wú)論在基頻以下還是基頻以上調(diào)速時(shí)，機(jī)械特性都是平行上下移動(dòng)的。到頻率很低時(shí)，不可以忽略，減小，機(jī)械特性更硬些，根據(jù)以上分析，可以定性畫(huà)出機(jī)械特性。4請(qǐng)畫(huà)出交一直一交變頻器和交一交變頻器的示意圖，并指出各自的特點(diǎn)。 交一交變頻系統(tǒng)的示意圖。如果使左右兩組晶閘管輪流向交流電動(dòng)機(jī)供電，交流電

7、動(dòng)機(jī)的定子上即可得到交流電壓，兩組晶閘管切換得快，則電壓頻率高，反之則頻率低。這就是交交變頻器的工作原理。交一變變頻器的主要優(yōu)點(diǎn)是只進(jìn)行一次能量變換，所以效率較高，而且晶閘管靠電源電壓自然換流，不需要設(shè)置強(qiáng)迫換流裝置。其缺點(diǎn)是所用開(kāi)關(guān)元件多。另外，這種變頻器輸出電壓的頻率調(diào)節(jié)范圍在電源頻率的1/3以下，最高不超過(guò)1/2，因而限制了它的應(yīng)用場(chǎng)合。一般是用于低速、大功率的調(diào)速系統(tǒng)中。 交一直一交變頻器向異步電動(dòng)機(jī)供電的主回路原理圖。圖中，UR表示整流器；UI表示逆變器。CVCF表示恒壓恒頻電源；VVVF表示變壓變頻電源。圖a的中間環(huán)節(jié)是大電容器濾波，使直流側(cè)電壓zzz U。接近恒定，變頻器的輸出電

8、壓隨之恒定，相當(dāng)于理想的電壓源，稱(chēng)為交玉紅交電壓型變頻器。由于采用大電容濾波，直流側(cè)電壓恒定，輸出電壓為矩形波，輸出電流由矩形波電壓和電動(dòng)機(jī)正弦波電動(dòng)勢(shì)之差產(chǎn)生，所以其波形接近正弦波。又因?yàn)槟孀兤鞯闹绷鱾?cè)電壓極性固定，不能實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，若需要回饋制動(dòng)時(shí)，必須在整流側(cè)反并聯(lián)一組晶閘管，供逆變時(shí)用。這時(shí)逆變器通過(guò)反饋二極管工作在整流狀態(tài)；附加的一組晶閘管工作在逆變狀態(tài)，向電網(wǎng)回饋電能。圖b的中間環(huán)節(jié)是電感很大的電抗器濾波，電源阻抗大，直流環(huán)節(jié)中的電流可近似恒定，逆變器輸出電流隨之恒定，相當(dāng)于理想的電流源，稱(chēng)為交直一交電流型變頻器。它的逆變器輸出電流波形為矩形波，輸出電壓波形由電動(dòng)機(jī)正弦波電動(dòng)勢(shì)決定

9、，所以近似為正弦波。這種變頻器可以實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，回饋制動(dòng)時(shí)，主回路電流方向不變，而電壓極性改變，整流器工作于逆變狀態(tài)，逆變器工作在整流狀態(tài)，從而使主回路在不增加任何元件的條件下，電動(dòng)機(jī)就能自動(dòng)地從電動(dòng)狀態(tài)進(jìn)人回饋制動(dòng)狀態(tài)。這是這種變頻器的突出優(yōu)點(diǎn)。 5電壓型變頻器和電流型變頻器的主要區(qū)別在哪？它們各有什么特點(diǎn)？ 電壓型變頻器和電流型變頻器的主要區(qū)別在于對(duì)無(wú)功能量的處理方法不同，致使形成各自不同的技術(shù)特點(diǎn)，如下表所示。變頻器類(lèi)型電 壓 型電 流 型直流回路慮波環(huán)節(jié)電容器電抗器輸出電流波形接近正弦矩形波輸出電壓波形矩形波接近正弦回饋制動(dòng)需在電源側(cè)附加反并聯(lián)逆變器方便，不需附加設(shè)備過(guò)濾及短路保護(hù)困難

10、容易動(dòng)態(tài)特性較慢，采用PWM方式則快較快對(duì)開(kāi)關(guān)元件要求關(guān)斷時(shí)間短，而壓可較低耐壓同6180°導(dǎo)通型逆變器和120°導(dǎo)通型逆變器各有什么特點(diǎn)？(1)180°導(dǎo)通型逆變器 在逆變器中晶閘管的導(dǎo)通順序是從，每個(gè)觸發(fā)脈沖相隔60°每個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通時(shí)間為180°電角度。在逆變器中，任何瞬間都有三只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通。晶閘管之間的換流是在同一橋臂上的上、下兩個(gè)晶閘管間進(jìn)行的。 相電壓波形為階梯波。線(xiàn)電壓為矩形波，各相之間互差120°，三相是對(duì)的。（2）120°導(dǎo)通型逆變器逆變器中晶閘管的導(dǎo)通順序仍是從VT1到VT6，各觸發(fā)脈沖相隔60&#

11、176;電角度，只是每個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通時(shí)間為120°電角度，因此任何瞬間有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，它們的換流在相鄰橋臂間進(jìn)行。這樣，同一橋臂上兩個(gè)晶閘管的導(dǎo)通有60°間隔，不易造成短路，比180°導(dǎo)通型逆變器換流安全。相電壓是幅值為U/2的矩形波；線(xiàn)電壓是幅值為U的梯形波。兩種導(dǎo)通方式對(duì)比可知；120°導(dǎo)通型和180°導(dǎo)通型逆變器中，開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通順序和觸發(fā)脈沖間隔都是一樣的，之所以有不同的導(dǎo)通時(shí)間，完全是因?yàn)閾Q相的機(jī)理不同所致。前者是在相鄰橋臂間進(jìn)行，后者是在一個(gè)橋臂的上、下元件間進(jìn)行。由于導(dǎo)通時(shí)間不同，前者的電壓有效值低于后者。 7交一直一交電

12、壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)，要求逆變器輸出線(xiàn)電壓基波有效值為380V，對(duì)180°導(dǎo)通型和120°導(dǎo)通型逆變器，其直流側(cè)電壓Ud分別為多少伏？180導(dǎo)通型逆變器中UAB0.8l7U，線(xiàn)電壓基波有效值為380V時(shí)U465V120導(dǎo)通型逆變器中UAB0.707U，線(xiàn)電壓基波有效值為380V時(shí)U537V8在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，函數(shù)發(fā)生器、壓頻變換器、環(huán)形分配器、脈沖輸出級(jí)、絕對(duì)值運(yùn)算器、給定積分器等各單元的作用如何？ (1)函數(shù)發(fā)生器 在控制系統(tǒng)中設(shè)置函數(shù)發(fā)生器，是為了協(xié)調(diào)電壓與頻率的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)各種控制方式。對(duì)于要求端電壓與頻率比值不變的控制方式，采用比例調(diào)節(jié)器即可。若考慮到電阻壓降的影響，而用

13、=常數(shù)的控制方式時(shí)，可采用加人補(bǔ)償環(huán)節(jié)的函數(shù)發(fā)生器。（2）壓頻變換器壓頻變換器是把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。系統(tǒng)對(duì)壓頻變換器的要求是：在頻率控制范圍內(nèi)，有良好的線(xiàn)性度；有較好的頻率穩(wěn)定性；能方便地通過(guò)調(diào)節(jié)電路的某些參數(shù)來(lái)改變頻率范圍。另外，更重要的是，當(dāng)逆變器輸出的最高頻率為時(shí)，要求它輸出的最高頻率為。（3）環(huán)形分配器環(huán)形分配器的作用是將壓頻變換器輸出的時(shí)鐘脈沖6個(gè)一組依次分配給逆變器的6個(gè)開(kāi)關(guān)元件，簡(jiǎn)稱(chēng)六分頻。而環(huán)形分配器就是個(gè)六分頻環(huán)形計(jì)數(shù)器。（4）脈沖輸出級(jí)脈沖輸出級(jí)是將來(lái)自環(huán)形分配器的信號(hào)功率，放大到足以可靠觸發(fā)逆變器元件的程度。由于脈沖較寬，工作頻率較低，為了保持較陡的脈沖前

14、沿和平坦的脈沖波頂，一般采用調(diào)制式，既使在逆變器頻率很低的情況下，仍可保證脈沖具有平坦的波頂。同時(shí)還可以減小脈沖輸出變壓器的體積。 （5）絕對(duì)值運(yùn)算器 絕對(duì)值運(yùn)算器是將正、負(fù)極性的輸人信號(hào)變?yōu)閱我粯O性的輸出信號(hào)，但大小一般不變。在系統(tǒng)中，電流反饋和電壓反饋都是反映反饋量的大小而不反映它的極性，而給定信號(hào)在正、反轉(zhuǎn)時(shí)，有正、負(fù)極性變化。為使兩個(gè)信號(hào)在正、反轉(zhuǎn)時(shí)均為相減的關(guān)系，而必須設(shè)置絕對(duì)值運(yùn)算器。壓頻變換器需要極性不變的輸人信號(hào)，所以也取自絕對(duì)值運(yùn)算器的輸出端。（6）給定積分器 對(duì)于轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的交流調(diào)速系統(tǒng)，起動(dòng)時(shí)，如果逆變器輸出電壓與頻率變化太快時(shí)，將會(huì)使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大。加大到后，電磁轉(zhuǎn)矩

15、反而減小，使起動(dòng)時(shí)間增加，甚至使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。在圖4-22中，以加速為例，起動(dòng)時(shí)，如果使逆變器的頻率從突增至人，對(duì)應(yīng)電壓也相應(yīng)協(xié)調(diào)上升，在改變頻率瞬間，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩將從TA變?yōu)門(mén)B，而TBTA，從而使電動(dòng)機(jī)加速度下降，甚至如果小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)不但不能加速，反而減速，最終堵轉(zhuǎn)。如果使逆變器輸出頻率從變到，則在改變頻率瞬間，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩從,由于，電動(dòng)機(jī)的加速度增大。從此看出，在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小和系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小等實(shí)際情況，確定最佳加減速時(shí)間。主要是調(diào)節(jié)給定積分器的時(shí)間常數(shù)。 當(dāng)由給定電位器給出一個(gè)電壓值時(shí)（對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出頻率），經(jīng)函數(shù)發(fā)生器補(bǔ)償，輸出一個(gè)與給定頻率對(duì)應(yīng)的電壓給

16、定值。由于通過(guò)函數(shù)發(fā)生器實(shí)行=常數(shù)的控制方式，所以能保證磁通恒定。電壓給定值經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器和電壓閉環(huán)，使主回路得到與給定電壓大小相符的電壓。同時(shí)，頻率給定信號(hào)經(jīng)壓頻變換器得到6倍于給定頻率的脈沖信號(hào)，再經(jīng)過(guò)環(huán)形分配器分配給脈沖輸出級(jí)，最后送給逆變器的晶閘管發(fā)出對(duì)應(yīng)頻率觸發(fā)脈沖。使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。9在轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為什么要設(shè)置瞬態(tài)校正環(huán)節(jié)？ 設(shè)置瞬態(tài)校正環(huán)節(jié)是為了在瞬態(tài)（動(dòng)態(tài)）過(guò)程中，使系統(tǒng)仍基本保持某種控制規(guī)律，在此系統(tǒng)中是為保持=常數(shù)。由于電壓控制回路為閉環(huán)，而頻率控制回路為開(kāi)環(huán)，在有負(fù)載擾動(dòng)、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等因素時(shí)，容易使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。例如，在負(fù)載擾動(dòng)下，電流內(nèi)環(huán)響應(yīng)較

17、快，引起電壓波動(dòng)，由電壓閉環(huán)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。但是，只要給定電壓不變，頻率就始終不變。雖然在負(fù)載擾動(dòng)下，輸出電壓將反復(fù)變化，而輸出頻率并不隨著電壓變化，使得在動(dòng)態(tài)時(shí)不能保持=常數(shù)，磁場(chǎng)將產(chǎn)生過(guò)勵(lì)和欠勵(lì)不斷交替的情況，使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，以至電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生波動(dòng)，造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。為了避免上述情況的產(chǎn)生，而加人瞬態(tài)校正調(diào)節(jié)器，進(jìn)行瞬態(tài)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)。 瞬態(tài)校正器采用微分校正電路，以獲得超前校正作用。它的輸人信號(hào)有兩種取法：一是取電流調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)；二是取電壓調(diào)節(jié)器輸人的電壓給定與電壓反饋的差值。這兩種方法均可得到近似的補(bǔ)償。系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，該環(huán)節(jié)就不起作用了。 10轉(zhuǎn)差頻率控制方式的基本思想是什么？試

18、分析轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和回饋制動(dòng)過(guò)程。直流雙閉環(huán)系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜動(dòng)態(tài)性能，是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩容易控制，只要調(diào)節(jié)電樞電流，就可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。也就是說(shuō)，控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)矩的控制能力，可以決定系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)性能的好壞。 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T可表示為：即電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙磁通、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)有關(guān)，而這些量都不是獨(dú)立變量，又難于直接檢測(cè)與控制，這也就是異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩難于控制的原因。因此，如果不解決異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制問(wèn)題，既使采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)，動(dòng)態(tài)特性仍無(wú)法改善。 轉(zhuǎn)差頻率控制就是一種解決異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問(wèn)題的方法。采用這種方法，可以大大改善異步電動(dòng)機(jī)的靜動(dòng)態(tài)性能。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和

19、轉(zhuǎn)差角頻率（或轉(zhuǎn)差頻率）成正比。因此，在磁通恒定的條件下，控制轉(zhuǎn)差角頻率也（或），也就控制了轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想。 （l）起動(dòng)過(guò)程（理想空載情況）在給定一個(gè)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)瞬間，由于電動(dòng)機(jī)的機(jī)械慣性，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸人偏差信號(hào)很大，其輸出迅速達(dá)到限幅值。使轉(zhuǎn)差角頻率，此時(shí)系統(tǒng)具有最大轉(zhuǎn)矩。一方面，經(jīng)函數(shù)發(fā)生器給出對(duì)應(yīng)外。的定子電流人的給定值，維持電動(dòng)機(jī)的磁通=常數(shù)；另一方面，壓頻變換器的輸人端，從絕對(duì)值運(yùn)算器的輸出端得到給定信號(hào)，轉(zhuǎn)換成6的脈沖列，經(jīng)環(huán)形分配器輸出后，產(chǎn)生此時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，其旋轉(zhuǎn)角頻率上升，但只要，

20、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器就一直飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)。ASR的輸出始終為限幅值，即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩始終為最大值。而且通過(guò)電流環(huán)，使電動(dòng)子電流入始終跟隨給定值，確保轉(zhuǎn)速過(guò)渡過(guò)程中電恒定，于是電動(dòng)機(jī)在恒最大轉(zhuǎn)矩下加速。同時(shí)隨著的上升，也不斷上升，對(duì)應(yīng)壓頻變換器輸出的頻率增高，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速加快，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，但是因?yàn)槭冀K為最大值，所以，電動(dòng)機(jī)沿著的特性曲線(xiàn)起動(dòng)，轉(zhuǎn)速上升很快。當(dāng)上升到且略有超調(diào)時(shí)，ASR退飽和，從下降到，對(duì)應(yīng)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速環(huán)的調(diào)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于=（2）回饋制動(dòng) 如果給定信號(hào)突然減小到零，由于轉(zhuǎn)速不能突變，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸人變號(hào)，使其反向積分，一直到負(fù)限幅值一，電動(dòng)機(jī)有一，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角頻率從

21、隊(duì)變?yōu)?，由于，電?dòng)機(jī)運(yùn)行于回饋制動(dòng)狀態(tài)，而且只要0，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出就一直為負(fù)限幅值，電動(dòng)機(jī)就在一作用下很快減速，直至后，ASR退飽和，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)停車(chē)。11轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速檢測(cè)誤差較大時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況？轉(zhuǎn)速的檢測(cè)誤差使系統(tǒng)特性偏離理想情況系統(tǒng)的控制作用由轉(zhuǎn)差角頻率隊(duì)決定，而隊(duì)難于直接測(cè)量，一般是檢測(cè)。如果用測(cè)速發(fā)電機(jī)檢測(cè)，誤差一般為額定轉(zhuǎn)速的13，由于比小得多，不大的誤差就會(huì)引起很大的誤差。由于函數(shù)發(fā)生器是根據(jù)ASR的給定，輸出對(duì)應(yīng)于的定子電流的給定值，因此使實(shí)際的與并不滿(mǎn)足理論上所得的關(guān)系，致使不為設(shè)定值。在動(dòng)態(tài)中，就不能保持不變，系統(tǒng)的快速性受到影響。反之，則使

22、I。增大，鐵損增加，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。由此可見(jiàn)，在轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，對(duì)測(cè)速精度的要求更高。 為了解決這一問(wèn)題，可以采用數(shù)字檢測(cè)。還可以采用電子線(xiàn)路，通過(guò)其他電量來(lái)間接求出電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)差角頻率。12什么叫脈寬調(diào)制型逆變器？它有什么特點(diǎn)？ 所謂脈寬調(diào)制型逆變器就是利用半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，把直流電壓變成一定形狀的電壓脈沖列，實(shí)現(xiàn)變頻、變壓及控制和消除諧波。它采用多個(gè)脈沖寬度可調(diào)的方波，取代普通逆變器輸出電壓、電流的120°180°達(dá)到降低高次諧波成份、減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、拓寬調(diào)速范圍的目的。這種脈寬調(diào)制型逆變器主回路簡(jiǎn)單，而且由于逆變器輸出電壓的大小和頻率直接由逆變器決定

23、，所以調(diào)節(jié)速度快，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能好，而且電源側(cè)輸人功率因數(shù)高，又可以將多個(gè)逆變橋接在同一個(gè)公共直流母線(xiàn)上，便于實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)調(diào)速拖動(dòng)。13.寬調(diào)制型逆變器有哪些控制方式？SPWM控制方式有什么特點(diǎn)？ 脈寬調(diào)制方式很多，有簡(jiǎn)單的多脈沖調(diào)制法、正弦波脈寬調(diào)制法、準(zhǔn)正弦波脈寬調(diào)制法、電流跟蹤控制PWM等方法。SPWM調(diào)制方式的特點(diǎn)是半個(gè)周期內(nèi)脈沖中心線(xiàn)等距，脈沖等幅、調(diào)寬，各脈沖面積之和與正弦波下的面積成比例，因此，其調(diào)制波形更接近于正弦波，諧波分量大大減小。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于三相逆變器，是由一個(gè)三相正弦波發(fā)生器產(chǎn)生三相參考信號(hào)，與一個(gè)公用的三角波載波信號(hào)相比較，而產(chǎn)生三相脈沖調(diào)制波。一般在脈沖數(shù)相

24、同時(shí)，異步調(diào)制比同步調(diào)制諧波分量大，但只要半個(gè)周期內(nèi)脈沖信號(hào)較多，這種影響是可以忽略的，而且在低頻時(shí)，脈沖數(shù)隨著輸出電壓頻率的下降，而自動(dòng)增加，這對(duì)克服轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有很大好處。14什么叫同步調(diào)制和異步調(diào)制？各有什么特點(diǎn)？舉例說(shuō)明之。 每個(gè)周期輸出的脈沖數(shù)不變的方法，稱(chēng)為同步調(diào)制方法。這種調(diào)制方法使得在不同頻率下，正負(fù)半周波形始終保持完全對(duì)稱(chēng)，因此沒(méi)有偶次諧波。當(dāng)主回路輸出頻率改變時(shí)，輸出電壓一個(gè)周期內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)發(fā)生變化，且正負(fù)半周的脈沖數(shù)和相位發(fā)生不對(duì)稱(chēng)，稱(chēng)為異步調(diào)制。一般在脈沖數(shù)相同時(shí)，異步調(diào)制比同步調(diào)制諧波分量大，但只要半個(gè)周期內(nèi)脈沖信號(hào)較多，這種影響是可以忽略的，而且在低頻時(shí)，脈沖數(shù)隨著輸出

25、電壓頻率的下降，而自動(dòng)增加，這對(duì)克服轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有很大好處。15.么叫單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制？各有什么特點(diǎn)？ 調(diào)制的載波和參考信號(hào)的極性不變，稱(chēng)為單極性調(diào)制。若三角形載波信號(hào)Uc和正弦波參考信號(hào)Ur均具有正負(fù)極性，稱(chēng)為雙極性調(diào)制。兩者都是通過(guò)改變正弦波參考信號(hào)的幅值和頻率，來(lái)改變輸出電壓基波的幅值和頻率。也同樣既可采用同步調(diào)制，又可采用異步調(diào)制。從主回路看，對(duì)于雙極性調(diào)制，由于同一橋臂上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件始終輪流交替通斷，而且一般開(kāi)關(guān)元件的關(guān)斷時(shí)間總是大于其開(kāi)通時(shí)間，因此容易引起電源短路，造成環(huán)流。為防止環(huán)流，就必須增設(shè)延時(shí)觸發(fā)環(huán)節(jié)。而單極性調(diào)制，在同一橋臂上兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件中，一個(gè)按正弦脈寬規(guī)律，在半個(gè)

26、周期內(nèi)導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，另一個(gè)開(kāi)關(guān)元件始終是關(guān)斷的，因此不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，不用設(shè)延時(shí)環(huán)節(jié)。既簡(jiǎn)化了線(xiàn)路，又防止了延時(shí)引起的失真。16試定性分析異步電動(dòng)機(jī)具有什么樣的數(shù)學(xué)模型？(1 )步電動(dòng)機(jī)是強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，需要進(jìn)行電壓和頻率或電流與頻率的協(xié)調(diào)控制，有電壓和頻率兩個(gè)獨(dú)立的輸人變量（若考慮電壓是三相的，實(shí)際的輸人變量還要多）。輸出變量除轉(zhuǎn)速外，還有磁通，因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)是定子接三相電源，產(chǎn)生磁通和轉(zhuǎn)速，改變定子電壓，其他條件不變時(shí)，磁通和轉(zhuǎn)速同時(shí)改變，而且為了得到良好的動(dòng)態(tài)性能，還應(yīng)控制磁通在動(dòng)態(tài)過(guò)程中保持恒定，所以異步電動(dòng)機(jī)是多輸人多輸出的多變量系統(tǒng)。(2 )數(shù)學(xué)模型是非線(xiàn)性的異步電動(dòng)機(jī)定子通人三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即磁通與轉(zhuǎn)速相乘產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)轉(zhuǎn)子作為帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即磁通與轉(zhuǎn)子電流有功分量相乘產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這些變化是同時(shí)產(chǎn)生的。所以，在數(shù)學(xué)模型中，含有兩個(gè)變量的乘積項(xiàng)，既使不考慮磁飽和等因素，數(shù)學(xué)模型也是非線(xiàn)性的。(3)動(dòng)機(jī)為八階系統(tǒng)三相定于繞組和三相轉(zhuǎn)子繞組在產(chǎn)生磁通時(shí)，都有各自的慣性，再加上系統(tǒng)的機(jī)械慣性和