即一个周期内可获得两个方向电压极性,称双极性。
正/反转控制只需改变t1位置(占空比γ),方便:
10.图示为直流电动机脉宽调制(斩波)调速系统H型桥主电路,各功率开关元件编号及电机反电势Ea方向如图。
当采用双极性脉宽调制时,分析:
①不同时刻的导通元件及导通原因;
②画出各阶段的电流路径及维持电流的源泉(电源电压、电枢反电势、自感电势
等);
③电机运行状态(电动、能耗制动、再生制动、反接制动等)及其原因。
11.异步电机有哪些调速方法?
从转速公式上进行分类说明。
这些调速方法又各采用什么样的电力电子手段来实现?
答:
异步电机调速方法可按其速度公式n=(1-s)ns来分类:
(1)变同步速调速ns=60f1/p,具体有:
①变频调速。
可采用直-交变换的逆变器或交-交变频器改变电机供电频率f1。
②变极调速:
需同时改变定、转子极对数,故只适合鼠笼式异步电机。
(2)变滑差S调速。
这是一种改变转子滑差功率消耗的调速方式。
具体有:
①交流调压调速。
采用双向晶闸管构成的交流固态调压器实现。
②转子串电阻调速,仅适合绕线式异步电机。
③串级调速,绕线式异步电机转子中串入与转子同频的电势吸收或补充滑差功率来实现速度的调节,采用不控整流器-有源逆变器装置。
④双馈调速,绕线式异步电机转子中采用功率可双向流动变频装置,实现同步速上下的调速和四限象运行。
12.鼠笼式异步电机采用调压调速时,适合拖动什么样的负载?
为什么?
答:
鼠笼式异步电机采用调压调速时,适合于拖动风机、水泵类负载,这类负载的转矩与转速平方成正比,功率与转速三次方成正比。
调压调速的特性与这类负载特性很匹配,主要从转子发热能通过来考虑。
用于调压调速的异步电机应是高转子电阻电机(高滑差电机,转子串电阻绕线式异步电机),这是基于以下考虑:
(1)限制转子发热(滑差功率消耗型调速):
转子发热与滑差消耗有关,而PS=SPM与S,即调速范围有关。
而风机/水泵调速范围不宽(100-70%),两者特性相配。
(2)高转子电阻能软化异步电机的T-S曲线,扩大调速范围。
13.交-直-交变频调速系统:
(1)六阶梯波逆变器中,①改变Ul依靠调节__可控整流器的移相触发角__来实现,
②改变f1依靠调节__逆变器晶闸管换流快慢(频率)_______来实现,
③改变电机转向依靠改变___逆变器晶闸管触发脉冲的分配规律____来实现。
(2)在正弦脉宽调制型SPWM逆变器中,①改变Ul依靠调节正弦调制波幅值来实现,
②改变f1依靠调节_逆变器晶闸管换流快慢(频率)来实现,
③改变电机转向依靠改变_逆变器开关元件驱动脉冲的分配规律___来实现。
14.异步电机非正弦供电下,存在两种谐波转矩:
1)恒定谐波转矩,①性质:
_(a)__异步转矩性质_(b)__恒定转矩,但数值很小,其影响可忽略____________;
②产生机理是_气隙磁通中谐波磁通(激励)转子中感应出同次谐波电流(响应)相互作用产生的谐波转矩_______________________。
(2)交变谐波转矩,①性质:
_(a)_脉振转矩(基波的六倍频)____,
(b)____非恒定转矩(不同极对数磁场作用产生),平均值为零,____
(c)_但低速(低频)_时脉动幅值大,会造成口声、振动、影响大_____;
②产生机理是_不同次数谐波磁场与基波磁场的相互作用结果。
幅值最大低次(5、7次)谐波电流建立5、7次谐波磁场转子中感应出5、7次转子谐波电流。
其中5次谐波转子电流(磁势)以5ω1反转,基波旋转磁场以ω1正转,两者相对速度为6ω1。
7次谐波转子电流(磁势)以7ω1正转,基波旋转磁场以ω1正转,两者相对速度为6ω1。
均产生六位频谐波转矩。
______________________。
15.变流器非正弦供电对电机运行性能有何影响?
16.在设计及选用变流器非正弦供电电机时,应作如何考虑?
17.变频调速系统中,逆变器有电压源逆变器(VSI)及电流源逆变器(CSI)之分,试从以下三方面对比说明其差异,并详细说明其理由:
⑴直流环节所用滤波元件及造成的电源内阻特性上;
⑵功率开关元件导通型式及造成的输出电压、电流特性上;
⑶拖动多机及四象限运行能力上。
答:
18.在采用六阶梯波(方波)逆变器构成的交一直一交变频调速系统中,分别阐述:
①改变电机端电压依靠调节什么来实现?
②改变电机运行频率依靠调节什么来实现?
③改变电机转向又是依靠什么来实现?
答:
19.按电压与频率协调控制的实现方式区分,交—直—交变频器有几种结构形式?
图示说明。
答:
20.在采用SPWM(正弦脉宽调制)逆变器构成的交一直一交变频调速系统中,分别阐述:
①改变电机端电压依靠调节什么来实现?
②改变电机运行频率依靠调节什么来实现?
③改变电机转向又是依靠什么来实现?
答
21.PWM型变频器输出电压的幅值和频率是如何调节的?
分别就正弦脉宽调制(SPWM)和磁链追踪控制(SVPWM)两种不同方式作出说明。
答:
22.脉宽调制(PWM)变频器与方波(六阶梯波)变频器相比有何优点?
正弦脉宽调制(SPWM)变频器如何获得正弦脉宽的输出电压?
又如何实现输出频率和输出电压大小的调节。
答:
脉宽调制(PWM)变频器与方波(六阶梯波)变频器相比优点是输出特性好,即输出基波成分大、谐波成分小,特别是高频化,无低次谐波,因而易于滤波。
正弦脉宽调制(SPWM)变频器要获得正弦脉宽的输出电压可采用自然样法的调制技术,即采用正弦调制波与等腰三解形载波相交、交点决定逆变器功率器件开关时刻的方式得到正弦脉宽的输出电压。
调节正弦调制波的频率可实现逆变器输出频率的调节;调节正弦调制波的幅值可实现逆变器输出电压大小的调节。
23.异步电机变频调速时,电机端电压应如何变化?
图示说明之。
答:
24.画出频率开环、电压源(SPWM)逆变器—异步电机变频调速系统原理图(包括详细的主电路、控制电路),说明主功率开关器件旁为何必须反并联续流二极管?
答:
频率开环、电压源(SPWM)逆变器-异步电机变频调速系统原理如右图所示。
由于异步电机是一种需要感性无功功率的交流电机,电机电流落后于电压。
为给落后的感性无功电流提供通路,必须在逆变器主功率开关器件旁反并联续流二极管。
25.频率开环、电压源(SPWM)逆变器—异步电机变频调速系统中:
(1)两个控制通道各自如何工作的?
相互间如何协调的?
靠什么单元协调?
画出该单元的输入、输出关系曲线,并作合理说明;
(2)如何形成SPWM调制控制(如何变频、调压)?
答: