交流传动知识点总结.docx

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交流传动知识点总结

转差功率不变型调速：

0.基频以下调速与基频以上调速的区别？

基频以下调速：

恒压频比调速，属于“恒转矩调速”

基频以上调速：

恒压变频调速（弱磁升速），属于“恒功率调速”

1.恒Us/w1、Eg/w1、Er/w1的机械特性？

相互之间的联系与区别？

恒Us/w1

恒Eg/w1

恒Er/w1

恒Us/w1

恒Eg/w1

恒Er/w1

2.电力电子变频器的主要类型：

交-直-交和交-交变压变频器，各自的结构特点？

交-直-交变压变频器由整流器和逆变器组成.又称间接式的变压变频器。

整流电路和逆变电路应用最广的是由二极管组成不控整流器和脉宽调制（PWM）逆变器；对于特大容量电机的变压变频调速采用半控型的晶闸管，并用可控整流器调压和六拍逆变器调频的交-直-交变压变频器

交-交变压变频器只有一个变换环节，又称直接式变压变频器、周波变换器（Cycloconveter）。

省去了中间直流环节，所用的器件数量多，总体设备相当庞大。

3.电压源型逆变器与电流源型逆变器的概念，区别？

按照中间直流环节直流电源的不同，分电压源型逆变器和电流源型逆变器两类，电压源型逆变器中间采用大电容作为滤波元件，电流源型逆变器中间采用大电感作为滤波元件。

区别（适用场合）：

电压源型逆变器

电流源型逆变器

滤波元件不同

大电容

大电感

储能元件不同

大电容

大电感

动态响应速度

慢

快

输出波形不同

适用场合不同

适于做多台电机同步运行时的供电电源，或单台电机调速但不要求快速起制动和快速减速的场合。

不适用于多台电机传动，但可以满足单台电机的快速起制动和可逆运行的要求。

性能区别

很难实现能量回馈，因为中间有大电容钳制电压的极性。

采取措施：

在直流环节中并联电阻或者与UCR反并联一组反向的可控整流器。

容易实现能量的回馈，适用于需要能量回馈及电机正反转场合。

4.180度与120度导通型逆变器的开关规律，180度导通型逆变器的死去时间以及对波形的影响（时序图不会画）

180度导通型控制方式：

同一个桥臂的上下两管之间互相换流的逆变器，每个开关在一个周期内导通区间为180度，每个时刻总有三个管子在导通。

120度导通型控制方式：

不同桥臂中同一排左右两管之间进行的换流的，每个开关在一个周期之内导通120度，每个时刻总有两个管子在导通。

180度导通型逆变器的死区时间：

为了防止直通现象的发生，在给管子关断信号之后，待其关断后留一定的时间裕量，即死去时间，再给应导通的器件发出开通信号。

死去时间太长，会造成输出波形的畸变，出现谐波；时间太短，会造成直通，即直流电源短路。

5.SPWM技术的基本原理。

开关管及二极管的作用。

以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波，并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。

这种调制方法称作正弦波脉宽调制。

单极性与双极性的区别：

（了解）

概念

波形

优缺点

单极性

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

优点;控制损耗低，电磁干扰少

缺点;存在过零点振荡

双极性

在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化，

缺点;控制损耗高，电磁干扰多。

优点;不存在过零点振荡。

自然采样法和规则采样法：

（了解）

概念

优缺点

自然采样法

在正弦波和三角波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断

优点：

波形很理想

缺点：

计算复杂，难以在实时控制中在线计算

规则采样法

使每个脉冲的中点和三角波中点对称的方法

优点：

计算简单

缺点：

波形效果没有自然采样法好。

6.消除指定次数谐波的PWM控制技术原理。

（SHEPWM）

消除指定次数谐波的PWM控制技术原理：

采用直接计各脉冲起始与终了相位的方法，以消除指定次数的谐波的方法。

7.电流滞环跟踪PWM控制技术原理。

（CHBPWM）

在原PWM电路的基础上，采用电流闭环控制，使实际电流快速跟随给定值变化的方法。

电流控制器是带滞环的比较器。

8.磁链跟踪控制技术（电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术）的基本原理。

把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩的方法称为磁链跟踪控制技术。

磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，又称电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术。

9.PWM、SHEPWM、SVPWM的区别（与前边联系起来）。

（重点）表格估计不全，我只能想到这点了，有什么情况再通知。

调速方法

控制方式

通用变频器

恒Us/w1

PWM

恒Eg/w1

SHEPWM

高性能变频器

恒Er/w1

VC、CHBPWM、DTC、SVPWM

10.转差频率控制的基本规律及相互关系。

概念：

在保持气隙磁通不变的前提下，通过改变控制转差频率Ws来控制转矩。

基本规律及相互关系：

（1）在s≤sm的范围内，转矩Te基本上与s成正比，条件是气隙磁通不变。

（2）在不同的定子电流值时，按下图的函数关系Us=f（1,Is）控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通m恒定。

横轴为w1

11.泵升电压的概念。

解决方法。

采用不可控整流的交-直-交变频器，能量不能从直流侧回馈至电网，当交流电动机工作在发电制动状态时，能量从电动机侧回馈至直流侧，将导致直流电压上升，称为泵升电压。

为了限制泵升电压，客采取两种方法：

0.在直流侧并入一个制动电阻，通过制动电阻释放电能，以降低泵升电压

1.在直流侧并入一组晶闸管有源逆变器，或采用PWM可控整流器，将能量回馈至电网。

12.通用变频器结构图及各个组成部分的功能。

（10分答题）

通用变频器包括：

主电路、驱动电路、微机控制电路、信号采集与故障检测电路组成。

主电路:

由二极管整流器UR、PWM逆变器UI和中间直流电路三部分组成，一般都是电压源型的，采用大电容C滤波，同时兼有无功功率交换的作用。

限流电阻作用：

避免大电容C在通电瞬间产生过大的充电电流，通上电源时，先限制充电电流，再延时用开关K将短路，以免长期接入时影响变频器的正常工作，并产生附加损耗。

驱动电路的作用：

将微机产生的PWM信号经功率放大后，控制电力电子器件的开和关，祈祷弱点控制强电的作用。

进线电抗器作用：

抑制谐波电流，抑制电源电压不平衡对变频器的影响，对于容量较大的PWM变频器，都应在输入端设有进线电抗器，有控制电路——以微处理器为核心的数字电路，其功能主要是接受各种设定信息和指令，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的PWM信号。

检测与保护电路——各种故障的保护由电压、电流、温度等检测信号经信号处理电路综合处理，再进入A/D转换器，输入给CPU作为控制算法的依据，或者作为开关电平产生保护信号和显示信号。

通用变频器应具有的保护功能：

过电流保护、过载保护、制动电阻过载保护、过电压保护、欠电压保护、CPU故障保护、电源掉电重合闸保护、外部跳闸保护等。

结构图如下：

13.矢量控制技术VC的概念及优点。

既然异步电机经过坐标变换可以等效成直流电机，那么，模仿直流电机的控制策略，得到直流电机的控制量，经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电机了。

由于进行坐标变换的是电流（代表磁动势）的空间矢量，所以这样通过坐标变换实现的控制系统就叫作矢量控制系统。

实现方法：

在控制器后面引入的反旋转变换器VR-1与电机内部的旋转变换环节VR抵消，2/3变换器与电机内部的3/2变换环节抵消，如果再忽略变频器中可能产生的滞后，就等效为直流电机了。

14.对三相异步电动机进行坐标变换的目的是什么？

把变参数转换成常参数，简化数学模型，从简化磁链关系入手。

通过坐标系的变换，可以找到与交流三相绕组等效的直流电机模型。

坐标变换的过程：

其中，3/2变换为三相坐标系到两相正交坐标系

C2r/2r是静止两相-旋转正交变换。

15.矢量控制解耦的方法。

为了使两个子系统完全解耦，除了坐标变换以外，还应设法抵消转子磁链对电磁转矩Te的影响。

比较直观的办法是，把ASR的输出信号除以，当控制器的坐标反变换与电机中的坐标变换对消，且变频器的滞后作用可以忽略时（传递函数为1），此处的便可与电机模型中的对消，两个子系统就完全解耦了。

解耦的条件：

因此，两个子系统完全解耦只有在下述三个假定条件下才能成立：

①转子磁链的计算值等于其实际值；

②转子磁场定向角的计算值等于其实际值；

③忽略电流控制变频器的滞后作用。

16.直接转矩控制DTC与矢量控制VC的区别是什么？

课本199也表格和下边的两段话，

变频器专题：

33.变频器的概念？

控制对象？

将交流工频电源转换成电压、频率均可变的电力电子变换器件就是变频器。

变频器的控制对象是三相交流异步电动机和三相交流同步电动机。

34.变频器的分类？

变频器的调速发展历程？

供电电源

低 压

220V、380V

高 压

3000、6000、10000V/3PH

控制算法

通 用

内置V/F控制方式，简单，性能一般

高性能

内置矢量控制方式，复杂，高性能

变换方法

交-直-交

电压型（储能环节为电解电容）√

电流型（储能环节为电抗器）

交-交

无储能环节

变频器的调速发展历程是：

V/F-矢量控制-无速度矢量控制-算法优化

35.变频器的优势？

C）平滑软启动，降低启动冲击电流

D）在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度

E）无级调速，调速精度大大提高

F）电机正反向无需通过接触器切换

G）非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制

36.变频器的组成以及各部分的内容？

（重点）

37.变频器的安装以及接线原则？

由于变频器发热量较大，安装时要留有一定的空间散热；多台安装时，不可上下安装，要左右并排安装,并进行冷却。

变频器的接线原则;L1/L2/L3分别接三相电源，点击接U/V/W。

不可接反。

38.变频器的操作方法？

接通电源0按下PU设置-旋转按钮设置-在数值闪烁期间按SET-按RUN-STOP

39.市面上变频器的分类？

（看图读变频器的型号）？

欧美品牌

西门子SIEMENS、施耐德Schneider、ABB、爱默森Emerson、SEW、丹佛斯Danfoss、罗克韦尔Rockwell

日本品牌

富士、三菱、安川、三垦、日立、欧姆龙

国产品牌

森兰

港台品牌

台达、台安

韩国品牌

LG、现代、三星、收获

EV200075G以上变频器产品标准配置直流电抗器

填空题（部分、猜测）

1.PWM变压变频器常用的功率开关器件有：

P-MOSFET，IGBT，GTO和IGCT、IEGT等。

2.常用的低压电器：

刀开关Q，按钮SB、接触器KM、时间继电器KT、熔断器FU。

3.交-交变压变频器的控制方式分为（整半周控制方式）和（α调制控制方式）。

4.整半周控制方式中，u0的幅值决定于各组可控整流装置的控制角，u0的频率决定于正、反两组整流装置的切换频率；α调制控制方式中，要获得正弦波输出，就必须在每一组整流装置导通期间不断改变其控制角

5.载波比——载波频率fc与调制信号频率fr之比N，既N=fc/fr

6.根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制

7.电流滞环跟踪的精度与环宽和开关频率有关。

8.通用变频器控制系统：

采用转速开环恒压频比带低频电压补偿的控制方案。

9.调速系统的动态性能就是控制转矩的能力。

10.异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

其中，输入量是电压向量和定子输入角频率，输出量是磁链向量和转子角速度

11.直流电机的主磁通基本上唯一地由励磁绕组的励磁电流决定。

12.不同电机模型彼此等效的原则是：

在不同坐标下所产生的磁动势完全一致，（以产生同样的旋转磁动势为准则）

13.直接检测磁链的方法：

一种是在电机槽内埋设探测线圈，另一种是利用贴在定子内表面的霍尔元件或其它磁敏元件。

14.三相交流调压电路范围为:

0-150度，对应输出电压为全电压-零电压

判断题;（部分、猜测）

1）绝缘等级：

电动机所用绝缘材料的允许极限温度。

----不是绝缘的等级

2）三相交流调压范围:

0--150度-----不是180度

3）制动电阻器常作为附件单独装在变频器机箱外边。

---不在电路里边

画图题：

调速机械特性、180度与120度导通型逆变器的开关时序图