1、第二章思考題：2-1 直流電有哪幾種調速方法？各有哪些特點？電樞回路串電阻調速特點：電樞回路的電阻增加時，理想空載轉速不變，機械特性的硬度變軟。反之機械特性的硬度變硬。調節電源電壓調速1.2.特點：電的轉速隨著外加電源電壓的降低而下降，從而達到降速的目的。不源電壓下的機械特性相互平行，在調速過程中機械特性的硬度不變，比電樞回路串電阻的降壓調速具有更寬的調速范圍。弱磁調速3.特點：電的轉速隨著勵磁電流的減小而升高，從而達到弱磁降速的目的。調速是在功率較小的勵磁回路進行， 高。方便，能耗小，調速的平滑性也較2-2 簡述直流 PWM 變換器電路的基本結構。，電容，續流二極管，電。2-3 直流 PWM

2、 變換器輸出電壓的特征是什么？直流電壓2-4 為什么直流PWM 變換器-電系統比V-M 系統能夠獲得更好的動態性能？直流 PWM 變換器-電系統比 V-M 系統開關頻率高，電流容易連續，諧波少，電損耗及發熱都較小；低速性能好，穩速精度高，調速范圍寬；若與快速響應的電配合，則系統頻帶寬，動態響應快，動態抗擾能力強；電力電子開關器件工作在開關狀態，導通損耗小，當開關頻率適中時，開關損耗也不大，因而裝置效率較高；直流電源采用不控整流時，電網功率因數比相控整流器高。2-5 在直流脈寬調速系統中，當電路中是否還有電流？為什么？停止不動時， 電樞兩端是否還有電壓？電電樞兩端還有電壓，因為在直流脈寬調速系統

3、中，電直流。電樞兩端電壓僅取決于電路中無電流，因為電處已斷開，構不成通路。2-6 直流 PWM 變換器主電路中反并聯二極管有何作用？如果二極管斷路會產生什么后果？反并聯二極管是續流作用。若沒有反并聯二極管，則的門極電壓為負第 1 頁 共 33時，無法完成續流，導致電電樞電壓不近似為零。2-7 直流 PWM 變換器的開關頻率是否越高越好？為什么？不是越高越好，因為太高的話可能出現電容還沒充完電就需要的輸出電壓。關斷了，達不到2-8 泵升電壓是怎樣產生的？對系統有何影響？如何抑制？對濾波電容充電的結果造成直流側電壓升高。過高的泵升電壓將超過電力電子器件的耐壓限制值。選取電容量較大且合適的電容。2-

4、9 在晶閘管整流器-電開環調速系統中，為什么轉速隨負載增加而降低？負載增加，負載轉矩增大，電轉速下降直到電磁轉矩等于負載轉矩時速度就不變了，達到穩態。T-TL=J*dn/dt2-10 靜差率和調速范圍有何關系？靜差率和機械特性硬度是一回事嗎？舉個例子。不是一回事。靜差率是用來衡化下轉速的穩定度的。機械特性硬度是用來衡量調速系統在負載變化下轉速的降落的。是機械特性的斜率。如：變壓調速系統在不同轉速下的機械特性是相互平行的，機械特性硬度是一樣的，但是靜差率卻不同，空載轉速高的靜差率小。2-11 調速范圍與靜態速降和最小靜差率之間有何關系？為什么必須同時提才有意義？若只考慮一個量，其余兩個量在一個量

5、一定的情況下另一個量就會不滿足要求。2-12 轉速單閉環調速系統有哪些特點？改變給定電壓能否改變電的轉速？為什么？如果給定電壓不變，調節轉速反饋系數是否能夠改變轉速？為什么？如果測速發電機的勵磁發生了變化，系統有無克服這種干擾的能力？特點：減小轉速降落，降低靜差率，擴大調速范圍。改變給定電壓能改變電轉速，因為改變給定電業會改變電壓變化值，進而改變電壓，然后改變輸出電壓，最后改變轉速。如果給定電壓不變，調節轉速反饋系數是能夠改變轉速，因為調節轉速反饋系數會改變反饋電壓，進而改變電壓變化值，電壓，輸出電壓，最終改變轉速。第 2 頁 共 33如果測速發電機的勵磁發生了變化，會造成 Ce 的變化，會影

6、響轉速，被測速裝置檢測出來，再通過反饋干擾的能力。的作用，減小對穩態轉速的影響。系統有克服這種2-13 為什么用的調速系統是無靜差的？在轉速單閉環調速系統中，當調節器的輸入偏差電壓U=0 時，調節器的輸出電壓是多少？它決定于哪些因素？比例調節器的輸出只取決于輸入偏差量的現狀，而調節器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。雖然到穩態時，只要歷史上有過，其就有一定的數值，足以產生穩態運行所需要的電壓 UC。2-14 在無靜差轉速單閉環調速系統中，轉速的穩態精度是否還受給定電源和測速發電機精度的影響？為什么？受影響。因為無靜差轉速單閉環調速系統若給定電源發生偏移或者測速發電機精度受到影響會導致轉速改變

7、，進而反饋電壓改變，使電壓偏差為零，所以轉速的穩態精度會受影響。2-15 在轉速負反饋單閉環有靜差調速系統中，當下列參數發生變化時系統是否有調節作用？為什么？（1） 放大器的放大系數 Kp。（2） 供電電網電壓 Ud。（3） 電樞電阻 Ra。（4）電勵磁電流 If。（5）轉速反饋系數 。（1）放大器的放大系數 Kp 發生變化時系統有調節作用，因為 Kp 發生變化時， 電壓 Uc 就會改變，然后輸出電壓 Ud0 就會改變，轉速改變，反饋電壓隨之改變，改變電壓偏差進一步調節輸出電壓和轉速達到調節作用。供電電網電壓 Ud 發生變化時系統有調節作用，因為 Ud 發生變化時，會使Ks 變化，進而改變輸出

8、電壓和轉速，反饋電壓隨之改變，改變電壓偏差進一步調節輸出電壓和轉速達到調節作用。電樞電阻 Ra 發生變化時系統有調節作用，因為 Ra 發生變化時，會使電樞電路總電阻變化，使得轉速改變，反饋電壓隨之改變，改變電壓偏差進一步調節輸出電壓和轉速達到調節作用。（2）（3）（4）電勵磁電流 If 發生變化時系統有調節作用，因為 If 發生變化時，使得 Ce 變化，轉速改變，反饋電壓隨之改變，改變電壓偏差進一步調節輸出電壓和轉速達到調節作用。轉速反饋系數發生變化時系統有調節作用，因為發生變化時，使反饋電壓改變，改變電壓偏差進一步調節輸出電壓和轉速達到調節作用。（5）第 3 頁 共 332-16（1）在轉速

9、負反饋單閉環有靜差調速系統中，突減負載后又進入穩定運行狀態，此時晶閘管整流裝置的輸出電壓 Ud 較之負載變化前是增加、減少還是不變？（2）在無靜差調速系統中，突加負載后進入穩態時轉速 n 和整流裝置的輸出電壓 Ud 是增加、減少還是不變？在轉速負反饋單閉環有靜差調速系統中，突減負載后又進入穩定運行狀態，此時轉速有所增大，反饋電壓增大，電壓偏差減小， 的輸出電壓 Ud 較之負載變化前減小。電壓減小，晶閘管整流裝置在無靜差調速系統中，突加負載后引起動態速降時，產生電壓偏差，電壓Uc 從 Uc1 不斷上升，使電樞電壓也由 Ud1 不斷上升，從而使轉速 n 在下降到一定程度后又回升。達到新的穩態時，電

10、壓偏差又恢復為零，但 Uc 已從 Uc1 上升到 Uc2，使電樞電壓由 Ud1 上升到 Ud2，以克服負載電流增加的壓降。所以轉速是不變的，輸出電壓 Ud 是增加的。2-17 閉環調速系統有哪些基本特征？它能減少或消除轉速穩態誤差的實質是什么？基本特征：閉環，有反饋調節作用，減小速降，降低靜差率，擴大調速范圍。實質：閉環調速系統中參數變化時會影響到轉速，都會被測速裝置檢測出來，再通過反饋的作用，減小它從而減小或消除轉速穩態誤差。第三章思考題：3-1 在恒流起動過程中，電樞電流能否達到最大值 Idm？為什么？答：不能達到最大值，因為在恒流升速階段，電流閉環調節的擾動是電的反電動勢，它正是一個線性

11、漸增的斜坡擾動量，所以系統做不到無靜差，而是 Id 略低于 Idm 。3-2 由于機械，造成轉軸堵死，分析雙閉環直流調速系統的工作狀態。答：轉軸堵死，則n=0， 比較大,導致 比較大， 也比較大，然后輸出電壓 較大，最終可能導致電機燒壞。3-3 雙閉環直流調速系統中，給定電壓 Un*不變，增加轉速負反饋系數 ，系統穩定后轉速反饋電壓Un 和實際轉速n 是增加、減小還是不變？答：反饋系數增加使得增大， 減小，減小， 減小，輸出電壓 減小，轉速 n減小，然后 會有所減小，但是由于增大了，總體還是增大的。第 4 頁 共 333-4 雙閉環直流調速系統調試時，遇到下列情況會出現什么現象？（1） 電流反

12、饋極性接反。 （2）轉速極性接反。答：（1）轉速一直上升，ASR飽和，轉速調節有靜差。（2）轉速上升時，電流不能維持恒值，有靜差。3-5 某雙閉環調速系統，ASR、Uim*=6V 時，Idm=20A；如欲使均采用PI 調節器，ACR 調試中怎樣才能做到Un*=10V 時，n=1000rpm，應調什么參數？答：前者應調節，后者應調節。3-6 在轉速、電流雙閉環直流調速系統中，若要改變電的轉速，應調節什么參數？改變轉速調節器的放大倍數 Kn 行不行？改變電力電子變換器的放大倍數Ks 行不行？改變轉速反饋系數行不行？若要改變電系統中的什么參數？的堵轉電流，應調節答：轉速 n 是由給定電壓決定的，若要

13、改變電Kn 和 Ks 不行。改變轉速反饋系數行。轉速，應調節給定電壓。改變若要改變電的堵轉電流，應調節或者。3-7 轉速電流雙閉環直流調速系統穩態運行時，兩個調節器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么？答：均為零。因為雙閉環調速系統在穩態工作中，當兩個調節器都不飽和時，PI調節器工作關系如下：性調節狀態，作用是使輸入偏差電壓在穩態時為零。各變量之間3-8 在雙閉環系統中，若速度調節器改為比例調節器，或電流調節器改為比例調節器，對系統的穩態性能影響如何？答：穩態運行時有靜差，不能實現無靜差。穩定性能沒有比例好。調節器作用時3-9 從下述五個方面來比較轉速電流雙閉環直流調速系統和帶電流截止負反

14、饋環節的轉速單閉 環直流調速系統： （1）調速系統的靜態特性。 （2）動態限流性能。 （3）起動的快速性。 （4）抗負載擾動的性能。 （5）抗電源電壓波動的性能。答：轉速電流雙閉環調速系統的靜態特性，動態限流性能，起動的快速性，抗負載擾動的性能，抗電源電壓波動的性能均優于帶電流截止負反饋環節的轉速單閉環直流調速系統。第 5 頁 共 333-10 根據速度調節器 ASR、電流調節器 ACR 的作用，回答下面問題（設 ASR、ACR 均采用 PI 調節器）：（1） 雙閉環系統在穩定運行中，如果電流反饋信號線斷開，系統仍能正常工作嗎？（2） 雙閉環系統在額定負載下穩定運行時，若電飛車嗎？突然失磁，最

15、終電會答：（1）系統仍能正常工作，但是如果有擾動的話，系統就不能穩定工作了。（2）電突然失磁，轉子在原有轉速下只能產生較小的感應電動勢，直流電機轉子電流急劇增加，可能飛車。第四章思考題：4-1 分析直流脈寬調速系統的不可逆和可逆電路的區別。答：直流 PWM 調速系統的不可逆電路電流、轉速不能夠反向，直流 PWM 調速系統的可逆電路電流、轉速能反向。4-2 晶閘管電路的逆變狀態在可逆系統中的主要用途是什么？答：晶閘管電路處于逆變狀態時，電處于反轉制動狀態，成為受重物拖動的發電機，將重物的位能轉化成電能，通過晶閘管裝置回饋給電網。4-3 V-M 系統需要快速回饋制動時，為什么必須采用可逆線路。答：

16、由于晶閘管的單向導電性，對于需要電流反向的直流電可逆系統，必須使用兩組晶閘管整流裝置反并聯線路來實現可逆調速。快速回饋制動時，電流反向，所以需要采用可逆線路。4-4 采用單組晶閘管裝置供電的 V-M 系統，畫出其在整流和逆變狀態下的機械特性，并分析該種機械特性適合于何種性質的負載。答：第 6 頁 共 33單組晶閘管裝置供電的 V-M 系統整流和逆變狀態下的機械特性適合于拖動起重機等位能性負載。因為當>90°，Ud0 為負，晶閘管裝置本身不能輸出電流，電機不能產生轉矩提升重物，只有靠重物本身的重所以適合于位能性負載。轉，產生反向的電動勢-E。4-5 晶閘管可逆系統中的環生的是什么

17、？有哪些抑制的方法？答：兩組晶閘管整流裝置同時工作時，便會產生不流過負載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流。抑制的方法：1. 消除直流平均環流可采用=配合，采用能更可靠地消除直流平均環流。2. 抑制瞬時脈動環流可在環流回路中串入電抗器（叫做環流電抗器，或稱均衡電抗器）。4-6 試從電與電網的能量交換，機電能量轉換關系及電工作狀態和電動機電樞電流是否改變方向等方面對本組逆變和反組回饋制動列表作一比較。答：本組逆變：大部分能量通過本組回饋電網。電正向電流衰減階段，VF組工作，VF 組是工作在整流狀態。電電樞電流不改變方向。反組回饋制動：電在恒條件下回饋制動，把屬于機械能的動能轉換成電能，其中大部

18、分通過 VR 逆變回饋電網。電電電樞電流改變方向。恒值電流制動階段，VR 組工作。4-7 試分析配合的有環流可逆系統正向制動過程中各階段的能量轉換關系，以及正、反組晶閘管所處的狀態。第 7 頁 共 33答：在制動時，當發出信號改變角后，同時降低了 ud0f 和 ud0r 的幅值，一旦電機反電動勢 E>|ud0f|=|ud0r|，整流組電流將被截止，逆變組才真正投入逆變工作，使電機產生回饋制動，將電能通過逆變組回饋電網。當逆變組工作時，另一組也是在等待著整流，可稱作處于“待整流狀態”。即正組晶閘管處于整流狀態， 反組晶閘管處于逆變狀態。4-8 邏輯無環流系統從高速制動到低速時需經過幾個象限

19、？相應電狀態如何？與晶閘管答：邏輯無環流系統從高速制動到低速時需經過一，二兩個象限。相應電與晶閘管狀態：正組逆變狀態：電開始衰減至零； 反組制動狀態：電正轉，VF 組晶閘管工作在逆變狀態，電樞電流正向繼續，VR 組晶閘管工作在逆變狀態，電樞電流由零升至反向最大并保持恒定。4-9 從系統組用、工作原理、特性等方面比較直流 PWM 可逆調速系統與晶閘管直流可逆調速系統的異同點。答：系統組成：直流 PWM 可逆調速系統：六個二極管組成的整流器，大電容濾波，橋式 PWM變換器。晶閘管直流可逆調速系統：兩組晶閘管整流裝置反向并聯。功用：直流 PWM 可逆調速系統：電流一定連續，可使電四象限運行晶閘管直流

20、可逆調速系統：能靈活地工作原理：直流 PWM 可逆調速系統：六個二極管電的起動，制動和升、降速。的不可控整流器負責把電網提供的交流電整流成直流電，再經過 PWM 變換器調節直流電壓，能夠實現電的正反轉。制動過程時，晶閘管整流裝置通過逆變工作狀態，把電的動能回饋給電網，在直流 PWM 系統中，它是把動能變為電能回饋到直流側，但由于整流器的單向導通性，電能不可能通過整流裝置送回交流電網，只能向濾波電容充電， 產生泵升電壓，及通過 Rb 消耗電能實現制動。晶閘管直流可逆調速系統：當正組晶閘管 VF 供電，能量從電網通過 VF 輸入電動機，此時工作在第 I 象限的正組整流電動運行狀態；當電機需要回饋制

21、動時，反組晶閘管裝置 VR 工作在逆變狀態，此時為第 II 象限運行；如果電原先在第III 象限反轉運行，那么它是利用反組晶閘管 VR 實現整流電動運行，利用反組晶閘管 VF 實現逆變回饋制動。特性：直流 PWM 可逆調速系統： 1.電流一定連續；2.可使電四象限運行；3.電動機停止時有微震電流，能消除靜摩擦死區；4.低速平穩性好，系統的調速范圍大；5.低速時，每個開關器件的驅動脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導通。晶閘管直流可逆調速系統：可四象限運行，電流不連續；實現了正組整流電動運第 8 頁 共 33行，反組逆變回饋制動，反組整流電動運行，正組逆變回饋發電四種狀態。習題4-1 試分析提升機

22、構在提升重物和重物下降時，晶閘管、電工作狀態及角的范圍？答：提升重物：<90°，平均整流電壓 Ud0>E（E 為電反電動勢），輸出整流電流 Id，電產生電磁轉矩作電動運行，提升重物，這時電能從交流電網經晶閘管裝置傳送給電，V-M 系統運行于第象限。重物下降：>90°，Ud0 為負，晶閘管裝置本身不能輸出電流，電機不能產生轉矩提升重物，只有靠重物本身的重量下降，迫使電機反轉，產生反向的電動勢-E。4-2 在配合的有環流可逆系統中，為什么要最小逆變角和最小整流角？系統中如何實現？答：為了防止出現“逆變” ，必須形成最小逆變角min 保護。實現：通常取min=

23、min=30 °4-3 何謂待逆變、本組逆變和它組逆變，并說明這三種狀態各出現在何種場合下。答：待逆變：該組晶閘管裝置在逆變角下等待工作，這時逆變組除環流外并未流過負載電流，也沒有能量回饋給電網。本組逆變階段：電它組逆變階段：電正向電工作；恒值電流制動階段，VR 組工作4-4 分析配合的有環流可逆系統反向起動和制動的過程，畫出各參變量的動態波形，并說明在每個階段中 ASR 和 ACR 各起什么作用，VF 和 VR 各處于什么狀態。答：ASR轉速設置雙向輸出限幅電路以限制最大起制動電流，ACR電流設置雙向輸出限幅電路以限制最小角min與最小逆變角min。反向起動時 VF 處于整流狀態，

24、VR 處于待逆變狀態；制動時 VF 處于逆變狀態，VR 處于待整流狀態。4-5 邏輯無環流可逆系統消除環流的出發點是什么？答：可逆系統中一組晶閘管工作時（不論是整流工作還是逆變工作），用邏輯關系使另一組處于完全狀態，徹底斷開環流的通路，確保兩組晶閘管不同時工作。4-6 為什么邏輯無環流系統的切換過程比配合程長？這是由哪些因素造成的？的有環流可逆系統的切換過答：邏輯切換指令發出后并不能馬上執行，還需經過兩段延時時間，以確第 9 頁 共 33保系統的可靠工作。 這就是延時和開放延時。造成的因素：延時和開放延時。4-7 無環流邏輯器中為什么必須設置延時和開放延時？延時過大或過小對系統有何影響？答：由

25、于主電流的實際波形是脈動的，如果脈動的主電流瞬時低于 I0 就立即發出零電流數字信號，實際上電流仍在連續地變化，突然觸發脈沖將產生逆變o 在檢測到零電流信號后等待一段時間，若仍不見主電流再超過 I0 ，說明電流確已終止，再本組脈沖。延時 tabl 大約需要半個到一個脈波的時間。觸發脈沖后，已導通的晶閘管要過一段時間后才能關斷，再過一段時間才在能恢復阻斷能力。如果在此以前就開放它組脈沖，仍有可能造成兩組晶閘管同時導通，產生環流。開放延時時間，一般應大于一個波頭的時間tdt4-8 弱磁與調壓配合的變化規律是什么？系統空載起動到額定轉速以上，主電路電流和勵磁電流答：當提高 Un，轉速升到額定轉速 n

26、N 以上時，將根據感應電動勢不變（E=EN）的原則，逐步減小勵磁電流給定 U*if，在勵磁電流閉環作用下，勵磁電流 If<IfN，氣隙磁通小于額定磁通N，電工作在弱磁狀態，實現基速以上的調速。第五章思考題：5-1 對于恒轉矩負載，為什么調壓調速的調速范圍不大？電大嗎？機械特性越軟，調速范圍越答：對于恒轉矩負載，普通籠型異步電范圍不大。降壓調速時的穩定工作范圍為 0<S<Sm 所以調速電機械特性越軟，調速范圍不變，因為 Sm 不變。5-2 異步電變頻調速時，為何要電壓協調？在整個調速范圍內，保持電壓恒定是否，而在基頻以上保存電壓恒定？可行？為何在基頻以下時，采用恒壓頻比答：當異

27、步電在基頻以下運行時，如果磁通太弱，沒有充分利用電的鐵心，是一種浪費；如果磁通，又會使鐵心飽和，從而導致過大的勵磁電流，嚴重時還會因繞組過熱而損壞電。由此可見，最好是保持每極磁通量為額定值不變。當頻率從額定值向下調節時，Eg必須同時降低 Eg 使 f = 4.44N S ´ K N S´ jmN= 常值，即在基頻以下應采用電動勢頻1率比為恒值的方式。然而，異步電繞組中的電動勢是難以直接檢測與的。當電第 10 頁 共 33動勢值較高時，可忽略定子電阻和漏感壓降，而認為定子相電壓Us » Eg 。在整個調速范圍內，保持電壓恒定是不可行的。在基頻以上調速時，頻率從額定值

28、向上升高，受到電絕緣耐壓和磁路飽和的限制，定子電壓不能隨之升高，最多只能保持額定電壓不變，這將導致磁通與頻率成反比地降低，使得異步電工作在弱磁狀態。5-3 異步電變頻調速時，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉矩調速方式？為什么？所謂恒功率或恒轉矩調速方式，是否指輸出功率或轉矩恒定？若不是，那么恒功率或恒轉矩調速究竟是指什么？答：在基頻以下，由于磁通恒定，輸出轉矩也恒定，屬于“恒轉矩調速”方式；在基頻以上，轉速升高時磁通減小，恒功率調速”方式。輸出轉矩也隨之降低，輸出功率基本不變，屬于“近似的5-4 基頻以下調速可以是恒壓頻比、恒定子磁通、恒氣隙磁通和恒轉子磁通的方式，從機械特性和系統實現

29、兩個方面分析與比較四種方法的優缺點。答：恒壓頻比：恒壓頻比最容易實現，它的變頻機械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調速要求，低速時需適當提高定子電壓，以近似補償定子阻抗壓降。在對于相同的電磁轉矩，角頻率越大，速降落越大，機械特性越軟，與直流電弱磁調速相似。在基頻以下運行時，采用恒壓壓降不同，將導致磁通改變，因此需采用定子電壓補償電壓，以保持磁通恒定。制簡便的優點，但負載變化時定子。根據定子電流的大小改變定子恒定子磁通：雖然了低速性能，但機械特性還是非線性的，仍受到臨界轉矩的限制。頻率變化時，恒定子磁通的臨界轉矩恒定不變 。恒定子磁通的臨界轉差率大于恒壓頻比方式。恒定子磁通的臨界

30、轉矩也大于恒壓頻比方式。方式均需要定子電壓補償，要復雜一些。恒氣隙磁通：雖然了低速性能，但機械特性還是非線性的，仍受到臨界轉矩的限制。保Egw= 常值 ，除了補償定子電阻壓降外，還應補償定子漏抗壓降。與持氣隙磁通恒定：1恒定子磁通方式相比較，恒氣隙磁通方式的臨界轉差率和臨界轉矩更大，機械特性要復雜一些。更硬。方式均需要定子電壓補償，恒轉子磁通：機械特性完全是一條直線，可以獲得和直流電是高性能交流變頻調速所要求的穩態性能。一樣的線性機械特性，這正5-5 常用的交流 PWM 有三種本特征、各自的優缺點。方式，分別為 SPWM、CFPWM 和 SVPWM，論述它們的基第 11 頁 共 33答：SPW

31、M：特征：以頻率與期望的輸出電壓波相同的正弦波作為調制波，以頻率比期望波高得 多的等腰三角波作為載波。由它們的交點確定逆變器開關器件的通斷時刻，從而獲得幅值相 等、寬度按正弦規律變化的脈沖序列。優缺點：普通的 SPWM 變頻器輸出電壓帶有一定的諧波分量，為降低諧波分量，減少電動機轉矩脈動，可以采用直接計算各脈沖起始與終了相位的方法，以消除指定次數的諧波。CFPWM：特征：在原來主回路的基礎上，采用電流閉環，使實際電流快速跟隨給定值。優缺點：在穩態時，盡可能使實際電流接近正弦波形，這就能比電壓的 SPWM 獲得更好的性能。精度高、響應快，且易于實現。但功率開關器件的開關頻率不定。SVPWM：特征

32、：把逆變器和交流電視為一體，以圓形旋轉磁場為目標來逆變器的工作，磁鏈軌跡的是通過交替使用不同的電壓空間矢量實現的。優缺點：8 個基本輸出矢量，6 個有效工作矢量和 2 個零矢量，在一個旋轉周期內，每個有效工作矢量只作用 1 次的方式，生成正 6 邊形的旋轉磁鏈，諧波分量大，導致轉矩脈動。用相鄰的 2 個有效工作矢量，任意的期望輸出電壓矢量，使磁鏈軌跡接近于圓。開關周期越小，旋轉磁場越接近于圓，但功率器件的開關頻率將提高。用電壓空間矢量直接生成三相 PWM 波，計算簡便。與一般的 SPWM 相比較，SVPWM 高 15%。方式的輸出電壓最多可提5-6 分析電流滯環跟蹤 PWM寬 h 對電流波動于

33、開關頻率的影響。答：當環寬 h 選得較大時，開關頻電流跟蹤性能好，但開關頻率卻增大了。較多，諧波分量高；如果環寬小，5-7 三相異步電Y 聯結，能否將中性點與直流側參考點短接？為什么？答：能。雖然直流電源中點和交流電中點的電位不等，但電壓矢量的表達式相等。因此，三相電壓空間矢量與參考點無關。可以將中性點與直流側參考點短接。5-8 當三相異步電由正弦對稱電壓供電，并達到穩態時，可以定義電壓向量 U、電流向量 I 等，用于分析三相異步電別？在正弦穩態時，兩者有何的穩定工作狀態，4.2.4 節定義的空間矢量與向量有何區？答：相量是從時間域的三角函數到復指數函數的,空間矢量是從空間域的三角函數到復指數

34、函數的。相量的正弦性表現為時間域的正弦性,空間矢量的正弦性表現為空間域的正弦性。從本質看它們都是正弦性,但從形式上看,相量的正弦性還表現為復數在旋轉,而空間矢量的正弦性則僅表示原象在空間按正弦規律變化。當然,也有旋轉的空間矢量,但此時空間矢量的旋轉性也是由于電流在時間上按正弦規律變化而引起的,并不起因于空間矢量本身的正弦性。5-9 采用 SVPWM，用有效工作電壓矢量期望的輸出電壓矢量，由于期望輸出電壓矢量是連續可調的，因此，定子磁鏈矢量軌跡可以是圓，這種說法是否正確？為什么？第 12 頁 共 33答：實際的定子磁鏈矢量軌跡在期望的磁鏈圓周圍波動。N 越大，磁鏈軌跡越接近于圓，但開關頻率隨之增

35、大。由于 N 是有限的，所以磁鏈軌跡只能接近于圓，而不可能等于圓。系統的規律，若U S = f(w1,Is )設置不當，會產生什5-10 總結轉速閉環轉差頻率么影響？一般來說，正反饋系統是不穩定的，而轉速閉環轉差頻率環，系統卻能穩定，為什么？系統具有正反饋的內答：規律：1）在ws £wsm的范圍內，轉矩基本上與轉差頻率成正比，條件是氣隙磁通不變。2）在不同的定子電流值時，按定子電壓補償電壓和頻率，就能保持氣隙磁通恒定。的電壓頻率特性關系定子若U S = f(w1,Is ) 設置不當，則不能保持氣隙磁通恒定。一般來說，正反饋系統是不穩定的，而轉速閉環轉差頻率卻能穩定，是因為還設置了轉速

36、負反饋外環。系統具有正反饋的內環，系統習題5-1（1）T 形等效電路：簡化等效電路：（2）第 13 頁 共 33n - n1NS = 4%Nn1w= 2 ´ p ´ f= 314?rad / sN1+ jw L1 lsRSLlsC = 1 +» 1 += 1.023jw L1L1 mmU SI=I '15.97A1Nr2æR ' ö+ w2 (L + C)2ç R + CL' rs÷S11ls1 lsèø3I '2R 'P = 5964W? rrsmww= 104.

37、67?rad / s 1npm 1PmT = T = 56.98weNem 1（3）USI = 2.63?A0(R+ w2 (L)2)2+ LS1lsm（4）臨界轉差率：R 'S = r0.122m+ w2 (L +)2R 2L's1lsls臨界轉矩：3 ´ n ´ U 2T =ps=155.98m+ w2 (L)22w R+R 2L'1ss1lsls第 14 頁共 335-2R '=S r0.122m+ w2 (L +)2R 2L's1lsls調壓調速在 1 U2N3 ´ n ´ U 2T = 38.99psm+

38、 w2 (L)22w R +R 2+L'1ss1lsls調壓調速在 2 U3N3 ´ n ´ U 2T =ps= 69.32m+ w2 (L)22w R +R 2L'1ss1lsls第 15 頁 共 33U S氣隙磁通F»隨定子電壓的降低而減小，屬于弱磁調速。m4.44f N k1 S N S額定電流下的電磁轉矩：3 ´ n ´ U 2 ´ R ' ´ sT =psrw sR + R+ s 2w2 (L +()2 m2'L'1sr1lslsUs 可調，電磁轉矩與定子電壓的平方成正比隨著

39、定子電壓的降低而減小。帶恒轉矩負載時，普通籠型異步電限。降壓調速時的穩定工作范圍為 0<S<Sm，調速范圍有帶風機類負載運行，穩定運行范圍可以稍大一些 0<S<1。5-3（1）忽略定子漏阻抗：UF»= 0.00862 Sm4.44f N k1 S N SEg » U S = 220V（2）考慮定子漏阻抗： 理想空載：Eg = I0w1Lm = 214.71V?EgF= 0.00841m4.44f N k1 S N S額定負載：æçö2æö'rR+ (w C)2 ÷E = I= 207

40、.35V?çC÷L'ç÷g1N1 1 ls1sçèø÷èøEgF= 0.00812m4.44f N k1 S N S（3）忽略定子漏阻抗的氣隙磁通要大于考慮定子漏阻抗理想空載時的氣隙磁通大于考慮定子漏阻抗額定負載時氣隙磁通。忽略定子漏阻抗的Eg 大于考慮下定子漏阻抗理想空載時的大于額定負載時的。：忽略定子漏阻抗時，氣隙磁通在定子每相中異步電動勢的有效值Eg 就等于定子相電壓，而考慮定子漏阻抗時的Eg 要用定子相電壓減去定子漏阻抗的壓降，所以忽略定子漏阻第 16 頁 共 33抗時的Eg 必

41、然大，相應每極氣隙磁通也大。考慮定子漏阻抗時，理想空載時勵磁電感上的壓降只有勵磁電感產生，而額定負載時還有負載并在勵磁電感上，總的阻抗減小，壓降也減小，所以理想空載時的Eg 大于額定負載時的Eg ，相應的每極氣隙磁通也大。5-4（1）理想空載：Es = U S - I 0Rs = 219.08VEsF»= 0.00858ms4.44f N k1 S N S額定負載：Es = U S - I1N Rs = 214.41V?EsF»= 0.00840ms4.44f N k1 S N S（2）- I(R+)22E = UE '154.57V?rrS1NSE 'F&

42、#187;= 0.00605 rmr4.44f N k1 S N S（3）額定負載時： Fms > Fm > Fmr ,Es> Eg > Er氣隙磁通Fm 是由定子勵磁繞組和轉子繞組產生的，定子全磁通Fms 是定子繞組和轉子繞組產生的，轉子全磁通Fmr 是轉子繞組產生的。Er 是轉子磁通在轉子繞組中的感應電動勢，E g 氣隙磁通在是定子每相繞組中的感應電動勢， Es是定子全磁通在每相繞組中的感應電動勢。5-5（1）第 17 頁 共 33（2）（3）（4）5-6（1）考慮低頻補償時：90%U sU =f + 10%U= 3.96f + 22sfN不考慮低頻補償時：第 18

43、 頁 共 33U sU =f = 4.4f fN（2）f=5Hz， w = 2f = 10 = 31.41考慮補償：U S =U = 3.96f + 22=41.83 ´ n ´ U 2T=ps=282.07emax+ w2 (L)22w R +R 2L'1ss1lsls不考慮補償：U S =U = 4.4f3 ´ n ´ U 2T=ps=78.14?emax+ w2 (L)22w R +R 2L'1ss1lslsf=2Hz， w = 2f= 4 = 12.561=U = 3.96f + 22=考慮補償：U S29.923 ´

44、n ´ U 2T=ps435.65emax+ w2 (L)22w R+R 2+L'1ss1lsls不考慮補償：U S =U = 4.4f =8.83 ´ n ´ U 2T=ps=37.69emax+ w2 (L)22w R +R 2L'1ss1lsls5-7第 19 頁 共33定子磁通恒定：US氣隙磁通恒定：U SRS IS + ES=+ jw L )I + E1 lsSg= (RS+ jw (L +I + E)= RL'轉子磁通恒定：USS1lslsSr若僅采用幅值補償不可行，缺少相位的補償。5-8共有 8 種開關狀態。(SA ,SB ,

45、SC)=(0，0，0), (uA ,uB ,uC)=(-Ud/2,-Ud/2, -Ud/2)(uej 2g )23ejgu = u+ u+ u=+ u+ u=0AOBOCOsAOBOCO(SA ,SB ,SC)=(1，0，0), (uA ,uB ,uC)=(Ud/2,-Ud/2, -Ud/2)(uej 2g )232=u + u+ u=+ uejg+ u=uUdsAOBOCOAOBOCO3(SA ,SB ,SC)=(1，1，0), (uA ,uB ,uC)=(Ud/2,Ud/2, -Ud/2)j p3(uej 2g )232ejgu = u+ u+ u=+ u+ u=U esAOBOCOAOB

46、OCOd3(SA ,SB ,SC)=(0，1，0), (uA ,uB ,uC)=(-Uj 2p 323(uej 2g )2ej gu = u + u+ u=+ u+ u=U esAOBOCOAOBOCOd3(SA ,SB ,SC)=(0，1，1), (uA ,uB ,uC)=(-Ud/2,Ud/2, Ud/2)(uej 2g )232ej gjpu = u+ u+ u=+ u+ u=UdesAOBOCOAOBOCO3(SA ,SB ,SC)=(0，0，1), (uA ,uB ,uC)=(-Ud/2,-Ud/2, Ud/2)j 4p 3(uej 2g )232ej gu = u + u+ u=+

47、 u+ u=U eAOBOCOdsAOBOCO3(SA ,SB ,SC)=(1，0，1), (uA ,uB ,uC)=(Ud/2,-Ud/2, Ud/2)j 5p 3(uej 2g )232=u + u+ u=+ uej g+ u=uU esAOBOCOAOBOCOd3(SA ,SB ,SC)=(1，1，1), (uA ,uB ,uC)=(Ud/2,Ud/2, Ud/2)(uej 2g )23ejgu = u+ u+ u=+ u+ u=0sAOBOCOAOBOCO第 20 頁 共 335-9交流電繞組的電壓、電流、磁鏈等物理量都是隨時間變化的，如果考慮到它們所在繞組的空間位置，可以定義為空間矢

48、量。定義三相定子電壓空間矢量（k 為待定系數）：=uAOkuAOjgkuBOej 2gkuCOe矢量：=uBO=uCO三相us =uAO + uBO + uCO=kuAO + kuBOejj 2kuCOe5-10dSu = R i +sS Sdt忽略定子電阻壓降，定子電壓與磁鏈空間矢量的近似關系為dSu »sdt由三相平衡正弦電壓供電時，電當電定子磁鏈幅值恒定，其空間矢量以恒速旋轉，磁鏈矢量頂端的運動軌跡呈圓形（簡稱為磁鏈圓）。定子磁鏈矢量： = yej(w1t+)SSj æw t- p +ö=(y)dSd÷j (w t+)j (w t+)ç

49、1= jwy e= wy e定子電壓矢量：u »eè2ø11sS1 S1 Sdtdt第 21 頁 共335-11若采用電壓空間矢量 PWM 調制方法，若直流電壓 Ud 恒定，要保持恒定，只要使t1 為常數即可。輸出頻率越低，t 越大，零矢量作用時間t0 也越大，定子磁鏈矢量軌跡停留的時間越長。5-12按 6 個有效工作矢量將電壓矢量空間分為對稱的六個扇區，當期望輸出電壓矢量落在某個扇區內時，就用與期望輸出電壓矢量相鄰的 2 個有效工作矢量等效地期望輸出矢量。按 6 個有效工作矢量將電壓矢量空間分為對稱的六個扇區，每個扇區對應/3, 基本電壓空間矢量的線性組合期望的

50、電壓矢量。期望輸出電壓矢量與扇區起始邊的夾角。在一個開t1+ t2u =uus12TT00關周期 T0，u1 的作用時間t1，u2 的作用時間t2電壓矢量pt1 T2U + t22U3je 3=dd3T005-13給定環節的原理與作用：由于系統本身沒有自動限制起動制動電流的作用，因此頻率設定必須通過給定 平緩的升速或者降速信號。ì算法產生ïw*w=w*ï 1ï11wtòw (t ) = íw (tdt ww) +<1N*tup11 011tï0ïw1Ntdowntïw (tò) -dt w

51、>w*ïî1 011t05-14規律：1.轉矩基本上與轉差頻率成正比，條件是氣隙磁通不變，且wswsm£2.在不同的定子電流值時，按定子電壓補償的電壓頻率特性關系定子電壓和頻率，第 22 頁 共 33就能保持氣隙磁通恒定。方法：保持氣隙磁通不變，在 s 值較小的穩態運行范圍內，異步電轉差角頻率成正比。的轉矩就近似與在保持氣隙磁通不變的前提下，可以通過的基本思想。轉差角頻率來轉矩，這就是轉差頻率忽略電流相量相位變化的影響，僅采用幅值補償優缺點：轉速開環變頻調速系統可以滿足平滑調速的要求，但靜、動態性能不夠理想。采用轉速閉環 可提高靜、動態性能，實現穩態無靜差。需增加轉速傳感器、相應的檢測電路和測速軟件等。轉速閉環轉差頻率統。的變壓變頻調速是基于異步電穩態模型的轉速閉環系5-15臨界轉差頻率：R 'Rw= 71.43 rr smL'Llrlr最大的轉差頻率wsmax = 0.9wsm起動時的定子電流和啟動轉矩： 定子電壓：=64.287?radsU