1、現代交流調速系統復習答疑指導第一章、概述（1）交流調速系統的分類；常用的調速方法有哪些？常見的交流調速方法有：降電壓調速轉差離合器調速轉子串電阻調速繞線轉子電動機串級調速和雙饋電動機調速變極對數調速變壓變頻調速等（2）按電動機的能量轉換不同，可以將交流調速系統分成哪幾大類，常用的調速方法，又分別屬于哪類？從能量轉換的角度上看，轉差功率是否增大，是消耗掉還是得到回收，是評價調速系統效率高低的標志。從這點出發，可以把異步電機的調速系統分成三類 ：1）轉差功率消耗型調速系統：這種類型的全部轉差功率都轉換成熱能消耗在轉子回路中，上述的第、三種調速方法都屬于這一類；2）轉差功率饋送型調速系統: 在這類系

2、統中，除轉子銅損外，大部分轉差功率在轉子側通過變流裝置饋出或饋入，轉速越低，能饋送的功率越多，上述第種調速方法屬于這一類; 3）轉差功率不變型調速系統: 在這類系統中，轉差功率只有轉子銅損，而且無論轉速高低，轉差功率基本不變，因此效率更高，上述的第、兩種調速方法屬于此類。（3）同步電機的調速方法有幾種？從頻率控制方式看，它可分為哪幾類？同步電機沒有轉差，也就沒有轉差功率，所以同步電機調速系統只能是轉差功率不變型（恒等于0）;在同步電機的變壓變頻調速方法中，從頻率控制的方式來看，可分為他控變頻調速和自控變頻調速兩類。第二章、異步電動機變壓調速系統（1）掌握異步電動機調壓調速的工作原理、人為調節定

3、子電壓時的機械特性、電磁轉矩與定子電壓之間關系。根據異步電動機的機械特性方程式（2）分析交流調壓調速更適合風機泵類負載ssmU1norm0.5U1normADCBF01TLTMaxTe風機泵類負載特性0.7U1norm當轉差率S一定時，電磁轉矩與定子電壓的平方成正比，這說明不同的定子電壓，可以得到不同的人為機械特性，如圖答：帶恒轉矩負載時，調速范圍有限。而對于風機泵類負載屬于平方轉矩負載，調速范圍較寬；轉差功率的損耗系數小。（3）畫出異步電動機晶閘管交流調壓調速三相“Y型”接法的主電路，并分析其工作原理，晶閘管調壓有哪幾種控制方式。0負載abcuaubuciaUa0VT1VT3VT5VT4VT

4、6VT2RRR晶閘管調壓有哪幾種控制方式：1）相位控制 2）整周波控制（開關控制）第三章 籠型異步電機變壓變頻調速系統 本章是整個現代交流調速系統課程的重點部分，主要分為變壓變頻控制技術發展狀況概述；變壓變頻調速的基本控制方式；異步電動機電壓頻率協調控制時的機械特性；電力電子變壓變頻器的主要類型；變壓變頻調速系統中的脈寬調制（PWM）技術幾個部分展開：（1）掌握變頻調速系統工作的基本原理；充分理解和把握基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況下調頻與調壓協調控制特性；掌握恒壓頻比控制的基本原理和低頻補償的本質。（2）學會繪制恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性并定性分析其特點。在采用恒壓頻比

5、控制條件下改變定子角頻率w1時，機械特性基本上是平行下移，要求能夠在同一坐標下定性繪制不同工作頻率時的特性曲線以及定子電壓補償后的特性曲線。掌握恒磁通控制（恒Eg/w1控制）的機械特性，掌握恒Er/w1 控制的機械特性;能夠正確對基頻以下三種電壓頻率協調控制方式進行特性比較。0s10Te恒 Er/w1 控制恒 Eg/w1 控制恒 Us /w1 控制ab c圖不同電壓頻率協調控制方式時的機械特性在基頻以上進一步提高角頻率，同步轉速隨之提高，由于定子電壓不同升高，機械特性上移，而形狀基本不變，但最大轉矩減小，應注意輕載使用。（3）電力電子變壓變頻器從整體結構上看，可分為交-直-交和交-交兩大類，其

6、控制方式根據變壓與變頻是否同時進行可分為脈沖幅值調制(PAM)和脈沖寬度調制。掌握PWM變壓變頻器與SCR相幅控制變頻器相比具有的一系列優點；答：1) 在主電路整流和逆變兩個單元中，只有逆變單元可控，通過它同時調節電壓和頻率，結構簡單。采用全控型的功率開關器件，只通過驅動電壓脈沖進行控制，電路也簡單，效率高。 2）輸出電壓波形雖是一系列的PWM波，但由于采用了恰當的PWM控制技術，正弦基波的比重較大，影響電機運行的低次諧波受到很大的抑制，因而轉矩脈動小，提高了系統的調速范圍和穩態性能。 3）逆變器同時實現調壓和調頻，動態響應不受中間直流環節濾波器參數的影響，系統的動態性能也得以提高。 4）采用

7、不可控的二極管整流器，電源側功率因素較高，且不受逆變輸出電壓大小的影響。 掌握串聯二極管式三相逆變器的主電路結構及其工作原理，掌握各個部件的作用。根據逆變器主電路直流濾波環節的不同，可分為電壓源和電流源型兩類在掌握它們在性能上的差異。在三相橋式逆變器中，有180°導通型和120°導通型兩種換流方式。（4）掌握PWM調制原理，搞懂什么是載波，什么是調制波，什么是正弦波脈寬調制；掌握規則采樣法的工作原理。根據載波和信號波是否同步及載波比的變化情況，PWM調制方式分為異步調制和同步調制，掌握它們各自的優點、缺點，而分段同步調制綜合了二者的優點。掌握消除指定次數諧波PWM控制技術、

8、電流滯環跟蹤PWM控制技術的工作原理。（5）掌握磁鏈跟蹤控制、空間矢量的定義，搞清電壓空間矢量的相互關系、電壓與磁鏈空間矢量的關系、磁場軌跡與電壓空間矢量運動軌跡的關系；電壓空間矢量控制SVPWM：把逆變器和交流電動機視為一體，按照跟蹤圓形旋轉磁場來控制逆變器的工作，其效果應該更好。這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制”。磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的：合成空間矢量：由三相定子電壓空間矢量相加合成的空間矢量us是一個旋轉的空間矢量，它的幅值不變，是每相電壓值的3/2倍。 如果，圖中的逆變器采用180°導通型，功率開關器件共有8種工作狀態（見附表），其中-6 種有效開關狀態對應

9、的開關狀態為010；001，011；100；101；110；和-2 種無效空間電壓矢量（因為逆變器這時并沒有輸出電壓）：對應的開關狀態為：000；111； 掌握六拍逆變器開關狀態切換供電時電動機電壓空間矢量與磁鏈矢量的關系；對于六拍階梯波的逆變器，在其輸出的每個周期中6 種有效的工作狀態各出現一次。逆變器每隔 p/3 時刻就切換一次工作狀態(即換相)，而在這 p/3 時刻內則保持不變。 掌握磁鏈矢量增量與電壓矢量、時間增量的關系；掌握電壓空間矢量的線性組合法SVPWM控制工作原理。在實際系統中，應該盡量減少開關狀態變化時引起的開關損耗，因此不同開關狀態的順序必須遵守下述原則：每次切換開關狀態時

10、，只切換一個功率開關器件，以滿足最小開關損耗。 掌握SVPWM控制模式的特點。1) 逆變器的一個工作周期分成6個扇區，每個扇區相當于常規六拍逆變器的一拍。為了使電動機旋轉磁場逼近圓形，每個扇區再分成若干個小區間T0 ，T0 越短，旋轉磁場越接近圓形，但 T0 的縮短受到功率開關器件允許開關頻率的制約。 2) 在每個小區間內雖有多次開關狀態的切換，但每次切換都只涉及一個功率開關器件，因而開關損耗較小。3) 每個小區間均以零電壓矢量開始，又以零矢量結束。4) 利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計算簡便。5) 采用SVPWM控制時，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側電壓，這比一般的SPWM逆變器

11、輸出電壓提高了15%（6）掌握通用變頻器的主電路結構及各組成部分的功能特點；OwtuouoUd-Udi通用變頻器功能參數的含義及調試原則。通用變頻器在運行之前，一般需要整定的參數及其整定原則a) 基本頻率。原則：工藝要求電機參數要求。b) 加速時間。原則：工藝要求重載加長。c) 減速時間。原則：工藝要求重載加長。d) 最高頻率。原則：工藝要求注意輕載使用原則和電動機允許的最高速度限制。e) 最低頻率。原則：工藝要求注意電機低頻散熱問題。f) 轉矩補償。原則：重載加強補償g) 開關頻率。原則：在噪聲或振動大時，加大h) 在滿足電機噪音要求的條件下盡量低，以免干擾等問題。i) 電子熱繼電器。原則：

12、整定值電動機實際容量/變頻器適配容量×100掌握轉差頻率控制的定義，工作原理及基于異步電機穩態模型的轉差頻率控制規律 。在s 值很小的穩態運行范圍內，如果能夠保持氣隙磁通Fm不變，異步電機的轉矩就近似與轉差角頻率ws 成正比，控制轉差頻率就代表控制轉矩，這就是轉差頻率控制的基本概念。轉速閉環的轉差頻率控制的兩個基本規律：1）在的范圍內，轉矩基本上與成正比，條件是氣隙磁通不變。 2）在不同的定子電流值時，按照函數關系控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通恒定。 （7）異步電機的動態數學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統，因此控制比較復雜，為此建立了三相異步電動機的物理模型，掌握組

13、成異步電機的數學模型的四大方程：電壓方程、磁鏈方程、轉矩方程和運動方程，要求對各方程參數的含義、組成部分及其特點如：異步電動機在dq坐標系上的電壓u方程由電阻壓降、旋轉電動勢、脈動電動勢部分組成：（8）異步電機數學模型非常復雜，為簡化數學模型，采用坐標變換，掌握坐標變換的思路；如：異步電機矢量控制的基本思路：答：以產生同樣的旋轉磁動勢為準則，將三相ABC坐標系的數學模型先進行3相/2相變換，再進行同步旋轉變換，三相異步電動機可以等效成為直流電動機，因此，模仿直流電動機的控制策略，得到直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換，就可以控制異步電動機。注意不同電機模型彼此等效的原則是：在不同坐標下所

14、產生的磁動勢完全一致；掌握三相-兩相變換（3/2變換）的公式推導。（10）掌握什么是直接矢量控制系統、什么是間接矢量控制系統，它們之間的區別與聯系。轉速、磁鏈閉環控制的矢量控制系統直接矢量控制系統磁鏈開環轉差型矢量控制系統間接矢量控制系統掌握直接轉矩控制系統和矢量控制系統特點與性能比較。性能與特點直接轉矩控制系統矢量控制系統磁鏈控制定子磁鏈轉子磁鏈轉矩控制砰-砰控制，有轉矩脈動連續控制，比較平滑坐標變換靜止坐標變換，較簡單旋轉坐標變換，較復雜轉子參數變化影響無有調速范圍不夠寬比較寬第四章 繞線轉子異步電機雙饋調速系統（1）掌握雙饋調速的基本概念、基本結構與工作原理；掌握異步電機轉子附加電動勢的

15、作用；所謂“雙饋”，就是指把繞線轉子異步電機的定子繞組與交流電網連接，轉子繞組與其他含電動勢的電路相連接，使它們可以進行電功率的相互傳遞。功率變換單元電網K1M3 K2TI（2）掌握雙閉環控制串級調速系統的組成、第五章 同步電動機變壓變頻調速系統（1）重點掌握同步電動機變壓變頻調速系統的特點，（a）交流電機旋轉磁場的同步轉速w1與定子電源頻率 f1 有確定的關系異步電動機的穩態轉速總是低于同步轉速的，二者之差叫做轉差 ws ；同步電動機的穩態轉速等于同步轉速，轉差 ws = 0（b）異步電動機的磁場僅靠定子供電產生，而同步電動機除定子磁動勢外，轉子側還有獨立的直流勵磁，或者用永久磁鋼勵磁。 （

16、c） 同步電動機和異步電動機的定子都有同樣的交流繞組，一般都是三相的，而轉子繞組則不同，同步電動機轉子除直流勵磁繞組（或永久磁鋼）外，還可能有自身短路的阻尼繞組。（d）異步電動機的氣隙是均勻的，而同步電動機則有隱極與凸極之分，隱極式電機氣隙均勻，凸極式則不均勻，兩軸的電感系數不等，造成數學模型上的復雜性。但凸極效應能產生平均轉矩，單靠凸極效應運行的同步電動機稱作磁阻式同步電動機。（e）異步電動機由于勵磁的需要，必須從電源吸取滯后的無功電流，空載時功率因數很低。同步電動機則可通過調節轉子的直流勵磁電流，改變輸入功率因數，可以滯后，也可以超前。當cosj =1.0 時，電樞銅損最小，還可以節約變壓變頻裝置的容量。（f）由于同步電動機轉子有獨立勵磁，在極低的電源頻率下也能運行，因此，在同樣條件下，同步電動機的調速范圍比異步電動機更寬。 （g）異步電動機要靠加大轉差才能提高轉矩，而同步