交流调速重点考点汇总.doc

调速的类型：1.转速开环的变频调速系统2.转速闭环转差率控制的PWM变频调速系统3.转速磁链双闭环矢量控制的电流滞环型PWM变频调速4.异步电动机直接转矩控制系统5.同步串级调速交流调压调速系统实现的两种方法：1.控制通断，即占空比，电路简单，成本低但对设备冲击大2.晶闸管调压，即调相位，线路简单，调试容易，成本低，但含有高次谐波对电网造成谐波污染相位控制：这种控制方式中，控制晶闸管的触发角a,就可以对输出交流基波电压有效值进行控制，对不同的触发角a，负载电压波形不同，a角越大，负载上的电压面积图越小，负载上的交流基波电压有效值越低，从而起到了调整交流电压的作用。（通断控制）三相调压电路的连线方式有：全波调压电路，半波调压电路，Y形连接调压电路，和三角形连接调压电路闭环控制的硬度问题：异步电动机电压调速时，若采用普通电动机则调速范围很窄，采用高转子电阻的力矩电动机时调速范围虽然大一些，但是机械特性变软，负载变化时的静差率太大。开环控制很难解决这个矛盾。闭环控制系统带负载在A点运行，当负载增大引起转速下降时，反馈控制作用能提高定子电压，从而在新的一条机械特性上找到工作点A*。同理当负载降低时，也会得到定子电压低一些的新工作点A*。按照反馈系统的控制规律将工作点A* A A*连起来便是闭环控制系统的静特性。虽然交流异步力矩电动机的机械特性很软，但由系统放大系数决定的闭环系统静态特性却可以很硬串级调速的工作原理：异步电动机的电磁转矩Te=KmI2COS2（转差功率回馈，若在转子电路中引入一个附加电动势Eadd，他的频率和转子相电压SE20的频率相等，而相位相同或相反，则转子相电流就将取决于点路中电势的代数和I2，电动机在正常运行时，S都很小，r2sX20，sX20可以忽略，则有SE20Edd常数。由于E20是取决于电动机参数的一个常数，因此改变附加电动势Eadd就可改变转差率S，由于电源频率f不变，则同步转速n不变，因而实现调速。sE20-Eadd常数时，Eaddss=no-n/no,n,若Eadd在数值上由零逐渐增加，则电动势转速将从固有特性上所对应的速度下降，即得到低于同步转速no的速度，故为同步转速一下调速。sE20+Edd常数时，Eaddss=no-n/no,n，如果Eadd进一步增加，S便开始变负，所以此时电动机的转速n将超过同步转速no，故为同步转速以上调速方法串级调速的各种运行状态：1.低于同步速度的电动状态（0s1，定子摄电转子馈电EM）2.高于同步速度的电动状态（s0定子摄电转子摄电EM）3.高于同步速度的再生制动状态(s0定子馈电转子馈电ME)4.低于同步速度的再生制动状态(0s1定子馈电转子摄电ME)5.到拉反转制动状态（s1定子摄电转子馈电ME）三相Y联结调压电路中aQ时候怎么处理：a小于等于Q时，负载电流i(t)中没瞬态分量，电流在接通时就进入稳态，晶闸管不起调压作用。当aQ时所用的触发脉冲不够宽。在双向晶闸管电流过零时，处罚脉冲已消失，另一晶闸管在下一半周期时将不能导通， 形成“单向半波整流县现象”。如果采用足够宽的触发脉冲，使正向电流过零时，反向待晶闸管仍有触发电流存在，从而消除“单向半波整流”现象。因此，aQ时，应采用宽脉冲或双脉冲进行触发。为什么交流调速系统采用转速闭环系统：异步电动机变电压调速时，若采用普通电动机则调速范围很窄，采用高转子电阻的力矩电动机时，调速范围虽然可以很大，单色机械特性偏软，负载变化时的静差率太大，开环控制很难解决这个矛盾。对于恒转矩的负载，调速范围要求在D大于等于2时，一般采用带转速负反馈的闭环控制系统在二次同步串级调速系统中，随着负载的增加，换相角增加，但增大到60度时，为何r不再增加，最大强迫延迟导通为何是30度: 1. 每个晶闸管换相角重叠60度，6个晶闸管刚好推迟一个周期，因此，在一个周期中，换相重叠角也只能小于等于60度。2.ap大于30度时，则在任何时刻有4个元件同时导通，即进入第三工作区，但电动机正常工作时是不能进入第三区的，第三区是故障区试说明异步电动机在串级调速工作时的最大电磁转矩的正常接线时的最大转矩相比有何变化？为什么：1.串级调速系统电动机所能产生的最大转矩为异步电动机，固有转矩的82.6%即电动机国在能力损失了17.4%，即为电磁转矩下降2.因为串级调速引入阻抗，故损失一部分能量，因此电磁转矩下降。为什么串级调速系统功率因素低：1.有功功率回馈时，本身感性负载吸收功率同时换相时吸收无功功率多2.转子电路存在严重的换相重叠现象，使定子和转子的电流发生畸变3.串级系统本身电流也畸变异步电动机变频调速时采用v/f,二常数控制方式在低频时会出现什么现象，通常采用什么方式克服：低频起动时，起动力矩将减小，甚至不能带动负载，故在实际应用中通常在控制回路中加入一个函数发生器，以补偿低频时定子电阻所引起的压降影响串级调速系统功率因数变差，采用接入电力电容的补偿方法，接入电容的方式：1.接在进线电网处2.接在逆变变电压器的一次侧3.接在逆变变压器的二次侧选择晶闸管串级调速系统的异步电动机时，应考虑以下三个方面：1.串级调速时，电动机的最大转矩为其固有的最大转矩的0.826倍，因此必须以异步电动机股有的最大转矩的0.826倍重新校验过载能力2.在低转时，转子电流频率较高，集肤效应比较显著，而且转子电流波形畸形较为严重，含有谐波分量，增加了转子损耗，需适当地增大电动机容量3.由于串级调速系统的机械特性较软，所以在选择电动机额定转速时，应比生产机械所需的最高转速高10%在串级调速系统中，如何根据系统调速范围，估计逆变变压器二次电压有效值U? Ut2=1.15E20(1-1/D),则在串级调速系统中，调速范围愈大，要求逆变变压器二次相电压愈高，D=nmax/nminnN/nmin,最经济的D=1.52.0什么是同步调制：在改变调制信号周期的同时成正比例地改变载波周期，使载波频率与调制信号的比值保持不变称为同步调制，这种调制，在信号频率较低时，载波的数量显得稀疏，电流波形脉动大，谐波分量剧增，电动机的谐波损耗及脉动转矩也应相应的增大。而且此时载波的边频带靠近信号波，容易干扰基波领域什么是异步调制：在调制信号周期变化的同时，载波周期仍然保持不变称为异步调制。这种调制方式可以避免同步调制的低频特性差的缺点。但这种调制方式，当载波频率比N随着输出频率的降低而连续变化时，它不可能总是3的倍数，将会出现输出电流波形正负半周不对称，相位漂移及偶次谐波等问题分段同步调制有何优点？1.同步调制在信号频率较低时，载波数量显得稀疏，电流波形脉动大，谐波分量剧增。2.异步调制可避免同步调制低频的缺点，但是这调制方式，当载波频率比N，随着输出频率的降低而变化时，它不可能总是3的倍数，将会出现电流波形正负半周不对称，相位漂移和偶次谐波等问题3.分段同步调制使得开关频率限制在一定的范围内，在一定频率范围内采用同步调制以保持输出波形对称的优点，在不同的频段取不同的载波频率比N，就是为了减小输出谐波。 缺点是：在N值切换时可能会出现电压突变甚至震荡什么是PWM法：它将不可靠整流器经电容滤波后形成的复制基本固定的直流电压家在逆变器上，利用对逆变器开关元件的通断控制，使逆变器输出端获得矩形脉冲波，这种决定开关元件动作顺序和时间分配规律的控制方法称为PWM法串级调速系统在起动和停车时通断电的顺序：起动时要先给逆变器通电，之后再给电动机通电，最后是电动机和整流器-逆变器连接；停车时要先断开电动机和整流器-逆变器的连接，之后是电动机断电，最后是让逆变器脱离电网正弦波PWM信号是由正弦波和三角波载波自然相交生成的，故称之为自然取样，自然取样法计算机实现比较困难常用的是一种称之为规则取样法的取样方式。规则取样法较自然取样法每隔取样周期只需取样一次正弦调制波，微机处理时的工作量相对减小了因此应有广泛PWM调制时三相采用同一载波（三角波或矩形波）载波相邻峰值之间即为一个取样周期，调制波频率即为逆变器输出电压频率，改变调制波和载波的峰值比M（调制深度）即可改变逆变器输出电压的有效值 1.保证最小脉冲宽度大于开关的导通时间ton和关断时间toff 2.M一般取0.8至0.9采样控制的原理：1.冲量相等，对惯性环节产生的效果相同2.在同一周期取样时，取样次数越多就越接近正弦，谐波越小。晶体管PWM型逆变器（课本上图）：此逆变器由二极管三相不可控整流的恒定直流电压供电。平波电容器C起着中间能量存储平波的作用。由于直流电源是二极管整流器，所以能量只能单方向流动，不能向电网反馈能量。因此当负载工作在再生制动状态下时，反馈能量将经过反馈二极管VD1VD6向电容C充电。此时出现一个电压叫做泵升电压，很大，再通过电阻放电。而平波电容器容量有限，势必将直流电压抬高，为了避免直流电压过高，损伤电力晶体管器件，在真流侧接入电阻Rhe电力晶体管VT7。当直流电压升高到某一限定值后，控制VT7包和导通而接入电阻R，将部分反馈能量消耗在电阻上。这样电动机就可以在四个象限内运行了。（控制脉冲为正时，上桥臂VT1或VT3,VT5导通。控制脉冲为负时，下桥臂VT4或VT6，VT2导通。当VT1导通时设换相电容器已经充好电极性为左正右负，触发VT7VT8换相晶闸管，使之导通，电容C上的电压VT7VT8及VD4加到主晶闸管VT1上使VT1受反压而关断。电容C放电后接着反向充电，为下一次双序号晶闸管关断做好准备，换相电流过零时，VT7VT8自行关断，使其他晶闸管的关断情况与此类似）电压源型，相电压波形为六拍阶梯波 相电压有效值Ua=0.47/Ud Ud=2.34U2cosa 180度导通型1.每个电子元件导通180度，每隔60度的电角度就有一个元件导通2.任意时刻3个桥臂都有一个电子元件导通，即有3个通3.为了防止同臂上两个电子元件发生直通现象必须设置死区。 120度导通型1.每个电子元件导通120度，每隔60度导通一个元件2.任意时刻2个桥臂都有一个电子元件导通3.不存在直通现象三相调制波的频率就是逆变器的输出频率，在一个调制信号周期内所包含的三角波的个数称为载波频率比N。三角波载波的调制为双极性调制，锯齿波为单极性调制，双极性调制的三相SPWM波形为矩形波。晶闸管串级调速系统的调速特性即为反映电动机转速n和转子支流回路电流Id以及逆边角B三者间的关系有功功率与视在功率之比称为功率因数，双闭环串级调速系统具有电流内环和速度外环串级调速系统起动方式两种：直接起动和并联电阻起动变频电源分为两大类：交-交变频（由SCR组成，在少数特大功率交流电机调速系统中应用）和交-直-交变频。后者又分为电压源型（1.不可控整流电压源型PWM变频器2.可控整流电压源方波变频器）和电流源型（可控整流电流源型变频器）线路保护主要包括：短路保护过，电压保护。过热保护PWN的取样方式：按载波型号类型分为单极性调制