《变频技术与原理》复习题答案版.pdf

变频器原理及应用变频器原理及应用复习题复习题 1 / 10 考试题型： （1） 、选择题 10 分/1 分 （2） 、填空题 30 分/2 分多选题 （3） 、简答题 25 分/5 分 （4） 、综合题 35 分/15 分、20 分接线图、PLC 地址分配、梯形图、变频器参数设置 考试安排：2018 年 01 月 02 日 15:00 教学楼 3-504 一、填空题 1. 变频器是将 固定电压 、 固定频率 的交流电变换为 可调电压 、 可调频率 的交流电 的装置。 2. 变频器的分类， 按工作原理可分为 交-交变频器 和 交-直-交变频器 ， 按用途可分为 通 用变频器 和 专用变频器 。 3变频器的主要技术参数： 输入电压 、 输出电压 、 额定电流 、 输出电容 、 额定功 率 和 过载能力 等。 4交-直-交变频器主电路包括 3 部分分别为 整流电路 、 中间电路 、 逆变电路 。 5整流电路的功能是 将交流电转换为直流电 ；中间电路具有 滤波和制动 作用；逆变电 路可 将直流电转为频率和幅值都可以调的交流电 。 6三相交-交变频电路的连接方法分为 公共交流母线进线 和 输出星形联结 两种。 7目前常用的变频器采用的控制方有： U/f 控制 、 转差频率控制 、 矢量控制 和 直接 转矩控制 。 8 U/f 控制 是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压，通常是使 U/f 为常数，变 频器在变频时还要变压是为了使 电动机磁通 保持一定， 在较宽的调速范围内， 电动机的转 矩、效率、功率因数不下降。 9. 转矩提升是指通过提高 Uf 比来补偿 fx下调时引起的 TKx下降。即通过提高 Ux (kukf)使得转矩 TKx提升。 10 转差频率控制（SF 控制）就是检测出电动机的转速，构成 速度闭环 ，速度调节器的 输出为转差频率，然后以电机速度对应的频率与转差频率之和作为变频器的给定输出频率。 11频率控制是变频器的基本控制功能，控制变频器输出频率的方法有 面板控制 、 电位 器控制 、 远程控制 和 外部端子控制 。 12有些设备需要转速分段运行，而且每段转速的上升、下降时间也不同，为了适应这种控 变频器原理及应用变频器原理及应用复习题复习题 2 / 10 制要求，变频器具有 段速控制 功能和多种加减速时间设置功能。 13变频器是通过 电力半导体器件 的通断作用将 工频交流电流 变换为 电压和频率 均 可调的一种电能控制装置。 14变频器的组成可分为 主电路 和 控制电路 。 15某变频器需要回避频率为 1822Hz，可设置回避频率值为 20Hz 。 16.高压柜体一般容量很大，往往需要多个柜体组成。主要由 开关柜 、 变压器柜 、 功 率单元柜 、 控制柜 组成。 17变频调速时，基频以下调速属于 恒转矩调速 ，基频以上属于恒功率调速 。 18. 变频器的 PID 功能中，P 指 比例 ，I 指 积分 ，D 指 微分 。 20. 变频器的加速时间是指从 0Hz 升至基本频率 fb 所需的时间， 减速时间是指从 基本频率 fb减至 0HZ 所需的时间。 21SPWM 是 脉冲宽度调制 的英文缩写。 22直流电抗器的主要作用是提高 功率因素 和抑制 冲击电流 。 23输入交流电抗器的主要作用是抑制 变频器输入电流的高次谐波 和提高 功率因素 。 24 变频器常用的电力电子器件有 功率二极管 、 晶闸管 （可控硅） 、 电力晶体管 （GTR） 、 门极可关断晶闸管 （GTO） 和 功率场效应晶体管 （P-MOSFET） 、 绝缘栅双极型晶体 （IGBT） 等。 25. 逆变电路是将 直流电 变换为 频率和幅值可调节的交流电 的装置。 26. 变频器的制动单元一般连接在 整流器 和 逆变器 之间。 27 跳跃频率 也叫回避频率，是指不允许变频器连续输出的频率。 28变频器的基本组成部分可分为两大部分：由 整流电路、中间电路和逆变电路 构成的主 电路；以微处理器为核心的 控制回路 。 29 变频器一般依据容量大小选择电压等级， 而容量大小的选择应依据所带 电动机的类型 、 电动动机的运行方式 、 负载机械特性 等因素。 30变频器存储和安装时需考虑场所的 温度 、湿度 、 灰尘 和 振动 等情况。 二、单选题 1.为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有（D）功能。 A 转矩补偿 B 转差补偿 C 频率增益 D 段速控制 2. 风机类负载属于（ B）负载。 A 恒功率 B 二次方律 C 恒转矩 D 直线律 变频器原理及应用变频器原理及应用复习题复习题 3 / 10 3.为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从 60Hz 改变到 30Hz，这时变频器的 输出电压就必须从 400V 改变到约（ C）V。 A 400 B 100 C 200 D 250 4.电动机与变频器之间距离远时，电机运行不正常，需采取（ C ）措施解决。 A 增加传输导线长度 B 减少传输导线长度 C 增加传输导线截面积 D 减少传输导线 截面积 5.变频器调速系统的调试，大体应遵循的原则是（A） 。 A 先空载、继轻载、后重载 B 先重载、继轻载、后空载 C 先重载、继空载、后轻载 D 先轻载、继重载、后空载 6.采用一台变频器控制一台电动机进行变频调速，可以不用热继电器，因为变频器的热保护 功能可以起到（ B）保护作用。 A 过热 B 过载 C 过压 D 欠压 7.下面那种原因可能引起欠压跳闸（ C） 。 A 电源电压过高 B 雷电干扰 C 同一电网有大电机起动 D 没有配置制动单元 8.变频器在工频下运行，一般采用（ B）进行过载保护。 A 保险丝 B 热继电器 C 交流接触器 D 电压继电器 9. 变频器安装要求（ B） A 水平 B 竖直 C 与水平方向成锐角 D 都可以 10.高压变频器是指工作电压在（ D）KV 以上变频器。 A 10 B 5 C 6 D 1 11. 正弦波脉冲宽度调制的英文缩写是（ C） 。 A PWM B PAM C SPWM D SPAM 12.对电动机从基本频率向上的变频调速属于（ B）调速。 A 恒转矩 B 恒功率 C 恒磁通 D 恒转差率 13.下列哪种制动方式不适于变频调速系统（ D） A 直流制动 B 能耗制动 C 回馈制动 D 反接制动 14.在 V/f 控制方式下，当输出频率比较低时，会出现输出转矩不足的情况，要求变频器具 有（ C）功能。 A 频率偏置 B 转差补偿 C 转矩补偿 D 段速控制 15.三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关外，还与（ B）有关。 变频器原理及应用变频器原理及应用复习题复习题 4 / 10 A 磁感应强度 B 磁极对数 C 磁场强度 D 漏磁大小 16.目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（ D） 。 A SCR B MOSFET C GTR D IGBT 17.变频调速过程中，为了保持电动机的磁通恒定，必须保持（ C）不变。 A 输出电压 U 不变 B 频率 f 不变 C U/f 不变 D Uf 不变 18. 变频器的节能运行方式只能用于（ A）控制方式。 A U/f 开环 B 矢量 C 直接转矩 D 转差频率 19.变频器的基本频率是指输出电压达到（ A）值时的输出的频率值。 A UN B UN /2 C UN /3 D UN /4 20交-直-交变频器按储能方式分为（ A）两类。 A 电压型、电流型 B B 单相、三相 C 有环流、无环流 D 脉宽调制、脉幅调制 21变频器是将固定电压、固定频率的交流电变换为（ A）的交流电的装置。 A 可调电压、可调频率 B B 固定电压、可调频率 C 可调电压、固定频率 D 固定电压、 固定频率 22. 变频器主电路的交流电源输入端一般用（ A）表示。 A R、S、T B U、V、W C A、B、C D X、Y、Z 23. 变频器主电路的交流电输出端一般用（ B）表示。 A R、S、T（输入端子） B U、V、W C A、B、C D X、Y、Z 二、多选题 1.电动机的发热主要与（ ABC）有关。 A 电机的有效转矩 B 电机的温升 C 负载的工况 D 电机的体积 2. 中央空调采用变频控制的优点有（ ABC） 。 A 节能 B 噪声小 C 起动电流小 D 消除了工频影响 3.变频器按直流环节的储能方式分类为（ AB） 。 A 电压型变频器 B 电流型变频器 C 交-直-交变频器 D 交-交变频器 4 变频器的控制方式分为（ ABCD）类 A U/f 控制 B 矢量控制 C 直接转矩 D 转差频率控制 5 变频器具有（ ABCD）优点，所以应用广泛。 A 节能 B 便于自动控制 C 价格低廉 D 操作方便 6. 高（中）压变频调速系统的基本形式有（ ABC）种。 变频器原理及应用变频器原理及应用复习题复习题 5 / 10 A 高-高型 B 高-中型 C 高-低-高型 D 高-低型 三、简答题 1. 变频器按控制方式变频器分为哪几种类型？ 答： 按控制方式分为四种类型的变频器， 分别为 U/f控制变频器、 转差频率控制变频器 、 矢量控制变频器 和 直接转矩控制变频器 。 2. 晶闸管的导通条件是什么？关断条件是什么？ 答：晶闸管的导通条件：在晶闸管的阳极 A 和阴极 K 间加正向电压，同时在它的门极 G 和阴极 K 间也加正向电压。要使导通的晶闸管的关断，必须将阳极电流 IA降低到维持电 流 IH以下，上述正反馈无法维持，管子自然关断。维持电流 IH是保持晶闸管导通的最小电 流。 3. 说明 IGBT 的结构组成特点。 答： IGBT 是一种新型复合器件。 输入部分为 MOSFET， 输出部分为 GTR， 它综合了 MOSFET 和 GTR 的优点，具有输入阻抗高、工作速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大的优 点。 4. 交-直-交变频器的主电路包括哪些组成部分？说明各部分的作用。 答：交-直-交变频器主电路包括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路。整流 电路的功能是将交流电转换为直流电； 中间电路具有滤波电路或制动作用； 逆变电路可将直 流电转换为交流电。 5. 交-直-交变频器主电路的中间电路有哪几种形式？说明各形式的功能。 答： 中间电路有滤波电路和制动电路两种形式。 滤波电路是利用电容或电感的储能特性， 将整流电路输出的直流电压或电流减少谐波分量趋于稳定； 而制动电路一般由制动单元和制 动电阻组成，可将电动机的再生能量返送去电网或消耗掉，并产生制动作用，使电动机快速 停车。 6. SPWM 控制的原理是什么？为什么变频器多采用 SPWM 控制？ 答：SPWM 控制技术就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列 幅值相等而宽度不等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波所需要的波形。 变频器采用 SPWM 控制可使输出的 SPWM 波形，加至电感性的电动机绕组，经过滤波 作用，使流过绕组的电流波形基本为正弦波，谐波成分大为减少。 变频器原理及应用变频器原理及应用复习题复习题 6 / 10 7. 交-交变频的基本原理是怎样的？ 答：单相交-交变频器的原理框图如图 4-1 所示。 电路由 P（正）组和 N（负）组反并联的晶闸管变流电路构成，两组变流电路接在同一 交流电源，Z 为负载。两组变流器都是相控电路，P 组工作时，负载电流自上而下，设为正 向；N 组工作时，负载电流自下而上，为负向。让两组变流器按一定的频率交替工作，负载 就得到该频率的交流电，如图 4-2 所示。 改变两组变流器的切换频率， 就可以改变输出到负载上的交流电压频率， 改变交流电路 工作时的控制角，就可以改变交流输出电压的幅值。 8. 如何调制交-交变频使其输出为正弦波电压？ 答：为了使输出电压的波形接近正弦波，可以按正弦规律对控制角进行调制。 9. 变频器的主电路端子有哪些？分别与什么相连接？ 答：变频器的主电路端子 R、S、T 连接三相交流电源；U、V、W 连接三相电动机；P1、 P+连接直流电抗器；P+、DB 连接外部制动电阻器；P+、N-连接制动单元；PE 接地。 10. 变频器的节能控制功能有什么意义？ 答：对于风机、水泵等二次方律负载在稳定运行时，其负载转矩及转速都基本不变。如 果能使其工作在最佳的节能点，就可以达到最佳的节能效果。 11. 异步电动机变频调速时， 在额定频率以下调节频率， 必须同时调节加在定子绕组上的电 压，即恒 Vf 控制，为什么？ 答：由于额定工作时电动机的磁通已接近饱和，M 增加将会使电动机的铁心出现深 度饱和，这将使励磁电流急剧升高，导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加，使电动机工作 不正常。可见，在变频调速时单纯调节频率是行不通的。 为了达到下调频率时，磁通M 不变，可以让 常数 f E 1 1 有 U1 E1，上式可写为： 变频器原理及应用变频器原理及应用复习题复习题 7 / 10 常数 f U 1 1 因此，在额定频率以下，即 f1fN调频时，同时下调加在定子绕组上的电压，即恒 V f 控制。 12. 为什么对风机、泵类负载进行变频调速节能效果最好？ 答：风机、泵类负载属于二次方律负载机械在低速时由于流体的流速低，所以负载转矩 很小，随着电动机转速的增加，流速增快，负载转矩和功率也越来越大，所以采用变频调速 节能效果最好。 13. 变频器的输入交流电抗器和输出交流电抗器在功能上有什么区别？ 答： 变频器的输入交流电抗器， 可起到以下作用:1 减少变频器的输入电流谐波含量;2 改 善三相输入电流的不平衡;3 抑制电源系统的瞬变干扰;4 提高功率因数。 输出交流电抗器用 于抑制变频器的辐射干扰和感应干扰，还可以抑制电动机的振动。 14. 什么是 Vf 控制？变频器在变频时为什么还要变压？ 答： Vf 控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压， 通常是使 Vf 为常数， 变频器在变频时还要变压是为了使电动机磁通保持一定， 在较宽的调速范围内， 电动机的转 矩、效率、功率因数不下降。 15. 什么是转矩补偿？ 答： 转矩提升是指通过提高Vf比来补偿fx下调时引起的TKx下降。 即通过提高Ux (ku kf)使得转矩 TKx 提升 。 16. Vf 控制曲线分为哪些种类，分别适用于何种类型的负载？ 答：Vf 控制曲线的种类：1) 基本 Vf 控制曲线，用于低起动转矩负载； 2) 转矩补 偿的 Vf 曲线，适用于低速时需要较大转矩的负载；3) 负补偿的 Vf 曲线，主要适用于 风机、泵类的平方率负载；4)Vf 比分段的补偿线，这种补偿线主要适合负载转矩与转速 大致成比例的负载。 17. 转矩补偿过分会出现什么情况？ 答：如果变频时的 Vf 比选择不当，使得电压补偿过多，即 Ux 提升过多，Ex 在 Ux 中占的比例会相对减小(ExUx 减小)，其结果是使磁通M 增大，从而达到新的平衡。 即： 变频器原理及应用变频器原理及应用复习题复习题 8 / 10 由于M 的增大会引起电动机铁心饱和，而铁心饱和会导致励磁电流的波形畸变，产 生很大的峰值电流。 18. 变频器储存时应注意哪些事项？ 答： 必须放置于无尘垢、干燥的位置。 储存位置的环境温度必须在-20+65范围内。 储存位置的相对湿度必须在 095范围内，且无结露。 避免储存于含有腐蚀 性气体、液体的环境中。 最好适当包装存放在架子或台面上。 长时间存放会导致电解电容的劣化，必须保证在 6 个月之内通一次电，通电时间至 少 5 小时，输入电压必须用调压器缓缓升高至额定值。 19. 变频器的安装场地所满足什么