变频1~6章习题全解

1、1-1交流异步电动机的变频调速方式与其他调速方式相比有什么优势？可以从低速到高速都保持很小的转差率，效率高，并且可以通过连续改变供电频率，实现无极调速，调速范围大，精度高，是一种较理想的调速方法，所以这是现在交流异步电动机的最常用的调速方式。1-2什么是交流异步电动机的恒压频率比控制方式？什么是恒电动势频率比控制方式？各具有什么特点？改变定子绕组供电电源频率f1(1为下脚标，下面类同）进行变频调速时，同时协调地改变定子绕组的供电电压U1，使电压和频率比为常数，这就是变频调速中的恒压频率比控制方式，简称V/f控制；在改变定子绕组供电电源频率f1进行变频调速时，若要维持磁通1恒定，必须同时协调地改

2、变定子绕组的感应电动势E1，使电动势和频率比为常数，这就是变频调速中的恒电动势频率比控制方式。特点母鸡呀！1-3为什么采用V/f控制方式时，低频时要采用电压补偿？V/f控制的主要问题是低频工作时的输出转矩下降过大，这时若要维持每极气隙中主磁通量的恒定，定子绕组的漏阻抗上的压降不能再忽略，需要人为地把电压U1适当调高，近似地补偿定子绕组漏阻抗上的压降，因此现代变频器中均设置有相应的转矩提升功能或称为电压补偿功能。1-4变频调速运行时，交流异步电动机的机械特性有什么特点？基频以下变频调速：交流电动机采用恒压频率比控制方式时，随着定子供电电压频率的降低，其机械特性是在额定频率下机械特性的一簇平行曲线

3、，其最大转矩随频率的降低而减小。基频以上变频调速：随着供电频率的升高，最大转矩随之减小。由于同步转速随频率升高，电磁功率基本保持不变，机械特性随之上移，与他励直流电动机弱磁升速相似。1-5生产机械的负载特性包括哪些类型，各有什么特点？包括：恒转矩负载、平方降转矩负载和恒功率负载。恒转矩负载基本特点：负载转矩TL=常数；负载功率PL= 平方降转矩负载基本特点：负载转矩TL=kT n2；负载功率PL=n3 恒功率负载基本特点：;负载功率PL=常数；负载转矩TL=1-6负载特性包含什么特性，分别指的是哪些物理量之间的关系？包括：负载机械特性和负载功率特性。负载机械特性是指负载阻转矩与负载轴上转速之间

4、的关系（转速-转矩特性）；负载功率特性是指负载所消耗的功率与负载轴上转速之间的关系（转速-功率）。1-7变频调速主要应用在哪两个方面？节能方面；工艺控制方面。2-1什么是变频器？变频器是将工频交流电变为频率和电压都可连续变化的交流电的电力电子装置，能为交流电动机提供电压和频率能够协调控制的电源装置，从而实现交流电动机的变频调速。2-2按变流环节的不同，变频器分成什么类型？交-直-交变频器和交-交变频器2-3交-交变频器有什么优点和缺点？优点：是由于晶闸管采用自然换流方式，是直流调速系统中常用的可逆整流装置，在控制急速上和制造工艺上都很成熟，工作稳定、可靠，可方便地实现四象限工作。交-交变频器没

5、有直流环节，变换效率高，主回路简单，不含直流电路及滤波电容，与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易。 缺点：这样的交-交变频器虽然在结构上只有一个变换环节，无中间直流环节，看似简单，但所用的器件数量却很多。采用三相桥式电路的三相交-交变频器至少要用36只晶闸管，接线复杂，总体设备相当庞大。另外其功率因数低，高次谐波多，频谱复杂，因此需配置谐波滤波和无功补偿设备。输出功率低，变化范围窄，也使其应用收到了一定的限制。2-4交-直-交变频器分成哪些类型，各有什么特点？应用最多的是什么类型变频器？电压源型和电流源型。电压源型逆变器采用大电容滤波，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下可以认为是一个

6、内阻为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波；电流源型逆变器采用大电感滤波，直流电流波形比较平直，理想情况下相当于一个恒流源，输出的交流电流是矩形波或阶梯波。 电压源型变频器应用最多2-5什么是单相变频器，什么是三相变频器？（百度，仅供参考）单相变频器指变频器输入电源是单相电源，通常为单相220V；三相变频器指变频器输入电源是三相电源，比如，三相380V或三相220V。2-6交-直-交变频器交流电源输入端端子一般用什么符号标记，输出侧用什么符号标记？输入端子通常用L1、L2、L3或R、S、T表示；输出端子一般用U、V、W表示。2-7交-直-交变频器主电路由哪些部分构成，每部分的作用是什么？由

7、整流器、中间直流环节和逆变器三部分组成。（百度，仅供参考）整流器：把交流变为直流。逆变器：把直流变为频率可调的交流以供负荷工作。控制：使变频器按设定的数据（条件）工作。2-8试分析变频器输入侧和输出侧为什么不能接反？（百度，仅供参考）因为三相电进入输入端以后就进行整流滤波，然后再把直流电转换成不同频率的交流电然后输出。所以接反，不仅不能工作而且很危险。2-9变频器是如何分类的？按变频器变流环节的不同分为交-直-交变频器和交-交变频器；按直流电路滤波环节的不同分为电压源型变频器和电流源型变频器；按电压的调制方式分为正弦波脉宽调制（SPWM）变频器和脉幅调制（PAM）变频器；按控制方式分为V/f控

8、制、转差频率控制、zhi量控制和直接转矩控制变频器；按输入电源的相数分为三进三出变频器和单进三出变频器；按负载转矩特性分为P型机变频器、G型机变频器和P/G型机变频器；按应用场合分为通用变频器和专用变频器；按供电电源电压等级分为低压变频器和高压变频器。2-10变频器控制电路包含哪些部分？由微处理器以及外围电路、检测电路、保护电路和驱动电路构成。2-11变频器外部端子有哪些类型？数字量输入，数字量输出；模拟量输入，模拟量输出。3-1什么是SPWM控制技术，SPWM波有多么特点？是以正弦波作为逆变器输出电压的等效波形，所以调制波采用频率与期望波相同的正弦波，并且正弦波的幅值与频率被协调控制。载波通

9、常此阿勇比期望的正弦波频率高得多的等腰三角波。 SPWM控制技术与直流脉宽变换控制技术类似，也有单极式和双极式两种，单极式控制方式是在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波在半个周期内也只处于一个极性范围内。3-2什么是同步调制、异步调制和分段同步调制？同步调制是指变频时，使三角载波频率和调制波频率保持同步变化的调制方式即载波比N等于常数；异步调制是指变频时，三角载波频率与调制波频率不同步变化的调制方式，即载波比N不等于常数；针对异步调制和同步调制的各自特点，分段同步调制方式是把整个变频范围划分为若干频段，每个频段内保持载波比N恒定，不同频段的载波比

10、N不同的调制方式。3-3什么是载波比？什么是调制度？为了保证变频器输出的三相交流电压波形对称，SPWM技术中载波比的选择有什么特点?载波比N是载波频率与调制波频率之比；调制度M是调制波幅值与三角载波幅值之比； 载波比N为3的整数倍。3-4什么是电流滞环控制技术，有什么特点？是对逆变器输出的电流进行闭环控制，保证其为正弦波形，是常用的电流跟踪控制方法； 特点：结构简单，电流响应快，不需要载波，输出电压波形不含特定频率的谐波分量。调速时只需要改变给定电流的频率。电流的大小通常由转速外环调节器根据负载的需要进行自动调整。另外，由于PWM逆变器开关频率较高，为了达到良好的控制效果，电流滞环跟踪中所用的

11、电流传感器作为反馈元件应采用宽频带的高性能传感器，如高灵敏度的霍尔电流传感器。3-5SVPWM控制技术的民称由来是什么，这种技术还被称为什么？20世纪80年代中期，国外学者在交流电动机变频调速中提到了磁链轨迹控制思想，称为磁链跟踪控制技术，也称为磁通正弦PWM技术。磁链轨迹的跟踪是通过交替使用不同的电压空间zhi量实现的，所以称为SVPWM控制技术，也称为“电压空间zhi量PWM技术”。3-6三相桥式逆变器的开关状态有几种，有几个电压空间zhi量，电压空间zhi量有什么特点？（书上P35-41，本人无法理解，仅供参考）8种工作状态，其中6种有效开关状态；8个合成电压空间zhi量u1、u2、u3

12、、u4、u5、u6、u7、u0；在逆变器以六拍阶梯波给三相交流电动机供电时，逆变器的6个功率器件每/3电角度换相1次，在一个周期中换相6次，对应的6个基本电压空间zhi量依次各出现1次，每个电压空间zhi量作用时间为/3，此链接顶点的轨迹为正六边形。3-7仅采用六拍阶梯波给交流电机供电时，由电压空间zhi量形成的磁链轨迹是什么形状，为了取得更好的转矩控制效果，可以采用什么方法？正六边形；应该用更多边的多边形磁场逼近，也就必须要有更多的逆变器开关状态和更高的电压空间zhi量切换频率。已经有线性组合法、三段逼近法、比较判断法等。3-8试对SPWM、CHBPWM和 SVPWM控制技术进行比较。SPW

13、M控制技术实现的变频器，逆变器中功率开关器件的开关时刻，是采用了通信技术中调制的概念，根据三角载波与正弦调制波的交点来确定的，可以采用模拟电路、数字电路或专用的大规模集成电路芯片等硬件实现，也可以用微处理器通过软件编程生成SPWM驱动波形，通常采用规则采样算法；CHBPWM控制技术采用的是跟踪各相电流的方法，用三个电流滞环控制器分别控制变频器输出三相电流跟踪对应三相给定正弦电流，使输出电流在给定的正弦电流周围波动；SVPWM控制技术是利用电压空间zhi量轨迹与磁链轨迹重合的特点，通过交替使用不同的电压空间zhi量进行磁链轨迹跟踪。3-9试分析，SVPWM控制技术采用线性组合法形成的磁链轨迹是否

14、为正多边形？分析略，不是正多边形。4-1变频调速系统有哪些类型？恒压频率比控制的变频调速系统；转差频率控制的变频调速系统；zhi量控制的变频调速系统；直接转矩控制的变频调速系统。4-2什么变频调速系统是在交流异步电动机稳态数学模型基础上构建的？恒压频率比控制的变频调速系统；转差频率控制的变频调速系统。4-3恒压频率比控制的开环变频调速系统有什么特点？采用转速开环恒压频率比控制的变频调速系统能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，并且结构简单，使用方便。采用恒压频率比控制，在基频以下的调速过程中可以保持电动机气隙磁通基本不变，在恒转矩负载情况下，电动机在变频调速过程中的稳态速降基本不变，所以电

15、动机的机械特性较硬，电动机有较好的调速性能。但在频率较低时，定子漏阻抗压降所占的比例较大，电动机就很难再保持气隙磁通恒定，电动机的最大转矩将随频率的下降而减小。4-4变频器输入侧电流有什么特点？具有较大的谐波分量，使电源收到污染。4-5转差频率控制规律有什么特点？当气隙磁通恒定时，在ssm的范围内，电磁转矩T基本上与s成正比；保证转差控制规律实现的前提条件是，在不同的定子电流值时，根据电流的大小适当提高电压补偿量，只要定子电压、频率和电流按恒E/1控制所需的电压-频率特性控制，就能保持气隙磁通1恒定。4-6转速闭环转差频率控制的变频调速系统有什么特点？突出优点是转差角频率s*与实测转速信号相加

16、后得到定子频率输入信号*这样在调速过程中，世纪频率1随着实际转速同步地上升或下降，与转速开环系统相比，加减速更平滑且稳定。同时，由于在动态过程中转速调节器ASR处于饱和状态，输出限幅值sm*，对应着转矩的最大给定，这样电磁转矩被控制在最大转矩Tm上，保证了在允许条件下的快速性。4-7为什么转差频率控制的异步电动机变频调速系统的动态性能仍达不到转速电流双闭环直流调速系统的性能？首先，转差频率控制规律是从交流异步电动机的稳态等效电路和稳态转矩公式基础上推导出的，所以“保持磁通 1恒定”的结论只在稳态情况下才能成立，而在动态加减速过程中1 是不会恒定的，因此必将影响到系统的实际动态性能。其次，U1=

17、f（1，I1） 函数关系只根据定子电流的大小决定定子电压所加的补偿量大小，并没有考虑电流的相位，实际动态过程中电流的相位也要影响转矩变化。最后，由于定子频率给定信号 *是由转差角频率s*与实测转速信号相加后得到的，但如果转速检测信号不准确或存在干扰，其将以正反馈传递给频率给定，必然影响频率的控制准确性。 4-8三相异步电动机动态数学模型有什么性质？多变量性、高阶性、强耦合性、非线性特性。4-9zhi量控制的基本思想是什么?母鸡呀！4-10试解释zhi量控制技术与电压空间zhi量PWM技术是否是相同技术？母鸡呀！4-11坐标变换的目的是什么，在zhi量控制技术中有哪些坐标变换？为了基于异步电动机

18、的动态数学模型建立变频控制系统，必须设法简化这组方程。 有3s/2s变换、2s/2r变换、3d/2r变换。4-12坐标变换的原则是什么？一个是气隙的合成磁动势不变原则，即变换前后合成磁动势保持不变，另一个是功率不变原则，即变换前后功率保持不变。4-13zhi量控制技术是按转子磁链定向的，目的是什么？得到的zhi量控制方程有哪些？有什么意义？对坐标轴系的取向加以规定，即定向，使其成为特定的同步旋转坐标系，将会对zhi量控制系统的实现祈祷关键作用。 T=CMrisT ，r=，s=。 如果在实际控制中，通过ism的控制实现r恒定，则电磁转矩T就由isT 单独控制，实现了异步电动机控制的变量解耦，就可

19、以获得与直流电动机控制相近的控制性能。4-14zhi量控制主要有哪些特点？（1）快速的动态速度响应，一般可达到毫秒级，在快速性方面已超过直流电动机。（2）低频转矩大，一般V/f控制方式下，低频转矩常低于额定转矩，5Hz以下带不动满负荷。（3)稳态性能好。4-15使用zhi量控制功能时需要注意哪些问题？虽然zhi量控制动态、静态性能都很高，但需要电动机参数的配合，因此zhi量控制变频器需要有自动测试电动机参数的功能，另外还需有高精度速度传感器。4-16什么是无速度传感器zhi量控制系统？系统中获得转速有哪些方法？不需要速度传感器，而采用计算的方法得到转速的zhi量控制系统。 （1）根据电动机数学

20、模型计算转速；（2）采用模型参考自适应（MRAS）技术；（3）利用电动机结构上的特征提取转速信号，如齿谐波法和定子绕组高频注入法；（4）采用扩展卡尔曼滤波器进行转速的辨识。4-17什么是直接转矩控制技术？试与zhi量控制技术比较？直流转矩控制的控制思想是以转矩为中心进行综合控制，不仅控制转矩，也对磁链进行自控制。采用空间zhi量的分析方法，直接在两相静止定子坐标下计算与控制交流电动机的转矩，并采用定子磁链定向，只要知道定子电阻就可以把它观测出来，参与控制。 其不同于zhi量控制技术，其强调的是转矩直接控制与效果，在很大程度上解决了zhi量控制中计算复杂，控制效果易受电动机参数变化的影响、实际性

21、能难以达到理论分析结果等一些重要的技术问题。4-18转子磁链观测器解决什么问题？有哪些类型？各适应什么范围？要准确获得转子磁链信号，以供磁链反馈和除法环节利用。 有电压模型和电流模型。 分别适用于高速区转子磁链的观测，低速区转子磁链的观测。5-1变频器的给定通常有哪些方式？操作面板给定方式、外部数字量信号给定方式、外部模拟量给定方式、脉冲信号给定方式、上级位通过数据线通信给定方式。5-2什么是变频器的基本频率？基本频率与基准电压之间有什么关系？变频器输出最大电压时对应的频率称为基本频率，也被称为基准频率，常用f b表示。一般以电动机的额定频率作为变频器基本频率f b的设定值。 对应基本频率，变

22、频器的输出电压为基准电压，基准电压通常取电动机的额定电压UN。5-3变频器的最高频率与上限频率之间有什么关系？最高频率是指变频器对应最大给定信号的输出频率，常用fmax来表示。有的变频器最高频率与上限频率是同一频率。最高频率一般设定为电动机的额定频率。5-4什么是变频器的回避频率？设置回避频率的目的是什么？回避频率也称为跳跃频率，是指不允许变频器连续输出的频率，常用fJ表示。 通过回避频率的设定，使变频器不能输出与负载机械设备共振的频率值，从而避开共振现象发生。5-5若回避频率为35Hz，回避频率宽度为2Hz，MM420变频器回避频率参数如何设置？母鸡呀！5-6变频器设置点动频率的目的是什么？

23、点动频率是指变频器点动控制时的给定频率，用来观察整个拖动系统各部分运转是否正常。5-7什么是频率给定线？什么是基本频率给定线？什么是任意频率给定线？如果频率给定信号为010V，要求对应的输出频率为1045Hz，MM420变频器参数如何设置？当变频器采用模拟量给定方式时，变频器的给定频率与对应的给定信号之间的关系曲线fX=f（X）称为频率给定线；在给定信号X从0增大至最大值Xmax的过程中，给定频率fX线性从0增大到fmax的频率给定线称为基本频率给定线；在生产实践中，生产机械所要求的最低频率及最高频率常常不是0Hz和额定频率，所以需要对频率给定线进行适当的调整，使之符合生产实际的需求；（参数设

24、置母鸡呀！）5-8什么是偏置频率，设置偏置频率目的是什么？偏置频率是指模拟量给定信号X=0时的给定频率，常用f BI表示。又分为正向偏置和反向偏置两种情况。（目的母鸡呀）5-9如何理解变频器的有效“0”概念？变频器设置了一个有效“0”功能，变频器的最小给定信号不等于0，略大于0。这样就防止了电动机从正常工作状态转入高速反转状态。5-10变频器起动时的加速方式有哪些？各适应于什么类型负载？线性方式、s形方式、半s形方式。分别适用于大多数负载；输送易碎物品的输送机、电梯，以及其他需要平稳改变速度的场合；起动时负荷较重且惯性较大的负载。5-11设置先制动再起动的目的是什么？电动机在起动时，将处于反接

25、制动状态而可能引起电机过电流，从而保证电动机在零速的状态下开始起动。5-12变频器的加速、减速时间通常是如何定义的？一般定义加速时间为变频器从零速加速到最大功率器件过载所需的时间，减速时间则相反，是变频器从最大输出频率减至零频率所需的时间。5-13变频器的制动方式通常有哪些方式？通常有减速停机、自由停车和减速停机加直流制动方式。5-14变频器的制动过程防失速功能是什么？和加速过程相仿，对于惯性较大的负载，如果降速时间预置得过短，会因拖动系统的动能释放过快而引起直流回路过电压。为了避免跳闸，变频器设置了降速过电压的自处理功能，也称为降速过程的方失速功能。5-15如果变频器起动时间设置过短，可能出

26、现什么现象，变频器是如何处理的？预置得过短，起动时的加速电流可能超过功率器件过载能力，产生过电流现象。 如果在加速过程中，电流超过了预置得某一设定的最大电流值Imax，变频器的输出频率 将暂停增加，暂缓加速，待拖动系统的转速跟了上来，电流下降到设定值的Imax以下后再继续加速。5-16变频器有哪些保护功能？对电动机的保护；对系统的保护。5-17什么是变频器的V/f线，根据什么选择？通常变频器提供了许多比值不同的V/f控制特性，常用的有线性特性、抛物线特性、折线以及可编程特性。用户应根据具体负载低速时对转矩要求的情况进行选择，才能取得良好的控制效果。（什么是V/f线母鸡呀！)5-18什么是变频器

27、的电子热继电器保护功能？对电动机保护功能是通过变频器内部的电子热继电器为电动机提供具有反时限特性或延时特性的过电流保护，同时也对通用变频器自身进行过电流保护。该种保护通过检测变频器的输出电流，与变频器存储单元中的保护特性进行比较，当电动机电流超过电子热继电器保护功能所设定的保护值是，电子热继电器动作，使通用变频器停止输出。6-1MM420和MM440变频器各引出了多少路可编程数字量输入/输出端子和模拟量输入/输出端子？MM420变频器引出了3路可编程数字量输入/输出端子，1路模拟量输入/输出端子；MM440分别是6路，2路。6-2MM4系列变频器主回路输入侧端子和输出侧端子用什么字母标记？输入端子通常用R、S、T表示，输出端子通常用U、V、W表示。6-3MM4系列变频器有几个用户访问级，各访问级能访问参数的范围是什么，由什么参数码修改访问级？MM4系列变频器设置了4个用户访问级，由参数码P0003设置。P0003=1，标准级，可以访问最经常使用的一些参数；P0003=2，扩展级，允许扩展访问参数的范围，例如变频器的I/O功能；P0003=3，专家级，允许专家使用；P0003=4，维修级，只供授权的维修人员使用，具有密码保护。当P0003设定值不同时，访问的每个参数组中参数的多少也就不同。6-4MM4系列变频器的参数类型有哪