变频调速与伺服驱动技术（马运强）习题参考答案

习题

项目1交流变频调速的原理

1.三相异步电动机转子转动的原理？

答案：当定子绕组接通三相电源后，绕组中流过三相交流电流，定子电流产

生的磁场，如果它以同步转速〃。按顺时针方向旋转，则静止的转子与旋转磁场

间就有了相对运动，这相当于磁场静止而转子按逆时针方向旋转，则转子导体切

割磁场，在转子导体中产生感应电动势，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将

产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方

向与旋转磁场方向相同。

2.三相异步电动机的额定转矩、启动转矩和最大转矩的区别？

答案：（1）额定转矩是指电动机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定

功率时，其轴上输出的转矩。（2）起动转矩总管&动机在接通电源起动的最初瞬

间，时的转矩。（3）最大转矩是电动机可能产生的最大电磁转矩，它

反映了电动机的过载能力。

3.三相异步电动机调速有哪三种基本方法？

答案：三种基本调速方法：改变定子磁极对数〃调速、改变电源频率/调速

及改变转差率s调速。

4.变频器调速为什么变频的同时需要变压？

答案：变频的同时需要变压是为了维持主磁通不变。如果主磁通新〃小于额

定气隙磁通，则未能充分利用是一种浪费，但是在机械条件允许的情况下长期使用

不会损坏电动机。如果主磁通的〃大于额定气隙磁通，则导致电动机的铁芯产生

过饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电动机。

因此，要实现变频调速，在不损坏电动机的条件下，充分利用电动机铁芯，

发挥电动机转矩的能力最好在变频时保持每极磁通量的〃为额定值不变。

5.变频器输出频率较低时，为什么进行电压补偿？

答案：当频率较低时，5和后都变得很小，此时定子电流却基本不变，所以

定子的阻抗压降/U,特别是电阻压降，相对此时的S来说是不能忽略的。可以想

办法在低速时，人为地提高定子相电压U/以补偿定子的阻抗压降/U的影响，使气

隙磁通量内〃保持额定值基本不变。

6.什么是SPWM控制技术?

答案：SPWM是正弦脉宽调制。即控制逆变电路开关器件的通断，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。

7.交一直•交变频器的主电路包括哪些组成部分？说明各部分的作用。

答案：交一直一交变频器主电路由整流电路、能耗电路和逆变电路三部分构成

（1）整流电路作用是将交流变成直流的部分，它可以由整流单元、滤波电路和开

启吸收电路组成。（2）能耗电路作用吸收拖动系统反馈到直流电路反馈能量。

（3）逆变电路作用是将整流所得的直流电再逆变成频率、电压都可调的交流电。

8.交一直■交变频器的工作原理？

答案：先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可

调的三相交流电，然后将其供给电动机。

9.变频器的种类很多，列出三种不同的分类方法？

答案：根据变频器主回路直流环节储能方式的不同分为电压型变频器和电流型

变频器。根据变频器输出电压的调制方式的不同分为脉宽调制（PWM）变频器和

脉幅调制（PAM）变频器。

10.变频器操作面板如何安装和拆卸？

答案：（1）按下变频器顶部的锁扣按钮，向外拔出操作面板就可以将操作面

树吓。（2）将要更换的操作面板下部的卡子放在机壳上的槽内，再将面板上部

的卡子对准锁扣，轻轻推进去，听到咔的一声轻响，新的面板就被固定在变频器上

了。

项目2变频调速系统的面板调试

1MM420变频器BOP操作面板各个按键的含义?

2MM420变频器如何将变频器的参数复位为工厂的默认值？

答案：P0010=30（进入恢复工厂缺省值准备状态）、P0970=l（将参数恢复

工厂缺省值）。

3MM420变频器的运行模式有几种模式？

答案：变频器面板运行模式、外部运行模式、组合运行模式1、组合运行模

式2、通信运行模式等。

4变频器最大频率和最小频率的区别？

答案：（1）最大频率加：变频器最大能够输出的频率。其特点是，当给定小

于最大频率时，输出给定频率；当给定达到或超过最大频率时，输出最大频率。

（2）最小频率A：变频器最小能够输出的频率。其特点是，当给定大于最

小频率时，输出给定频率；当给定等于或低于最小频率时，输出最小频率。

5什么是斜坡上升时间？设置过大或过小的危害？

答案：是指变频器输出频率依据斜坡函数曲线（不带平滑圆弧）驱动电动机

从静止状态加速到最大频率（Pl（）82=50）所用的时间。斜坡上升时间过大，起

动电流就越小，起动也越缓慢。斜坡上升时间过小则容易导致过电流。

6斜坡上升时间的设定原则可以依据什么方法？

答案：依据负载的惯性大小设定斜坡上升时间，负载的惯性越大，斜坡上升

时间就越长，衿则引起电流。

7MM420变频器停车有几种方式?它们的区别在哪里?

答案：OFF1、OFF2、OFF3三种方式。OFF1：变频器按照选定的斜坡下降

速率减速并停止转动。0FF2：立即封锁变频器输出脉冲，输出频率立即降为零，

电动机将在惯性作用下自由停车。OFF3：电动机根据变频器P1135设置的斜坡下

降时间快速地减速停车。

8MM420变频器制动有几种方式？

答案：有三种常用电气制动方式：动态制动、直流制动和复合制动。

9什么是直流制动？直流制动在变频器中有什么作用？

答案：直流制动就是向电动机定子绕组通上直流电，从而产生制动力矩，使

电动机迅速停机。

0某厂家为了提高智能产线生产效率，期望在4秒内智能产线变频控制系统能

够运行到30Hz,请问时间参数如何设置？

答案："=缥£,PH20=6.67s

n变频器斜坡上升时间，是指的是变频器输出频率依据斜坡函数曲线驱动电动

机从静止状态加速到最大频率（P1082=50）所用的时间。考虑厂家需求智能产

线4秒内运行至30Hz,因此需要求出几秒内能运行至50Hz?

答案：答案：,I=6.67S

3050

12一台进口电动机的额定电压为220V,额定频宓为50Hz,拟配用西门子380V

变频器，如何解决？

答案：3=吗仁86.4Hz,基本频率参数设置为86.4Hz。

50。

项目3混料罐变频系统的外部调试

1.MM420变频器控制电路端子包括哪些？

答案:

端子号标识功能

1__输出+10V

2输出0V

3AIN+模拟输入（+）

4AIN-模拟输入（一）

5DINI数字量输入1

6DIN2数字量输入2

7DIN3数字量输入3

8__带电位隔离的输出+24V/最大100mA

9带电位隔离的输出0V/最大100mA

10RL-B数字输出/NO（常开）触头

11RL-C数字输出/切换触头

12AO+模拟输出（+）

13AO-模拟输出（一）

14P+RS485串行接口

15N-RS485串行接口

2.MM420变频器数字量输入端子信号连接形式有哪几种？

答案：数字量输入端子信号连接形式有：干接点型、PNP型、NPN型。

3.MM420变频器的二线制连接方式1与二线制连接方式2的区别？

答案：二线制连接方式1就是可以指定转向、启停。二线制连接方式2为“正转

起停控制”+“反转起停控制”。B制连接方式1无法独立单个信号反转启动。

4.MM420变频器频率给定方式有哪几种？

答案：频率给定方式主要有：操作面板给定、外部数字量给定、外部模拟量

给定、通信方式给定等。

5.什么是频率给定线？

答案：所谓频率给定曲线，就是指在模拟量给定方式下，变频器的给定信号

x与输出频率力之间的关系曲线。

6.在模拟量给定方式下，可以通过模拟量的输出的正负值频率控制电动机的正

反转，即（0〜+5V）电压时变频器输出-50〜0Hz,电动机反转，（5V-10V）

电压信号时变频器输出0~50Hz,电动机正转。请问如何标定参数？

答案:

参数号设定值说明

P00033设用户访问级为专家级

P00040设定访问全部参数

P07002命令源选择由端子排输入

P07011ON接通正转，0FF1停止

P10002频率源为模拟AIN设定

P07570标定AIN的xl值

PO758-100%标定AIN的y］值

P075910标定AIN的x2值

P0760100%标定AIN的y2值

7.变频器输出频率为()〜5()Hz,模拟量输出端子默认输出电流为()~2()mA,现要

求变频器输出频率为0〜50Hz,对应模拟量输出1~5V,请问如何标定参数？

答案：

P0771-21实际频率

P0777=0

P0778=l

P0779=100

P0780=10

P0781=0死区

8.变频器的多段速控制功能可通过哪三种方法实现？

答案：可通过如下三种方法实现：

①设定值二15固定频率设定值，直接选择。

②设定值=16固定频率设定值，直接选择+ON命令。

③设定值=17固定频率设定值，二进制编码选择+ON命令。

9.变频器数字量输入端子5、6和7外接开关SAI、SA2和SA3,若随意闭合1

个开关变频器输出频率为l()Hz,若随意闭合2个开关变频器输出频率为2()Hz,

若闭合3个开关变频器输出频率为30Hz,请设计变频器参数？

答案：

参数号设定值说明

P00033设用户访问级为专家级

P(X)()40设定访问全部参数

P()7(X)2命令源选择由端子排输入

P070117二讲制编码诜择+ON命令

P070217二进制编码选择+ON命令

P070317二进制编码选择+ON命令

Pl0003频率源选择固定频率

P100110固定频率1

PI00210固定频率2

PI00310固定频率2

Pl00520固定频率5

Pl00620固定频率6

PI00730固定频率7

项目4PLe与变频器的工业应用

1.PLC与变频器连接方式的哪三种？

答案：利用PLC的数字量连接变频器、利用PLC的模拟量连接变频器

、利用PLC的通信连接变频器。

2.描述NORM_X标准化指令管脚的含义?

答案：

参数数据类型说明

ENBOOL允许输入

ENOBOOL允许输出

MIN整数、浮点数取值范围的下限

VALUE整数、浮点数要标准化的值

MAX整数、浮点数取值范围的上限

OUT浮点数标准化结果

3.描述SCALE.X缩放指令管脚的含义?

答案：

参数数据类型说明

ENBOOL允许输入

ENOBOOL允许输出

MIN整数、浮点数取值范围的下限

VALUE整数、浮点数要标准化的值

MAX整数、浮点数取值范围的上限

OUT浮点数标准化结果

4.基于1200PLC自带的模拟量输入模块，若外部模拟量输入电压信号大于2V,

指示灯HL1点亮；若外部模拟量输入电压信号大于4V,指示灯HL2点亮；

若外部模拟量输入电压信号大于6V,指示灯HL3点亮；若外部模拟量输入

电压信号大于8V,指示灯HL4点亮；若外部模拟量输入电压信号大于9V,

指示灯全部熄灭，请设计PLC控制程序。

答案：

SCAL£_X

RealtoReal

EN

1MO2OMNxoio

-•标定（FWD20。5--?mE-

・模取转抽数字值.•标定（FVALUE

27648—

再用段2:

WD30UID30

,?^E'

-|廉卜Th卜

9.0

HMD3OWD30•K）G2

・实际电压

•弼电（T••HL2,

-1匕卜Real

4.09.0

%MD3OWD30

・实际电压

,潮电（T••HL3'

-1乙卜

60

UIO3OKMD3O04

•53^5,•HL4-

Real

5.基于SM1232模拟量输出模块（SM1232AQ2X4位），按下SB1按钮1次变

频器输出频率为10Hz,按下SB1按钮2次变频器输出频率为30Hz,按下

SB1按钮3次变频器输出频率为50Hz,按下SB0按钮变频器输出频率为0Hz,

请设计PLC控制程序。

答案:

程序段1：

WJBI

•统计次数•

31cru

,SB1"Int

cu

W.O•按下次数•

"SBO'

R

4—

程用坦2：

-•楂|下二次Jnr

3W10

oun

wvm

•IFF次IT

T；小

VAWI0

—•^修下卜次IT

oun•设定气亶.

•馈下次ir

TI

*XMWI0

总定货率•

6.基于PLC多段速控制传输带，按下启动按钮传输带以30Hz启动运行，2秒

加速以50Hz运行；按下停止按钮以20Hz运行2秒后停止运行，请设计PLC

捽制程序C

答案:

程序段1:

(M0.0%Q0.0

•启动按钮.•启动・

Ts卜

程序段2:

%Q0.0%Q0.1

•启动.-30Hz-

________11________________________________________________________________IS1■

P11

MB2

■

■!EC_Timer_0_DB

TON%Q0.1

Time-30Hz-

INQl'、1

T#2s—PTET―T#0ms

%Q0.2

-50H2-

PJ1

程序段3:

9U0.1%Q0.1

・停止按钮•・30也・

{RESET_BFI

2

%DB3

■|EC_Timer_O_DB_

r

TP%Q0.3

Time'20Hz-

T#2s—pyET-T*Oms

%Q0.3%Q0.0

"20Hz-•启力

<MAO.O

■Iag_3-

7.某公司有采用一台IkW的吸尘机，用来吸取电锯工作时产生的锯屑，杈据

现场工艺需要自动调整风量输出。按下启动按钮，吸尘机以5Hz作为开始工

作频率，每间隔5秒，吸尘机工作频率叠加5Hz,直到输出工作频率到达45Hz,

按下停止按钮，吸尘机立即减速停止，请设计PLC控制程序。

答案：

8.USS协议的基本原理？

答案：USS协议是一种主从通信协议，网络中最多有1个主站（Master）和

31个从站（Slave）。主站是PLC,从站是变频器。主站可以主动发送信息，从站

只能被动的应答，从站之间不能进行通信。

USS协议采用单双工的通信方式，可以进行发送或接收，但不能同时进行。

项目5变频控制系统的典型应用

1.变频器的选配器件中滤波器与电抗器的作用。

答案：滤波器有利于降低输入侧高频谐波电流，减少谐波对变频器的影响，

降低电动机运行噪声。电抗港可以改善系统的功率因数和实现变频器与电源之间的

匹配。

2.变频器上电电路为什么串联数字量输出端子10、11?

答案：变频港输出端子1()、11可以在变频器上电电路发生故障时断开变频

器控制回路，同时接触器KM主触点断开，变频器停止工作。

3.描述变频器正反转控制电路的特点。

答案：①自锁保持电路状态的持续。KM自锁持续让变频器通电待机，KA1

自锁持续发送正转信号，KA2自锁持续发送反转信号。②互锁保持变频器状态

的平稳过渡。KAI、KA2互锁，正反转运行不能直接切换，KAI、KA2对SB2

的锁定，保证运行过程中不能直接断电停机。③在断电按钮SBI两端并联KA1

和KA2的常开触点保证只有在电动机停机状态下才能断开变频器电源。④在电

机正反转回路中串联接触器KM的常开触点保证只有在变频器已启动的状态下

变频器正转信号和反转信号才有效。

4.分析变频器和工频电源进行切换的有哪两种类型？

答案：①故障报警时自动切换。当变频器发生故障时，改变外围电路的运行

状态，将变频器从电网脱开。②频率检测切换。广泛应用于高楼恒压供水场合

5.分析变频器正反转控制电路(图5-1-6)的工作原理。

答案：①电机正转运行。当按下上电按钮SB2,KM线圈得电吸合，其主触

头接通，变频器通电处于待机状态。这时如按下正转按钮SB4,KA1线圈得电

吸合，接通变频器端子5,电动机正转。

②电机反转运行。如果要使电动机反转，先按下电机停止按钮SB3使电动

机停止。然后按下电机反转按钮SB5,KA2线圈得电吸合，接通变频器端子6,

电动机反转。

③电机停止运行。先按下电机停止按钮SB3,使KA1和KA2线圈失电，解

除对SB1的旁路供电，这时才可按下断电按钮SB1,使变频器断电。

④变频器异常保护。若变频器异常期间出现故障，变频器输出端子10、11

断开，接触器KM线图失电，KM主触点断开，切断变频器输入电源。

6.分析工频变频手动切换电路(图5-2-1)的工作原理。

答案：

①当SA合至“工频运行”模式2时，按下工频起动按钮SB6,接触器KM3

线圈吸合，风机进入“工频运行”。按下工频停止按钮SB5,接触器KM3断电，

风机停止运行。

②当SA合至“变频运行”模式1时，按下变频器上电按钮SB2,接触器

KM1和KM2线圈吸合，KM1和KM2主触点闭合，将工频电源接到变频器的输

入端，将风机接至变频器的输出端，允许风机起动。

③按下风机启动按钮SB4,中间继电器KA动作，电动机开始加速，进入“变

频运行”状态。KA动作后，变频器断电按钮SB1将失去作用，以防止直接通过

切断变频器电源使风机停机。

④在变频运行过程中，如果变频器因故障而跳闸，则变频器输出端子1()、

11断开，接触器KM2和KM1均断电，变频器和电源之间，以及风机和变频器

之间，都被切断。操作人员发现后，应将选择开关SA旋至“工频运行”模式2。

项目6步进控制系统的运行调试

1.根据转子方式的不同步进电机可分为哪几种？

答案：根据转子方式的不同可分为：反应式（磁阻式）、永磁式和混合式三

种。

2.描述步进电机四相单双八拍通电方式的含义。

答案：四相单双八拍通电方式：即一相通电接着二相通电间隔地轮流进行，

完成一个循环需要经过八次改变通电状态，称为四相单、双八拍通电方式。这样，

单、双八拍通电方式下转子平衡位置增加了一倍，步距角为7.5°o

3.为什么PLC不能直接与步进驱动器相连？

答案：驱动器的脉冲信号输入PUL+、方向信号输入DIR+接5V电压，而

PLC端子采用+24V供电，因此无法直接相连，需串电阻。

4.描述MC_Power启动/禁用轴指令管脚的含义？

答案：①EN：指令的使能端。②Axis：轴名称。③Enable：轴使能端。④

StopMode：轴停止模式。©ENO：使能输出。©Status：轴的使能状态。

5.描述MC_Reset确认故障指令管脚的含义？

答案：①EN：指令的使能端。②Axis：轴名称。③Execute：指令的启动位。

④Reslart：用来确认错误。⑤Done：表示轴的错误已确认。

6.描述MC_MovcJog点动指令管脚的含义？

答案：①Axis：轴名称。©JogForward：正向点动。（3）JogBackWard：反向

电动。④Velocity：点动速度。

7.基于PLC控制步进电机，采用轴对象组态进行参数配置的流程？

答案：①添加一个工艺对象②轴常规参数设置③驱动器参数设置④扩展参数，

机械设置⑤位置限制⑥动态参数以及回原点参数。

8.相对位置定位方式与绝对位置定位方式的区别？

答案：相对位置定位是指定位置与工件当前位置的位移量，以相对位移量来

计算的位移，相对定位又叫增量式定位。绝对定位是指位置的绝对地址值（距原点

的位移量），绝对定位，乂与定位位置的绝对地址值有关。相对定位而与当前位置

相关，绝对定位与当前位置无关。

9.描述MC_MovcReknive相对距离指令管脚的含义？

答案：①Axis：轴名称。©Execute：上升沿时启动命令。③Distance：相对

对轴当前位置移动的距离。④Velocity：相对运动的速度。⑤Done：到达目标位

置。

10.描述MC_Hall停止轴运行指令管脚的含义？

答案：①EN：Axis：轴名称。②Execute：上升沿时启动命令。③Done：速

度达到零，己执行完命令。④Error：执行命令期间出错飞

11.描述MC_MoveRelative相对距离指令管脚Done和Execute之间的关系？

答案：如果Execute的值在命令完成之前保持为TRUE,则Done的值也将

保持为TRUE并且其值随Execute一起变为FALSE。如果Execute的值在命今执

行完成之前设置为FALSE,则Done的值仅在一人执行周期内为TRUE。

项目7伺服控制系统的运行调试

1.分析伺服电机的工作原理。

答案：交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁

场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，在闭合的转子

绕组中产生感应电动势和转子电流，转子电流与磁场相互作用产生电磁转矩，推动转

子沿旋转磁场的方向旋转。在负载恒定的情况下，电