变频器原理与应用07

变频器原理与应用

第7讲基础知识一、选择1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（

C

）。A：PWM

B：PAM

C：SPWM

D：SPAM2、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（B）有关系。A：磁极数B：磁极对数C：磁感应强度D：磁场强度3、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：GTO

C：MOSFET

D：IGBT4、IGBT属于（B）控制型元件。A：电流

B：电压

C：电阻

D：频率5、电力晶体管GTR属于（A）控制型元件。A：电流

B：电压

C：电阻

D：频率哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.2基础知识二、按照转子结构的不同，三相异步电动机分为哪两大类？从运行可靠性上看，上述哪一类电动机具有优越性？答：三相异步电动机按照转子结构的不同分为笼型和线绕型两大类。从运行可靠性上看，笼型电动机更具有优越性。三、

三相异步电动机的转速n与哪些因素有关？答：三相异步电动机的转速n与电源频率ƒ1、磁极对数P、转差率s有关。哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.3基础知识四、

三相异步电动机有哪些调速方式？并比较其优缺点。答：三相异步电动机有变极调速、变转差率调速和变频调速三种调速方式。变极调速是有级调速，调速的级数很少，只适用于特制的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。变转差率调速时，随着s的增大，电动机的机械特性会变软，效率会降低。变频调速具有调速范围宽，调速平滑性好，调速前后不改变机械特性硬度，调速的动态特性好等特点。哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.4基础知识五、

在三相异步电动机的机械特性曲线上，标出与下列n,n

,n

,转速对应的转矩：1NL哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.5基础知识六、

变频调速时，改变电源频率ƒ1的同时须控制电源电压U1，试说明其原因。答：在变频调速时，1)若ƒ

下降，U

不变，则Φ

上升。1因为Φ

已设计在接近饱和处，Φ

上升即进入磁化1mm曲线的饱和区，引起工作电流大幅度增加，使电动机过m热损坏。2)若ƒ

上升，U

不变，则Φ

下降。11m将使工作电流下降。由于电流的下降，电动机的输出转矩不足。3)为了保持电动机的Φ

不变，即电动机的转矩不变，在mƒ

变化的同时，U

必须同时变化，使U

与ƒ

的比值保持1111恒定，即U

/ƒ

=常数。1

1哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.6基础知识七、

描绘三相异步电动机基频以下变频调速的机械特性曲线，并说明其特点。答：机械特性曲线如下：1）在基频以下调速时，须保持E1/ƒ1恒定，即保持主磁通Φm恒定。2）ƒ

较高时，保持U

/ƒ

恒11

1定，即可近似地保持主磁通Φm恒定。3）由于T

∝（U

/ƒ

）2，保持U

/ƒ

恒定时，T

恒定，M电动机带动负载的能力不变1

11

1M4）而且此过程中，转速差△n基本不变，所以调速后的机械特性曲线平行地某著名企业，电动机的输出转矩不变，属于“恒转矩”调速。哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.7基础知识八、

说明三相异步电动机低频起动的优越性。答：1）电动机以很低的频率起动，随着频率的上升，转速上升，直至达到电动机的工作频率后，电动机稳速运行。2）在此过程中，转速差△n被限制在一定的范围，起动电流也将被限制在一定的范围内，而且动态转矩△T很小，起动过程很平稳。哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.8基础知识九、

说明三相异步电动机直流制动的原理，并描绘制动前后的机械特性曲线。答：1）电动机制动时，切断电动机的三相电源，在定子绕组中通入直流电，产生一恒定磁场。2）由于转子在机械惯性作用下仍按原方向旋转，它切割恒定磁场产生感应电流。3）用左手定则可判断感应电流在磁场中受力方向，从而可判断电磁转矩方向与转子转速方向相反，产生制动转矩。曲线①为原电动运行状态机械特性曲线。曲线②为直流制动运行状态机械特性曲线。哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.9基础知识十、

变频调速时，由于ƒ1降低使电动机处于回馈制动状态，试说明其制动的原理，并描绘制动前后的机械特性曲线。答：1）变频调速时，ƒ1降低瞬间，由于机械惯性，电动机转速n来不及变化。2）当n>n

时,则转子切割旋转磁场的方向和电动运行状1态（n<n

）正好相反。转子中感应电动势和电流的方向1也相反，电磁转矩T也就和n反向，为制动转矩。①为制动前的机械特性曲线②为回馈制动时机械特性曲线哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.10基础知识十一、

在定性分析变频电路时，大功率开关器件的工作状态有哪两种？并画出其伏安特性曲线。答：在定性分析变频电路时，大功率开关器件的工作状态有导通和截止两种。伏安特性曲线如下：哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.11基础知识十二、

画出GTO的伏安特性曲线，并说明其工作原理。答：GTO的工作原理为：1）当阳极加正向电压，门极加一合适的正向电流时，GTO的有一强烈的电流正反馈过程，使GTO浅饱和导通；2）当门极加一合适的反向电流，使GTO的电流正反馈无法维持，GTO退出浅饱和而关断。哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.12基础知识十三、

画出IGBT的输出特性曲线及转移特性曲线，并说明其工作原理。答：IGBT工作时在阻断状态和饱和导通状态之间转换，不允大状态停留。IGBT的工作原理是用栅极电压uGE控制器件的开关状态。当u

≤U

（开启电压）时，IGBT截止；GEGE(th)当u

﹥U

时，u

加正压，IGBT导通。GEGE(th)CEIGBT的伏安特性曲线

IGBT的转移特性曲线哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.13基础知识十四、

说明什么是脉冲宽度调制技术？答：脉冲宽度调制技术是：按照一定的规则和要求对一系列脉冲宽度进行调制，来得到所需要的等效波形的技术。十五、

PWM逆变电路的单极性控制和双极性控制有什么区别？答：单极性SPWM控制方式在任一半个，SPWM波只能在一个方向变化。双极性SPWM控制方式在任一半个，SPWM波在正、负两个方向交替变化。哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.14基础知识十六、

以三相桥式SPWM逆变电路为例，说明脉宽调制逆变电路调压调频的原理。三相桥式SPWM逆变电路哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.15基础知识三相桥式SPWM逆变电路工作波形哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.16基础知识答：如上图所示：1）U、V、W三相载波信号公用一个三角载波uT，2）三相调制信号u

、u

、u

为相位依次相差1200的rUrVrW正弦波。3）改变三相调制信号u

、u

、u

的频率，即可改变rU变频器的输出频率，达到变频之目的。rVrW4）变频器的调压和调频是同时进行的，当将三相调制信号u

、u

、u

的频率调低（高）时，三个信号的幅rUrVrW度也相应调小（大），使得调制信号的U/ƒ为常数，或按照设定的要求变化。若调制信号的幅度变小，则变频器的输出脉冲宽度变窄，等效电压变低；若调制信号的幅度变大，则变频器的输出脉冲宽度变宽，等效电压变高。因此，变频器的调压调频过程是通过控制三相调制信号进行的。哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.17基础知识十七、

变频器由几部分组成？各部分都具有什么功能？答：变频器由两大部分组成，即主电路和控制电路。1）主电路包括整流滤波电路、逆变电路、制动单元。2）控制电路包括计算机控制系统、键盘与显示、接口及信号检测与传递、供电电源、外接控制端子等。十八、

变频器的主电路由整流、滤波和逆变三大部分组成，试述各部分的工作过程。答：1）整流电路是由6只二极管组成，利用二极管的单向导电性将三相工频交流电全波整流为脉动直流电。2）滤波电路由2只电容构成，利用电容电压不能突变的原理，将整流后的脉动直流电波动程度减小。3）逆变电路是由6只IGBT组成的三相逆变桥，三相逆变桥由计算机控制将直流电逆变为三相SPWM波，驱动电动机工作。哈尔滨工业大学远程教育变频器原理与应用文件:

变频器原理与应用07.18基础知识十九、

变频器是怎样分类的？交-直-交型：低压变频器通用，调„

按变换环节分节频率范围较宽。交-交型：用于低速大容量的调速系统，可调频率范围窄。低压变频器：220V～460V，一般为