試卷1-交流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)

河北石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng) 試卷試卷 1 1 本試卷考試時(shí)間為 120 分鐘 一 填空 每空一 填空 每空 1 分 共分 共 30 分 分 1 根據(jù)公式 1 60 s p f n 交流異步電動(dòng)機(jī)有三種調(diào)速方法 變頻調(diào)速 變 轉(zhuǎn)差率調(diào)速 包括 調(diào)速 調(diào)速 調(diào)速 調(diào)速 調(diào)速 2 電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速 調(diào)壓方法有 和晶閘 管交流調(diào)壓器三種 晶閘管交流調(diào)壓器可采用 和 進(jìn)行調(diào)壓 3 電磁轉(zhuǎn)差離合器分電樞和磁極兩部分 其中 和異步電動(dòng)機(jī)相連 通過(guò)調(diào)節(jié) 來(lái)調(diào)節(jié)輸出軸的轉(zhuǎn)速 通過(guò)調(diào)節(jié) 來(lái)改變輸出軸的轉(zhuǎn)向 4 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想是 在轉(zhuǎn)差頻率 范圍內(nèi) 只要保持 不變 就能通過(guò)控制轉(zhuǎn)差頻率控制電磁轉(zhuǎn)矩 5 與運(yùn)行在自然接線時(shí)相比 異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性硬度 過(guò)載能力降低了 6 高功率因數(shù)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 常見(jiàn)的有 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)和 串級(jí)調(diào)速 系統(tǒng) 7 交 交變頻器的特點(diǎn)是效率較 而調(diào)頻范圍較 8 SPWM 變頻器輸出的交流電壓 通過(guò)改變 調(diào)幅 通過(guò)改變 調(diào)頻 9 調(diào)速的意義主要有 10 調(diào)速的主要特點(diǎn)有 11 IGBT 全稱為 GTR 全稱為 二 判斷題 每小題二 判斷題 每小題 1 分 共分 共 10 分 分 1 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)屬于轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng) 因而效率較高 2 三繞組變壓器的二次側(cè)均采用星形連接 為西門(mén)子變頻器供電 3 1800導(dǎo)通型逆變器是同一橋臂上下兩管之間互相換相 用于電流型變頻器 4 分段同步式調(diào)制方式對(duì)不同的頻段取不同的載波比 頻率低時(shí)載波比的值取 小些 一般按等比級(jí)數(shù)安排 5 SPWM 即正弦脈寬調(diào)制波形 是指與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形 脈沖列 6 超同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 是在轉(zhuǎn)子回路中串入頻率可變的交流附加電動(dòng)勢(shì) 7 電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中 逆變角 越小 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高 8 轉(zhuǎn)差損耗系數(shù)值越大 表明能耗越大 運(yùn)行越不經(jīng)濟(jì) 9 PWM 型變頻器中的逆變器件采用高頻 大功率的半控器件 10 矢量變換控制的實(shí)質(zhì)是利用數(shù)學(xué)變換把三相交流電動(dòng)機(jī)的定子電流分解成兩 個(gè)分量 一個(gè)是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的勵(lì)磁電流分量 一個(gè)是用來(lái)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩分 量 三 簡(jiǎn)答題三 簡(jiǎn)答題 每小題每小題 5 分 共分 共 25 分分 1 為什么調(diào)壓調(diào)速適合于風(fēng)機(jī)泵類(lèi)負(fù)載 從調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)差損耗系數(shù)方面回答 2 分析低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)總功率因數(shù)低的主要原因 3 變頻器變壓變頻要同時(shí)進(jìn)行 為什么 4 變頻調(diào)速時(shí)電壓與頻率的協(xié)調(diào)控制方式有哪幾種 機(jī)械特性如何 5 交 直 交電壓型變頻器有哪三種形式 各有何特點(diǎn) 四 下圖為轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的電壓型變頻器調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 四 下圖為轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的電壓型變頻器調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 20 分分 1 在圖中正確位置填寫(xiě)給定積分器 函數(shù)發(fā)生器 脈沖輸出級(jí) 環(huán)行分配器 邏輯開(kāi) 關(guān) 壓頻轉(zhuǎn)換器 觸發(fā)器 3 分 2 說(shuō)明變頻器基頻以下 基頻以上電壓與頻率采用何種控制方式 2 分 3 圖中 上一路完成 任務(wù) 下一路完成 任務(wù) 2 分 4 敘述給定積分器 壓頻轉(zhuǎn)換器 環(huán)行分配器 脈沖輸出級(jí) 邏輯開(kāi)關(guān)的作用 8 分 5 改正圖中的三處錯(cuò)誤 3 分 6 改錯(cuò) 此變頻器為不控整流 斬波器調(diào)壓 逆變器變頻的交 交電壓型變頻器 2 分 五 五 分析 分析 15 分 分 1 圖中采取何種形式的整流電路 2 SL RL的作用 3 RB VB的作用 4 VD1 VD6的作用 5 說(shuō)明 C01 C06 VD01 VD06 R01 R06的作用 河北石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院 交流調(diào)速系統(tǒng) 試卷 1 答案 本試卷考試時(shí)間為 120 分鐘 一 填空 每空一 填空 每空 1 分 共分 共 30 分 分 整流橋 逆變橋 電壓 反饋 v v 脈沖列 發(fā)生器 絕對(duì)值 運(yùn)算器 電壓 調(diào)節(jié)器 RL CF1 SL CF2 HL RB VB V1 V3V5 V4V6V2 VD3 VD6VD4 VD1VD5 VD2 R01R03R05 R04R06R02 VD01VD03VD05 VD04VD06VD02 C01 C03C05 C02C06C04 R S T U V W M 3 1 調(diào)壓 轉(zhuǎn)子串電阻 串級(jí) 滑差電機(jī) 變極 2 自耦變壓器 定子串飽和電抗器 通斷控制 相位控制 3 電樞 勵(lì)磁電流 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向 4 Wsm 主磁通 5 變軟 17 6 斬波式 GTO 7 高 窄 8 調(diào)制波的幅度 調(diào)制波的頻率 9 提高產(chǎn)品質(zhì)量 提高工作效率 節(jié)能 10 人為 強(qiáng)制進(jìn)行 調(diào)速前后負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變 調(diào)速前后機(jī)械特性不同 11 絕緣柵雙極型晶體管 功率晶體管 二 判斷題 每小題二 判斷題 每小題 1 分 共分 共 10 分 分 1 錯(cuò)誤 2 錯(cuò)誤 3 錯(cuò)誤 4 錯(cuò)誤 5 正確 6 正確 7 錯(cuò)誤 8 正確 9 錯(cuò)誤 10 正確 三 三 簡(jiǎn)答簡(jiǎn)答題題 每小題每小題 5 分 共分 共 25 分分 1 為什么調(diào)壓調(diào)速適合于風(fēng)機(jī)泵類(lèi)負(fù)載 從調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)差損耗系數(shù)方面回答 答 從調(diào)速范圍來(lái)看 對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍很窄 而對(duì)于風(fēng)機(jī)泵類(lèi) 負(fù)載 調(diào)壓調(diào)速可以得到較寬的調(diào)速范圍 從轉(zhuǎn)差損耗系數(shù)來(lái)看 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)差功率損耗系數(shù)和 s 成正比 轉(zhuǎn)速越低 轉(zhuǎn)差 功率損耗越大 轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)載 s 0 5 時(shí) 轉(zhuǎn)差功率損耗系數(shù)最大值為 psM 0 25 風(fēng)機(jī)泵類(lèi)負(fù)載 s 0 33 時(shí) 最大的轉(zhuǎn)差功率損耗系數(shù) psM 0 148 在整個(gè) s 0 1 區(qū) 間 ps 值都較小 故變壓調(diào)速對(duì)風(fēng)機(jī)泵類(lèi)負(fù)載是比較合適的 2 分析低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)總功率因數(shù)低的主要原因 答 第一 在給定逆變角下 系統(tǒng)從電網(wǎng)吸收的總有功功率是電動(dòng)機(jī)的有功功率和逆 變器回饋給電網(wǎng)的有功功率之差 而從電網(wǎng)吸收的總無(wú)功功率為電動(dòng)機(jī)和逆變器所吸收的 無(wú)功功率之和 從電網(wǎng)吸收的有功功率減少 無(wú)功功率增加 故功率因數(shù)降低 第二 轉(zhuǎn)子整流器不但使在整流過(guò)程中出現(xiàn)換流重疊現(xiàn)象 而且使轉(zhuǎn)子電流畸變?yōu)樘?形波 并滯后于電壓波 當(dāng)負(fù)載較大時(shí) 轉(zhuǎn)子整流器還會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)迫延遲換流現(xiàn)象 這些致 使異步電動(dòng)機(jī)本身的功率因數(shù)降低 3 變頻器變壓變頻要同時(shí)進(jìn)行 為什么 答 在進(jìn)行調(diào)速時(shí) 如果只調(diào)頻不調(diào)壓 會(huì)引起電機(jī)中每極磁通量的變化 頻率上升 磁通變?nèi)?電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)降低 拖動(dòng)能力下降 頻率下降 磁通增大 又會(huì)使鐵心 飽和 從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流 嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī) 在交流異步電動(dòng)機(jī)中 磁通是定子和轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)合成產(chǎn)生的 111 1 111 44 4 44 4 NN g m KNf U KNf E 只改變頻率 f1不能正常調(diào)速 在調(diào)節(jié)定子供電頻率的同時(shí) 調(diào)節(jié)定子供電電壓 U1或 Eg的大小 通過(guò)二者的配合達(dá)到控制磁通 實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型的調(diào)頻調(diào)速的目的 4 變頻調(diào)速時(shí)電壓與頻率的協(xié)調(diào)控制方式有哪幾種 機(jī)械特性如何 答 1 保持 U1 f1 常數(shù)的近似恒磁通 轉(zhuǎn)矩 控制方式 當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí) 最大轉(zhuǎn) 矩近似不變 2 保持 Eg f1 常數(shù)的嚴(yán)格恒磁通 轉(zhuǎn)矩 控制方式 最大機(jī)械轉(zhuǎn)矩為定值 低 頻低速下也能保持最大轉(zhuǎn)矩 3 U1 U1n的近似恒功率控制方式 f1 f1n 保持 U1 U1n不變 Pm Te w1近似為常 數(shù) 4 嚴(yán)格恒功率控制方式 nn f f U U 1 1 1 1 在整個(gè)調(diào)速區(qū)域內(nèi) Pm Te w1 常數(shù) 5 交 直 交電壓型變頻器有哪三種形式 各有何特點(diǎn) 答 1 可控整流器調(diào)壓 六拍 每周換相 6 次 逆變器變頻 特點(diǎn) A 可控整流使得功率因數(shù)低 B 獨(dú)立調(diào)壓調(diào)頻環(huán)節(jié)容易分開(kāi)測(cè)試 C 動(dòng)態(tài)反應(yīng)慢 2 二極管整流 斬波器調(diào)壓 六拍逆變器變頻 特點(diǎn) A 不可控整流使得功率因數(shù)高 B 獨(dú)立調(diào)壓調(diào)頻環(huán)節(jié)容易分開(kāi)測(cè)試 C 動(dòng)態(tài)反應(yīng)慢 3 二極管整流 PWM 逆變器調(diào)壓調(diào)頻 特點(diǎn) A 不可控整流使得功率因數(shù)高 B 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快 四 下圖為轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的電壓型變頻器調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 四 下圖為轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的電壓型變頻器調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 20 分分 1 在圖中正確位置填寫(xiě)給定積分器 函數(shù)發(fā)生器 脈沖輸出級(jí) 環(huán)行分配器 邏輯開(kāi) 關(guān) 壓頻轉(zhuǎn)換器 觸發(fā)器 3 分 2 說(shuō)明變頻器基頻以下 基頻以上電壓與頻率采用何種控制方式 2 分 答 1 在額定頻率以內(nèi) 對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 要求在變頻調(diào)速的過(guò)程中 變頻 系統(tǒng)提供的 U1 f1 實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制 即在 U1 f1 常數(shù)的基礎(chǔ)上加以合理的低頻段電壓補(bǔ)償 保證 E1 f1 常數(shù) 2 在基頻以上 對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行近似恒功率調(diào)速 即保持額定供電電壓 只調(diào)節(jié)供 電頻率 3 圖中 上一路完成 任務(wù) 下一路完成 任務(wù) 2 分 答 上路 改變整流器的直流電壓 實(shí)現(xiàn)電壓可控 下路 改變逆變橋的輸出頻率 實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào) 4 敘述給定積分器 壓頻轉(zhuǎn)換器 環(huán)行分配器 脈沖輸出級(jí) 邏輯開(kāi)關(guān)的作用 8 分 答 1 給定積分器 用以減緩?fù)患与A躍給定信號(hào)造成的系統(tǒng)內(nèi)部電流電壓沖擊 提 高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性 2 壓頻轉(zhuǎn)換 將電壓形式的速度給定信號(hào)轉(zhuǎn)換為成比例的頻率脈沖 又稱為壓 控振蕩器 該環(huán)節(jié)輸出頻率是變頻器輸出頻率的 6 倍 3 環(huán)行分配器 又稱為 6 分頻器 將壓頻轉(zhuǎn)換器提供的振蕩脈沖 分頻為 6 路 輸出 各路保持足夠的寬度 準(zhǔn)備依次觸發(fā)逆變器的 6 只晶閘管 4 脈沖輸出級(jí) 依據(jù)邏輯開(kāi)關(guān)的正反轉(zhuǎn)要求改變觸發(fā)相序 控制正反轉(zhuǎn) 將環(huán) 行分配器提供的 6 路信號(hào)進(jìn)行功率放大并將寬脈沖調(diào)制成適合晶閘管觸發(fā)的脈沖列 隔離后輸出 5 邏輯開(kāi)關(guān) 根據(jù)給定信號(hào)為正 負(fù)或零 來(lái)控制逆變晶閘管的觸發(fā)相序 從 而控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)或停車(chē) 5 改正圖中的三處錯(cuò)誤 3 分 答案見(jiàn)上圖 6 改錯(cuò) 此變頻器為不控整流 斬波器調(diào)壓 逆變器變頻的交 交電壓型變頻器 2 分 答 此變頻器為可控整流調(diào)壓 逆變器變頻的交 直 交電壓型變頻器 五 分析 五 分析 1515 分 分 1 圖中采取何種形式的整流電路 答 三相橋式不控整流電路 2 SL RL的作用 答 RL的作用是避免變頻器啟動(dòng)時(shí)濾波電容的充電電流電流過(guò)大 SL的作用是變頻器啟動(dòng)完成后短路 RL 3 RB VB的作用 答 RB VB 泵升電壓限制電路 二極管整流器使能量不能向電網(wǎng)回饋 當(dāng)電動(dòng)機(jī)突然停車(chē)時(shí) 電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械能將 轉(zhuǎn)化為電能 通過(guò)續(xù)流二極管的整流向電容 Cd充電 儲(chǔ)存在濾波電容中 造成直流電壓 Ud 的升高 該電壓稱為泵升電壓 泵升電壓的危害 轉(zhuǎn)速越高 泵升電壓越高 會(huì)瞬間擊穿全控器件 制動(dòng)電阻 RB 消耗再生到直流電路的能量 使直流電壓 Ud保持在允許的范圍內(nèi) 制動(dòng)單元 VB 控制流經(jīng)制動(dòng)電阻 RB放電電流 當(dāng)泵升電壓高于 Ud的最高電壓時(shí) VB 導(dǎo)通 RB消耗濾波電容上的儲(chǔ)能 使直流電壓 Ud保持在允許的范圍內(nèi) 4 VD1 VD6的作用 答 VD1 VD6提供續(xù)流回路 1 電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載 其電流具有無(wú)功能量 靠續(xù)流二極管為無(wú)功電流返回直流電 源提供通道 2 當(dāng)頻率下降 電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)時(shí) 再生電流通過(guò)續(xù)流二極管返回直流電路 3 逆變電路進(jìn)行逆變過(guò)程時(shí) 同一橋壁的兩個(gè)逆變管 處于不停的交替導(dǎo)通和截止 的狀態(tài) 在交替導(dǎo)通和截止的換相過(guò)程中 需要續(xù)流二極管提供通道 5 說(shuō)明 C01 C06 VD01 VD06 R01 R06的作用 答 C01 C06 V1 V6每次由導(dǎo)通狀態(tài)切換成截止?fàn)顟B(tài)的瞬間 其集電極 發(fā)射極間的 電壓極為迅速地由近似 0V 升到直流電壓 Ud 過(guò)高的電壓增長(zhǎng)率將導(dǎo)致 V1 V6的損壞 C01 C06作用是減小 V1 V6每次關(guān)斷瞬間的電壓增長(zhǎng)率 R0