高壓變頻器相關知識100問(修改稿)終

1、高壓變頻器相關知識100問第一章 高壓變頻器原理11、高壓變頻器中，什么是高高方式？什么是高低高方式？12、高壓變頻器中，什么是交直交方式？什么是交交方式？13、什么是電壓源型變頻器？什么是電流源型變頻器？各有哪些優(yōu)缺點？14、什么是單元串聯(lián)型高壓變頻器？什么是器件串聯(lián)型高壓變頻器？25、什么是三電平變頻方式？26、為什么單元串聯(lián)型高壓變頻器要采用移相變壓器輸入？37、移相變壓器的原理是什么？38、H級絕緣干式變壓器，H級代表什么意義？39、什么是可控整流？410、多級功率單元串聯(lián)高壓變頻器靠什么提高功率因數(shù)？411、為什么單元串聯(lián)型變頻器都采用電解電容作為濾波環(huán)節(jié)？412、每相6個單元串聯(lián)的

2、高壓變頻器的相電壓電平數(shù)為多少？線電壓電平數(shù)為多少？整流脈沖數(shù)為多少？413、為什么說dv/dt取決于功率單元二次電壓？514、為什么功率單元串聯(lián)型高壓變頻器輸出不需要濾波器？515、什么是變頻器的控制方式？高壓變頻器有哪幾種控制方式？516、什么是PWM？什么是SPWM？517、PWM和PAM的不同點是什么？618、載波頻率對電動機的運行有些什么影響？619、什么是V/F控制？為什么要采取V/F控制而不是只控制V或者F？720、為什么變頻器要設置許多U/F線供用戶選擇？721、科陸公司高壓變頻器的內部主電路是怎樣構成的？822、科陸公司高壓變頻器內部控制電路的結構是怎樣的？923、什么是接地

3、？接地怎樣分類？1024、為什么高壓變頻器的柜體必須嚴格接地？10第二章高壓變頻器性能1125、過電流保護與過載保護有什么區(qū)別？1126、過載保護的對象是什么？在那些情況下電動機的過載是允許的？1127、變頻器在哪些情況下發(fā)生過電流可以不跳閘？1128、 什么是“飛車啟動”？為什么變頻器可以自如地從變頻切換到工頻卻不能從工頻切換到變頻？1129、什么是轉差補償？1230、故障單元的機械式旁路與電子式旁路相比有何優(yōu)勢？1231、什么是諧波？諧波的危害有哪些？1332、高壓變頻器中諧波是怎樣產生的？如何減小諧波對電網的污染？1333、高壓變頻器為什么會產生共模電壓？共模電壓有哪些危害？1434、d

4、v/dt代表什么意義？1435、什么是差動保護？變頻器為什么不采用差動保護？1436、什么是UPS？1537、IGBT的原意是什么？如何檢測IGBT功率模塊的好壞？1538、IGBT的驅動電路有什么特點？1639、以IGBT為逆變管的變頻器有什么特點？1740、電解電容器的壽命有多長？1741、頻率精度和頻率分辨率有什么區(qū)別？1742、和濾波電容器并聯(lián)的電阻起什么作用？1843、失速防止功能是什么意思？1844、什么是再生制動？如何能得到更大的制動力？1945、高壓變頻器輸出電壓波形與低壓變頻器輸出電壓波形有何區(qū)別？1946、為什么變頻器的輸入電流總是小于輸出電流？1947、為什么變頻器上電時

5、會有沖擊電流？1948、為什么變頻啟動能減小啟動電流？1949、變頻啟動和軟啟動器啟動有什么區(qū)別？2050、決定加、減速時間的主要依據(jù)是什么？20第三章 變頻器應用與維護2151、直流回路的電源指示為什么不裝在面板上？2152、電容器均壓電阻燒壞的原因是什么？2153、為什么變頻器的輸出線有時需要加粗？2154、為什么不能用電磁式儀表測量輸出電壓？2155、為什么不能用數(shù)字式儀表測量輸出電壓？那一般采用什么儀表測量？2256、有的變頻器的模擬量給定信號中，電壓范圍是“15V”，電流范圍是“420”為什么不從“0”開始？2257、變頻調速技術的由來是什么？2258、變頻器節(jié)能的原理是什么？235

6、9、負荷增大時，常出現(xiàn)堵轉，如何解決？2360、導致變頻器欠電壓的原因有哪些？一般采取什么措施？2361、變頻器在減速過程中為什么容易引起過電壓跳閘？2362、在變頻器內進行電流采樣時，應采樣輸出電流還是輸入電流或直流電流？2463、最高頻率和基本頻率有什么區(qū)別？2464、上限頻率和最高頻率有什么區(qū)別？2465、變頻器的容量是如何設計的？2566、變頻器使用時有哪些注意事項？2567、變頻器的運行是否穩(wěn)定？使用壽命多長？2568、為什么變頻器室內須保持清潔？2569、為什么要限制重新啟動變頻器的間隔時間？2570、有一臺鼓風機，每當運行在20Hz時，振動特別嚴重，怎么解決？2571、為什么變頻

7、器的電壓與頻率要成比例的改變？2672、電動機使用工頻電源驅動時，電壓下降到一定程度后電流會增加；對于變頻器驅動的電動機，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否會增加？2673、采用變頻器驅動時，電動機的啟動電流、啟動轉矩怎樣？26第四章 科陸高壓變頻器2774、科陸高壓變頻器有什么優(yōu)勢？2775、科陸高壓變頻器使用的設計標準是什么？2876、科陸高壓變頻器的IGBT是何品牌，電流有哪些等級？2877、科陸高壓變頻器的整流橋是何品牌？2978、科陸高壓變頻器的電解電容是何品牌的？其壽命多長？2979、科陸高壓變頻器的移相變壓器選用哪個廠家的？2980、科陸高壓變頻器的交貨期多長？2981、科陸

8、高壓變頻器的質保期多長？2982、科陸高壓變頻器的平均無故障時間是多少小時？2983、科陸高壓變頻器售后服務內容有哪些？2984、科陸高壓變頻器的使用環(huán)境有哪些要求？2985、科陸高壓變頻器的功率單元數(shù)有幾個？2986、科陸高壓變頻器的柜體尺寸是多少？3087、科陸高壓變頻器和用戶DCS的接口信號有哪些？3088、科陸高壓變頻器的控制方式有哪些？3289、科陸高壓變頻器與其它變頻器相比有哪些特點？3290、科陸高壓變頻器的調試需要多長時間？3391、變頻器能否完全滿足生產需要而不用任何系統(tǒng)改動？3392、變頻器故障之后如果采用真空接觸器切換到工頻需要多長時間？33第五章變頻器市場3493、國內

9、外高壓變頻企業(yè)在技術上分幾類，分別有什么特點？3494、國內與國外企業(yè)生產的變頻器在技術上有什么差異？3595、國內高壓變頻企業(yè)在技術上應走什么道路來加強企業(yè)競爭力？3696、國內高壓變頻器市場競爭激烈，后發(fā)企業(yè)如何有效進入市場？3797、國內高壓變頻技術有同質化現(xiàn)象，企業(yè)如何在技術上尋找特色競爭？3798、高壓變頻技術發(fā)展方向是什么？38第六章變頻改造節(jié)能計算方法4099、 變頻改造前需要了解風機、水泵的哪些設備參數(shù)和運行參數(shù)？40100、 變頻改造前后風機、水泵流量調節(jié)的特點是什么？42101、 如何計算風機水泵的軸功率？43102、 什么是風機水泵的相似定律？45103、 如何進行風機的

10、節(jié)能計算？45104、 如何進行水泵的節(jié)能計算？47IV第一章 高壓變頻器原理1、 高壓變頻器中，什么是高高方式？什么是高低高方式？答：高高方式高壓變頻器是指變頻器直接使用高壓電源作為輸入，且直接輸出高壓供高壓電動機使用（輸入輸出不需要升降壓變壓器）。高高方式主要用在大功率高壓電動機變頻調速節(jié)能場合。高低高方式變頻器是高壓電源經降壓變壓器降壓后，用低壓變頻器進行變頻控制，再用升壓變壓器把電壓升到所需電壓，供高壓電動機使用，高低高方式主要用在小功率高壓電動機變頻調速節(jié)能場合。2、 高壓變頻器中，什么是交直交方式？什么是交交方式？答：無論是電流源型(CSI)還是電壓源型(VSI)變頻器，其原理都是

11、將電網交流電經全波整流電路整流成直流電。然后又經逆變電路“逆變”成頻率和電壓均可調的三相交流電作為三相異步電動機的變頻電源?？梢姡谧冾l器的輸入和輸出之間，經歷了“交流直流交流”的過程，故稱為“交直交”變頻。如下圖所示，交交方式變頻器主要分為晶閘管交交變頻器和矩陣式變換器兩種，其特征是將交流電源不經過整流環(huán)節(jié)，而是直接通過控制開關器件的導通和關斷來獲取頻率可變的交流電壓，中間沒有直流環(huán)節(jié)，所以稱為交交方式。 晶閘管交交變頻電路 矩陣式變頻電路3、 什么是電壓源型變頻器（VSI）？什么是電流源型變頻器（CSI）？各有哪些優(yōu)缺點？答：變頻器根據(jù)直流電路中濾波方式的不同，分為電壓源型和電流源型兩種。

12、a) 電壓源型變頻器：直流電路采用電容器濾波。在波峰（電壓較高）時，由電容器儲存電能場，在波谷（電壓較低）時，電容器將釋放電場能來進行補充，從而使直流電壓保持平穩(wěn)。直流電路是一個電壓源，故稱為電壓源型。其特點是：（1）直流側并聯(lián)大電容，相當于電壓源。直流電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。（2）由于直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波，并且與阻抗角無關。而交流側輸出電流波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。（3）當交流側為阻抗負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。因為反饋無功能量時電流要反相，所以開關器件兩端需要反并聯(lián)二極管。b) 電流源型變頻器：直流電路采用電抗

13、器濾波。在波峰（電流較大）時，由電抗器儲存磁場能，在波谷（電流較?。r，電抗器將釋放磁場能來進行補充，從而使直流電流保持平穩(wěn)。直流電路是一個電流源，故稱為電流源型。其特點是：（1）直流側串聯(lián)大電感，相當于電流源。直流電流基本無脈沖，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。（2）由于開關器件僅改變直流電流的流通路徑，因此交流側輸出電流波形為矩形波，并且與阻抗角無關。而交流側輸出電壓波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。（3）當交流側為阻抗負載時需要提供無功功率，直流側電感起到緩沖無功能量的作用。因為反饋無功能量時直流電流并不反相，因此不必象電壓源逆變電路那樣要給開關器件反并聯(lián)二極管。4、 什么是單元串聯(lián)型高壓變頻器

14、？什么是器件串聯(lián)型高壓變頻器？答：單元串聯(lián)型高壓變頻器是利用低壓單相變頻器串聯(lián)來彌補功率器件IGBT的耐壓能力不足。每個功率單元本身即是一個低壓變頻器，結構和性能完全一樣，具有可互換性和批量生產性，其主電路如下：圖3 H橋單個功率單元內部電路原理圖 圖4 串聯(lián)H橋高壓變頻調速系統(tǒng)功率電路（9串/相）原理圖器件串聯(lián)型高壓變頻器，由下圖可以看出，系統(tǒng)由電網高壓直接經高壓斷路器進入變頻器，經過高壓二極管全橋整流，直流平波電抗器和電容濾波，再經逆變器逆變，加上正弦波濾波器，簡單易行地實現(xiàn)高壓變頻輸出，直接供給高壓電動機。其主要特點是將IGBT直接串聯(lián)來解決器件耐壓不足的問題，采用二電平電壓源型高壓變頻

15、器已有的成熟技術，結構簡單，體積小，效率高，成本低。5、 什么是三電平變頻方式？答：其電路圖如下，在PWM電壓源型變頻器中，當輸出電壓較高時，為了避免器件串聯(lián)引起的靜態(tài)和動態(tài)均壓問題，同時降低輸出諧波及dv/dt的影響，逆變器部分可以采用中性點鉗位的三電平方式（Neutral point clamped NPC）。逆變器的功率器件可采用高壓絕緣柵雙極型晶體管IGBT或集成門極換流晶閘管IGCT。三電平變頻器采用的鉗位電路，解決了兩只功率器件串聯(lián)的問題，并使相電壓輸出具有三個電平。三電平逆變器的主回路結構環(huán)節(jié)少，雖然為電壓源型結構，但易于實現(xiàn)能量回饋。三電平變頻器在國內市場遇到的最大難題是輸出電

16、壓問題，其最大輸出電壓達不到6kV，所以往往需要采用變通的方法，要么改變電動機的電壓（或進行星/三角改接），要么在輸出側加升壓變壓器。這一弱點限制了它的廣泛應用。目前也有器件串聯(lián)三電平變頻器，或裂相三電平（每相用一個單相三電平變頻器）變頻器，如ABB公司的ACS5000系列。 6、 為什么單元串聯(lián)型高壓變頻器要采用移相變壓器輸入？答：1）單元串聯(lián)多重化電壓源型高壓變頻器是利用功率單元串聯(lián)來彌補功率器件IGBT的耐壓能力不足。隔離變壓器為功率單元提供690Vac電壓輸入。2）功率單元串聯(lián)之后，每個功率單元電壓大小不再時刻相同，隔離變壓器為功率單元提供足夠的隔離電壓。3）功率單元輸入端諧波電流很大

17、，采用移相變壓器可以消除諧波，使得諧波電流不流入電網。7、 移相變壓器的原理是什么？答：以6kV變頻器的輸入移相變壓器為例，原邊繞組為6kV，副邊共18個三相繞組，每組輸出電壓為630V。每個繞組為延邊三角形接法，分別有相等的移相角度差，每個繞組接到一個功率單元。這種移相接法可以有效地消除35次以下的諧波，也就是我們經常說的36脈沖整流可以有效地消除35次以下的諧波。因此采用移相隔離變壓器進行隔離降壓，可以保證本變頻器系統(tǒng)對電網的諧波干擾在國家標準規(guī)定的限制值以內。8、 H級絕緣干式變壓器，H級代表什么意義？答：干式變壓器的耐熱絕緣等級分為B級、F級、H級及C級等。這些變壓器的出現(xiàn)可以讓用戶有

18、更多的選擇。其材料的耐熱絕緣等級與其最高工作溫度的關系如下表所示。材料的耐熱絕緣等級與其最高工作溫度的關系耐熱絕緣等級AEBFHNC最高工作溫度（攝氏度）1051201301551802002209、 什么是可控整流？答：整流電路按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種。如下圖所示，整流橋功率器件全由類似IGBT全控開關器件組成的整流電路稱為可控整流；若由類似晶閘管半控開關組成則稱為半控整流；若由類似二極管不可控開關器件組成則稱為不可控整流。10、 多級功率單元串聯(lián)高壓變頻器靠什么提高功率因數(shù)？答：多級功率單元串聯(lián)高壓變頻器可提高功率因數(shù)是二級管整流電路和移相變壓器的特性決定的。變壓器漏感較小

19、且沒有直流平波電感時，二極管整流電路的基波功率因數(shù)很高，通用變頻器里也是一樣。但由于通用變頻器沒有移相變壓器，因此其輸入電流中較高的諧波含量降低了其整體的功率因數(shù)，在直流側或者交流輸入側加裝電抗器可以降低諧波含量，但會降低其整體的功率因數(shù)。多級功率單元串聯(lián)高壓變頻器由于裝有移相變壓器，因而消去了輸入電流中的絕大部分諧波，又保留了二極管整流電路的高功率因數(shù)特性，因此具有較高的功率因數(shù)。對于電壓源型變頻器，稱其內部安裝的直流母線平波電容具有無功補償作用是不正確的，變頻器內安裝的直流電容的容量和變頻器的輸入功率因數(shù)基本沒有什么關系。11、 為什么單元串聯(lián)型變頻器都采用電解電容作為濾波環(huán)節(jié)？答：目前變

20、頻器設計領域中，電容有電解電容以及MKK自愈式電力電容器兩種。高壓變頻器在設計過程中，充分考慮變頻器發(fā)熱以及電流沖擊對電容器的影響，針對電容器的環(huán)境溫度對電容器的壽命的影響，變頻裝置在設計過程中為電容設計專門的散熱通道，保證電容器運行的環(huán)境溫度不高于45度；通過精確的移相式PWM算法，確保每個功率單元平均分配負荷，保證電容器不受到電流的沖擊。故電解電容只要正確使用完全能滿足高壓變頻器正常運行的需要，在多電平串聯(lián)倍壓的技術方案中，電解電容是最佳的選擇。MKK自愈式電力電容器由于受到其容量的限制，其單位容量所承受的電流遠大于電解電容，故其溫升更大，影響其壽命，而且其價格也比電解電容高。12、 每相

21、6個單元串聯(lián)的高壓變頻器的相電壓電平數(shù)為多少？線電壓電平數(shù)為多少？整流脈沖數(shù)為多少？答：每相6個單元串聯(lián)的高壓變頻器的相電壓電平數(shù)為13電平（±6，±5，±4，±3，±2，±1，0），線電壓電平數(shù)為25電平（±12，±11，±10，±9，±8，±7，±6，±5，±4，±3，±2，±1，0），整流脈沖數(shù)則為每相36脈沖整流。13、 什么是dv/dt？為什么說dv/dt取決于功率單元二次電壓？答：dv/dt表示電壓的變化

22、率，在高壓變頻中，由于輸出電壓為一系列等幅不等寬矩形脈沖，脈沖的幅度越大，上升延或下降延時間越短，dv/dt越大?，F(xiàn)階段高壓變頻器普遍采用PWM載波移相控制方式，度存在dv/dt的問題。dv/dt的大小對變頻器的性能和可靠性影響較大：1）dv/dt越大，變頻器功率器件承受的沖擊電流就大，極有可能導致功率器件損壞。2）dv/dt越大，對變頻器的絕緣材料損傷就越大，使得絕緣材料易老化，縮短了變頻器的使用壽命。3）dv/dt大，會使一些電子開關器件誤導通而造成事故。功率單元中的IGBT每開關一次，變頻器的輸出電壓就增加或者減少一個功率單元二次側的直流電壓值，而IGBT的開關時間很短，約為1微秒左右，

23、故dv/dt取決于功率單元二次側電壓。如：功率單元二次側直流電壓為900Vdc，則我們可以認為該變頻器的dv/dt為900V/uS。14、什么是變頻器的共模電壓？共模電壓產生的危害是什么？如何減少其影響？答：在各類變頻器中，由于其功率開關器件的動作相位存在差異，其輸出的三相電壓瞬時值總是不對稱的，這就必然會產生零序電壓（即共模電壓）。如果零序電壓為工頻電壓，則由于中性點對地絕緣，而不會形成零序電流。但由PWM調制產生的零序電壓是與功率器件開關頻率有關的高頻電壓，變頻器輸入和輸出的中性點是通過寄生電容（電纜的寄生電容）接地的，因此就會產生高頻零序電流。且回路的零序電壓按容抗的大小分配在輸入變壓器

24、和電動機的阻抗上。一般而言，變壓器繞組的分布電容遠小于電動機繞組對地的分布電容，因此零序電壓主要由變壓器承擔，所以應加強變壓器繞組的對地絕緣。當輸入側的電纜過長時，由于其寄生電容過大，使產生的充放電電流幅值增大，這一電流可分流經過電動機的軸承而產生軸電流，對其形成電腐蝕，這是應當盡量避免的。共模電壓產生的危害是：a) 變頻器產生的高頻共模電壓，會在電動機轉軸上感應出高幅值軸電壓，并形成軸承電流，使電動機的軸承在短期內損壞，縮短電動機使用壽命。b) 產生EMI，并且高次諧波電流在線路阻抗上形成諧波壓降，產生有功和無功損耗，影響供電電網電能質量，影響電網上的其它電子設備的正常運行。采取如下措施可減

25、少其影響：將輸出LC濾波器的三相電容器構成的中性點接地，使聚積在中性點上的電荷通過電容對地放電，從而保護電動機少受零序電流的影響；另外，當輸入側電纜過長時（例如超過100米），可在直流母線回路加裝共模電抗器。據(jù)測量當輸入電纜長度為300米時，加裝共模電抗器后，可將零序電流的峰值降低到原先的20。15、為什么變頻器的直流母排上要裝共模電抗器？其結構和連接方式如何？答：由上所述可見變頻器本身就是一個共模電壓源。由輸入變壓器和輸入側電纜的分布電容組成的濾波器，通過吸收逆變器開關器件產生的諧波電流來削弱共模電壓。為了增強吸收效果，需加大共?；芈返碾娍怪担戳阈螂娍梗?，共模電抗器就是為此而設置的。直流共

26、模電抗器為三卷式鐵心電抗器，其中兩卷分別串入正負極直流母線回路，第三卷則經過電阻短路，其連接方式如下圖所示。它有效地將一組電阻和電抗的并聯(lián)電路串入共模電壓源，可使電壓的瞬態(tài)擾動和尖峰被抑制在安全的范圍內。16、為什么功率單元串聯(lián)型高壓變頻器輸出不需要濾波器？答：功率單元串聯(lián)型變頻裝置輸出符合IEEE5191992及中國電力行業(yè)對電壓失真最嚴格的要求，高于國標GB1454993對諧波失真的要求。變頻裝置考慮將對電網諧波影響減至最小的措施包括：1）移相變壓器；2）單元串聯(lián)技術；3）優(yōu)化的PWM算法；4）多脈沖整流技術（36脈沖整流），故功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的輸出不需要濾波器，就可以拖動普通異步

27、或同步電動機運行。17、什么是變頻器的控制方式？高壓變頻器有哪幾種控制方式？答：各種電動機在實現(xiàn)調速時，都必須采取一些輔助手段，以改善電動機的機械特性和調速性能。以直流電動機為例，再調速過程中，必須加入電流反饋環(huán)節(jié)（內環(huán)）和轉速反饋環(huán)節(jié)（外環(huán)），才能使它的調速特性趨于完善。異步電動機的變頻調速也不例外，為了改善其在調速過程中的機械特性和調速性能，也必須采取一些必要的措施。異步電動機在進行變頻調速時，可采取的方法較多，比較靈活，可以通過功能預置方便地進行選擇。變頻器說明書中所謂的控制方式，就是指在變頻器調速的情況下，改善異步電動機特性的方式。一般來說，變頻器主要有以下幾種控制方式：1) V/F控

28、制方式。即通過調整變頻器輸出測的電壓頻率比（U/f比）的方法，來改變電動機在調速過程中機械特性的控制方式。2) 空間電壓矢量控制方式。是一種模擬直流電動機調速特點的控制方式，效果較好。根據(jù)其有無轉速反饋又可分為：（1）無速度反饋矢量控制方式即不需要轉速反饋的控制方式；（2）有速度反饋矢量控制方式即需要加入轉速反饋環(huán)節(jié)的控制方式。3) 直接轉矩控制方式。這是部分變頻器采取的一種控制方式，可以通過直接控制輸出轉矩的大小來調速，其控制結果與矢量控制類似，但各有其優(yōu)缺點。4) 矩陣式交交控制方式。矩陣式交交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而可省去體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為1，輸入電流為正弦

29、且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。18、什么是PWM？什么是SPWM？答：PWM的全稱是Pulse Width Modulation（脈沖寬度調制），根據(jù)面積等效原理，利用一系列等幅不等寬的矩形脈沖序列等效所需要的波形（含形狀和幅值）。SPWM即正弦波PWM技術。在進行脈寬調制時，使脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律變化。當正弦值為最大值時，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔則較大。電壓脈沖序列寬度按正弦規(guī)律變化的PWM波形，稱為正弦波脈寬調制。SPWM脈沖系列中，各脈沖的寬度以及

30、相互間的間隔寬度是由正弦波（基準波或調制波）和等腰三角波（載波）的交點來決定的。下圖為一典型SPWM控制方法。19、PWM和PAM的不同點是什么？答：PWM是英文Pulse Width Modulation（脈沖寬度調制）縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖序列的脈沖寬度，以調節(jié)輸出量和波形的一種調制方式。PAM是英文Pulse samplealtitude Modulation（脈沖幅度調制）縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖序列的脈沖幅度，以調節(jié)出量值和波形的一種調制方式。20、載波頻率對電動機的運行有些什么影響？答：1）提高載波頻率的好處：a. 改善電流波形。適當提高載波頻率，可以改善電流波形，如下圖a所示

31、。b. 減小電磁噪聲。產生電磁噪聲的原因是：與載波頻率相同的諧波電流使定子鐵心的硅鋼片中產生渦流，各硅鋼片的渦流之間產生相互作用力，導致鐵心振動而發(fā)出噪聲，電磁噪聲的頻率與載波頻率相同。如果載波頻率處于人耳的敏感頻率區(qū)，電磁噪聲就比較“大”（人的聽覺上比較敏感）。適當提高載波頻率，可減小甚至消除噪聲（實際上只是人耳“聽”不到罷了）。2) 提高載波頻率的缺點：a. 變頻器的輸出電壓減小。變頻器的逆變橋中，上下兩個逆變管是在不停地交替導通的，其線電壓波形如下圖b所示。為了保證只有在一個逆變管完全截止的情況下，另一個逆變管才開始導通，在交替導通過程中必須有一個死區(qū)t（等待時間），如下圖c所示。由于死

32、區(qū)實際上不是工作區(qū)，所以，載波頻率越高，則每個周期中死區(qū)的累計值（不工作區(qū)）越大，變頻器輸出電壓的平均值越低。在負載轉矩相同的情況下，電動機的電流偏大。b. 使距離較遠的電動機運行不正常。當電動機與變頻器之間的距離較遠時，則載波頻率越高，由線路的分布電容和分布電感引起的不良效應（如電動機側電壓升高、電動機振動等）越大。c. 對其他設備的干擾增大。載波頻率越高，高頻電磁場的輻射能量越大，對其他設備的干擾就越嚴重。a）輸出電流波形 b）線電壓波形 c）逆變工況21、什么是V/F控制？為什么要采取V/F控制而不是只控制V或者F？答：V/F控制方式是保證變頻器輸出電壓和頻率比值一定的控制方式。對于交流

33、異步電動機，變頻器輸出電壓與頻率以及氣隙磁通存在一定的對應關系。，式中，為定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；為基波繞組系數(shù)；為電機氣隙中每極合成磁通。當電機磁通飽和時，電機電流明顯增大，嚴重時將燒壞電機；當電機氣隙磁通外于弱磁時，將浪費電動機容量資源。由上述公式得為保證磁通恒定，只需要保證其比值恒定，即所謂的V/F控制。這種控制方式多用于風機、水泵類負載的變頻器。22、為什么變頻器要設置許多U/F線供用戶選擇？答：1）原因：負載不同，低速特性不同。不同的負載在低速運行時的阻轉矩大小是不一樣的，舉例如下：A. 恒轉矩負載特點。不論轉速高低，負載的阻轉矩都不變。例如帶式輸送機，要求低頻時電動機的轉矩等于額定轉

34、矩。如下圖A所示。這就要求電動機在低頻運行時，也能產生較大的轉矩，U/F比應該大一些，如下圖b中之B點所示：當頻率為時，把電壓提升到。 圖a a）恒轉矩特性b）低速輕載c）二次方律特性 圖b 不同負載的UIJ比B. 分段負載，有些負載滿載運行時雖然阻轉矩較大，但滿載時的調速范圍不大。例如離心澆鑄機，必須具有一定轉速時，才能把鐵水（或鋼水）灌入，進行澆鑄，負載的阻轉矩較大。但重載時的調速范圍不大，由于低速時沒有鐵水（或鋼水），處于輕載運行狀態(tài)，如圖A中之b所示。電動機在低頻運行時，并不需要產生太大的轉矩，U/F比也可以小一些，如圖b中之A點所示：當頻率為時，把電壓為就足夠了。C. 二次方律負載。

35、以離心式風機為例，負載的機械特性如圖A中之c所示，低速運行時，負載的阻轉矩很小。電動機在低頻運行時，所需轉矩很小，U/f比也應該更小一些，如圖b中之C點所示；當頻率為，應把電壓降為2）變頻器為用戶提供的U/F線。上述例子說明，不同的負載在低頻運行時對U/F比的要求也是不一樣的。為此，各種變頻器都設置了許多種U/F線，供用戶根據(jù)負載的具體要求來進行預置。在諸多U/F線中，圖B和圖C中的曲線（1）是電壓與頻率成正比地變化的U/F線，稱為基本U/F線。其特點是：,如要加大低頻時的帶負載能力，須在基本U/F線的基礎上加大U/F比，使，稱為轉矩補償或轉矩提升。各種變頻器都設置了許多條補償程度不同的U/F

36、線，供用戶選擇。大致有以下幾種方式：A. 全頻補償型。從到額定頻率，用戶可完全根據(jù)需要自制U/F曲線。B. 部分補償型?？紤]到在較高頻率時，一般不需要補償。所以，部分變頻器提供的U/F線可以只補償?shù)皖l段，如圖所示。在進行選擇時，須預置以下數(shù)據(jù)：（1）起點補償量。以補償量的百分數(shù)UC%表示；（2）轉折頻率ft。即轉折點所在位置的頻率。C. 坐標預置型。用戶可直接預置各轉折點的坐標，如圖D中之b所示。 圖C 直線型U/F特性 圖D a）部分有償型 b）坐標預置型23、什么是接地？接地怎樣分類？答：將電力系統(tǒng)或電氣設備的某一部分經接地線連接到接地極稱為“接地”?！拔覈潆娤到y(tǒng)的接地方式已使用IEC規(guī)

37、定，其分類仍然是以配電系統(tǒng)和電氣設備的接地組合來分的，一般分為TN、TT、IT系統(tǒng)等。上述字母表示的含義：第一個字母表示電源接地點對地的關系。其中T表示直接接地；I表示不接地或通過阻抗接地。第二個字母表示電氣設備的外露可導電部分與地的關系。其中T 表示與電源接地點無連接的單獨直接接地；N表示直接與電源系統(tǒng)接地點或與該點引出的導體連接。根據(jù)中性線與保護線是否合并的情況，TN系統(tǒng)又分為TNC、TNS及TNCS系統(tǒng)。TNC系統(tǒng)：保護線與中性線合并為PEN線。TNS系統(tǒng)：保護線與中性線分開。TNCS系統(tǒng)：在靠近電源側一段的保護線和中性線合并為PEN線，從某點以后將保護線和中性線分開。在低壓配電系統(tǒng)中，

38、常將電氣設備的外露可導電部分接地，進行間接觸電的防護。24、為什么高壓變頻器的柜體必須嚴格接地？答：變頻器柜體正確接地一方面是為了確保人身安全；同時也由于接地柜體的屏蔽作用，可提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也是抑制噪音水平的重要手段，變頻器接地端字E（G）接地電阻越小越好，接地導線長度應控制在20m以內。第二章 高壓變頻器性能25、過電流保護與過載保護有什么區(qū)別？答：1）電流保護的界限不同。過電流保護對象是變頻器本身，因此，基本特征是工作電流超過了變頻器的額定電流：>.2）增加了檢測位置。由于過電流產生的原因，除了輸出側不正常工作外，也有可能是因為變頻器內部的不正常引起的。所以，判斷過電流的依據(jù)

39、除了輸出電流外還必須檢測輸入電流。3）變頻器的處理方法不同。過載保護按反時限特性進行保護（過載電流越大，允許運行的時間越短）；過電流保護則根據(jù)不同的情況分別進行處理：（1）如在升速或減速過程中出現(xiàn)過電流，但未超過變頻器的過載能力，則可以通過“防止跳閘功能”進行自處理。（2）當電流超過了變頻器的過載能力時，則必須立即跳閘。26、過載保護的對象是什么？在那些情況下電動機的過載是允許的？答：變頻器的過載保護功能是用來保護電動機的。所謂過載即負載轉矩（折算值）超過了電動機的額定轉矩。在變頻調速系統(tǒng)中，過載可以通過變頻器的輸出電流反映出來。電動機根據(jù)其發(fā)熱情況，短時間的過載是允許的，電動機所謂的短時間過

40、載，一般都在數(shù)分鐘以上，且按反時限規(guī)律設置。而變頻器所能允許的過載能力通常只有1分鐘（120），它只在電動機的啟動過程才有意義。而對于電動機在運行過程中的過載來說，實際上并不起作用。因此，電動機的過載電流應該在變頻器的額定電流范圍內。27、變頻器在哪些情況下發(fā)生過電流可以不跳閘？答：因為變頻器每次跳閘都會給生產帶來不便和損失。所以，對于某些由于非故障原因引起的過電流，變頻器應盡量采取一些自行消除過電流的措施，以免跳閘，此功能也稱為“防失速功能”。1. 加速過程防止跳閘功能。當變頻器在加速過程中輸出電流超過變頻器的額定電流（或用戶自定義的電流值）時，變頻器就自動延長加速時間或暫停加速，待加速電流

41、減小到額定電流以內后，再恢復原來的加速時間，如此反復，直到加速到給定額率為止。2. 運行中防止跳閘功能。在運行的過程中，由于某種原因，運行電流超過了變頻器的額定電流，則變頻器可自行降低運行頻率，這種情況在平方轉矩負載中尤為有用。28、什么是“飛車啟動”？為什么變頻器可以自如地從變頻切換到工頻卻不能從工頻切換到變頻？ 答：一般地說，變頻器驅動電機均為零速啟動，即電機轉子靜止時啟動?！帮w車啟動”是指當電機轉子旋轉時，將變頻器輸出的某一定大小、一定頻率的電壓加在電動機上啟動的過程?！帮w車啟動”需要解決的技術問題是當變頻器輸出電壓加在電動機上時，由于電動機的反電動勢和變頻器輸出電壓多數(shù)情況不同步（相位

42、和大小不等），使變頻器和電機承受著沖擊電流，一般為額定電流的23倍。如何使得變頻器輸出和電機反電動勢同步，消除沖擊電流是“飛車啟動”的技術關鍵。當從變頻切換到工頻時，沖擊電流不通過變頻器，所以可以實現(xiàn)。當從工頻切換到變頻時，沖擊電流通過變頻器，使變頻器各部分器件有燒壞的危險，所以必須采用“飛車啟動”技術。29、什么是轉差補償？答：如下圖所示。(1) 轉差補償?shù)哪康?。當負載從輕載（）增大到重載（）的過程中，使電動機的轉速基本不變，得到較硬的機械特性。(2) 轉差補償?shù)姆椒ā．斬撦d增加時，電動機的轉速必有所下降，轉差增大。通過適當提高變頻器的輸出頻率，可以使電動機降低了的轉速得到補償。例如，當負載

43、轉矩為時，轉差為，通過預置“轉差補償”，適當提高變頻器的輸出頻率，使電動機的同步轉速從上升至，而拖動系統(tǒng)的工作點則從上升至。使拖動系統(tǒng)的轉速與原來給定同步轉速基本相等。如負載轉矩又增加為，通過“轉差補償”，變頻器的輸出頻率又提高一些，使電動機的同步轉速上升至”，而拖動系統(tǒng)的工作點則從上升至，拖動系統(tǒng)的轉速仍與同步轉速基本相等。由于用戶的給定頻率并未改變，因此，宏觀地從轉速給定的角度看，電動機的機械特性變“硬”了，如下圖中曲線所示。30、故障單元的機械式旁路與電子式旁路相比有何優(yōu)勢？答：電子式旁路如下圖所示，相對于機械式旁路，其存在以下問題：1）當逆變橋的功率模塊開始輸出導通時，由于起始晶閘管兩

44、端電壓為零，功率單元的直流電壓會直接加在晶閘管的陰陽兩極，使得晶閘管承受了超過其耐受的dv/dt，易導致其誤導通，引發(fā)功率單元的短路故障。2）因為電子式旁路裝置常與逆變單元裝置一體化，如當過壓將逆變單元燒損時，電子旁路裝置也難幸免。而采用機械式旁路卻可以解決上述問題。31、什么是諧波？諧波的危害有哪些？答：電力系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值稱為諧波次數(shù)。諧波實際上是一種干擾量，使電網受到“污染”。其危害包括以下幾個方面：1）諧波使公用電網中的電氣設備產生了附

45、加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設備的效率，大量的3次諧波流過中性線時會使線路過熱甚至發(fā)生火災。2） 諧波影響各種電氣設備的正常工作。諧波對電機的影響除引起附加損耗外，還會產生機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴重過熱。諧波使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。3） 諧波會引起公用電網中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述1）和2）的危害大大增加，甚至引起嚴重事故。4） 諧波會導致繼電保護和自動裝置的誤動作，并會使電氣測量儀表計量不準確。5） 諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產生干擾，輕者產生噪聲，降低通信質量；重者導致數(shù)據(jù)丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。32、高壓

46、變頻器中諧波是怎樣產生的？如何減小諧波對電網的污染？答：產生原因：由于大量使用IGBT等非線性電力電子功率器件，變頻器從電網中吸取能量的方式均不是連續(xù)的正弦波，而是以脈沖的斷續(xù)方式向電網索取電流，這種脈沖電流和電網的沿路阻抗共同形成脈沖電壓降疊加在電網的電壓上，使電壓發(fā)生變化，經傅里葉分析可知，這種非同期正弦波電流是由頻率相同的基波和頻率大于基波頻率的諧波組成。如何減小對電網的污染：抑制諧波的方法其基本思路由三：其一是裝設諧波補償裝置來補償諧波，其二是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產生諧波，且功率因數(shù)可控制為1，其三是在市電網絡中采用適當?shù)拇胧﹣硪种浦C波，具體方法有以下幾種：a) 采用多相

47、脈沖整流在條件允許或是要求諧波限制在比較小的情況下，可采用多相整流的方法。12相脈沖整流THDV大約為10%-15%，18相脈沖整流的THDV約為3%-8%，滿足國際標準的要求。需要專用的移相變壓器，這也是現(xiàn)階段高壓變頻器普遍采用的方法。b) 安裝適當?shù)碾娍蛊髯冾l器的輸入側功率因數(shù)取決于裝置內部的AC-DC 變換電路系統(tǒng)，可利用并聯(lián)功率因數(shù)校正DC電抗器組，電源側串聯(lián)AC電抗器的方法，使進線電流的THDV大約降低30%-50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。c) 裝設有源電力濾波器 除傳統(tǒng)的LC濾波器目前還在應用外，目前諧波抑制的一個重要趨勢是采用有源電力濾波器。它串聯(lián)或是并聯(lián)于主電路中，實

48、時從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產生一個與該諧波電流大小相等，方向相反的補償電流，從而使電網電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，其特性不受系統(tǒng)的影響，無諧波放大的危險，因而倍受關注，在日本等國已獲得廣泛應用。33、什么是差動保護？變頻器為什么不采用差動保護？答：差動保護是比較被保護設備輸入和輸出端口電流的大小或相位的繼電保護。如下圖所示，流入保護裝置的電力差動電流，當被保護設備在正常運行或外部短路以及系統(tǒng)振蕩時，由于和大小相等，方向相反，差動電流為零，保護不會誤動作；當被保護設備本身發(fā)生內部短路時，差動電流將不為零，當值大于某一整定值時，保護將靈敏動作。

49、此類保護稱為差動保護。由于變頻器中間的直流環(huán)節(jié)采用電容器，使得變頻器在工作的時候其內部含有有源設備，正因為有源設備的存在，變頻器即使正常工作時輸入輸出兩端電流在某一時刻不滿足平衡，與差動保護機理相違背，所以變頻器一般不采用差動保護。34、什么是UPS？答：UPS的英語Uninterruptible Power Supply的縮寫，譯為不間斷電源。其基本功能是：市電中斷供電時，能不間斷供電；始終向負載提供高質量的交流電源，達到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、抑制浪涌、尖峰、電噪音、補償電壓下陷、長期低壓等因素干擾?，F(xiàn)階段常用的UPS根據(jù)供電方式可分為在線式（ONLINE），后備式（或稱離線式，OFFLINE/BAC

50、KUP）及線上交互式（LINEINTERACTIVE）三類。在線式UPS電源的定義是：當市電輸入，負載和UPS本身都正常工作時，UPS電源將輸入的交流市電先通過整流器變成直流電，然后通過逆變器將直流電逆變成交流電，輸出標準的穩(wěn)定的正弦波電壓，也即在一切都正常的情況下，負載得到的是由逆變器輸出的高質量的正弦波電壓。后備式UPS電源的定義是：當市電輸入，負載及UPS本身都正常工作時，UPS僅僅是將市電做簡單的升壓，降壓和濾波處理，然后直接輸出給負載使用，只有當輸入電源不符合要求時，UPS才將蓄電池的直流逆變成交流電，輸出給負載使用。也即在大部分時間，負載使用的是輸入電源本身或經過簡單處理的輸入電源

51、。線上交互式UPS電源的定義是：當市電電源在約150264伏范圍內，它向用戶提供鐵磁諧振穩(wěn)壓器或經變壓器抽頭調壓處理的一般市電電源（這就意味著：來自一般市電電網的頻率波動，由諧波污染而形成的高波形畸變度及從電網串入的干擾等所困擾的低質量電源就是用戶實際使用的交流電源）對于這種UPS來說，僅僅當市電電源電壓低于150伏或高于264伏左右時，它才有可能向用戶提供真正的“UPS逆變器高質量的正弦波”電源。35、IGBT的原意是什么？如何檢測IGBT功率模塊的好壞？答：IGBT全稱是Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管，是由BIT（雙極型三極管）和MO

52、S（絕緣柵型場效應管）組成的復合全控型電壓驅動型電力電子器件，本質上是一個場效應晶體管，只是在漏極和漏區(qū)之間多了一個P型層。功率模塊的好壞判斷主要是對功率模塊內的續(xù)流二極管的判斷。對于IGBT模塊我們還需判斷在有觸發(fā)電壓的情況下能否正常導通和關斷。逆變器IGBT模塊檢測：將數(shù)字萬用表撥到二極管測試檔，測試IGBT模塊clel、c2e2之間以及柵極G與el、e2之間正反向二極管特性來判斷IGBT模塊是否完好。以某一功率單元模塊為例。將負載側U、V，萬用表顯示數(shù)值為最大；將表筆反過來，黑表筆接P（集電極cl），黑表筆依次側U、V相與其他器件連接的導線拆除，使用二級管測試檔，紅表筆接P（集電極cl）

53、，黑表筆一次側U、V，萬用表顯示數(shù)值為最大；將表筆反過來，黑表筆接P，紅表筆側U、V，萬用表顯示數(shù)值為400左右。再將紅表筆接N（發(fā)射極e2），黑表筆側U、V，萬用表顯示數(shù)值為400左右；黑表筆接P，紅表筆側U、V，萬用表顯示數(shù)值為最大。各相之間的正反向特性應相同，若出現(xiàn)差別，則說明IGBT模塊性能變差，應予更換。IGBT模塊損壞時，只有擊穿短路情況出現(xiàn)。紅、黑兩表筆分別測柵極G與發(fā)射極E之間的正反向特性，萬用表兩次所測的數(shù)值都為最大，這時可判定IGBT模塊門極正常。如果有數(shù)值顯示，則門極性能變差，此模塊應更換。當正反向測試結果為零時，說明所檢測的一相門極已被擊穿短路。門極損壞時電路板保護門極

54、的穩(wěn)壓管也將擊穿損壞。36、IGBT的驅動電路有什么特點？答：驅動電路的作用是將微處理器輸出的脈沖進行功率放大，以驅動IGBT。保證IGBT的可靠工作，驅動電路起著至關重要的作用，IGBT驅動電路有以下基本特點：a) 提供適當?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷海荌GBT可靠的開通和關斷。b) 提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時電流，使IGBT能迅速建立柵控電場而導通。c) 盡可能小的輸入輸出延遲時間，以提高工作效率。d) 足夠高的輸入輸出電氣隔離性能，使信號電路與柵極驅動電路絕緣。e) 具有靈敏的過流保護能力。以下以EXB841為例說明：其電路圖如下：工作原理：當EXB841的14腳和15腳有10mA的電流流過I

55、us以后IGBT正常開通，Vce下降至3V左右，6腳電壓被鉗制在8V左右，由于Vsl穩(wěn)壓值是13V，所以不會被擊穿，V3不導通，E點的電位約為20V，二極管VD，截止，不影響V4和V5正常工作。當14腳和15腳無電流流過，則V1和V2導通，V2的導通使V4截止、V5導通，IGBT柵極電荷通過V5迅速放電，引腳3電位下降至0V，使IGBT柵一射間承受5V左右的負偏壓，IGBT可靠關斷，同時Vce的迅速上升使引腳6“懸空”。C2的放電使得B點電位為0V，則Vsl仍然不導通，后續(xù)電路不動作，IGBT正常關斷。如有過流發(fā)生，IGBT的Vce過大使得VD2截止，VD1擊穿，V3導通，C4通過R7放電，D

56、點電位下降，從而使IGBT的柵一射間的電壓Uge降低，完成慢關斷，實現(xiàn)對IGBT的保護。由EXB841實現(xiàn)過流保護的過程可知，EXB841判定過電流的主要依據(jù)是6腳的電壓，6腳的電壓不僅與Vce有關，還和二極管VD2的導通電壓Vd有關。37、以IGBT為逆變管的變頻器有什么特點？答：以IGBT為逆變管的變頻器的逆變電路與GTR等其他逆變電路基本相同，但IGBT逆變電路具有以下特點：f) 載波頻率高。大多數(shù)變頻器的載波頻率可在（315kHz）的范圍內任意可調。載波頻率越高，電流的諧波成分越小。g) 功耗減小。由于IGBT的驅動電路取用電流極小，幾乎不消耗功率。而GTR基極回路取用電流常常是安倍級的，消耗功率不可小視。38、電解電容器的壽命有多長？答：電解電容的使用壽命與環(huán)境溫度有關，據(jù)日本安川公司電容器的壽命與環(huán)境溫度的關系如下圖。如圖知，如果周圍溫度在30以下，電解電容的使用壽命可長達10年以上；而當周圍溫度為50時，使用壽命只有2.5年。 電解電容器的壽命39、頻率精度和頻率分辨率有什么區(qū)別？ 答：頻率精度是指變頻器輸出頻率的準確程度，即變頻器的實際輸出頻率與給定頻率之間的誤