(完整版)思考題完整版

1、第 2 章三、思考題2-1 直流電動機有哪幾種調速方法？各有哪些特點？答：調壓調速，弱磁調速，轉子回路串電阻調速，變頻調速。特點略。2-2 簡述直流PWM變換器電路的基本結構。答：直流PWM 變換器基本結構如圖，包括IGBT 和續(xù)流二極管。三相交流電經過整流濾波后送 往直流 PWM 變換器， 通過改變直流PWM 變換器中IGBT 的控制脈沖占空比，來調節(jié)直流 PWM 變換 器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。2-3 直流PWM變換器輸出電壓的特征是什么？答：脈動直流電壓。2=4 為什么直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)比V-M 系統(tǒng)能夠獲得更好的動態(tài)性能？答：直流 PWM 變換器和晶閘管整流裝置均可看

2、作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流 PWM 變換器的時 間常數 Ts 等于其 IGBT 控制脈沖周期（ 1/fc ） ，而晶閘管整流裝置的時間常數 Ts通常取其最大 失控時間的一半（1/ （ 2mf ）。因 fc 通常為 kHz 級，而 f 通常為工頻（ 50 或 60Hz） 為一周內 ） ， m 整流電壓的脈波數，通常也不會超過 20，故直流 PWM 變換器時間常數通常比晶閘管整流裝置時 間常數更小，從而響應更快，動態(tài)性能更好。2-5 在直流脈寬調速系統(tǒng)中，當電動機停止不動時，電樞兩端是否還有電壓？電路中是否還有電 流？為什么？答：電樞兩端還有電壓，因為在直流脈寬調速系統(tǒng)中，電動機電樞兩端電壓僅取決

3、于直流 PWM 變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因為電樞電壓和電樞電阻的存在。2-6 直流 PWM 變換器主電路中反并聯二極管有何作用？如果二極管斷路會產生什么后果？ 答：為電動機提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會使電動機在電樞電壓瞬時值為零時產生過電 壓。2-7 直流 PWM 變換器的開關頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因為若開關頻率非常高，當給直流電動機供電時，有可能導致電樞電流還未上升 至負載電流時， 就已經開始下降了，從而導致平均電流總小于負載電流，電機無法運轉。2-8 泵升電壓是怎樣產生的？對系統(tǒng)有何影響？如何抑制？答：泵升電壓是當電動機工作于回饋制動狀態(tài)時，由于二極管整流器的單向

4、導電性，使得電 動機由動能轉變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回交流電網，而只能向濾波電容充電，造成電 容兩端電壓升高。 泵升電壓過大將導致電力電子開關器件被擊穿。應合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電 壓限制電路。2-9 在晶閘管整流器-電動機開環(huán)調速系統(tǒng)中，為什么轉速隨負載增加而降低？答：負載增加意味著負載轉矩變大， 電機減速， 并且在減速過程中， 反電動勢減小， 于是電 樞電流增大， 從而使電磁轉矩增加， 達到與負載轉矩平衡， 電機不再減速， 保持穩(wěn)定。 故負載 增加，穩(wěn)態(tài)時，電機轉速會較增加之前降低。2-10靜差率和調速范圍有何關系？靜差率和機械特性硬度是一回事嗎？舉個例子。答：D=（ n

5、N/ n）（ s/（1-s）。靜差率是用來衡量調速系統(tǒng)在負載變化下轉速的穩(wěn)定度的，）而機械特性硬度是用來衡量調速系統(tǒng)在負載變化下轉速的降落的。2-11調速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關系？為什么必須同時提才有意義？答：D=（ nN/ n）（ s/（ 1-s）。因為若只考慮減小最小靜差率，則在一定靜態(tài)速降下，允許） 的調速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調速范圍，則在一定靜態(tài)速降下，允許的最 小轉差率又大得不能滿足要求。因此必須同時提才有意義。2-12轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)有哪些特點？改變給定電壓能否改變電動機的轉速？為什么？如果給 定電壓不變，調節(jié)轉速反饋系數是否能夠改變轉速？為什么？

6、如果測速發(fā)電機的勵磁發(fā)生了變 化，系統(tǒng)有無克服這種干擾的能力？（已驗證）答：轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)增加了轉速反饋環(huán)節(jié)（由轉速檢測裝置和電壓放大器構成），可獲得比 開環(huán)調速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而保證在一定靜差率下， 能夠提高調速范圍。 改變給定電壓能改變電動機轉速。因為改變給定電壓則改變實際轉速反饋電壓與給定電壓的 偏差，從而改變電力電子變換器的輸出電壓，即改變電動機的電樞電壓，改變了轉速。 調節(jié)轉速反饋系數而不改變給定電壓能改變轉速。因為改變轉速反饋系數則改變實際轉速反 饋電壓，而給定電壓不變，則電壓偏差改變，從而電力電子變換器輸出電壓改變，即電動機電 樞電壓改變，轉速改變。若測速發(fā)電機勵磁發(fā)

7、生變化，則反饋電壓發(fā)生變化，當給定電壓一定時，則電壓偏差發(fā)生變化，從而轉速改變。故系統(tǒng)無克服測速發(fā)電機勵磁發(fā)生變化干擾的能力。2-13 為什么用積分控制的調速系統(tǒng)是無靜差的？在轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，當積分調節(jié)器的輸 入偏差電壓 U=0 時，調節(jié)器的輸出電壓是多少？它決定于哪些因素？答：因為積分調節(jié)器能在電壓偏差為零時仍有穩(wěn)定的控制電壓輸出，從而克服了比例調節(jié)器必須要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一比例控制的調速系統(tǒng)存在靜差的根本原因。當積分調節(jié)器的輸入偏差電壓為零時，調節(jié)器輸出電壓應為一個恒定的積分終值。它取決于輸入偏差量在積分時間內的積累，以及積分調節(jié)器的限幅值。2-14 在無靜差轉速單閉環(huán)

8、調速系統(tǒng)中，轉速的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測速發(fā)電機精度的 影響？為什么？答：仍然受影響。因為無靜差轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)只是實現了穩(wěn)態(tài)誤差為零，因此若給點電 源發(fā)生偏移，或者測速發(fā)電機精度受到影響而使反饋電壓發(fā)生改變，系統(tǒng)仍會認為是給定或轉 速發(fā)生改變，從而改變轉速，以達到電壓偏差為零。2-15 在轉速負反饋單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)中，當下列參數發(fā)生變化時系統(tǒng)是否有調節(jié)作用？為 什么？（已驗證） （ 1）放大器的放大系數Kp。 （ 2）供電電網電壓Ud。 （ 3）電樞電阻 Ra。 （ 4）電動機勵磁電流If。 （ 5）轉速反饋系數。答： （ 1）有。假設Kp 減小，則控制電壓減小，則電力電子變換器

9、輸出減小，則電動機轉速下 降；而電動機轉速下降，則反饋電壓減小，則偏差電壓增大，則控制電壓增大，則轉速上升。 （ 2）有。不解釋。 （ 3）有。不解釋。 （ 4）有。不解釋。 （ 5）沒有。不解釋。 2-16 在轉速負反饋單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)中，突減負載后又進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，此時晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud 較之負載變化前是增加、減少還是不變？在無靜差調速系統(tǒng)中，突加負載后進入穩(wěn)態(tài)時轉速n 和整流裝置的輸出電壓Ud 是增加、減少還是不變？（已驗證）答： （ 1） Ud 減小。因負載減小，轉速上升，反饋電壓增加，給定電壓一定，偏差電壓減小， 控制電壓減小，故輸出電壓減小。（ 2） n 不變， U

10、d 增加。轉速負反饋調速系統(tǒng)轉速僅取決于給定電壓，故不變；略。2-17 閉環(huán)調速系統(tǒng)有哪些基本特征？它能減少或消除轉速穩(wěn)態(tài)誤差的實質是什么？3-1 在恒流起動過程中，電樞電流能否達到最大值Idm？為什么？答：不能達到最大值，因為在恒流升速階段， 電流閉環(huán)調節(jié)的擾動是電動機的反電動勢， 它正是一個線性漸增的斜坡擾動量，所以系統(tǒng)做不到無靜差，而是 Id 略低于 Idm 。3-2 由于機械原因，造成轉軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。答：轉軸堵死，則 n=0,比較大 ,導致 比較大 ,也比較大 ,然后輸出電壓 較大，最終可能導致電機燒壞。3-3 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增加

11、轉速負反饋系數，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉速反饋電壓 Un 和實際轉速 n 是增加、減小還是不變？答：反饋系數增加使得 增大， 減小， 減小， 減小，輸出電壓 減小，轉速 n 減小，然后 會有所減小，但是由于增大了，總體還是增大的。3-4 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)調試時，遇到下列情況會出現什么現象？答： （1）轉速一直上升， ASR不會飽和，轉速調節(jié)有靜差。 （ 2）轉速上升時，電流不能維持恒值，有靜差。3-5 某雙閉環(huán)調速系統(tǒng)， ASR、 均采用 PI 調節(jié)器， ACR 調試中怎樣才能做到 Uim*=6V 時，Idm=20A；如欲使 Un*=10V 時，n=1000rpm，應調什么參數？答：前者應調節(jié)，后者應調

12、節(jié)。3-6 在轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中，若要改變電動機的轉速，應調節(jié)什么參數？改變轉速調節(jié)器的放大倍數 Kn 行不行？改變電力電子變換器的放大倍數 Ks 行不行？改變轉速反饋系數行不行？若要改變電動機的堵轉電流，應調節(jié)系統(tǒng)中的什么參數？答： 轉速 n 是由給定電壓決定的， 若要改變電動機轉速， 應調節(jié)給定電壓。改變 Kn 和 Ks不行。改變轉速反饋系數行。若要改變電動機的堵轉電流，應調節(jié)或者。3-7 轉速電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時， 兩個調節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么？答： 均為零。因為雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中， 當兩個調節(jié)器都不飽和時， PI 調節(jié)器工作在線性調

13、節(jié)狀態(tài)， 作用是使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時為零。各變量之間關系如下：3-8 在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，若速度調節(jié)器改為比例調節(jié)器，或電流調節(jié)器改為比例調節(jié)器，對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答：穩(wěn)態(tài)運行時有靜差，不能實現無靜差。穩(wěn)定性能沒有比例積分調節(jié)器作用時好。3-9 從下述五個方面來比較轉速電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)和帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)的轉速單閉 環(huán)直流調速系統(tǒng)：（1）調速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。 （2）動態(tài)限流性能。（ 3）起動的快速性。（4）抗負載擾動的性能。 5）抗電源電壓波動的性能。答：轉速電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜態(tài)特性，動態(tài)限流性能，起動的快速性，抗負載擾動的性能，抗電源電壓波動的性能均優(yōu)于帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)

14、的轉速單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)。3-10 根據速度調節(jié)器 ASR、電流調節(jié)器 ACR 的作用，回答下面問題（設 ASR、ACR均采用 PI 調節(jié)器）：1 雙閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運行中， 如果電流反饋信號線斷開，系統(tǒng)仍能正常工作嗎？ 2 雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負載下穩(wěn)定運行時， 若電動機突然失磁，最終電動機會飛車嗎？答： 1 系統(tǒng)仍能正常工作，但是如果有擾動的話，系統(tǒng)就不能穩(wěn)定工作了。 2 電動機突然失磁，轉子在原有轉速下只能產生較小的感應電動勢，直流電機轉子電流急劇增加，可能飛車。4-1 分析直流脈寬調速系統(tǒng)的不可逆和可逆電路的區(qū)別。答：直流 PWM 調速系統(tǒng)的不可逆電路電流、轉速不能夠反向，直流 PWM 調速

15、系統(tǒng)的可逆電路電流、轉速能反向。4-2 晶閘管電路的逆變狀態(tài)在可逆系統(tǒng)中的主要用途是什么？答： 晶閘管電路處于逆變狀態(tài)時， 電動機處于反轉制動狀態(tài)， 成為受重物拖動的發(fā)電機， 將重物的位能轉化成電能，通過晶閘管裝置回饋給電網。4-3 V-M 系統(tǒng)需要快速回饋制動時，為什么必須采用可逆線路。答：由于晶閘管的單向導電性， 對于需要電流反向的直流電動機可逆系統(tǒng)， 必須使用兩組晶閘管整流裝置反并聯線路來實現可逆調速。 快速回饋制動時， 電流反向，所以需要采用可逆線路。4-5 晶閘管可逆系統(tǒng)中的環(huán)流產生的原因是什么？有哪些抑制的方法？答： 原因：兩組晶閘管整流裝置同時工作時， 便會產生不流過負載而直接在

16、兩組晶閘管之間流通的短路電流。抑制的方法： 1. 消除直流平均環(huán)流可采用 =配合控制，采用能更可靠地消除直流平均環(huán)流。 2. 抑制瞬時脈動環(huán)流可在環(huán)流回路中串入電抗器（叫做環(huán)流電抗器，或稱均衡電抗器） 。4-6 試從電動機與電網的能量交換， 機電能量轉換關系及電動機工作狀態(tài)和電動機電樞電流是否改變方向等方面對本組逆變和反組回饋制動列表作一比較。答：本組逆變：大部分能量通過本組回饋電網。電動機正向電流衰減階段， VF 組工作， VF 組是工作在整流狀態(tài)。電動機電樞電流不改變方向。反組回饋制動：電動機在恒減速條件下回饋制動，把屬于機械能的動能轉換成電能，其中大部分通過 VR 逆變回饋電網。電動機恒

17、值電流制動階段， VR 組工作。電動機電樞電流改變方向。4-7 試分析配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)正向制動過程中各階段的能量轉換關系，以及正、反組晶閘管所處的狀態(tài)。答：在制動時，當發(fā)出信號改變控制角后，同時降低了 ud0f 和 ud0r 的幅值，一旦電機反電動勢 E>|ud0f|=|u d0r| ，整流組電流將被截止，逆變組才真正投入逆變工作， 使電機產生回饋制動， 將電能通過逆變組回饋電網。當逆變組工作時，另一組也是在等待著整流，可稱作處于“待整流狀態(tài)”。即正組晶閘管處于整流狀態(tài)，反組晶閘管處于逆變狀態(tài)。4-8 邏輯無環(huán)流系統(tǒng)從高速制動到低速時需經過幾個象限？相應電動機與晶閘管狀態(tài)如何？答

18、：邏輯無環(huán)流系統(tǒng)從高速制動到低速時需經過一，二兩個象限。相應電動機與晶閘管狀態(tài)：正組逆變狀態(tài)：電動機正轉減速，VF組晶閘管工作在逆變狀態(tài)， 電樞電流正向開始衰減至零； 反組制動狀態(tài)： 電動機繼續(xù)減速， VR組晶閘管工作在逆變狀態(tài)，電樞電流由零升至反向最大并保持恒定。4-9 從系統(tǒng)組成、功用、工作原理、特性等方面比較直流PWM 可逆調速系統(tǒng)與晶閘管直流可逆調速系統(tǒng)的異同點。答：系統(tǒng)組成：直流PWM 可逆調速系統(tǒng)：六個二極管組成的整流器，大電容濾波，橋式PWM 變換器。晶閘管直流可逆調速系統(tǒng)：兩組晶閘管整流裝置反向并聯。功用：直流PWM 可逆調速系統(tǒng)：電流一定連續(xù)，可使電動機四象限運行晶閘管直流可

19、逆調速系統(tǒng)：能靈活地控制電動機的起動，制動和升、降速。工作原理：直流PWM 可逆調速系統(tǒng)：六個二極管構成的不可控整流器負責把電網提供的交流電整流成直流電，再經過 PWM 變換器調節(jié)直流電壓， 能夠實現控制電動機的正反轉。 晶閘管直流可逆調速系統(tǒng)： 當正組晶閘管 VF 供電，能量從電網通過 VF 輸入電動機，此時工作在第 I 象限的正組整流電動運行狀態(tài)；當電機需要回饋制動時，反組晶閘管裝置 VR 工作在逆變狀態(tài)，此時為第 II 象限運行；如果電動機原先在第 III 象限反轉運行，那么它是利用反組晶閘管 VR實現整流電動運行，利用反組晶閘管 VF 實現逆變回饋制動。特性：直流 PWM 可逆調速系統(tǒng)

20、 1.電流一定連續(xù) 2.可使電動機四象限運行 3.電動機停止時有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。4-1 試分析提升機構在提升重物和重物下降時，晶閘管、電動機工作狀態(tài)及角的控制范圍？答 :提升重物：<90°，平均整流電壓 Ud0>E（E 為電動機反電動勢），輸出整流電流 Id，電動機產生電磁轉矩作電動運行，提升重物，這時電能從交流電網經晶閘管裝置傳送給電動機， V-M 系統(tǒng)運行于第象限。重物下降： >90°，Ud0 為負，晶閘管裝置本身不能輸出電流，電機不能產生轉矩提升重物，只有靠重物本身的重量下降， 迫使電機反轉，產生反向的電動勢 -E。 4-2 在配合控制的

21、有環(huán)流可逆系統(tǒng)中，為什么要控制最小逆變角和最小整流角？系統(tǒng)中如何實現？答：原因：為了防止出現“逆變顛覆” ，必須形成最小逆變角 min 保護。實現：通常取 min= min=30 °4-3 何謂待逆變、本組逆變和它組逆變，并說明這三種狀態(tài)各出現在何種場合下。答：待逆變：該組晶閘管裝置在逆變角控制下等待工作， 這時逆變組除環(huán)流外并未流過負載電流，也沒有能量回饋給電網。本組逆變階段：電動機正向電流衰減階段， VF組工作； 它組逆變階段：電動機恒值電流制動階段， VR組工作4-4 分析配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)反向起動和制動的過程，畫出各參變量的動態(tài)波形，并說明在每個階段中 ASR和 ACR

22、各起什么作用， VF和 VR 各處于什么狀態(tài)。答： ASR 控制轉速設置雙向輸出限幅電路以限制最大起制動電流，ACR 控制電流設置雙向輸出限幅電路以限制最小控制角min 與最小逆變角 min 。反向起動時 VF 處于整流狀態(tài)， VR處于待逆變狀態(tài)；制動時VF 處于逆變狀態(tài)，VR處于待整流狀態(tài)。4-5 邏輯控制無環(huán)流可逆系統(tǒng)消除環(huán)流的出發(fā)點是什么？答:可逆系統(tǒng)中一組晶閘管工作時（不論是整流工作還是逆變工作） ，用邏輯關系控制使另一組處于完全封鎖狀態(tài)，徹底斷開環(huán)流的通路，確保兩組晶閘管不同時工作。4-6 為什么邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的切換過程比配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)的切換過程長？這是由哪些因素造成的？答

23、 :原因：邏輯切換指令發(fā)出后并不能馬上執(zhí)行，還需經過兩段延時時間， 以確保系統(tǒng)的可靠工作。 這就是封鎖延時和開放延時。造成的因素：封鎖延時和開放延時。4-7 無環(huán)流邏輯控制器中為什么必須設置封鎖延時和開放延時？延時過大或過小對系統(tǒng)有何影響？答 :原因：由于主電流的實際波形是脈動的，如果脈動的主電流瞬時低于 I0 就立即發(fā)出零電流數字信號， 實際上電流仍在連續(xù)地變化， 突然封鎖觸發(fā)脈沖將產生逆變顛覆。 在檢測到零電流信號后等待一段時間，若仍不見主電流再超過I0 ，說明電流確已終止，再封鎖本組脈沖。封鎖延時t abl 大約需要半個到一個脈波的時間。 在封鎖觸發(fā)脈沖后， 已導通的晶閘管要過一段時間后

24、才能關斷，再過一段時間才能恢復阻斷能力。如果在此以前就開放它組脈沖，仍有可能造成兩組晶閘管同時導通，產生環(huán)流。開放延時時間 tdt ，一般應大于一個波頭的時間 4-8 弱磁與調壓配合控制系統(tǒng)空載起動到額定轉速以上，主電路電流和勵磁電流的變化規(guī)律是什么？答 :當提高 Un，轉速升到額定轉速 nN 以上時，將根據感應電動勢不變（ E=EN）的原則，逐步減小勵磁電流給定 U*i f，在勵磁電流閉環(huán)控制作用下，勵磁電流 If<IfN，氣隙磁通小于額定磁通 N，電動機工作在弱磁狀態(tài)，實現基速以上的調速。第五章思考題5-1 對于恒轉矩負載，為什么調壓調速的調速范圍不大？電動機機械特性越軟，調速范圍越

25、大嗎？答：對于恒轉矩負載，普通籠型異步電動機降壓調速時的穩(wěn)定工作范圍為0<S<Sm 所以調速范圍不大。電動機機械特性越軟，調速范圍不變，因為Sm 不變。5-2 異步電動機變頻調速時，為何要電壓協(xié)調控制？在整個調速范圍內，保持電壓恒定是否可行？為何在基頻以下時，采用恒壓頻比控制，而在基頻以上保存電壓恒定？答：當異步電動機在基頻以下運行時，如果磁通太弱，沒有充分利用電動機的鐵心，是一種浪費； 如果磁通，又會使鐵心飽和， 從而導致過大的勵磁電流，嚴重時還會因繞組過熱而損壞電動機。由此可見，最好是保持每極磁通量為額定值不變。當頻率從額定值向下調節(jié)時，Eg4.44 NS KNmN常值，即在基

26、頻以下應采用電動勢頻必須同時降低 Eg 使Sf 1率比為恒值的控制方式。然而，異步電動機繞組中的電動勢是難以直接檢測與控制的。當電動勢值較高時，可忽略定子電阻和漏感壓降，而認為定子相電壓Us Eg 。在整個調速范圍內，保持電壓恒定是不可行的。在基頻以上調速時， 頻率從額定值向上升高， 受到電動機絕緣耐壓和磁路飽和的限制， 定子電壓不能隨之升高， 最多只能保持額定電壓不變， 這將導致磁通與頻率成反比地降低， 使得異步電動機工作在弱磁狀態(tài)。5-3 異步電動機變頻調速時，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉矩調速方式？為什么？所謂恒功率或恒轉矩調速方式， 是否指輸出功率或轉矩恒定？若不是， 那么

27、恒功率或恒轉矩調速究竟是指什么？答：在基頻以下，由于磁通恒定，允許輸出轉矩也恒定，屬于“恒轉矩調速”方式；在基頻以上，轉速升高時磁通減小，允許輸出轉矩也隨之降低，輸出功率基本不變，屬于“近似的恒功率調速”方式。5-4 基頻以下調速可以是恒壓頻比控制、 恒定子磁通、恒氣隙磁通和恒轉子磁通的控制方式，從機械特性和系統(tǒng)實現兩個方面分析與比較四種控制方法的優(yōu)缺點。答：恒壓頻比控制： 恒壓頻比控制最容易實現， 它的變頻機械特性基本上是平行下移， 硬度也較好，能夠滿足一般的調速要求， 低速時需適當提高定子電壓， 以近似補償定子阻抗壓降。在對于相同的電磁轉矩，角頻率越大， 速降落越大， 機械特性越軟， 與直

28、流電動機弱磁調速相似。在基頻以下運行時， 采用恒壓頻比的控制方法具有控制簡便的優(yōu)點， 但負載變化時定子壓降不同， 將導致磁通改變， 因此需采用定子電壓補償控制。 根據定子電流的大小改變定子電壓，以保持磁通恒定。恒定子磁通：雖然改善了低速性能，但機械特性還是非線性的，仍受到臨界轉矩的限制。頻率變化時，恒定子磁通控制的臨界轉矩恒定不變。恒定子磁通控制的臨界轉差率大于恒壓頻比控制方式。 恒定子磁通控制的臨界轉矩也大于恒壓頻比控制方式?？刂品绞骄枰ㄗ与妷貉a償，控制要復雜一些。恒氣隙磁通：雖然改善了低速性能，但機械特性還是非線性的，仍受到臨界轉矩的限制。保Eg常值 ，除了補償定子電阻壓降外，還應補償

29、定子漏抗壓降。與持氣隙磁通恒定：1恒定子磁通控制方式相比較，恒氣隙磁通控制方式的臨界轉差率和臨界轉矩更大，機械特性更硬?？刂品绞骄枰ㄗ与妷貉a償，控制要復雜一些。恒轉子磁通： 機械特性完全是一條直線，可以獲得和直流電動機一樣的線性機械特性，這正是高性能交流變頻調速所要求的穩(wěn)態(tài)性能。5-5 常用的交流 PWM 有三種控制方式，分別為 SPWM、 CFPWM 和 SVPWM，論述它們的基本特征、各自的優(yōu)缺點。答：SPWM：特征：以頻率與期望的輸出電壓波相同的正弦波作為調制波，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波。 由它們的交點確定逆變器開關器件的通斷時刻， 從而獲得幅值相等、寬度按正弦規(guī)律變

30、化的脈沖序列。優(yōu)缺點：普通的 SPWM 變頻器輸出電壓帶有一定的諧波分量，為降低諧波分量，減少電動機轉矩脈動，可以采用直接計算各脈沖起始與終了相位的方法，以消除指定次數的諧波。CFPWM：特征：在原來主回路的基礎上，采用電流閉環(huán)控制，使實際電流快速跟隨給定值。優(yōu)缺點：在穩(wěn)態(tài)時，盡可能使實際電流接近正弦波形，這就能比電壓控制的SPWM 獲得更好的性能。精度高、響應快，且易于實現。但功率開關器件的開關頻率不定。SVPWM：特征：把逆變器和交流電動機視為一體，以圓形旋轉磁場為目標來控制逆變器的工作，磁鏈軌跡的控制是通過交替使用不同的電壓空間矢量實現的。優(yōu)缺點： 8 個基本輸出矢量， 6 個有效工作矢

31、量和 2 個零矢量，在一個旋轉周期內，每個有效工作矢量只作用 1 次的方式，生成正 6 邊形的旋轉磁鏈，諧波分量大，導致轉矩脈動。用相鄰的2 個有效工作矢量，合成任意的期望輸出電壓矢量，使磁鏈軌跡接近于圓。開關周期越小， 旋轉磁場越接近于圓， 但功率器件的開關頻率將提高。 用電壓空間矢量直接生成三相 PWM 波，計算簡便。與一般的 SPWM 相比較， SVPWM 控制方式的輸出電壓最多可提高 15%。5-6 分析電流滯環(huán)跟蹤PWM 控制中，環(huán)寬h 對電流波動于開關頻率的影響。答：當環(huán)寬 h 選得較大時，開關頻率低，但電流波形失真較多，諧波分量高；如果環(huán)寬小，電流跟蹤性能好，但開關頻率卻增大了。

32、5-7 三相異步電動機Y 聯結，能否將中性點與直流側參考點短接？為什么？答：能。雖然直流電源中點和交流電動機中點的電位不等，但合成電壓矢量的表達式相等。因此，三相合成電壓空間矢量與參考點無關?？梢詫⒅行渣c與直流側參考點短接。5-8 當三相異步電動機由正弦對稱電壓供電，并達到穩(wěn)態(tài)時，可以定義電壓向量U、電流向量 I 等，用于分析三相異步電動機的穩(wěn)定工作狀態(tài)，節(jié)定義的空間矢量與向量有何區(qū)別？在正弦穩(wěn)態(tài)時，兩者有何聯系？答：相量是從時間域的三角函數到復指數函數的映射,空間矢量是從空間域的三角函數到復指數函數的映射。相量的正弦性表現為時間域的正弦性 ,空間矢量的正弦性表現為空間域的正弦性。從本質看它們

33、都是正弦性 ,但從形式上看 ,相量的正弦性還表現為復數在旋轉 ,而空間矢量的正弦性則僅表示原象在空間按正弦規(guī)律變化。當然,也有旋轉的空間矢量,但此時空間矢量的旋轉性也是由于電流在時間上按正弦規(guī)律變化而引起的,并不起因于空間矢量本身的正弦性。5-9 采用 SVPWM 控制，用有效工作電壓矢量合成期望的輸出電壓矢量，由于期望輸出電壓矢量是連續(xù)可調的，因此，定子磁鏈矢量軌跡可以是圓，這種說法是否正確？為什么？答：實際的定子磁鏈矢量軌跡在期望的磁鏈圓周圍波動。N 越大，磁鏈軌跡越接近于圓，但開關頻率隨之增大。由于N 是有限的，所以磁鏈軌跡只能接近于圓，而不可能等于圓。5-10 總結轉速閉環(huán)轉差頻率控制

34、系統(tǒng)的控制規(guī)律，若US f ( 1, I s ) 設置不當，會產生什么影響？一般來說， 正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉速閉環(huán)轉差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的內環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？答：控制規(guī)律： 1）在ssm的范圍內，轉矩基本上與轉差頻率成正比，條件是氣隙磁通不變。 2）在不同的定子電流值時，按定子電壓補償控制的電壓頻率特性關系控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通恒定。若 USf (1 , I s ) 設置不當，則不能保持氣隙磁通恒定。一般來說， 正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉速閉環(huán)轉差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的內環(huán)，系統(tǒng)卻能穩(wěn)定，是因為還設置了轉速負反饋外環(huán)。第六章思考題6-1異步電動機變壓變頻調速時

35、需要進行電壓（或電流）和頻率的協(xié)調控制，有電壓（或電流）和頻率兩種獨立的輸入變量。在輸出變量中，除轉速外，磁通也是一個輸出變量。異步電動機無法單獨對磁通進行控制，電流乘磁通產生轉矩，轉速乘磁通產生感應電動勢，在數學模型中含有兩個變量的乘積項。三相異步電動機三相繞組存在交叉耦合， 每個繞組都有各自的電磁慣性， 再考慮運動系統(tǒng)的機電慣性，轉速與轉角的積分關系等，動態(tài)模型是一個高階系統(tǒng)。6-2異步電動機三相數學模型中存在一定的約束條件。三相變量中只有兩相是獨立的，因此三相原始數學模型并不是物理對象最簡潔的描述。完全可以而且也有必要用兩相模型代替。兩相模型相差 90°才能切割 d 軸最大地產

36、生磁通，產生電動勢。相差 180°不行，無法切割 d 軸產生磁通。6-3三相繞組可以用相互獨立的兩相正交對稱繞組等效代替，等效的原則是產生的磁動勢相等。功率相等不是變換的必要條件?？梢圆捎迷褦迪嗟鹊慕粨Q原則。變換前后的功率不相等。6-4旋轉變換的等效原則是磁動勢相等。因為當磁動勢矢量幅值恒定、勻速旋轉時， 在靜止繞組中通入正弦對稱的交流電流，同步旋轉坐標系以與磁動勢矢量轉速相同的轉速旋轉，如果站在d 軸上看，就是兩個通入直流而相互垂直的靜止繞組，所以同步旋轉坐標系中的電流是直流電流。如果坐標系的旋轉速度大于或者小于磁動勢矢量的旋轉速度時，繞組中的電流是交流量。6-5坐標變換的優(yōu)點：與

37、三相原始模型相比， 3/2 變換減少了狀態(tài)變量的維數，簡化了定子和轉子的自感矩陣。旋轉變換改變了定、轉子繞組間的耦合關系，將相對運動的定、轉子繞組用相對靜止的等效繞組來代替， 消除了定、 轉子繞組間夾角對磁鏈和轉矩的影響。將非線性變參數的磁鏈方程轉化為線性定常的方程， 但卻加劇了電壓方程中的非線性耦合程度， 將矛盾從磁鏈方程轉移到電壓方程中來了，并沒有改變對象的非線性耦合性質。6-6矢量控制系統(tǒng)的基本工作原理：通過坐標變換，在按轉子磁鏈定向同步旋轉正交坐標系中，得到等效的直流電動機模型。 仿照直流電動機的控制方法控制電磁轉矩與磁鏈， 然后將轉子磁鏈定向坐標系中的控制量反變換得到三相坐標系的對應

38、量，以實施控制通過按轉子磁鏈定向，將定子電流分解為勵磁分量和轉矩分量，轉子磁鏈僅由定子電流勵磁分量產生， 電磁轉矩正比于轉子磁鏈和定子電流轉矩分量的乘積， 實現了定子電流兩個分量的解耦。在按轉子磁鏈定向同步旋轉正交坐標系中的異步電動機數學模型與直流電動機動態(tài)模型相當。6-7計算轉子磁鏈的電流模型：基本原理： 根據描述磁鏈與電流關系的磁鏈方程來計算轉子磁鏈，所得出的模型叫做電流模型。優(yōu)缺點：需要實測的電流和轉速信號，不論轉速高低時都能適用。受電動機參數變化的影響。電動機溫升和頻率變化都會影響轉子電阻，磁飽和程度將影響電感。這些影響都將導致磁鏈幅值與位置信號失真，而反饋信號的失真必然使磁鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能降低，這是電流模型的不足之處。計算轉子磁鏈的電壓模型：基本原理： 根據電壓方程中感應電動勢等于磁鏈變化率的關系， 取電動勢的積分就可以得到磁鏈。優(yōu)缺點：電壓模型包含純積分項，積分的初始值和累積誤差都影響計算結果，在低速時，定子電阻壓降變化的影響也較大。電壓模型更適合于中、高速范圍，而電流模型能適應低速。有時為了提高準確度，把兩種模型結合起來。6-8直接定向：根據轉子磁鏈的實際值進行