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第四章 交流調(diào)速系統(tǒng) 1．為什么改變異步電動(dòng)機(jī)定子供電頻率，可以調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？ 由可知，當(dāng)極對(duì)數(shù)不變時(shí)，同步轉(zhuǎn)速和電源頻率成正比。而異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以連續(xù)地改變供電電源頻率，就可以平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 2．異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，如果只從調(diào)速角度出發(fā)，僅改變?nèi)耸欠窨尚?？為什么？在?shí)際應(yīng)用中，同時(shí)還要調(diào)節(jié)，否則會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？ 由電機(jī)學(xué)可知，異步電動(dòng)機(jī)有如下關(guān)系式： 式中，定于繞組匝數(shù)，定于繞組系數(shù)為常數(shù)。在電源頻率一定時(shí)，定于繞組感應(yīng)電壓勢(shì)與與產(chǎn)生它的氣隙合成磁通電成正比。忽略定子阻抗壓降時(shí)，定子電壓U；與E；近似相等。由式（4-1）看出，若不變，成反成反比。如果人下降，則入增加，使磁路過(guò)飽和，勵(lì)磁電流迅速上升，鐵損增加，電動(dòng)機(jī)效率降低，也使功率因數(shù)減小。如果上升，則減小，電磁轉(zhuǎn)矩減小，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力下降。可見(jiàn)調(diào)速時(shí)為維持恒磁通不變，在調(diào)節(jié)人的同時(shí)還要協(xié)調(diào)地調(diào)節(jié)，才可以使異步電動(dòng)機(jī)具有較好的性能。 3、異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，常用的控制方式有哪幾種？它們的基本思想是什么？這幾種控制方式得到的機(jī)械特性如何？ 常用的控制方式有三種： （1）保持=常數(shù)的控制方式 一般生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載多為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，希望在調(diào)速過(guò)程中保持最大轉(zhuǎn)矩幾。不變，即電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力不變。由電機(jī)學(xué)可知，最大轉(zhuǎn)矩為 若忽略定子電阻rl，并考慮到,則所以在從額定頻率（稱為基頻）向下調(diào)節(jié)時(shí)，協(xié)調(diào)控制，使的比值保持不變，即可保證在調(diào)速過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變。稱為壓頻比恒定的控制方式。 在頻率較高時(shí)，定子電阻馬相對(duì)于短路電抗x。來(lái)說(shuō)，可以忽略（因?yàn)椋?，在調(diào)節(jié)同時(shí)，調(diào)節(jié)，并保持常數(shù)，即可使不變。但是在頻率較低時(shí)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，不可忽略。此時(shí)既使仍保持壓頻比恒定，由也要減小，從而使最大轉(zhuǎn)矩減小。電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，過(guò)載能力隨轉(zhuǎn)速的降低而降低。因此這種控制方式的變頻調(diào)速只適用于風(fēng)機(jī)類負(fù)載，或是能輕載起動(dòng)，而又要求調(diào)速范圍較小的場(chǎng)合。 （2）保持=常數(shù)的控制方式 對(duì)于要求調(diào)速范圍大的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，希望在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，保持最大轉(zhuǎn)矩不變，即不變，可以采用=的控制方式，也稱為恒磁通控制方式。 由于異步電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不好測(cè)量和控制，所以在實(shí)際應(yīng)用中，是采取補(bǔ)償?shù)霓k法。隨著的降低，適當(dāng)提高，以補(bǔ)償上的壓降，等效地滿足=常數(shù)，以達(dá)到維持最大轉(zhuǎn)矩不變的目的?？紤]到低頻空載時(shí)，由于電阻壓降減小，應(yīng)減少補(bǔ)償量，否則將使電動(dòng)機(jī)磁通增大，導(dǎo)致磁路過(guò)飽和而帶來(lái)的問(wèn)題，具體如何做需根據(jù)生產(chǎn)工藝要求而定。 （3）恒功率控制方式 電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行時(shí)，定子頻率將大于額定頻率，如按以上控制方式，定子電壓則要相應(yīng)地高于額定電壓，這是不允許的。因此在基頻以上應(yīng)采取恒功率控制方式。這與直流電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以上，采用恒壓弱磁調(diào)速相似。此時(shí)，由于定子電壓限制在允許范圍內(nèi)，而頻率升高，致使氣隙磁通減小，轉(zhuǎn)矩減小，但因?yàn)檗D(zhuǎn)速上升了，所以屬恒功率性質(zhì)。 只要滿足=常數(shù)的條件，即可恒功率調(diào)速。實(shí)際在基頻上以上調(diào)速時(shí)，是保持為額定值不變，而只升高頻率，所以為近似恒功率調(diào)速。一般在基頻以下采用=常數(shù)或=數(shù)的控制方式；基頻以上采用恒功率控制方式。 （4）機(jī)械特性 由知，改變電源頻率人，就有不同的，從而得到不同的機(jī)械特性。再得知最大轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律和機(jī)械特性運(yùn)行段的斜率，即可大致畫(huà)出變頻調(diào)速的機(jī)械特性。 （a）最大轉(zhuǎn)矩當(dāng)從基頻向下調(diào)，而數(shù)值較高時(shí)，可忽略，按壓頻比恒定的控制方式調(diào)速，最大轉(zhuǎn)矩基本保持不變。當(dāng)人數(shù)值較低時(shí)，不可忽略，由式（4－2）可見(jiàn)，最大轉(zhuǎn)矩將減小。這是因?yàn)樵谏袭a(chǎn)生的壓降使得定子電動(dòng)勢(shì)進(jìn)一步降低，氣隙磁通減小，所以，既使保持=常數(shù)，也不能保持不變，致使最大轉(zhuǎn)矩減小。下降越多，的影響越大，減小越多。為了提高低速時(shí)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，必須適當(dāng)?shù)靥岣?，采?常數(shù)的控制方式。當(dāng)從基頻向上調(diào)時(shí)，保持額定值不變，增加，減小，隨之減小。 （b）運(yùn)行段的斜率由電機(jī)學(xué)知，臨界轉(zhuǎn)差率為：在較高時(shí)忽略并用代人式中，得又因?yàn)檗D(zhuǎn)速則對(duì)應(yīng)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)=常數(shù)可見(jiàn)與頻率無(wú)關(guān)。因此，無(wú)論在基頻以下還是基頻以上調(diào)速時(shí)，機(jī)械特性都是平行上下移動(dòng)的。到頻率很低時(shí)，不可以忽略，減小，機(jī)械特性更硬些，根據(jù)以上分析，可以定性畫(huà)出機(jī)械特性。 4．請(qǐng)畫(huà)出交一直一交變頻器和交一交變頻器的示意圖，并指出各自的特點(diǎn)。 交一交變頻系統(tǒng)的示意圖。 如果使左右兩組晶閘管輪流向交流電動(dòng)機(jī)供電，交流電動(dòng)機(jī)的定子上即可得到交流電壓，兩組晶閘管切換得快，則電壓頻率高，反之則頻率低。這就是交＞交變頻器的工作原理。交一變變頻器的主要優(yōu)點(diǎn)是只進(jìn)行一次能量變換，所以效率較高，而且晶閘管靠電源電壓自然換流，不需要設(shè)置強(qiáng)迫換流裝置。其缺點(diǎn)是所用開(kāi)關(guān)元件多。另外，這種變頻器輸出電壓的頻率調(diào)節(jié)范圍在電源頻率的1/3以下，最高不超過(guò)1/2，因而限制了它的應(yīng)用場(chǎng)合。一般是用于低速、大功率的調(diào)速系統(tǒng)中。 交一直一交變頻器向異步電動(dòng)機(jī)供電的主回路原理圖。圖中，UR表示整流器；UI表示逆變器。CVCF表示恒壓恒頻電源；VVVF表示變壓變頻電源。圖a的中間環(huán)節(jié)是大電容器濾波，使直流側(cè)電壓zzz U。接近恒定，變頻器的輸出電壓隨之恒定，相當(dāng)于理想的電壓源，稱為交玉紅交電壓型變頻器。由于采用大電容濾波，直流側(cè)電壓恒定，輸出電壓為矩形波，輸出電流由矩形波電壓和電動(dòng)機(jī)正弦波電動(dòng)勢(shì)之差產(chǎn)生，所以其波形接近正弦波。又因?yàn)槟孀兤鞯闹绷鱾?cè)電壓極性固定，不能實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，若需要回饋制動(dòng)時(shí)，必須在整流側(cè)反并聯(lián)一組晶閘管，供逆變時(shí)用。這時(shí)逆變器通過(guò)反饋二極管工作在整流狀態(tài)；附加的一組晶閘管工作在逆變狀態(tài)，向電網(wǎng)回饋電能。 圖b的中間環(huán)節(jié)是電感很大的電抗器濾波，電源阻抗大，直流環(huán)節(jié)中的電流可近似恒定，逆變器輸出電流隨之恒定，相當(dāng)于理想的電流源，稱為交—直一交電流型變頻器。它的逆變器輸出電流波形為矩形波，輸出電壓波形由電動(dòng)機(jī)正弦波電動(dòng)勢(shì)決定，所以近似為正弦波。這種變頻器可以實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，回饋制動(dòng)時(shí)，主回路電流方向不變，而電壓極性改變，整流器工作于逆變狀態(tài)，逆變器工作在整流狀態(tài)，從而使主回路在不增加任何元件的條件下，電動(dòng)機(jī)就能自動(dòng)地從電動(dòng)狀態(tài)進(jìn)人回饋制動(dòng)狀態(tài)。這是這種變頻器的突出優(yōu)點(diǎn)。 5電壓型變頻器和電流型變頻器的主要區(qū)別在哪？它們各有什么特點(diǎn)？． 電壓型變頻器和電流型變頻器的主要區(qū)別在于對(duì)無(wú)功能量的處理方法不同，致使形成各自不同的技術(shù)特點(diǎn)，如下表所示。 變頻器類型 電 壓 型 電 流 型 直流回路慮波環(huán)節(jié) 電容器 電抗器 輸出電流波形 接近正弦 矩形波 輸出電壓波形 矩形波 接近正弦 回饋制動(dòng) 需在電源側(cè)附加反并聯(lián)逆變器 方便，不需附加設(shè)備 過(guò)濾及短路保護(hù) 困難 容易 動(dòng)態(tài)特性 較慢，采用PWM方式則快 較快 對(duì)開(kāi)關(guān)元件要求 關(guān)斷時(shí)間短，而壓可較低 耐壓同 6．180導(dǎo)通型逆變器和120導(dǎo)通型逆變器各有什么特點(diǎn)？ (1)180導(dǎo)通型逆變器 在逆變器中晶閘管的導(dǎo)通順序是從，每個(gè)觸發(fā)脈沖相隔60每個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通時(shí)間為180電角度。在逆變器中，任何瞬間都有三只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通。晶閘管之間的換流是在同一橋臂上的上、下兩個(gè)晶閘管間進(jìn)行的。 相電壓波形為階梯波。線電壓為矩形波，各相之間互差120，三相是對(duì)的。 （2）120導(dǎo)通型逆變器 逆變器中晶閘管的導(dǎo)通順序仍是從VT1到VT6，各觸發(fā)脈沖相隔60電角度，只是每個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通時(shí)間為120電角度，因此任何瞬間有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，它們的換流在相鄰橋臂間進(jìn)行。這樣，同一橋臂上兩個(gè)晶閘管的導(dǎo)通有60間隔，不易造成短路，比180導(dǎo)通型逆變器換流安全。 相電壓是幅值為U/2的矩形波；線電壓是幅值為U的梯形波。 兩種導(dǎo)通方式對(duì)比可知；120導(dǎo)通型和180導(dǎo)通型逆變器中，開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通順序和觸發(fā)脈沖間隔都是一樣的，之所以有不同的導(dǎo)通時(shí)間，完全是因?yàn)閾Q相的機(jī)理不同所致。前者是在相鄰橋臂間進(jìn)行，后者是在一個(gè)橋臂的上、下元件間進(jìn)行。由于導(dǎo)通時(shí)間不同，前者的電壓有效值低于后者。 7．交一直一交電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)，要求逆變器輸出線電壓基波有效值為380V，對(duì)180導(dǎo)通型和120導(dǎo)通型逆變器，其直流側(cè)電壓Ud分別為多少伏？ 180導(dǎo)通型逆變器中UAB＝0.8l7U，線電壓基波有效值為380V時(shí)U＝465V 120導(dǎo)通型逆變器中UAB＝0.707U，線電壓基波有效值為380V時(shí)U＝537V 8．在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，函數(shù)發(fā)生器、壓頻變換器、環(huán)形分配器、脈沖輸出級(jí)、絕對(duì)值運(yùn)算器、給定積分器等各單元的作用如何？ (1)函數(shù)發(fā)生器 在控制系統(tǒng)中設(shè)置函數(shù)發(fā)生器，是為了協(xié)調(diào)電壓與頻率的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)各種控制方式。對(duì)于要求端電壓與頻率比值不變的控制方式，采用比例調(diào)節(jié)器即可。若考慮到電阻壓降的影響，而用=常數(shù)的控制方式時(shí)，可采用加人補(bǔ)償環(huán)節(jié)的函數(shù)發(fā)生器。 （2）壓頻變換器 壓頻變換器是把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。系統(tǒng)對(duì)壓頻變換器的要求是：在頻率控制范圍內(nèi)，有良好的線性度；有較好的頻率穩(wěn)定性；能方便地通過(guò)調(diào)節(jié)電路的某些參數(shù)來(lái)改變頻率范圍。另外，更重要的是，當(dāng)逆變器輸出的最高頻率為時(shí)，要求它輸出的最高頻率為。 （3）環(huán)形分配器 環(huán)形分配器的作用是將壓頻變換器輸出的時(shí)鐘脈沖6個(gè)一組依次分配給逆變器的6個(gè)開(kāi)關(guān)元件，簡(jiǎn)稱六分頻。而環(huán)形分配器就是個(gè)六分頻環(huán)形計(jì)數(shù)器。 （4）脈沖輸出級(jí) 脈沖輸出級(jí)是將來(lái)自環(huán)形分配器的信號(hào)功率，放大到足以可靠觸發(fā)逆變器元件的程度。由于脈沖較寬，工作頻率較低，為了保持較陡的脈沖前沿和平坦的脈沖波頂，一般采用調(diào)制式，既使在逆變器頻率很低的情況下，仍可保證脈沖具有平坦的波頂。同時(shí)還可以減小脈沖輸出變壓器的體積。 （5）絕對(duì)值運(yùn)算器 絕對(duì)值運(yùn)算器是將正、負(fù)極性的輸人信號(hào)變?yōu)閱我粯O性的輸出信號(hào)，但大小一般不變。 在系統(tǒng)中，電流反饋和電壓反饋都是反映反饋量的大小而不反映它的極性，而給定信號(hào)在正、反轉(zhuǎn)時(shí)，有正、負(fù)極性變化。為使兩個(gè)信號(hào)在正、反轉(zhuǎn)時(shí)均為相減的關(guān)系，而必須設(shè)置絕對(duì)值運(yùn)算器。壓頻變換器需要極性不變的輸人信號(hào)，所以也取自絕對(duì)值運(yùn)＜算器的輸出端。 （6）給定積分器 對(duì)于轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的交流調(diào)速系統(tǒng)，起動(dòng)時(shí)，如果逆變器輸出電壓與頻率變化太快時(shí)，將會(huì)使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率＞加大。加大到＞后，電磁轉(zhuǎn)矩反而減小，使起動(dòng)時(shí)間增加，甚至使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。在圖4-22中，以加速為例，起動(dòng)時(shí)，如果使逆變器的頻率從突增至人，對(duì)應(yīng)電壓也相應(yīng)協(xié)調(diào)上升，在改變頻率瞬間，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩將從TA變?yōu)門B，而TB＜TA，從而使電動(dòng)機(jī)加速度下降，甚至如果小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)不但不能加速，反而減速，最終堵轉(zhuǎn)。如果使逆變器輸出頻率從變到，則在改變頻率瞬間，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩從＞,由于＞，電動(dòng)機(jī)的加速度增大。從此看出，在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小和系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小等實(shí)際情況，確定最佳加減速時(shí)間。主要是調(diào)節(jié)給定積分器的時(shí)間常數(shù)。 當(dāng)由給定電位器給出一個(gè)電壓值時(shí)（對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出頻率），經(jīng)函數(shù)發(fā)生器補(bǔ)償，輸出一個(gè)與給定頻率對(duì)應(yīng)的電壓給定值。由于通過(guò)函數(shù)發(fā)生器實(shí)行=常數(shù)的控制方式，所以能保證磁通恒定。電壓給定值經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器和電壓閉環(huán)，使主回路得到與給定電壓大小相符的電壓。同時(shí)，頻率給定信號(hào)經(jīng)壓頻變換器得到6倍于給定頻率的脈沖信號(hào)，再經(jīng)過(guò)環(huán)形分配器分配給脈沖輸出級(jí)，最后送給逆變器的晶閘管發(fā)出對(duì)應(yīng)頻率觸發(fā)脈沖。使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。 9．在轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為什么要設(shè)置瞬態(tài)校正環(huán)節(jié)？ 設(shè)置瞬態(tài)校正環(huán)節(jié)是為了在瞬態(tài)（動(dòng)態(tài)）過(guò)程中，使系統(tǒng)仍基本保持某種控制規(guī)律，在此系統(tǒng)中是為保持=常數(shù)。由于電壓控制回路為閉環(huán)，而頻率控制回路為開(kāi)環(huán)，在有負(fù)載擾動(dòng)、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等因素時(shí)，容易使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。例如，在負(fù)載擾動(dòng)下，電流內(nèi)環(huán)響應(yīng)較快，引起電壓波動(dòng)，由電壓閉環(huán)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。但是，只要給定電壓不變，頻率就始終不變。雖然在負(fù)載擾動(dòng)下，輸出電壓將反復(fù)變化，而輸出頻率并不隨著電壓變化，使得在動(dòng)態(tài)時(shí)不能保持=常數(shù)，磁場(chǎng)將產(chǎn)生過(guò)勵(lì)和欠勵(lì)不斷交替的情況，使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，以至電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生波動(dòng)，造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。為了避免上述情況的產(chǎn)生，而加人瞬態(tài)校正調(diào)節(jié)器，進(jìn)行瞬態(tài)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)。 瞬態(tài)校正器采用微分校正電路，以獲得超前校正作用。它的輸人信號(hào)有兩種取法：一是取電流調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)；二是取電壓調(diào)節(jié)器輸人的電壓給定與電壓反饋的差值。這兩種方法均可得到近似的補(bǔ)償。系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，該環(huán)節(jié)就不起作用了。 10．轉(zhuǎn)差頻率控制方式的基本思想是什么？試分析轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和回饋制動(dòng)過(guò)程。 直流雙閉環(huán)系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜動(dòng)態(tài)性能，是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩容易控制，只要調(diào)節(jié)電樞電流，就可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。也就是說(shuō)，控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)矩的控制能力，可以決定系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)性能的好壞。 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T可表示為： 即電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙磁通、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)有關(guān)，而這些量都不是獨(dú)立變量，又難于直接檢測(cè)與控制，這也就是異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩難于控制的原因。因此，如果不解決異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制問(wèn)題，既使采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)，動(dòng)態(tài)特性仍無(wú)法改善。 轉(zhuǎn)差頻率控制就是一種解決異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問(wèn)題的方法。采用這種方法，可以大大改善異步電動(dòng)機(jī)的靜動(dòng)態(tài)性能。 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差角頻率（或轉(zhuǎn)差頻率）成正比。因此，在磁通恒定的條件下，控制轉(zhuǎn)差角頻率也（或），也就控制了轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想。 （l）起動(dòng)過(guò)程（理想空載情況）在給定一個(gè)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)瞬間，由于電動(dòng)機(jī)的機(jī)械慣性，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零，，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸人偏差信號(hào)很大，其輸出迅速達(dá)到限幅值。使轉(zhuǎn)差角頻率，此時(shí)系統(tǒng)具有最大轉(zhuǎn)矩。一方面，經(jīng)函數(shù)發(fā)生器給出對(duì)應(yīng)外。的定子電流人的給定值，維持電動(dòng)機(jī)的磁通=常數(shù)；另一方面，壓頻變換器的輸人端，從絕對(duì)值運(yùn)算器的輸出端得到給定信號(hào)，轉(zhuǎn)換成6的脈沖列，經(jīng)環(huán)形分配器輸出后，產(chǎn)生此時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，其旋轉(zhuǎn)角頻率上升，但只要，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器就一直飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)。ASR的輸出始終為限幅值，即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩始終為最大值。而且通過(guò)電流環(huán)，使電動(dòng)子電流入始終跟隨給定值，確保轉(zhuǎn)速過(guò)渡過(guò)程中電恒定，于是電動(dòng)機(jī)在恒最大轉(zhuǎn)矩下加速。同時(shí)隨著的上升，也不斷上升，對(duì)應(yīng)壓頻變換器輸出的頻率增高，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速加快，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，但是因?yàn)槭冀K為最大值，所以，電動(dòng)機(jī)沿著的特性曲線起動(dòng)，轉(zhuǎn)速上升很快。當(dāng)上升到且略有超調(diào)時(shí)，ASR退飽和，從下降到，對(duì)應(yīng)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速環(huán)的調(diào)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于= （2）回饋制動(dòng) 如果給定信號(hào)突然減小到零，由于轉(zhuǎn)速不能突變，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸人變號(hào)，使其反向積分，一直到負(fù)限幅值一，電動(dòng)機(jī)有一，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角頻率從隊(duì)變?yōu)?，由于＞，＜電?dòng)機(jī)運(yùn)行于回饋制動(dòng)狀態(tài)，而且只要＞0＝，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出就一直為負(fù)限幅值，電動(dòng)機(jī)就在一作用下很快減速，直至后，ASR退飽和，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)停車。 11．轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速檢測(cè)誤差較大時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況？ 轉(zhuǎn)速的檢測(cè)誤差使系統(tǒng)特性偏離理想情況系統(tǒng)的控制作用由轉(zhuǎn)差角頻率隊(duì)決定，而隊(duì)難于直接測(cè)量，一般是檢測(cè)。如果用測(cè)速發(fā)電機(jī)檢測(cè)，誤差一般為額定轉(zhuǎn)速的1％～3％，由于比小得多，不大的誤差就會(huì)引起很大的誤差。由于函數(shù)發(fā)生器是根據(jù)ASR的給定，輸出對(duì)應(yīng)于的定子電流的給定值，因此使實(shí)際的與并不滿足理論上所得的關(guān)系，致使不為設(shè)定值。在動(dòng)態(tài)中，就不能保持不變，系統(tǒng)的快速性受到影響。反之，則使I。增大，鐵損增加，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。由此可見(jiàn)，在轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，對(duì)測(cè)速精度的要求更高。 為了解決這一問(wèn)題，可以采用數(shù)字檢測(cè)。還可以采用電子線路，通過(guò)其他電量來(lái)間接求出電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)差角頻率。 12．什么叫脈寬調(diào)制型逆變器？它有什么特點(diǎn)？ 所謂脈寬調(diào)制型逆變器就是利用半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，把直流電壓變成一定形狀的電壓脈沖列，實(shí)現(xiàn)變頻、變壓及控制和消除諧波。它采用多個(gè)脈沖寬度可調(diào)的方波，取代普通逆變器輸出電壓、電流的120180達(dá)到降低高次諧波成份、減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、拓寬調(diào)速范圍的目的。這種脈寬調(diào)制型逆變器主回路簡(jiǎn)單，而且由于逆變器輸出電壓的大小和頻率直接由逆變器決定，所以調(diào)節(jié)速度快，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能好，而且電源側(cè)輸人功率因數(shù)高，又可以將多個(gè)逆變橋接在同一個(gè)公共直流母線上，便于實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)調(diào)速拖動(dòng)。 13.寬調(diào)制型逆變器有哪些控制方式？SPWM控制方式有什么特點(diǎn)？ 脈寬調(diào)制方式很多，有簡(jiǎn)單的多脈沖調(diào)制法、正弦波脈寬調(diào)制法、準(zhǔn)正弦波脈寬調(diào)制法、電流跟蹤控制PWM等方法。 SPWM調(diào)制方式的特點(diǎn)是半個(gè)周期內(nèi)脈沖中心線等距，脈沖等幅、調(diào)寬，各脈沖面積之和與正弦波下的面積成比例，因此，其調(diào)制波形更接近于正弦波，諧波分量大大減小。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于三相逆變器，是由一個(gè)三相正弦波發(fā)生器產(chǎn)生三相參考信號(hào)，與一個(gè)公用的三角波載波信號(hào)相比較，而產(chǎn)生三相脈沖調(diào)制波。一般在脈沖數(shù)相同時(shí)，異步調(diào)制比同步調(diào)制諧波分量大，但只要半個(gè)周期內(nèi)脈沖信號(hào)較多，這種影響是可以忽略的，而且在低頻時(shí)，脈沖數(shù)隨著輸出電壓頻率的下降，而自動(dòng)增加，這對(duì)克服轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有很大好處。 14．什么叫同步調(diào)制和異步調(diào)制？各有什么特點(diǎn)？舉例說(shuō)明之。 每個(gè)周期輸出的脈沖數(shù)不變的方法，稱為同步調(diào)制方法。這種調(diào)制方法使得在不同頻率下，正負(fù)半周波形始終保持完全對(duì)稱，因此沒(méi)有偶次諧波。當(dāng)主回路輸出頻率改變時(shí)，輸出電壓一個(gè)周期內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)發(fā)生變化，且正負(fù)半周的脈沖數(shù)和相位發(fā)生不對(duì)稱，稱為異步調(diào)制。一般在脈沖數(shù)相同時(shí)，異步調(diào)制比同步調(diào)制諧波分量大，但只要半個(gè)周期內(nèi)脈沖信號(hào)較多，這種影響是可以忽略的，而且在低頻時(shí)，脈沖數(shù)隨著輸出電壓頻率的下降，而自動(dòng)增加，這對(duì)克服轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有很大好處。 15.么叫單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制？各有什么特點(diǎn)？ 調(diào)制的載波和參考信號(hào)的極性不變，稱為單極性調(diào)制。若三角形載波信號(hào)Uc和正弦波參考信號(hào)Ur均具有正負(fù)極性，稱為雙極性調(diào)制。兩者都是通過(guò)改變正弦波參考信號(hào)的幅值和頻率，來(lái)改變輸出電壓基波的幅值和頻率。也同樣既可采用同步調(diào)制，又可采用異步調(diào)制。從主回路看，對(duì)于雙極性調(diào)制，由于同一橋臂上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件始終輪流交替通斷，而且一般開(kāi)關(guān)元件的關(guān)斷時(shí)間總是大于其開(kāi)通時(shí)間，因此容易引起電源短路，造成環(huán)流。為防止環(huán)流，就必須增設(shè)延時(shí)觸發(fā)環(huán)節(jié)。而單極性調(diào)制，在同一橋臂上兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件中，一個(gè)按正弦脈寬規(guī)律，在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，另一個(gè)開(kāi)關(guān)元件始終是關(guān)斷的，因此不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，不用設(shè)延時(shí)環(huán)節(jié)。既簡(jiǎn)化了線路，又防止了延時(shí)引起的失真。 16．試定性分析異步電動(dòng)機(jī)具有什么樣的數(shù)學(xué)模型？ (1 )步電動(dòng)機(jī)是強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，需要進(jìn)行電壓和頻率或電流與頻率的協(xié)調(diào)控制，有電壓和頻率兩個(gè)獨(dú)立的輸人變量（若考慮電壓是三相的，實(shí)際的輸人變量還要多）。輸出變量除轉(zhuǎn)速外，還有磁通，因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)是定子接三相電源，產(chǎn)生磁通和轉(zhuǎn)速，改變定子電壓，其他條件不變時(shí)，磁通和轉(zhuǎn)速同時(shí)改變，而且為了得到良好的動(dòng)態(tài)性能，還應(yīng)控制磁通在動(dòng)態(tài)過(guò)程中保持恒定，所以異步電動(dòng)機(jī)是多輸人多輸出的多變量系統(tǒng)。 (2 )數(shù)學(xué)模型是非線性的異步電動(dòng)機(jī)定子通人三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即磁通與轉(zhuǎn)速相乘產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)轉(zhuǎn)子作為帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即磁通與轉(zhuǎn)子電流有功分量相乘產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這些變化是同時(shí)產(chǎn)生的。所以，在數(shù)學(xué)模型中，含有兩個(gè)變量的乘積項(xiàng)，既使不考慮磁飽和等因素，數(shù)學(xué)模型也是非線性的。 (3)動(dòng)機(jī)為八階系統(tǒng)三相定于繞組和三相轉(zhuǎn)子繞組在產(chǎn)生磁通時(shí)，都有各自的慣性，再加上系統(tǒng)的機(jī)械慣性和變頻裝置的滯后因素，所以為八階系統(tǒng)。 綜上所述，異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。所以異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩難于控制。 17異步電動(dòng)機(jī)矢量控制的基本思想是什么？ 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩難于控制，如果從電機(jī)的統(tǒng)一理論出發(fā)，能找到異步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩之間的共同基礎(chǔ)和內(nèi)在關(guān)系，就可以模擬直流電動(dòng)機(jī)來(lái)控制異步電動(dòng)機(jī)了。 若以久為M軸，和垂直的為T軸，則可以組成＊了新坐標(biāo)系。又由于轉(zhuǎn)子漏電抗很小，角很小，實(shí)際上為了方便，常以為磁場(chǎng)定向的新坐標(biāo)系的M軸。這樣，定子電流就可以分解成磁場(chǎng)電流分。和轉(zhuǎn)矩電流分量。二者互相垂直，又彼此獨(dú)立，能分別進(jìn)行調(diào)。和直流電動(dòng)機(jī)對(duì)比，相當(dāng)于勵(lì)磁電流，相當(dāng)于電樞電流，就相當(dāng)于在直流電動(dòng)機(jī)中控制勵(lì)磁電流和電樞電流一樣了。 從數(shù)學(xué)上講，是把用A、B、C坐標(biāo)系表示的電動(dòng)機(jī)矢量變成按定向的坐標(biāo)系，也就是進(jìn)行矢量變換。在坐標(biāo)系中，異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和直流電動(dòng)機(jī)就一樣了，因此可以象直流電動(dòng)機(jī)—樣進(jìn)行控制，并得到和直流電動(dòng)機(jī)一樣的特性。這種方法就叫作磁場(chǎng)定向的矢量變換控制，簡(jiǎn)稱矢量變換控制。 18異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，為什么要設(shè)置直角坐標(biāo)l極坐標(biāo)變換器、矢量旋轉(zhuǎn)器和3相12相變換器？它們的作用是什么？ 在矢量控制系統(tǒng)中，先將A、B、三相坐標(biāo)變換成a、坐標(biāo)系，再將a、坐標(biāo)系變成磁場(chǎng)定向的M、T坐標(biāo)系。另外，還需要檢測(cè)出磁鏈（磁通）的大小和相位，由于這些矢量變換最后必須將直流量還原為交流量以控制交流電動(dòng)機(jī)，因此，這些運(yùn)算功能的變換必須是可逆的。 （1）3相12相變換器（3/2） 根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)等效的原則，用一個(gè)對(duì)稱的兩相統(tǒng)組代替對(duì)稱三相繞組，并且保持變換前后功率不變，這就是3／2變換的實(shí)質(zhì)。 （2）矢量旋轉(zhuǎn)變換器（VR） a、繞組和直流M、T繞組均為兩相繞組，后者是旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系；前者是靜止的直角坐標(biāo)系，它們之間的變換屬于矢量旋轉(zhuǎn)變換，這種變換的運(yùn)算功能由矢量旋轉(zhuǎn)變換器（VR）來(lái)完成。 （3）直角坐標(biāo)/極坐標(biāo)變換器（K/P） 矢量變換控制系統(tǒng)中，有時(shí)需將直角坐標(biāo)變換為極坐標(biāo)，用極坐標(biāo)的矢徑和極角表示矢量。這個(gè)功能由直角坐標(biāo)/極坐標(biāo)變換器來(lái)完成。