12交流调速系统复习题

交流调速系统一判断题1交—交变频器的输出频率低于输入频率。（）2普通VVVF变频器可以直接突加转速给定起动。（）3转差频率控制的转速闭环异步电动机变频调速系统实际动静态性能达到直流双闭环调速系统的水平。（）4SVPWM控制方法的直流电压利用率比一般SPWM提高了15%。（）5串级调速系统的容量随着调速范围的增大而下降。（）6交流调压调速系统属于转差功率回馈型交流调速系统。（）7普通串级调速系统是一类高功率因数低效率的仅具有限调速范围的转子变频调速系统。（）8串级调速系统能够实现电气制动。（）9交流调压调速系统属于转差功率不变型交流调速系统。（）10计算转子磁链的电压模型更适合于中、高速范围，而电流模型能适应低速。11SVPWM以圆形旋转磁场为控制目标，而SPWM以正弦电压为控制目标。（）12转差频率矢量控制系统没有转子磁链闭环。（）13异步电动机VVVF调速系统中速度给定信号可以是阶跃信号。（）14气隙磁链是定子、转子通过气隙相互交链的那部分磁链。（）15在串级调速系统故障时，可短接转子在额定转速下运行，可靠高。（）16永磁同步电机可以用VVVF变频器构成调速系统。8永磁同步电动机自控变频调速中，需增设位置检测装置保证转子转速与供电频率同步。（√）10同步电动机只需改变定子频率就可调节转速，不必采用VVVF控制。（Ⅹ）12SVPWM输出电压比SPWM高出15%，即直流电压的利用率高。（√）14异步电动机的状态方程至少是一个5阶系统。（√）二选择题1带二极管整流器的SPWM变频器是以正弦波为逆变器输出波形，是一系列的（）矩形波。A幅值不变，宽度可变B幅值可变，宽度不变C幅值不变，宽度不变D幅值可变，宽度可变2绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（）A10S，输出功率低于输入功率B0S，输出功率高于输入功率C10S，输出功率高于输入功率D0S，输出功率低于输入功率3普通串级调速系统中，逆变角，则（）。A转速上升，功率因数下降B转速下降，功率因数上升C转速上升，功率因数上升D转速下降，功率因数下降4绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（）Ａ1nn，输出功率低于输入功率B1nn，输出功率高于输入功率C1nn，输出功率高于输入功率D1nn，输出功率低于输入功率（注：n为电动机实际转速，1n为电动机同步转速）5与矢量控制相比，直接转矩控制（）A调速范围宽B控制性能受转子参数影响大C计算复杂D控制结构简单6异步电动机VVVF调速系统的机械特性为直线的是（）A恒11U控制B恒1gE控制C恒1rE控制D恒11I控制7异步电动机VVVF调速系统中低频电压补偿的目的是（）A补偿定子电阻压降B补偿定子电阻和漏抗压降C补偿转子电阻压降D补偿转子电阻和漏抗压降8异步电动机VVVF调速系统的机械特性最易实现的是（）A恒压频比控制B恒定子磁通控制C恒气隙磁通控制D恒转子磁通控制9电流跟踪PWM控制时，当环宽选得较大时，（）A开关频率高，B电流波形失真小C电流谐波分量高D电流跟踪精度高10绕线式异步电机串级调速时，其理想空载转速0n为A同步转速B恒定不变C随逆变角增大而增大D随逆变角增大而减小11异步电机的状态方程最低为A2阶B3阶C4阶D5阶三填空题（10分）下图为异步电动机矢量控制原理结构图，A，B，C，D分别为坐标变换模块，请指出它们分别表示什么变换？（8分）这些变换的等效原则是什么（2分）？解：A矢量旋转逆变换1VR，B二相静止坐标变成三相静止坐标变换C三相静止坐标系变成二相静止坐标变换D矢量旋转变换VR，将二相静止坐标下的互相垂直的交流信号变换成二相旋转的互相垂直的直流信号。等效变换的原则是旋转磁场等效或磁动势等效下图为异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型，A，B分别为坐标变换模块，请指出它们分别表示什么变换？（8分）这些变换的等效原则是什么（2分）？解：A三相静止坐标系变成二相静止坐标变换B矢量旋转变换VR将二相静止坐标下的互相垂直的交流信号变换成二相旋转的互相垂直的直流信号。其等效变换的原则是旋转磁场等效或磁动势等效。四设计题AAiBJpnp×CiBisαisβismistirΨLT1mpTLrrmpLLneT控制器AB电流控制变频器CD等效直流电动机模型+i*mi*t1i*i*i*Ai*Bi*CiAiBiCiiβimit~反馈信号异步电动机给定信号间接检测s的方法有两种，即电流模型法与电压模型法。计算转子磁链的电流模型1在αβ坐标系上计算转子磁链的电流模型11rmrrsrrrmrrsrrdLidtTTdLidtTT在mt坐标系上计算转子磁链的电流模型11mrrsmrrmstrrLdidtTTLiT2.在αβ坐标系上计算转子磁链的电压模型[()][()]rrsssssmrrsssssmLuRidtLiLLuRidtLiL3定子磁链计算模型右图为异步电动机直接转矩控制的原理框图。sssssssspiRupiRu，式中dtdp假定已经检测到的三相电压cBAuuu,,和三相电流CBAiii,,，试根据上式画出计算定子磁链s（即右图中的1）的模型方框图。解：4定子转矩计算模型)i(inTsspss五简述题下图为调速范围D≤3的串级调速系统主回路单线原理框图，试说明起动时各电器开关正确的合闸顺序和停机时的分闸顺序，并说明理由。（15分）间接起动操作顺序1.先合上装置电源总开关S，使逆变器在min下等待工作。2.然后依次接通接触器K1，接入起动电阻R,再接通K0，把电机定子回路与电网接通，电动机便以转子串电阻的方式起动。3.待起动到所设计的nmin（smax）时接通K2，使电动机转子接到串级调速装置，然后断开K1,切断起动电阻，此后电动机就可以串级调速方式继续加速到所需的转速运行。停车操作顺序1.由于串级调速没有制动能力，应先将转速降至nmin,再合上K1，然后断开K2，使电动机转子回路与串级调速装置脱离；2.最后断开K0，以防止当K0断开时在转子侧感生断闸高电压而损坏整流器与逆变器。六分析和证明题1试证明规则采样法正弦调制信号波式中，M称为调制度，0≤a1；r为信号波角频率。如下图，试证明三角波一周期内，脉冲两边间隙宽度3按转子磁链定向同步旋转坐标系中状态方程为坐标系的旋转角速度为假定电流闭环控制性能足够好，电流闭环控制的等效传递函数为惯性环节为等效惯性时间常数。画出电流闭环控制后系统的动态结构图，输入为*smi和*sti，输出为和r，试简单讨论系统稳定性。解：电流闭环控制后系统的动态结构图如下：)sin1(2DrctMTtMurrsin图6-12ucuOturTcADBOtuotAtDtB''22)sin1(421'DrcctMTT转子磁链环节为稳定的惯性环节；转速通道存在积分环节，系统不稳定，必须加转速外环使之稳定。*4如何理解按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用？解：实际上就是通过数学模型变换简化控制，使异步电机在一定条件等效为一台直流电机，这样，就可用直流电机的双闭环控制结构进行控制异步电机了。为状态变量的状态方程ssqsdsqrsmrrsrdrsmrqrrsmsqssdsqsdrsmrrsrqrsmrdrrsmsdsqrmrdrqrrqsdrmrqrdrrdLprqsdrdsqrmpLuiiLLLRLRLLLTLLLdtdiLuiiLLLRLRLLLTLLLdtdiiTLTdtdiTLTdtdTJniiJLLndtd12221222112)(1)(1)(dq坐标系蜕化为αβ坐标系，当10，即不旋转时，dq坐标系为αβ坐标系。旋转正交dq坐标系的另一个特例是与转子磁链旋转矢量同步旋转的坐标系。令d轴与转子磁链矢量重合，称作按转子磁链定向的同步旋转正交坐标系，简称mt坐标系。sriψrrjarctgjrrrrrjeeψ按转子磁链定向时，（1）m轴与转子磁链矢量重合0rmrdrrtrq这就简化了控制方程。（2）为了保证m轴与转子磁链矢量始终重合，还必须使mt坐标系中的状态方程2221222121pmpstrLrmrrsmrrsmmsrrmsmrsmstsrrsrsstmsrrmstrstsmsrsrsnLndiTdtJLJLdidtTTdiLRLRLuiidtLLTLLLdiLRLRLuiidtLLLLL由导出mt坐标系的旋转角速度0rqrtdddtdt1()0rtmrstrdLidtTmt坐标系旋转角速度与转子转速之差定义为转差角频率由于0rmrdrrtrq（1）这样，转矩公式就同直流电机转矩公式相类似了，只要控制Cr，且电机参数不变时，则steiT。由可得（2）式（1）表明转矩仅受定子电流的转矩分量控制，而式（2）表明转子磁链仅受定子电流励磁分量控制。这样，就如同直流电机一样，可分开两个独立即解耦的电流回路来控制转矩和转子磁链。5*如何理解矢量控制与直接转矩控制的不同处。1矢量控制是基于转矩磁链控制，而直接转矩控制则是基于定子磁链控制。因此，两者都需估算磁链。只不过，前者是估算转子磁链，而后者则是估算定子磁链。2矢量控制为简化控制，必须进行矢量旋转坐标变换且定向。而直接转矩控制无需矢量旋转坐标变换，也无需定向。1mstrrLiT1msstrrLiT)()(rqsdrdsqrmpsqsdmrqsdsqsdmrdsqrmpeiiLLniiLiiiLiLLnTrstrmpeiLLnTsmrmrrr1ddiTLTtsmmrrriLpTsmrmr1ipTL3矢量控制是基于电流的控制，必须有电流闭环，供电最好用电流型逆变器。便于过电流保护。而直接转矩控制没有电流闭环。而设置有转矩闭环。必须估算转矩。4矢量控制由于磁链是稳定的一阶惯性环节，因而可以开环控制也可以闭环控制。开环控制则称为转差频率矢量控制。而直接转矩控制必须有磁链闭环。5矢量控制采用的调节器是线性的PI的调节器，而直接转矩控制则采用的是非线性的砰砰控制。因此，后者在低速性能较差。6直接转控制是利用磁链差和转矩差，进行联合查表控制逆变器的开关矢量，从而实现了磁链与转速之间的解耦控制。而矢量控制必须加转矩闭环或是除法运算才可实现近似的磁链与转速之间的解耦控制。