現代交流調速系統複習答疑指導

2021-04-03 22:00:41 字數 4977 閱讀 2588

第一章、概述

(1)交流調速系統的分類;常用的調速方法有哪些?

常見的交流調速方法有:

①降電壓調速

②轉差離合器調速

③轉子串電阻調速

④繞線轉子電動機串級調速和雙饋電動機調速

⑤變極對數調速

⑥變壓變頻調速等

(2)按電動機的能量轉換不同,可以將交流調速系統分成哪幾大類,常用的調速方法,又分別屬於哪類?

從能量轉換的角度上看,轉差功率是否增大,是消耗掉還是得到**,是評價調速系統效率高低的標誌。從這點出發,可以把非同步電機的調速系統分成三類 :

1)轉差功率消耗型調速系統:這種型別的全部轉差功率都轉換成熱能消耗在轉子迴路中,上述的第①、②、③三種調速方法都屬於這一類;

2)轉差功率饋送型調速系統: 在這類系統中,除轉子銅損外,大部分轉差功率在轉子側通過變流裝置饋出或饋入,轉速越低,能饋送的功率越多,上述第④種調速方法屬於這一類;

3)轉差功率不變型調速系統: 在這類系統中,轉差功率只有轉子銅損,而且無論轉速高低,轉差功率基本不變,因此效率更高,上述的第⑤、⑥兩種調速方法屬於此類。

(3)同步電機的調速方法有幾種?從頻率控制方式看,它可分為哪幾類?

同步電機沒有轉差,也就沒有轉差功率,所以同步電機調速系統只能是轉差功率不變型(恆等於0);在同步電機的變壓變頻調速方法中,從頻率控制的方式來看,可分為他控變頻調速和自控變頻調速兩類。

第二章、非同步電動機變壓調速系統

(1)掌握非同步電動機調壓調速的工作原理、人為調節定子電壓時的機械特性、電磁轉矩與定子電壓之間關係。

根據非同步電動機的機械特性方程式

(2)分析交流調壓調速更適合風機幫浦類負載

當轉差率s一定時,電磁轉矩與定子電壓的平方成正比,這說明不同的定子電壓,可以得到不同的人為機械特性,如圖

答:帶恆轉矩負載時,調速範圍有限。而對於風機幫浦類負載屬於平方轉矩負載,調速範圍較寬;轉差功率的損耗係數小。

(3)畫出非同步電動機閘流體交流調壓調速三相「y型」接法的主電路,並分析其工作原理,閘流體調壓有哪幾種控制方式。

閘流體調壓有哪幾種控制方式:1)相位控制 2)整周波控制(開關控制)

第三章籠型非同步電機變壓變頻調速系統

本章是整個現代交流調速系統課程的重點部分,主要分為變壓變頻控制技術發展狀況概述;變壓變頻調速的基本控制方式;非同步電動機電壓-頻率協調控制時的機械特性;電力電子變壓變頻器的主要型別;變壓變頻調速系統中的脈寬調變(pwm)技術幾個部分展開:

(1)掌握變頻調速系統工作的基本原理;充分理解和把握基頻(額定頻率)以下和基頻以上兩種情況下調頻與調壓協調控制特性;掌握恆壓頻比控制的基本原理和低頻補償的本質。

(2)學會繪製恆壓恆頻正弦波供電時非同步電動機的機械特性並定性分析其特點。在採用恆壓頻比控制條件下改變定子角頻率1時,機械特性基本上是平行下移,要求能夠在同一座標下定性繪製不同工作頻率時的特性曲線以及定子電壓補償後的特性曲線。掌握恆磁通控制(恆eg/1控制)的機械特性,掌握恆er/1 控制的機械特性;能夠正確對基頻以下三種電壓-頻率協調控制方式進行特性比較。

在基頻以上進一步提高角頻率,同步轉速隨之提高,由於定子電壓不同公升高,機械特性上移,而形狀基本不變,但最大轉矩減小,應注意輕載使用。

(3)電力電子變壓變頻器從整體結構上看,可分為交-直-交和交-交兩大類,其控制方式根據變壓與變頻是否同時進行可分為脈衝幅值調製(pam)和脈衝寬度調製。

掌握pwm變壓變頻器與scr相幅控制變頻器相比具有的一系列優點;

答:1) 在主電路整流和逆變兩個單元中,只有逆變單元可控,通過它同時調節電壓和頻率,結構簡單。採用全控型的功率開關器件,只通過驅動電壓脈衝進行控制,電路也簡單,效率高

2)輸出電壓波形雖是一系列的pwm波,但由於採用了恰當的pwm控制技術,正弦基波的比重較大,影響電機執行的低次諧波受到很大的抑制,因而轉矩脈動小,提高了系統的調速範圍和穩態效能。

3)逆變器同時實現調壓和調頻,動態響應不受中間直流環節濾波器引數的影響,系統的動態效能也得以提高。

4)採用不可控的二極體整流器,電源側功率因素較高,且不受逆變輸出電壓大小的影響。

掌握串聯二極體式三相逆變器的主電路結構及其工作原理,掌握各個部件的作用。

根據逆變器主電路直流濾波環節的不同,可分為電壓源和電流源型兩類在掌握它們在效能上的差異。在三相橋式逆變器中,有180°導通型和120°導通型兩種換流方式。

(4)掌握pwm調製原理,搞懂什麼是載波,什麼是調製波,什麼是正弦波脈寬調變;掌握規則取樣法的工作原理。根據載波和訊號波是否同步及載波比的變化情況,pwm調製方式分為非同步調製和同步調製,掌握它們各自的優點、缺點,而分段同步調製綜合了二者的優點。掌握消除指定次數諧波pwm控制技術、電流滯環跟蹤pwm控制技術的工作原理。

(5)掌握磁鏈跟蹤控制、空間向量的定義,搞清電壓空間向量的相互關係、電壓與磁鏈空間向量的關係、磁場軌跡與電壓空間向量運動軌跡的關係;

電壓空間向量控制svpwm:把逆變器和交流電動機視為一體,按照跟蹤圓形旋轉磁場來控制逆變器的工作,其效果應該更好。這種控制方法稱作「磁鏈跟蹤控制」。

磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間向量得到的:

合成空間向量:由三相定子電壓空間向量相加合成的空間向量us是乙個旋轉的空間向量,它的幅值不變,是每相電壓值的3/2倍。

如果,圖中的逆變器採用180°導通型,功率開關器件共有8種工作狀態(見附表),其中--6 種有效開關狀態對應的開關狀態為010;001,011;100;101;110;和---2 種無效空間電壓向量(因為逆變器這時並沒有輸出電壓):對應的開關狀態為:000;111;

掌握六拍逆變器開關狀態切換供電時電動機電壓空間向量與磁鏈向量的關係;

對於六拍階梯波的逆變器,在其輸出的每個週期中6 種有效的工作狀態各出現一次。逆變器每隔 /3 時刻就切換一次工作狀態(即換相),而在這 /3 時刻內則保持不變。

掌握磁鏈向量增量與電壓向量、時間增量的關係;

掌握電壓空間向量的線性組合法svpwm控制工作原理。

在實際系統中,應該儘量減少開關狀態變化時引起的開關損耗,因此不同開關狀態的順序必須遵守下述原則:每次切換開關狀態時,只切換乙個功率開關器件,以滿足最小開關損耗。

掌握svpwm控制模式的特點。

1) 逆變器的乙個工作週期分成6個扇區,每個扇區相當於常規六拍逆變器的一拍。為了使電動機旋轉磁場逼近圓形,每個扇區再分成若干個小區間t0 ,t0 越短,旋轉磁場越接近圓形,但 t0 的縮短受到功率開關器件允許開關頻率的制約。

2) 在每個小區間內雖有多次開關狀態的切換,但每次切換都只涉及乙個功率開關器件,因而開關損耗較小。

3) 每個小區間均以零電壓向量開始,又以零向量結束。

4) 利用電壓空間向量直接生成三相pwm波,計算簡便。

5) 採用svpwm控制時,逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側電壓,這比一般的spwm逆變器輸出電壓提高了15%

(6)掌握通用變頻器的主電路結構及各組成部分的功能特點;

通用變頻器功能引數的含義及除錯原則。

通用變頻器在執行之前,一般需要整定的引數及其整定原則

a) 基本頻率。原則:①工藝要求②電機引數要求。

b) 加速時間。原則:①工藝要求②過載加長。

c) 減速時間。原則:①工藝要求②過載加長。

d) 最高頻率。原則:①工藝要求②注意輕載使用原則和電動機允許的最高速度限制。

e) 最低頻率。原則:①工藝要求②注意電機低頻散熱問題。

f) 轉矩補償。原則:過載加強補償

g) 開關頻率。原則:①在雜訊或振動大時,加大

h) ②在滿足電機噪音要求的條件下盡量低,以免干擾等問題。

i) 電子熱繼電器。原則:整定值=電動機實際容量/變頻器適配容量×100%

掌握轉差頻率控制的定義,工作原理及基於非同步電機穩態模型的轉差頻率控制規律 。

在s 值很小的穩態執行範圍內,如果能夠保持氣隙磁通m不變,非同步電機的轉矩就近似與轉差角頻率s 成正比,控制轉差頻率就代表控制轉矩,這就是轉差頻率控制的基本概念。

轉速閉環的轉差頻率控制的兩個基本規律:

1)在[≤ω_', 'altimg': '110d1cfbf59f386e69d5f0199d632aa3.png', 'w':

'75', 'h': '23'}]的範圍內,轉矩[', 'altimg': '99ed8f13083a35ce20f1474ee432cf07.

png', 'w': '22', 'h': '23'}]基本上與[', 'altimg':

'ffe3c2504157cbb6ba1f07b384c9566d.png', 'w': '25', 'h':

'23'}]成正比,條件是氣隙磁通不變。

2)在不同的定子電流值時,按照[_=f(ω_\\overset{}})', 'altimg': '12763d403d39baed36c5fef212701701.png', 'w':

'106', 'h': '38'}]函式關係控制定子電壓和頻率,就能保持氣隙磁通[', 'altimg': '278e7ee9f9cb0d37cc8fb297757995a3.

png', 'w': '30', 'h': '27'}]恆定

(7)非同步電機的動態數學模型是乙個高階、非線性、強耦合的多變數系統,因此控制比較複雜,為此建立了三相非同步電動機的物理模型,掌握組成非同步電機的數學模型的四大方程:電壓方程、磁鏈方程、轉矩方程和運動方程,要求對各方程引數的含義、組成部分及其特點

如:非同步電動機在dq座標系上的電壓u方程由電阻壓降、旋轉電動勢、脈動電動勢部分組成:

(8)非同步電機數學模型非常複雜,為簡化數學模型,採用座標變換,掌握座標變換的思路;

如:非同步電機向量控制的基本思路:

答:以產生同樣的旋轉磁動勢為準則,將三相abc座標系的數學模型先進行3相/2相變換,再進行同步旋轉變換,三相非同步電動機可以等效成為直流電動機,因此,模仿直流電動機的控制策略,得到直流電動機的控制量,經過相應的座標反變換,就可以控制非同步電動機。

注意不同電機模型彼此等效的原則是:

在不同座標下所產生的磁動勢完全一致;

掌握三相--兩相變換(3/2變換)的公式推導。

(10)掌握什麼是直接向量控制系統、什麼是間接向量控制系統,它們之間的區別與聯絡。

轉速、磁鏈閉環控制的向量控制系統—直接向量控制系統

磁鏈開環轉差型向量控制系統——間接向量控制系統

掌握直接轉矩控制系統和向量控制系統特點與效能比較。

現代交流調速系統複習答疑指導

第一章 概述 1 交流調速系統的分類 常用的調速方法有哪些?常見的交流調速方法有 降電壓調速 轉差離合器調速 轉子串電阻調速 繞線轉子電動機串級調速和雙饋電動機調速 變極對數調速 變壓變頻調速等 2 按電動機的能量轉換不同,可以將交流調速系統分成哪幾大類,常用的調速方法,又分別屬於哪類?從能量轉換的...

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