现代交流调速系统总结 期末重点

第一章异步电动机变压变频调速理论基础

1.交流电动机的优点有哪些？

直流电机的优点：⑴调速优良，易于控制，静态性能好动态响应快

⑵数学模型简单：线性2阶＋1阶

⑶易于控制：电枢和励磁线圈可以独立调节

⑷天然解耦：Ia与Φm线性无关是解耦的

直流电机的缺点：a）结构上存在的机械换向器和电刷

b）体积大

c）维护困难，使用环境受限

d）寿命短

e）在容量发展上受限制

⊙⊥⊙交流的电动机的优点：(1)结构简单，体积小、转动惯量、小重量轻

(2)坚固耐用

⑶动态响应好

⑷价格低廉

交流的电动机的缺点：⑴难于控制，调速性能先天不足

⑵多变量耦合

⑶强非线性（自己写：）

⑷高阶次：至少是7阶

2.根据转差功率的去向，交流异步电机的调速方法可分为哪几类？各有哪些方法？

按电动机的调速方法分类，常见的交流调速方法有：

①降电压调速

②转差离合器调速

③转子串电阻调速

④绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速

⑤变极对数调速

⑥变压变频调速等

⑴转差功率消耗型调速系统①、②、③都属于这种，效率最低，低速时以增加转差功

率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）；结构简单，设备成本最低。

⑵转差功率馈送型调速系统④大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转

速越低，能馈送的功率越多，效率较高。

⑶转差功率不变型调速系统⑤、⑥转差功率只有转子铜损，转速高低，转差功率基本

不变，效率更高。分两种，变极对数调速是有级的，应用场合有限；变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，但定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，成本最高。

3.画出异步电动机在调压调速时的机械特性，并说明其特点。

⑴n0不变（起点）

⑵Te(包括Tst)正比于u1的平方（极值）

⑶Sm不变（极值轴心）

4.为什么说交流调压调速更适合于风机泵类负载？

㈠从特性和调速范围分析：

恒转矩负载TL=constant时，可得不同的稳定转速，如图2-1中的A，B，C点。由于普通异步电动机工作段转差率S很小，因此对恒转矩负载来说，调速范围很小。

风机泵类机械，由于其负载特性为TL=kn^a(a>1)，采用调压调速则可得到较大的调速范围如D，E，F点。

㈡从电流和发热情况分析：

降压调速在恒转矩条件下，转子电流随转速的降低而增大，1-17：

推出：

所以降压调速的方法仅适用于负载较轻或调速范围较小的情况。

而风机泵类负载调压调速转子电流随转速的下降不明显上升，有时还会下降（调速范围

比较宽），稳态运行时Ir对s求导，令dIr/ds=0,有s=1/3，由图像可

知当s<1/3时，转子和定子电流仍随速度的降低

而增大，其电流增大程度比恒转矩负载条件下小

得多；当s>1/3时，转子和定子电流将随速度的

降低而降低。

㈢综上所述，调（降）压调速更适用于风机泵

类负载。

5.画出单相/三相晶闸管交流调压电路（左边单相）。

6.三相晶闸管交流调压电路的控制方式有哪两种？

1）相位控制：能实现无级调速，对电网有污染，功率因数低

2）周波控制（开关控制）：无污染，功率因数高；不能实现无级调速（Ton~Toff<<机械时间常数Tm=1:10）EX:当Ton：Toff=1：n时，U有效=√1/n+1

7. 什么是交流力矩电机。

为了能在恒转矩负载下扩大调速范围，并使电机能在较低转速下运行而不致过热，就要求电机转子有较高的电阻值。使得带恒转矩负载时的变压调速范围增大了，堵转工作也不致烧坏电机，这种电机又称作交流力矩电机。

7.异步电机闭环变压调速系统的静特性如何?

当系统带负载在 A 点运行时，如果负载增大引起转速下降，反馈控制作用能提高定子电压，从而在右边一条机械特性上找到新的工作点A´。同理，当负载降低时，会在左边一条特性上得到定子电压低一些的工作点A´´。按照反馈控制规律，将A´、A、A´´连接起来便是闭环系统的静特性。

8.异步电机的降压软启动适用于何种场合?

用定子回路串电抗或电阻等方法，使机械特性变软。应用于功率不大的笼型转子异步电动机轻载或空载启动时限制电流，实用于塔吊、行车吊钩、卷扬机等位能性恒转矩负载的调速，或用于罗茨风机、空气压缩机等恒转矩负载的起动过程。

9.为什么在电机调速时希望保持电机中每极磁通量为额定值不变?

⑴如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁芯，是一种浪费；

⑵如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过

热而损坏电机。

10.变频调速时有哪几种电压与频率协调控制方式？它们的机械特性？

⑴恒定的电动势频率比：当调速过程中Es/f1为恒值时Temax值是恒定不变的，在低频

低速下也能保持这个最大电磁转矩，因此称为恒转矩调速方式。

⑵近似恒磁通控制(恒压频比的控制)：当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻

抗压降，而认为定子相电压Us ≈Es，则得恒压频比控制或U/f控制，是开环变频调速系统常用的控制方式。最大转矩Temax是随着定子供电频率f1的下降而减小的。

3恒E R/W1控制：把转子漏抗上的压降也抵消掉，这时的机械特性完全是一条直线。

12 . 在同一坐标系中，画出三种不同电压频率协调控制方式特性曲线。

第二章电力电子变频器及PWM控制原理

1.交-交变频器的基本电路结构:

正、反两组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出电压u0 。

P.S.下图为单相交-交变频器的电路图：注意跟上图的关系~~（工作原理阐述）

2.交-交变频器的有哪两种控制方式?

⑴整半周控制方式：u0 的幅值决定于各组可控整流装置的控制角α，u0 的频率决

定于正、反两组整流装置的切换频率。如果控制角一直不变，则输出平均电压是方

波：

⑵调制控制方式：要获得正弦波输出，就必须在每一组整流装置导通期间不断改变其

控制角。半个周期中，π/2----0-----π/2

2.1（PPT练习题）矩阵式交-交变频器特点：

（1）结构紧凑，效率高，相当于一台取消了大容量贮能元件的双PWM变流器；

（2）输入相电流相位可控，能够实现功率因数为1或超前的功率因数；

（3）可以输出正弦负载电压，且输出电压频率和幅值宽范围连续可调，特别是输出频