第十二章 交流传动控制系统
机电传动控制11_12
第一节 机电传动控制系统的组成和分类
一、自动控制系统分类： （4）按系统稳态时被调量与给定量有无差别，可分为 有静差调节系统和无静差调节系统。 （5）按给定量变化的规律，可分为 定值调节系统、程序控制系统和随动系统。 （6）按调节动作与时间的关系，可分为 断续控制系统和连续控制系统； （7）按系统中所包含的元件特性，可分为 线性控制系统和非线性控制系统。
交流传动控制系统
第十二章 交流传动控制系统
由于交流电动机本身就是一个多变量强耦合的系 统。从理论上说，交流调速系统比直流调速系统复杂 得多。但随着变频调速及其高精度数字化控制方式的 实现，使得大多数的运算都可以用标准功能的软件模 块来实现，对用户而言，省去了大量的维护工作量。 加之交流电动机自身的耐环境，耐冲击，过载能力强， 制造方便，经济……又为交流电动机的变频调速控制 提供了广阔的发展空间。
TL
n
Uf
U
UK
Ud
n
一、单闭环直流调速系统 闭环时
令K 0 K S K P
U d K S K P (U g n)
U d K e n I a R Cef K K S K P C e ，则 n C e (1 K ) C e (1 K )
二、双闭环直流调速系统
转速、电流双闭环调速系统特点：
• 系统的调整性能好、有很硬的静持性，基本上无
静差；
• 动态响应快，启动时间短；
• 两个调节器可分别设计．调整方便(先调电流环，
再调速度环)；
• 系统的抗干扰能力强。
所以，它在自动调速系统中得到了广泛的应用。
第三节 晶闸管电动机直流传动控制系统
第一节 机电传动控制系统的组成和分类
《交流传动控制系统》PPT课件
2 π α
π
2
当控制角α从0到π变化时，输出电压有效值U0从U变到0。
对于反并联的两个晶闸管VT1和VT2 ，通常采用脉冲变压器将 控制极触发电路隔离，脉冲变压器一次侧绝缘耐压应能承受电
源电压。
5
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（2）电感性负载
具有RL负载的单相交流调压电路如图6.2所示。设输入电压
u 2U，siαn为tV，T1并的设控负制载角对，电θ为源V频T率1的的导功通串角因，数则角这三 t个g 1角RL
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6.2.4调压调速系统的组成与特性分析
2．应用举例 成套产品—KJF系列双向晶闸管调压调速装置介绍。 2)工作原理 (1)主电路 (2)控制电路 (3)移相触发电路
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精选课件ppt
6.3.1 系统的组成和工作原理 电磁转差离合器调速系统见图6.19，由笼
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6.2.4调压调速系统的组成与特性分析
1.转速闭环调压调速系统的组成及静特性
由上式可得：
精选课件ppt
式中n1—一异步电动机的同步转速。
根据异步电动机机械特性的实用表达式 T
2T m
Sm S
S Sm
当电动机在额定负载下运行时，转差率s很小，则
式(6.6)可近似为
T 2Tm S
Sm
S ≪ S m ，则
精选课件ppt
SSR交流固体继电器按开关方式分为：
电压过零导通型(简称过零型)
随机导通型(简称随机型)；
按输出开关元件分为：
双向可控硅输出型(普通型)
单向可控硅反并联型(增强型)；
按安装方式分为：
印刷线路板上用的针插式(自然冷却，不必带散热器)
12交流传动控制系统.
第十二章交流传动控制系统掌握：➢交流电动机调速特性、特点和使用场合；➢交流调速的基本原理和类型；➢各种调速系统的组成和工作原理。
)S (pf)S (n n -=-=16010由第四章交流电动机的转速：本章将主要介绍异步电动机各种调速系统的基本原理及特性，重点介绍改变频率的各种调速系统。
12.1晶闸管交流调压调速系统一、采用晶闸管的交流调压电路✓即改变转差率S ；✓改变极对数p ；✓改变频率f 。
定子电压、转子电阻、转子电压当电源电压为正半周时，触发VS1使之导通，电压过零时，VS1自行关断；当电源电压为负半周时，触发VS2使之导通，电压过零时，VS1自行关断；触发控制角为：如此不断重复，负载上便得到正负对称的交流电压。
改变晶闸管控制角的大小，就可以改变负载上交流电压的大小。
1.单相交流调压电路只需要一个脉冲信号，脉冲周期为：18002.三相交流调压电路将三对反并联的晶闸管（即单相调压电路）分别接至三相负载就构成了一个典型的三相交流调压电路。
负载可以是星形连接，也可以是三角形连接。
三相负载Y形连接单相调压电路三相交流电压二、异步电动机调压调压调速系统1．异步电动机调压调速特性特点如下：❖轻载时，外加电压变化很大，转速变化很小。
即电动机的转速变化范围不大；❖重载时，降低供电电压，转速下降快，甚至停转，引起电动机过热甚至烧坏；❖如果要使电动机能在低速段运行，一方面传动系统运行不稳定，另外，随着电动机转速的降低会引起转子电流相应增大，可能引起过热而损坏电动机。
2．异步电动机调压调速系统为了既能保证低速时的机械特性硬度，又能保证一定的负载能力，一般在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统，其控制系统原理框图如图所示。
3.异步电动机调压调速时的损耗及容量限制转差功率：传到转子上的电磁功率与转子轴上产生的机械功率之差叫损耗功率，也叫转差功率。
SP n n n Tn TnTn P P P m s ψψ=-=-=-=00009550955095501)转差功率的大小由转差率S 决定；2)这个转差功率,它将通过转子导体发热而消耗掉；3) 在调压调速中，如果工作在低速状态，S 将较大，即转差功率很大。
第12章 交流传动控制系统
5
交-交变频调速
优点:无换流环节,提高 了效率;电动机谐波损 耗以及转矩脉动小. 缺点:主电路元件多;最 高频率受电网频率的限 制. 应用:球磨机,电力机车, 矿井提升机的传动.
交-交变频是直接将固 定频率的交流电能变成 所需频率的电能，而不 经过中间直流环节，故 也称为直接变频。 直接变频器能将单相交 流电变换为两相或三相 交流电;能将高频电源 变换为低频电源.
(2)控制电路分析
给定信号经电压／频率变换 转换为脉冲信号，然后经环 形分配器分频，依次形成相 差 T ／ 6 、持续时间为 T ／ 3 的选组脉冲,同时，给定信号 被变换成与之相应的移相脉 冲，决定每组晶闸管导通的 次序及控制角 α 的大小。移 相脉冲与选组脉冲经逻辑电 路确定了每个晶闸管导通时 刻,低速时为了补偿定子的压 降，引入了函数发生器以适 当提高电压。
例:JZT1简易式转差离合器调速系统
12.2 交流调压调速系统
1.双向晶闸管交流调压电路 将三个双向晶闸管分别接至 三相负载就构成了一个典型 的三相交流调压电路。负载 可以是 Y 形连接，也可以是 △形连接， Y 形接法的电阻 性负载如右图所示。
•三相交流调压电路，为保证 输出电压对称并有相应的控 制范围，要求触发信号必须 与交流电源有一致的相序和 相位差，要求采用控制角大 于 60°的双脉冲或宽脉冲触 发电路。
12.3 线绕式异步电动机调速系统--串级调速
1 串级调速的一般原 理 异步电动机的串级调速， 就是在异步电动机转子 电路内引入附加电势 Ead ，以调节异步电动 机的转速。引入电势的 方向，可与转子电动势 E2 方向相同或相反，其 频率则与转子频率相同。
2. 串级调速时的机械特性的特征
第十二章 交流传动控制系统
• 二、交一直一交变频器的基本电路 • 交一直一交变频器是指变频器的电源由交流整 流为直流再逆变为所需频率的交流的控制系统。 • 交－直一交变频器的基本电路包括整流电路和 逆变电路，整流电路将工频交流电整流成直流 电，逆变电路再将直流电逆变为频率可调的交 流电。 • 据变频电源性质可分为电压型变频器和电流型 变频器。
• 关于无刷直流机及控制系统的内容，可参 考 • 1、《直流无刷电动机原理及应用》 张琛编著 机械工业工出版社 • 2、《同步电动机调速系统》 李志民、张遇杰编著 机械工业工出版社
• *我们希望类似直流电机那样，通过改变励磁电 流控制电机的速度，改变电枢最大允许电流来控 制电机的输出力矩，这是矢量控制的基本思路。 从力学上我们知道，一个力可以分解成两个或多 个分力，它们对物体的作用是等效的。如果类似 力的合成与分解，把电机的定子磁场与转子磁势 通过某些数学处理，建立一个正交的数学模型， 它的性能与原异步电机等效，则可以类似直流电 机那样分别对转速和力矩进行控制。异步电机的 矢量控制就是基于这一数学特征而设计的。 • 事实上，只要把直角坐标建立在转子上，随转子 一起旋转，把异步电机转、定子各物理量向这一 旋转坐标分解就可以把异步电机的转速和力矩进 行解耦。
• *图中，直流电源并联有大容量滤波电容器Cd。 由于电容两端电压不能突变，使得直流输出 电压具有电压源特性，内阻很小。这使逆变 器的交流电压被钳位为矩形波（因为电容两 端电压不能突变），与负载性质无关。交流 输出电流的波形与相位由负载功率因数决定。 在异步电动机变频调速系统中，这个大电容 同时又是缓冲负载无功功率的贮能元件。直 流回路电感Ld起限流作用，电感很小。 • 改变六只功率开关的导通顺序，可改变电机 的转向。
八、交-交变频器的特点：
交流传动控制系统_2解读
电源电压波形图上可以看出：这时电压A相电压高于B相电压， 因此触发VT1时，VT1与VT6构成直流通路。该通路持续导通到正 压消失---即A、B电压的交点。
同理，当触发VT2时，因VT1有触发脉冲，所以VT2与VT1一起 导通，构成AC相回路，直到A、C相电压的交点，正压消失为止。
900、1200 归纳：
4
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过去改变交流电压的方法多用自耦变压器或 带直流磁化绕组的饱和电抗器，自从电力电子技 术兴起以后，这类比较笨重的电磁装置就被晶闸 管交流调压器取代了。
目前，交流调压器一般用三对晶闸管反并联 或三个双向晶闸管分别串接在三相电路中，主电 路接法有多种方案，用相位控制改变输出电压。
*晶闸管在触发脉冲到来时，与前一个管子一起导通。
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Zhengzhou University of Light Industry *在两相间的正压消失时关断。
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交流输入
触发脉冲 晶闸管导通区间
交流输出
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2.1 异步电动机变压调速电路
变压调速是异步电机调速方法中比较简便的 一种方法。 由前几节所讲的“课程基础知识”可知，当 异步电机等效电路的参数不变时，在相同的转速 下，电磁转矩T与定子电压U1的平方成正比，因 此，改变定子外加电压就可以改变机械特性的函 数关系，从而改变电机在一定负载转矩下的转速。
α:
0°
150°
零电压
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输出电压：全电压
交流传动控制系统
交流传动控制系统的历史与发展
早期的交流传动控制系统主要采用模拟电路和控制技术，随 着计算机技术和数字信号处理技术的不断发展，现代的交流 传动控制系统已经逐步实现数字化和智能化。
目前，交流传动控制系统正朝着高效率、高精度、高可靠性 和网络化方向发展，未来还将进一步融合人工智能、物联网 和云计算等先进技术，实现更加智能化和自动化的控制。
其他领域
总结词
除了上述领域外，交流传动控制系统还广泛 应用于电梯、压缩机、泵等机械设备中，提 高设备的运行效率和节能效果。
详细描述
在电梯中，交流传动控制系统用于控制电梯 的运行速度和平衡状态，提高电梯的安全性 和舒适度。在压缩机和泵等机械设备中，交 流传动控制系统可以实现精确的速度和压力
控制，提高设备的运行效率和节能效果。
02 交流传动控制系统的基本原理
CHAPTER
交流电机的工作原理
交流电机的基本结构
交流电机的调速原理
交流电机主要由定子和转子组成，通 过磁场相互作用实现能量的转换。
通过改变交流电的频率或相位，可以 改变旋转磁场的转速，从而实现对交 流电机的调速。
交流电机的旋转原理
当交流电通过定子绕组时，产生旋转 磁场，该磁场与转子相互作用，使转 子旋转。
维护保养
交流传动控制系统的维护保养相对复杂，需要专业技术人员进行 故障排查和维修。
对未来的展望
技术发展
随着电力电子技术和控制理论的不断进步，交流传动控制系统的性 能将得到进一步提升，实现更加精确、快速和智能的控制。
应用领域拓展
随着环保和节能要求的提高，交流传动控制系统将在更多领域得到 应用，如电动汽车、可再生能源等领域。
交流传动控制系统
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2018/11/8
好在不少机械负载，例如风机和水泵，并不 需要很高的动态性能，只要在一定范围内能实现 高效率的调速就行，因此可以只用电机的稳态模 型来设计其控制系统。 异步电机的稳态数学模型如前面几节所述， 为了实现电压-频率协调控制，可以采用转速开 环恒压频比带低频电压补偿的控制方案，这就是 常用的通用变频器控制系统。
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电路分析（续）
控制电路 —— 现代 PWM 变频器的控制电路大都
是以微处理器为核心的数字电路，其功能主要是
接受各种设定信息和指令，再根据它们的要求形
成驱动逆变器工作的 PWM 信号。微机芯片主要 采用 8 位或 16 位的单片机，或用 32 位的 DSP ，现 在已有应用RISC的产品出现。
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控制电路（续）
工作频 升降速 率设定 时间设定 电压补偿设定 PWM产生
斜坡函数
f*
U / f 曲线
u
脉冲发生器
f
t
f
u
驱动 电路
图3-39 PWM变压变频器的基本控制作用
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实现补偿的方法有两种：
① ② 在微机中存储多条不同斜率和折线段的U / f 函数，由
用户根据需要选择最佳特性；
采用霍耳电流传感器检测定子电流或直流回路电流， 按电流大小自动补偿定子电压。但无论如何都存在过
6.3 交流传动控制系统
闭环控制的变压调速系统
异步电动机调压调速时的损耗及容量限制
转差功率：传到转子上的电磁功率与转子轴上产生的机械功率之差 叫损耗功率，也叫转差功率。 由于旋转磁场和转子具有不同的速度，因此，转差功率为：
~380
50HZ
N
图3-7 变频器主电路结构图
1）可控整流调压，逆变变频 可控整流调压， 整流调压
整流
逆变
变压
变频
3） ）
PWM
整
脉 宽
流
图 脉宽调制
交-交变频系统控制电路的框图
图中给定信号经电压/频率变换转换成与给定信号成 比例的脉冲信号，然后经环行分配器分频，依次形成相差 T/6、持续时间为T/3的选组脉冲。选组脉冲规定了什么时 间允许哪组晶闸管工作。与此同时，给定信号被变换成与 之相应的移相脉冲，从而决定每组晶闸管导通的次序及控 制角α的大小。移相脉冲与选组脉冲经逻辑电路确定了每 个晶闸管的导通时刻，低速时为了补偿定子的压降，引入 了函数发生器以适当提高电压。
Φ 1 1 1 1
故要保持Φ恒定， 故要保持 恒定，需要变频又变压 恒定
恒功率调速与恒转矩调速
交-直-交变频调速系统
在交-直-交变频调速系统，首先将电 网中的交流电整流成直流电，再通过逆 变器将直流电逆变为频率可调的交流电。
系统构成
• 系统中，晶闸管整流、移相触发电路、脉冲放大器、电压及 速度负反馈环节的电路和原理与直流调速系统相同。 • 脉冲发生器电路：将给定信号和反馈信号的差值变换为频率 与电压大小成正比的脉冲信号； • 环行计数器：实质是一个脉冲分配器，它把来自频率发生器 的脉冲6个（或12个）一组依次分配，经脉冲放大器后，顺序 触发逆变器的6只晶闸管来实现逆变。触发脉冲的频率（即逆 变电路输出电压的频率）与频率发生器的输出频率成正比。 • 频率/电压（F/V）变换器：是为了实现电压与频率的协调控 制。因为变频的同时需调压。频率/电压（F/V）变换器把脉 冲信号变换成与频率成正比的电压信号。 • 晶闸管整流电路和逆变电路：逆变器的输入电压是整流电路 的输出电压整流电路的输出电压发生变化时，逆变器输出交 流电压的正负峰值将随之发生变化。
机电传动控制12-交流调速
交流调速在工业生产中的优势
1 精确控制
交流调速系统可以实现精确的转速控制，提 高生产的稳定性和效率。
2 能量节约
通过调节电机的负载和转速，交流调速系统 可以实现能量的高效利用。
3 可靠性
交流调速系统具有高度的可靠性和稳定性， 可以减少故障和维护成本。
4 灵活性
交流调速系统可以根据工艺要求和运行条件 进行灵活调整，适应不同的生产需求。
交流调速的发展趋势
1
智能化技术
随着智能化技术的发展，交流调速系统将更加智能化和自动化，提高生产线重能源管理和节能减排，在工业生产中实现可持续发展。
3
数据分析
通过数据分析和优化算法，交流调速系统可以实现更精确的控制和预测性维护。
结论和要点
交流调速是一种重要的机电传动控制技术，具有广泛的应用领域和明显的优 势。随着技术的发展，交流调速系统将在工业生产中发挥更重要的作用。
交流调速系统原理
交流调速系统通过变频器将电源频率和电压进行调整，控制电机的转速。这 种方式可以实现精确的运动控制和能量节约。
交流调速的应用领域
• 工业生产线：用于控制传送带、机器人和自动化设备的运动。 • 电机驱动：用于调节风扇、泵和压缩机等设备的转速。 • 交通运输：应用于电动车和电动列车的动力控制。 • 可再生能源：用于控制风力发电机和太阳能跟踪系统。
机电传动控制12-交流调 速
欢迎来到机电传动控制第12部分 - 交流调速。本节将介绍交流调速的技术和 应用，以及在工业生产中的优势和发展趋势。
机电传动控制概述
机电传动控制涉及电机、驱动系统和控制策略，用于实现机械系统的运动控制和功率传递。它是工业自动化的 重要组成部分。
交流调速技术介绍
交流传动控制系统实验指导书
四、三相异步电动机变频调速系统四、ZT24型实验装置简介4.1装置特点1．装置容量较大，基本配置机组2.2KW 三相异步电动机+2.2KW 直流发电机； 2．采用高级DSP （TMS320F2407A ）对系统实现控制与管理； 3．功率器件采用IGBT 智能功率模块（IPM ）； 4．控制电源采用开关电源；5．采用霍尔传感器对定子电流实施检测与保护；6．装置面板上绘制了系统控制原理框图，并有信号测试点。
4.2 实验内容1．三相正弦波脉宽调制（SPWM ）变频原理实验； 2．三相马鞍波脉宽调制变频原理实验； 3．三相空间电压矢量(SVPWM)变频原理实验；4．SPWM 、马鞍波、空间电压矢量调制方式下实际V/F 曲线测定实验； 5．不同变频模式下磁通轨迹观测实验；6．三相SPWM 、马鞍波、SVPWM 变频调速系统实验。
五、预备知识异步电动机转速基本公式为： n ＝)1(60s pf其中n 为电机转速，f 为电源频率，p 为电机极对数，s 为电机的转差率。
当转差率固定在最佳值时，改变f 即可改变转速n 。
为使电机在不同转速下运行在额定磁通，改变频率的同时必须成比例地改变输出电压的基波幅值。
这就是所谓的VVVF （变压变频）控制。
工频50HZ 的交流电源经整流后可以得到一个直流电压源。
对直流电压进行PWM 逆变控制，使变频器输出PWM 波形中的基波为预先设定的电压/频率比曲线所规定的电压频率数值。
这里PWM 的调制方式是其中的关键技术。
目前常用的变频器调制方式有SPWM 、马鞍波PWM 、和空间电压矢量PWM 等方式。
5.1 SPWM 变频调速方式正弦波脉宽调制法(SPWM)是最常用的一种调制方式。
SPWM 信号是通过用三角载波信号和正弦信号相比较的方法产生，当改变正弦参考信号的幅值时，脉宽随之改变，从而改变了主回路输出电压的大小。
当改变正弦参考信号的频率时，输出电压的频率即随之改变。
在变频器中，输出电压的调整和输出频率的改变是同步协调完成的，这称为VVVF （变压变频）控制。
交直流传动系统工作原理
交直流传动系统是一种将电能转换为机械能并进行传动的系统。
它使用交流或直流电源通过电动机将电能转化为机械能，以驱动负载进行工作。
下面介绍交流传动系统和直流传动系统的工作原理：1. 交流传动系统的工作原理：- 交流电源供应：交流传动系统使用交流电源，通常是交流电网或发电机产生的交流电。
交流电的电压和频率可以根据实际需求进行调整。
- 电动机：交流传动系统中使用的常见电动机是交流异步电机（Induction Motor），它是一种通过电磁感应的原理工作的电动机。
交流电源提供的交流电经过电动机的定子线圈，产生旋转磁场。
定子线圈中的旋转磁场感应到电动机的转子线圈，从而产生转矩和转速。
- 变频器控制：为了实现电动机的调速和控制，交流传动系统通常使用变频器（Inverter）来改变交流电的频率和电压。
变频器将输入的交流电源信号转换为可调的频率和电压输出信号，以控制电动机的转速和转矩。
2. 直流传动系统的工作原理：- 直流电源供应：直流传动系统使用直流电源供应，如电池、整流器等。
直流电压和电流可以根据需要进行调整。
- 电动机：直流传动系统中常见的电动机是直流电机（DC Motor），它是一种通过电流方向改变的原理工作的电动机。
直流电源提供的直流电流流经电动机的定子线圈和旋转子线圈，根据电流的方向变化，定子与旋转子之间产生电磁力，从而产生转矩和转速。
直流电机通常具有较好的调速性能和反向运转能力。
- 电控系统：直流传动系统使用电控系统来实现对电动机的调速和控制。
电控系统通常包括电流控制器、速度控制器和位置控制器。
通过调整控制系统中的参数，可以实现对电动机的精确控制。
无论是交流传动系统还是直流传动系统，它们的工作原理都是将电能转换为机械能并驱动负载工作。
具体使用哪种传动系统，需根据应用要求、功率需求以及可行性等综合考虑。
电气自动化交流传动控制系统分析
电气自动化交流传动控制系统分析随着时代快速进步促进了电力行业的蓬勃发展，各种电力技术也得到不断完善。
在电气自动化技术加入到控制系统中后，系统应用结果得到了进一步完善，为交流传动控制系统推广与使用创造出了更加有利条件。
文章将以交流传动控制系统基本情况介绍为着手点，对电气自动化交流传动控制系统展开全面性分析与研究，期望能够为控制系统应用与推广提供一些理论方面的帮助。
标签：电动机;交流传动控制系统;人工智能技术1交流调速的原理由于直流电动机具有电刷与整流子，必须经常对电刷与整流子进行维修检查，因而电动机安装的环境受到限制。
另外，直流电动机的转速不够高、容量小，且它的体积、重量与价格比同等容量的交流电动机要大。
在20世纪60年代以后，随着电力电子学与电子技术的发展，使得采用半导体交流技术的交流调速系统得以实现。
特别是20世纪70年代以来，集成电路和计算机控制技术在大力发展和现代控制理论的大规模应用，为交流电传动的开发创造出有利的条件，像交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速和无换向器电动机调速，使得交流机电传动逐步具备了宽的调速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。
交流调速在各个工业领域中的应用所占的比重正在逐渐增大，在机电传动自动化领域中的地位也曰趋重要。
2电气自动化交流传动控制系统2.1电动机调速以异步电动机调速为例。
较为常用的异步电动机调速方式，除上文所述集中调速方式之外，还有变极对数调速以及电磁转差离合器调速等。
根据电动机基本原理，从定子进入到转子的电磁功率，一部分会和转差率保持正比关系，另一部分会对负载形成有效拖动。
就能量转换层面而言，转差功率回收、消耗以及是否增加，将是评价调速系统效率的重要指标。
鉴于此，可以将异步电动机调速系统细分为三种：（1）转差功率消耗型。
此种系统转差功率，会被转换为热能进而被消耗掉。
与其他调速系统相比，此种调速系统效率处于较低状态。
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第十二章交流传动控制系统
12.1、试述电磁转差离合器的工作原理，其工作原理与鼠笼式异步电动机的工作原理有何异
同？为什么？
答:电磁转差离合器的工作原理是基于电磁感应原理通过改变励磁电流进行工作。
它由主动和从动两个基本部分组成。
鼠笼式异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子电流相互作用，两者都是基于电磁感应原理。
12.2、试说明JZT1型转差离合器调速系统的调速过程。
答:JZT1型简易式转差离合器采用速度负反馈使电动机在负载增加导致转速降低以后控制
率很大，可能引起过热而损坏电动机，所以说调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械。
12.5、为什么调压调速必须采用闭环控制才能获得较好的调速特性，其根本原因何在？
答：因为即使增加电动机转子绕阻的电阻，调整范围仍不大，且低速时运行稳定性不好，不能满足生产机械的要求。
因此为了保证低速时的机械性硬度，又能保证一定的负载能力，所以在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统。
参见课本P329图12.10。
图中的晶闸管交流调压系统，可根据控制信号U的大小将电源电压U1改变为不同的可变电压U‘x。
控制信号的大小，由给定信号U g和来自测速发电机的测速反馈信号U fn的差来调节。
当负载稍有增加引起转速下降时，则正比于转速的U fn也将减小，由于U＝U g-U fn，故U随U fn的减小而自动增大，从而使输出电压U’x 增大，电动机将产生较大转矩以与负载转矩平衡。
此时的机械特性基本上是一簇平行的特性。
显而易见，在这种闭环调速系统中，只要能平滑地改变电子电压，就能平滑调节异步电动机的转速，同时，低速的特性较硬，调速范围也较宽。
12.6、串级调速的基本原理是什么？串级调速引入转子回路的电势，其频率有何特点？
答：串级调速就是在异步电动机转子电路内引入附加电势E ad，以调节异步电动机的转速。
引入电势的方向，可与转子电动势E2方向相同或相反，其频率则与转子频率相同。
基本原理：如果电动机的转速仍在原来的数值上，即S值未变动，则串入附加电势后，电流I2必然减小，从而使电动机产生的转矩T也随之减小，T小于负载转矩T L时，电动机的转速不得不减小下来。
随着电动机转速减小（即转差率S增大），（SE20-E ad）的数值不断增大，转子电流I2也将增加。
当I2增加到使电动机产生的转矩T又重新等于T L后，电动机又稳速运行。
但此时的转速已较原来的为低，这样就达到了调速的目的。
12.7、串级调速系统电动机的机械特性与正常接线时电动机的固有机械特性比较，有什么不
同之处？
答：串级调速时，异步电动机的机械特性与直流电动机的特性很相似。
由特性可知，若引入的附加电势愈大，则n0愈小，即电动机的转速愈低。
12.8、试述电压型变频调速系统逆变器的换流原理。
答：电路图参见课本P334图12.15。
以A相为例来说明逆变器的换流原理。
其中Vs1和Vs2为主晶闸管。
Vs1’和Vs2’为辅助换流闸管，作为LC振荡电路的充放电开关。
换流时，主晶闸管的关断是靠触发辅助换流晶闸管来实现的，即通过辅助晶闸管导通给主晶闸管施以反向电压，而辅助晶闸管本身的关断则是由LC串联谐振电路中的电流反向来实现的。
12.9、为什么说变频调压电源对异步电动机供电是比较理想的交流调速方案？
答：采用恒磁通Φ协调控制的变频器原则，使电动机的端电压和频率的比值U/f应保持一定，考虑到异步电动机在低速低频运行时，因定子电阻压降的影响，使电动机最大转矩T max有所降低，因此，设置函数发生器单元，以补偿其电阻压降的影响，使其在低频时仍保持有足够的电压值形成恒转矩变频调速系统。
12.10、脉宽调制变频器中，逆变器各开关元件的控制信号如何获取？试画出波形图。
答：单极性正弦波脉宽调制法采用正弦波与三角波相交来获取一系列按正弦规律变化的矩形脉冲，其波形如下图所示。
三角波是上下宽度线性变化的波形，所以，任何一个光滑的曲线与三角波相交时，都会得到一组等幅的脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。
用正弦波与三角波相交，得到一组矩形脉冲作为逆变器各开关元件的控制信号。
12.11、交—直—交变频与交-交变频有何异同？
答：在交—直—交变频系统中，首先将电网中的交流电整成直流电，再通过逆变器将直流电逆变为频率可调的交流电。
前者主要采用晶闸管整流器来完成；逆变器的作用与整流器的作用相反，一般包括逆变电路及换流电路两部分。
交—交变频是直接将固定频率的交流电能变成所需频率的电能，而不经过中间直流环节，故也称为直接变频。
12.12、简述矢量变换控制的基本原理。
答：矢量变换控制的基本思路，是以产生同样的旋转磁场为准则，建立三相交流绕组电流、两相交流绕组电流和在旋转坐标上的正交绕组直流电流之间的等效关系。
由电动机结构及旋转磁场的基本原理可知，给三相固定的对称绕组A、B、C通以平衡正弦交流电流时可以产生旋转磁场Φ。
如果取磁通Φ的位置和Ｍ绕组的平面正交，就和等效的直流电动机绕组没有差别了。
其中M绕组相当于励磁绕组，T绕组相当于电枢绕组。
由此可见，将异步电动机模拟成直流电动机相似进行控制，就是将A、B、C静止坐标系表示的异步电动机矢量变换到按转子磁通方向为磁场定向并以同步速度旋转的M—T直角坐标系上，即进行矢量的坐标变换。
可以证明，在M—T直角坐标系上，异步电动机的数学模型和直流电动机的数学模型是极为相似的。
因此，可以像控制直流电动机一样去控制异步电动机，以获得优越的调速性能。
12.13、什么叫无换向器电动机？它有什么特点？
答：无换向器电动机是由一台同步电动机和一套简单的逆变器组成，构造简单，没有换向器。
其工作原理、特性及调速方式与直流电动机相似。
根据容量不同，有晶体管电动机和晶闸管电动机。
有两种不同的调速方式：直流无换向器电动机调速方式和交流无换向器电动机调速方式。
12.14、无换向器电动机调速系统和直流电动机调速系统有哪些异同点？
答：无换向器电动机调速系统和直流电动机调速系统基本相同，也是电流环和速度环组成的双闭环调速系统，无换向器电动机本身的控制系统，主要包括一个位置检测器PS和一个γ脉冲分配器，γ脉冲分配器受调速系统逻辑单元的控制。
无换向器电动机调速均匀、调速范围宽、不会产生火花，适应恶劣环境和易燃易爆场合，与同步电动机相比，启动方便，运行稳定。