变频调速考试复习课程

变频调速考试一、变频调速原理1.异步电动机定子绕组电流包含哪两部分？定子电流有两部分组成：一部分用于建立主磁通；大部分则提供给转子侧，是转子侧得到能量而拖动负载。

2．异步电动机机械特性在额定频率下和额定频率上的变化规律？不管是直流电动机还是交流异步电动机、它们在额定转速以下时可以适合恒转矩负载，在额定转速以上时，适合恒功率状态的负载。

在恒定负载下，如果电源频率升高,则转速增加,电流变小。

在一定的电源电压U1和转子电阻R2下，电动机的转矩T与转差率n之间的关系曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T)，称为电动机的机械特性。

3. 变频器在额定频率下运行时变频的同时为什么还要变压？在变频调速的过程中，必须随时协调好定子侧和转子侧之间的能量平衡，而定子侧和转子侧之间能量保持平衡的主要标志是：在两者之间传递能量的磁通m保持不变，由感应电动势方程得： E=Kf m。

要想保持磁通不变，必须使E/f恒定，近似于U/f不变，因此，在变频的同时也要变压。

（频率降低时,电机产生的反电势就会降低,如果不降低电压就会造成电流过大,同样频率升高也需要增加电压,否则达不到输出功率.）4.变频器为什么要设置U/f线供用户选择？多条U/f控制曲线，主要是针对不同负载的电机来的，比如有的电机在低频时要求的转矩较大，可以通过提升电压的方法来提高输出转矩，但是电机的发热量加大，消耗的能量增加。

而有的电机在低负荷时所要的转矩较小，可通过降低电压的方法，这样可节能，同时降低电机电流，减少电机发热量。

所以其对应的伏频曲线就不一样，而负载有多种多样的，所以就有多条U/f控制曲线。

5.变频器在轻载起动时有时会出现过电流保护？变频调速系统总是从最低频率开始启动的，如果在开始启动时，电动机已经有一定转速的话，会引起过电流或过电压。

此时，有的变频器设置了启动前的直流制动功能，即过电流保护，以保证电动机在完全停住的状态下开始启动。

（负载很轻，却又过电流跳闸，这是变频调速所特有的现象。

在 V/F 控制模式下，存在着一个十分突出的问题：就是在运行过程中，电动机磁路系统的不稳定。

其基本原因在于：低频运行时，为了能带动较重的负载，常常需要进行转矩补偿（即提高 U/f 比，也叫转矩提升）。

导致电动机磁路的饱和程度随负载的轻重而变化。

这种由电动机磁路饱和引起的过电流跳闸，主要发生在低频、轻载的情况下。

解决方法：反复调整 U/f 比。

）6.将基本频率预置为45Hz和60Hz分别会出现什么情况？1.基本频率预置为50Hz 与380V对应的频率是50Hz，其基本U/f线比为U N/f BA=380/50=7.62.基本频率预置为60Hz 与380V对应的频率是60Hz，其基本U/f线比：U N/f BA=380/60=6.3与50Hz对应的电压只有316V。

3.比较：（1）在50Hz以下。

如不进行转矩补偿，则f BA=50Hz时的有效转矩较大。

如f BA=60Hz，则通过转矩补偿，有效转矩也可以达到和f BA=50Hz时接近的程度。

（2）在60Hz 及以上。

两种情况的有效转矩线基本相同。

（将变频器基本频率预置45HZ,电机在0到45HZ之间运行时候，转矩较将变频器基本频率预置50HZ时候相对增大，对电机一般影响不大，如果将变频器基本频率预置低于45HZ，会导致励磁过度，电机会发热过度，甚至烧毁电机。

将变频器基本频率预置60HZ时，会导致转矩相对变小，如果电机运行在50HZ,有时会拖不动额定负载，产生堵转情况。

但对于低于额定负载的设备在50HZ运行，则比较经济，因为输出电流会相对变小，相对比较节能。

）7.矢量控制的实质，无速度和有速度矢量控制区别及适用范围？矢量控制，最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性。

矢量控制原理是模仿直流电动机的控制原理，根据异步电动机的动态数学模型，利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制。

在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦，从而达到控制异步电动机转矩的目的，使异步电机得到接近他励直流电机的控制性能。

具体做法是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。

也就是利用检测的定子电压、电流等容易检测到的物理量进行速度估计以取代速度传感器。

无速度传感器的控制系统无需检测硬件，免去了速度传感器带来的种种麻烦，提高了系统的可靠性，降低了系统的成本；另一方面，使得系统的体积小、重量轻，而且减少了电机与控制器的连线，使得采用无速度传感器的异步电机的调速系统在工程中的应用更加广泛。

矢量控制的适用范围：1.用于一台变频器控制一台电动机的情况；2.电动机容量和变频器要求的配用电动机容量之间，最多相差一个档次；3.磁级数一般以2,4,6为宜；4.特殊电动机不能使用矢量控制功能。

如：力矩电动机，深槽电动机，双鼠笼电动机等。

8.电动机有效转矩的含义？低频运行和高频运行时有效转矩减小的原因？含义：电动机在某一转速下允许连续运行的最大转矩，称为有效转矩。

变频器调速低频时转矩减小的原因低频时电压补偿不足，电动机散热条件变差，可以通过变频器的设置提高低频电压的补偿值。

变频器调速高频时，输出电压也要升高，与频率成正比。

电动机输入电压升高，输出功率不变，电流当然减小了，转矩与电流成正比，所以转矩也减小了。

9.负载转矩的类型？生产机械的转速 n 与负载转矩 TL 之间的关系 n = f (TL ) 特性。

有恒转矩负载：特点是转矩大小恒定不变；恒功率负载：特点是负载功率大小恒定不变；通风机型负载：特点是转矩大小与转速的平方成正比。

生产机械的负载转矩类型：（1）恒转矩负载特性恒转矩负载特性，就是指负载转矩Tz与转速n无关的特性，即当转速变化时，负载转矩Tz保持常值。

（2）通风机负载特性通风机负载的转矩与转速大小有关，基本上与转速的平方成正比。

（3）恒功率负载特性10.电动机与负载之间设置减速器的作用？减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。

在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。

几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。

因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。

减速机的作用主要有：（1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。

（2）速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。

大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。

11.在电动机功率大于负载所需功率的情况下，为什么也会出现带不动负载是情形？输出力矩太小带不动负载（受启动转矩的限制，电动机在启动的过程中由于启动电流很大，会使电源压降过大，从而达不到正常电压，电动机的启动转矩就达不到额定值，因而无法得到额定的启动转矩，无法转动负载，这时就需要采取一定的启动措施，降低启动电流，维持电源电压，只不过启动时间要稍长，待电动机运转正常之后，这个问题就得以解决了。

）12.某提升机的电动机数据时：15KW,30.3A,1460r/min.实际最大运行电流为50A,现打算把工作功率提高到60Hz，行不行？可以二、变频器电路1.SPWM的实质是什么？SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法，PWM的全称是脉冲宽度调制，它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。

广泛地用于电动机调速和阀门控制，比如电动车电机调速就是使用这种方式。

SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。

在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排，当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大；反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也较小，而脉冲间的间隔则较大，如图1所示。

这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的谐波成分大为减小，故称为正弦波脉宽调制。

图1 SPWM的输出电压它的理论基础是采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

该法用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。

SPWM法广泛地用于直流交流逆变器等，比如高级一些的UPS 就是一个例子。

三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。

2.载波的作用载波或者载频（载波频率）是一个物理概念，其实就是一个特定频率的无线电波，单位Hz。

是被调制以传输信号的波形，一般为正弦波。

将原信号调制到其他频率上去，作用包括：1.减小传输中的噪声；2.频分复用，即同一之间同一信道传输多路信号而不混叠。

3.可传播更远距离，有利于接收。

3.交-直-交主电路的组成？包含输入部分，输出部分和控制部分。

输入部分，直流稳压电源的电路，包含整流器（整流），滤波（电容器），稳压（稳压管）以及中间会有部分变压（变压器）供控制电路使用。

输出部分只要是大功率的绝缘栅（一般大家叫IGBT）在控制电路配合下把输入部分输出的直流电在变成可控的交流，控制部分就是1：几组控制线路用来检测并个别控制系统运转时的直流电压，输出电流，机器工作的关键点工作温度等来判断机器工作状态是否正常。

2：控制输出部分的IGBT管开关动作交直交变频器的工作原理是借助微电子器件、电力电子器件和控制技术，先将工频电源经过二极管整流成直流电，再由电力电子器件把直流电逆变为频率可调的交流电源。

交直交变频器工作原理图如图2所示：图2 交直交变频器工作原理由图可知，变频器由主电路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制回路组成。