转差频率控制的变频调速
(完整word版)《交流调速系统》课后习题答案
《交流调速系统》课后习题答案第 5 章 闭环控制的异步电动机变压调速系统5-1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率m P 中，有一部分是与转差成正比的转差功率s P ，根据对s P 处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。
答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统 效率高低的标志。
从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类 。
1）转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速都属于这一类。
在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是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）。
可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。
2）转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，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，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。
无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成 有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。
3）转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，变极对数调速、变压变频调速属于此类。
其中变极对数 调速是有级的，应用场合有限。
只有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，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。
5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5kW ，频率为50Hz ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率为6.32kW ，定子铜损耗为341W ，转子铜损耗为237.5W ，铁心损耗为167.5W ，机械损耗为45W ，附加损耗为29W ，试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。
变频调速的控制方式
４）直接转矩控制（ＤＴＣ控制） 直接转矩控制是 把电动机和逆变器看成一个整体，采用空间电压矢 量分析方法在定子坐标系进行磁通、转矩计算，通 过跟踪型 ＰＷＭ 逆变器的开关状态直接控制转矩。因 此，无需对定子电流进行解耦，免去矢量变换的复
杂计算，控制结构简单。该技术在很大程度上弥补 了矢量控制的不足，并以新颖的控制思想，简洁明 了的系统结构，优良的动静态性能得到了迅速发展。 目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功 率交流传动上。
直接转矩控制它以测量电动机电流和直流电压 作为自适应电动机模型的输入。该模型每隔２５ μｓ 产生一组精确的转矩和磁通实际值，转矩比较器和 磁通比较器将转矩和磁通的实际值与转矩和磁通的 给定值进行比较获得最佳开关位置。由此可以看出 它是通过对转矩和磁通的测量，即刻调整逆变电路 的开关状态，进而调整电动机的转矩和磁通，以达 到精确控制的目的。
７）其他非智能控制方式 在实际应用中，还有 一些非智能控制方式在变频电源的控制中得以实现， 例如自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环 流控制、频率控制等。
２．智能控制方式 １）神经网络控制 神经网络控制方式应用在变 频电源的控制中，一般是用于比较复杂的系统控制， 这时对于系统的模型了解甚少，因此神经网络既要 完成系统辨识的功能，又要进行控制。而且神经网 络控制方式可以同时控制多个变频电源，因此神经 网络在多个变频电源级联时进行控制比较适合。但 是神经网络的层数太多或者算法过于复杂都会在具 体应用中带来不少实际困难。
课题五转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统设计
课程设计任务书电气与信息工程系自动化专业班题目转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统设计任务起止日期：2016 年 6 月 6 日～ 2016年6月17日学生姓名学号指导教师一、设计要求：设计一个转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统：系统包括速度设定、速度显示、速度测量、速度控制、正反转控制等，且根据交流异步电动机的容量采用由三相二极管整流桥、电容滤波、基于全控型开关器件 IGBT 或 MOSFET 的三相 PWM 逆变桥构成的主电路给异步电动机供电。
已知：（1）异步电动机：额定容量 PN =3KW ，额定电压 UN =380V ，额定电流 IN =6.9A ，额定转速为 nN =1400 r/min，额定频率 fN =50Hz ，定子绕组 Y 联接。
由实验测得定子电阻 Rs =Ω，转子电阻 Rr =Ω，定子自感 Ls =，转子自感 L r = ，定、转子互感 L m =，转子参数已折算到定子侧，系统转动惯量J =0.1284kg.m2。
（2）变频电源主要技术指标：1）输入电压额定值：三相、380VAC 、50Hz，2）效率： 80%以上，3）额定输出容量： 4KVA 或 250VA ，4）额定输出电压：三相、380VAC ，5）输出频率： 5~400Hz，6）控制方式：转速闭环转差频率控制方式，SPWM 或 SVPWM 脉冲产生方式。
二、设计任务：1、绘出异步电动机T 型等效电路和简化等效电路；2、求额定运行时的转差率、定子额定电流和额定定子转矩；3、定子电压和频率均为额定值时，求空载时的额定电流；4、定子电压和频率均为额定值时，求临界转差率和临界转矩，绘出异步电动机的机械特性；5、完成系统电气原理图的设计三、设计说明书的格式要求：1、绪论a. 设计的目的和意义。
b. 设计要求。
c. 设计对象及有关数据。
2、系统结构方案的选择：3、系统结构及性能分析4、主回路的选择。
5、触发器的设计和同步相位的配合： a. 触发电路的设计与选择。
变频器的六大调速方法
电动机知识变频器的六大调速方法1.变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、[1]方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。
其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。
本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
变频调速分为基频以下调速和基频以上调速，基频以下调速属于恒转矩调速方式，基频以上调速属于恒功率调速方式。
2.串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。
本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
变频器调速原理及调速方法3.绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。
改变转差率的调速方法
改变转差率（Slip）的调速方法通常是针对感应电动机的调速。
感应电动机的转差率可以通过改变电动机的输入电压、频率或者转矩来实现调速。
以下是常见的几种调速方法：
1. 调节输入电压：通过改变感应电动机的输入电压来实现调速。
降低电压会导致电动机的转速下降，增加电压则会提高电动机的转速。
这种方法简单直接，但需要考虑电动机的额定电压范围，以免损坏电动机。
2. 调节输入频率：通过改变感应电动机的输入频率来实现调速。
通常情况下，随着输入频率的增加，电动机的转速也会增加。
在一些特殊的调速系统中，可采用变频器来实现频率调节，从而实现电动机的调速。
3. 转矩控制：通过控制电动机的输出转矩来实现调速。
当负载增大时，降低电动机的输出转矩可以使其保持稳定的转速。
这通常通过某些专门的控制系统来实现。
4. 级联控制：将多个电动机连接在一起，通过主从电动机之间的协调工作来调整主电动机的转速，从而实现调速。
这些方法可以单独应用，也可以结合使用，具体选用哪种调速方法取
决于具体的应用场景和要求。
在实际应用中，还需要考虑到电动机的类型、控制系统的性能和成本等因素。
电机拖动自动控制课后答案
第三章习题与答案1．双闭环调速系统在突加给定的起动过程中，转速调节器为什么能迅速达到限幅值，其限幅值是如何整定的？电流调节器是否应达到限幅值，其限幅值是如何整定的？双闭环调速系统在突加给定时，由于电机的机械惯性，转速为零，使转速反馈电压fn U 为零，这时加在转速调节器输入端的偏差电压n U ∆很大，而转速调节器的积分时间常数较小，所以转速调节器的输出能迅速达到限幅值，其限幅值按所要限制的最大电流值来整定，dm gi I U β=。
电流调节器不应达到限幅值，否则将失去调节作用，其限幅值应大于最大的输出控制电压，s fz gdm e K km K R I n C U U +=>。
2．双闭环调速系统对电网及负载扰动，其调节过程的特点是什么？对电网电压的扰动无需等到电机转速发生变化，只要电枢回路电流发生变化时，由电流调节器调节即可，有效减小电机转速的变化。
负载扰动要电机的转速发生变化后，由转速调节器来调节。
3－1开环系统额定静态速降是由什么因素决定的？ 开环系统的静态速降为e d C RI n =∆其中e C 为电机所固有的常数，因此开环系统额定静态速降主要由电机的额定电流、电枢回路总电阻决定。
3．转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是什么？转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是闭环系统的自动调节作用。
在开环系统中，当负载电流增大时，电枢电流Id 在电阻R 上的压降也增大，转速就要降下来。
现在引入了转速负反馈，转速稍有降落，反馈电压Un 就感觉出来了。
因给定电压Un*不变。
因此加到触发器上的控制电压Uc=Kp(Un*-Un)便会自动增加了，它可使晶闸管整流电压Ud0增加，电动机转速便相应回升。
由于电枢电压的增量ΔUd0，补偿ΔIdR 压降，就使转速基本维持不变。
4．有一V －M 调速系统，已知电动机的电势系数Ce ＝1.27(v/rpm)，IN ＝15A ，nN ＝150转／分，电枢回路总电阻R ＝3Ω，晶闸管整流装置的放大倍数Ks ＝30，要求调速范围D ＝20，S ＝10％，（1）计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。
变频调速的主要优缺点
变频调速的主要优缺点一、变频调速的主要优点是：1.可实现平滑的无级调速，且调速精度高，转速（频率）分辩率高。
2.调速效率高。
变频调速的特点是在频率变化后，电动机仍在该频率的同步转速附近运行，基本上保持额定转差率，转差损失不增加。
变频调速时的损失，只是在变频装置中产生的变流损失，以及由于高次谐波的影响，使电动机的损耗有所增加，相应效率有所下降。
所以变频调速是一种高效调速方式。
3.调速范围宽，一般可达 10 ∶ 1 （ 50 ～ 5Hz ）或 20 ∶ 1 （ 50 ～2.5Hz ）。
并在整个调速范围内均具有较高的调速装置效率η V 。
所以变频调速方式适用于调速范围宽，且经常处于低转速状态下运行的负载。
4.功率因数高，可以降低变压器和输电线路的容量，减少线损，节省投资。
或在同样的电源容量下，可以多装风机或水泵负载。
5.变频装置故障时可以退出运行，改由电网直接供电（工频旁路）。
这对于泵或风机的安全经济运行是很有利的。
如万一变频装置发生故障，就退出运行，不影响泵与风机的继续运行；又如在接近额定频率（ 50Hz ）范围工作时，由变频装置调速的经济性并不高，变频装置可退出运行，由电网直接供电，改用节流等常规的调节方式。
6.变频装置可以兼作软起动设备，通过变频器可将电动机从零速起动连续平滑加速直致全速运行。
变频软起动是目前最好的软起动方式，变频器是目前最好的软起动设备。
二、变频调速的主要缺点是：1.目前，变频调速技术在高压大容量传动中推广应用的主要问题有两个：一个是我国发电厂辅机电动机供电电压高（ 3 ～10KV ），而功率开关器件耐压水平不够，造成电压匹配上的问题；二是高压大功率变频调速装置技术含量高、难度大，因而投入也高，而一般风机水泵节能改造都要求低投入，高回报，从而造成经济效益上的问题。
这两个问题是它应用于风机水泵调速节能的主要障碍。
2.因电流型变频器输出电流的波形和电压型变频器输出电压的波形均为非正弦波形而产生的高次谐波，对电动机和供电电源会产生种种不良影响。
变频调速原理
异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。
作为高能耗设备，其输出功率不能随负荷按比例变化，大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节，而电动机消耗的能量变化不大，从而造成很大的能量损耗。
近年来，随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛，使用变频器对电动机电源进行技术改造成为各企业节能降耗、提高效率的重要手段。
1 变频调速原理n＝60 f(1－s)/p (1)式中n———异步电动机的转速；f———异步电动机的频率；s———电动机转差率；p———电动机极对数。
由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。
变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。
变频器主要采用交—直—交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
2 谐波抑制变频器使用的突出问题就是谐波干扰，当变频器工作时，输出电流的谐波电流会对电源造成干扰。
虽然各变频器厂家对变频器谐波的治理均采取了措施且基本达到国家标准要求，但谐波仍然是变频器选型和使用中最需要关注的问题。
变频器的输出电压中含有除基波以外的其他谐波。
较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。
由于变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较陡的脉冲波，其谐波分量较大。
为了消除谐波，主要采用以下对策：a.增加变频器供电电源内阻抗通常情况下，电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。
202211电力拖动自动控制系统作业及答案
电力拖动自动控制系统作业19题1.电力牵引设备上最先进的可控直流电源是_直流斩波器或脉宽调制变换器__。
2.SPWM控制技术包括___和___两种方式。
单极性控制/双极性控制3.交流异步电动机采用调压调速,从高速变到低速,其转差功率( )。
B全部以热能的形式消耗掉了4.异步电动机串级调速系统中,串级调速装置的容量( )。
A随调速范围的增大而增大5.在恒压频比控制的变频调速系统中,在基频以下变频调速时进行定子电压补偿,其目的是( )。
C维持气隙磁通恒定6.转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制( )。
C电机的气隙磁通7.转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是( )。
BPI8.在微机数字控制系统的故障保护中断服务子程序中,工作程序正确的是( )。
C封锁PWM输出——分析判断故障——显示故障原因并报警——系统复位9.一般的间接变频器中,逆变器起( )作用。
B调频10.带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
( )正确答案错误11.电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk的大小并非仅取决于速度定Ug* 的大小。
( )正确答案正确12.双闭环调速系统在起动过程中,速度调节器总是处于饱和状态。
( )正确答案错误13.逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
( )正确答案错误14.可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向(正或反)由驱动脉冲的宽窄决定。
( )正确答案正确15.异步电动机串级调速机械特性的特征是什么?正确答案1)在串级调速时,理想空载转速与同步转速是不同的。
当改变逆变角时,理想空载转差率和理想空载转速都相应改变;在不同的角下,异步电动机串级调速时的机械特性是近似平行的。
2)异步电动机串级调速时的机械特性比其固有特性要软得多。
3)串级调速时的最大电磁转矩比电动机在正常接线时的最大转矩有明显的降低。
16.交流异步电动机数学模型具有哪些性质?正确答案交流异步电动机数学模型具有高阶、非线性、强耦合、多变量的性质。
运动控制—期末复习部分简答题
●1.简述异步电动机双馈调速的五种工况。
答：①电机在次同步转速下作电动运行。
从定子侧输入功率，轴上输出机械功率，而转速功率在扣除转子消耗后从转子侧馈送到电网，由于电机在低于同步转速下工作，故称为次同步转速的电动运行；②电机在反转时作倒拉制动运行。
在反相附加电动势与位能负载外力的作用下，可以使电机进入倒拉制动运行状态；③电机在超同步转速下作回馈制动运行。
进入这种运行状态的必要条件是有位能性机械外力作用在电机轴上，并使电机能在超过其同步转速n1的情况下运行；④电机在超同步转速下作电动运行。
绕线转子异步电机在转子中串入附加电动势后可以再超同步转速下作电动运行，并可使输出超过其额定功率，这一特殊工况正是有定，转子双馈的条件形成的；⑤电机在次同步转速下作回馈制动运行。
为了提高生产率，很多工作机械希望其电力拖动装置能缩短加速和停车的时间，因此必须是运行在低于同步转速电动状态的电机切换到制动状态下工作。
●2.简述转速反馈闭环调速系统的三个基本特征答：①只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的；②反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定，扰动性能是反馈控制系统最突出特征之一；③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
●3.简述双闭环直流调速系统启动过程的三个阶段和三个特点：答：⑴三个阶段：第一阶段（0~t1)是电流上升阶段；第二阶段(t1~t2)是横流升速阶段；第三阶段（t2以后）是转速调节阶段。
⑵三个特点：①饱和非线性控制。
随着ASR的饱和与不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态，在不同情况下表现未不同结构的线性系统，只能采用分段线性化得方法来分析，不能简单的用线性控制理论来分析整个起动过程，也不能简单的用线性控制理论来笼统的设计这样的控制系统；②转速超调。
当转速调节器ASR采用PI调节器时，转速必然有超调；③准时间最优控制。
●4.简述双闭环直流调速系统中转速调节器和电流调节器的作用。
答：⑴转速调节器的作用①转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快的跟随给定电压Un*变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差；②对负载变化起抗扰作用；③其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。
17春西交《电力拖动自动控制系统》在线作业答案
17春西交《电力拖动自动控制系统》在线作业答案1.在转速、电流双闭环调速系统中，电动机允许的过载能力对电流Idm的设计影响最大。
2.在恒压频比控制的变频调速系统中，在基频以下变频调速时进行定子电压补偿，其目的是维持气隙磁通恒定。
3.异步电动机矢量控制系统的受定子电阻Rs参数影响最大。
4.异步电动机VVVF调速系统的机械特性最好的是恒转子磁通控制。
5.无静差调速系统的PI调节器中P部分的作用是加快动态响应。
6.α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程主要阶段是它组逆变阶段。
7.在伯德图上，截止频率越高，则系统的快速性越好。
8.交流异步电动机采用调压调速，从高速变到低速，其转差功率全部以热能的形式消耗掉了。
9.在转速、电流双闭环调速系统带额定负载启动过程中，转速n达到峰值时，电枢电流值为Id=XXX。
10.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n>n1，输出功率高于输入功率。
11.在三相桥式反并联可逆调速电路和三相零式反并联可逆调速电路中，为了限制环流，需要配置环流电抗器。
其中三相桥式反并联可逆调速电路需要配置4个环流电抗器，而三相零式反并联可逆调速电路需要配置2个环流电抗器。
因此，正确答案为D。
12.在逻辑控制无环流可逆系统中，不能作为逻辑控制环节输入信号的是转速给定信号。
因此，正确答案为C。
13.准PI调节器的目的是抑制运算放大器零点漂移。
因此，正确答案为C。
14.在α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程中，本组逆变阶段的能量流向为平波电抗器到电网。
因此，正确答案为C。
15.与矢量控制相比，直接转矩控制的控制结构简单。
因此，正确答案为D。
16.在笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速，恒Er/w1控制方式控制性能最好。
因此，正确答案为C。
17.在带有比例调节器的单闭环直流调速系统中，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为零。
变频器的六大调速方法
电动机知识变频器的六大调速方法1.变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、[1]方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。
其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。
本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
变频调速分为基频以下调速和基频以上调速，基频以下调速属于恒转矩调速方式，基频以上调速属于恒功率调速方式。
2.串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。
本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
变频器调速原理及调速方法3.绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。
电力拖动自动控制系统本科
电力拖动自动控制系统一、单选(50分)1、异步电动机串级调速系统中,串级调速装置的容量()。
A随调速范围的增大而增大B、随调速范围的增大而减小C、与调速范围无关D、与调速范围有关,但关系不确定正确答案:A2、在恒压频比控制的变频调速系统中,在基频以下变频调速时进行定子电压补偿,其目的是()A维持转速恒定B、维持定子全磁通恒定C、维持气隙磁通恒定D、维持转子全磁通恒定正确答案:C3、在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是()。
A.故障保护B.PWM生成C、电流调节D、转速调节正确答案:A4.下列异步电动机调速方法属于转差功率馈送型的调速系统是()。
A.降电压调速B.串级调速C、变极调速D.变压变频调速正确答案:D5、转速PID调节器的双闭环系统与转速PI调节器的双闭环系统相比()。
A抗负载干扰能力弱B、动态速降增大C、恢复时间延长D、抗电网电压扰动能力增强正确答案:C6、自动控制系统一般由被控制对象和()组成A输入指令B、控制装置C、辅助设备正确答案:B7、增加直流自动调速系统的调速范围最有效的方法是()A减小电动机转速降B、提高电枢电流C、增加电动机电枢电压正确答案:A8、转速负反馈有静差调速系统中,当负载增加以后,转速要下降,系统自动调速以后,可以使电动机的转速()。
A等于原来的转速B、低于原来的转速C、高于原来的转速D.以恒转速旋转正确答案:B9、转速电流双闭环调速系统,在系统过载或堵转时,转速调节器处于()A饱和状态B.调节状态C.截止状态正确答案:A10、调速系统在调试过程中,保护环节的动作电流应调节成()。
A、熔断器额定电流大于过电流继电器动作电流大于堵转电流B、堵转电流大于过电流继电器电流大于熔断器额定电流C、堵转电流等于熔断器额定电流正确答案:A11、晶闸管低同步串级调速系统是通过改变()进行调速。
A转子回路的串接电阻B、转子整流器的导通角C、有源逆变器的触发超前角正确答案:C12、带有比例积分调节器的单闭环直流调速系统,如果转速的反馈值与给定值相等,则调节器的输出为(A、零B、大于零的定值C、小于零的定值D、保持原先的值不变正确答案:A13、无静差调速系统的P调节器中P部份的作用是()A.消除稳态误差B.不能消除稳态误差也不能加快动态响应C、既消除稳态误差又加快动态响应D、加快动态响应正确答案:C14、采用旋转编码器的数字测速方法不包括()A、M法B、T法C、M/T法D、F法正确答案:B15、在三相桥式反并联可逆调速电路和三相零式反并联可逆调速电路中,为了限制环流,需要配置环流电抗器的数量分别是()。
变频1~6章习题全解
1-1交流异步电动机的变频调速方式与其他调速方式相比有什么优势？可以从低速到高速都保持很小的转差率，效率高，并且可以通过连续改变供电频率，实现无极调速，调速范围大，精度高，是一种较理想的调速方法，所以这是现在交流异步电动机的最常用的调速方式。
1-2什么是交流异步电动机的恒压频率比控制方式？什么是恒电动势频率比控制方式？各具有什么特点？改变定子绕组供电电源频率f1(1为下脚标，下面类同）进行变频调速时，同时协调地改变定子绕组的供电电压U1，使电压和频率比为常数，这就是变频调速中的恒压频率比控制方式，简称V/f 控制；在改变定子绕组供电电源频率f1进行变频调速时，若要维持磁通Φ1恒定，必须同时协调地改变定子绕组的感应电动势E1，使电动势和频率比为常数，这就是变频调速中的恒电动势频率比控制方式。
特点母鸡呀！1-3为什么采用V/f 控制方式时，低频时要采用电压补偿？V/f 控制的主要问题是低频工作时的输出转矩下降过大，这时若要维持每极气隙中主磁通量的恒定，定子绕组的漏阻抗上的压降不能再忽略，需要人为地把电压U1适当调高，近似地补偿定子绕组漏阻抗上的压降，因此现代变频器中均设置有相应的转矩提升功能或称为电压补偿功能。
1-4变频调速运行时，交流异步电动机的机械特性有什么特点？基频以下变频调速：交流电动机采用恒压频率比控制方式时，随着定子供电电压频率的降低，其机械特性是在额定频率下机械特性的一簇平行曲线，其最大转矩随频率的降低而减小。
基频以上变频调速：随着供电频率的升高，最大转矩随之减小。
由于同步转速随频率升高，电磁功率基本保持不变，机械特性随之上移，与他励直流电动机弱磁升速相似。
1-5生产机械的负载特性包括哪些类型，各有什么特点？包括：恒转矩负载、平方降转矩负载和恒功率负载。
恒转矩负载基本特点：负载转矩T L =常数；负载功率P L =n ∝kw 9550n T L ）（ 平方降转矩负载基本特点：负载转矩T L =k T n 2；负载功率P L =P k 9550n T L n 3 恒功率负载基本特点：;负载功率P L =常数；负载转矩T L =n 1∝n 9550P L 1-6负载特性包含什么特性，分别指的是哪些物理量之间的关系？包括：负载机械特性和负载功率特性。
变频调速基本原理及控制原理
变频调速基本原理及控制原理1.基本原理：目前使用较多的是“交—直—交”变频，原理如图1所示，将50Hz交流整流为直流电Ud，再由三相逆变器将直流逆变为频率可调的三相交流供给鼠笼电机实现变频调速。
2.控制原理：变频调速装置主电路(见图2)由空气开关QF1，交流接触器KM1和变频器VF组成，由安装在配电柜面板上的转换开关SA，复位开关SB；或安装在现场防爆操作柱上启动按钮SB 和停止按钮SB2控制VF的运行：(1)启动VF时必须先合上QF1和QF2，使SA置于启动位置，KM1便带动电触点闭合，来电显示灯HL2亮；此时按下SB，也可以按下现场SB1使KA1带电触点闭合，VF投入运行同时运行指示灯HL3亮。
(2)需要停止VF时，按下SB2使KA1失电，VF停止运行，此时HL3灭；置SA于停止位置，KM1断开同时HL1亮表示停机。
(3)如果在运行过程中VF有故障FLA、FLC端口将短接，KA2带电，KM带电其触点断开，同时故障指示灯HL3亮并报警。
由于工艺条件复杂，实际运行过程中有多方面不确定因素，为安全其见，每台变频器均加有一旁路接触器KM2；如果KM1或VF发生故障时保证电机仍能变频运行。
变频调速实行闭环负反馈自动控制即由仪表装置供给变频器1V和CC端口4～20MA电信号，靠信号大小改变来控制VF频率高低变化达到调节电动机转速和输出功率的目的，使泵流量和实际工艺需求最佳匹配，实现仪表电气联合自动控制体系。
二、实际运用分析1.变频调速实行工艺过程控制，由于生产流程和工艺条件的复杂性；不通过实践有些问题不被人们认识，只有通过实践才能找出解决这此问题方法和途径。
在闭环控制回路中，变频器作用类似风开式调节阀，对于实用风关式调节阀控制回路需在变频器上设定最低下降频率，当仪表装置故障时变频器输出最低频率，保证电机运转，维持工艺流程最低安全量，不至于生产中断。
变频器下限频率设定必须通过实际测试，不能随意变动。
就拿P6101A 脱丙烷塔进料泵来说，当时调试时当仪表信号4AM时，变频器输出频率10Hz，此时根本达不到工艺需要流量，通过仪表、电气专业人员多测试设定4MA信号输出23Hz能达到最低安全量，故23Hz 便没定为法定下限参数，这样既可保证工艺安全运行又有27Hz的频率调节范围。
西门子变频器对电动机的四种控制方式
西门子变频器对电动机的四种控制方式西门子变频器对电动机的控制方式有四种，分别是：转差频率控制、U/f恒定控制、直接转矩控制、矢量控制。
1、转差频率控制转差频率是施加于电动机的交流电源频率与电动机速度的差频率。
根据异步电动机稳定数学模型可知，当频率一定时，异步电动机的电磁转矩正比于转差率，机械特性为直线。
转差频率控制就是通过控制转差频率来控制转矩和电流。
转差频率控制需要检出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的给定频率。
与U/f控制相比，其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。
另外，它有速度调节器，利用速度反馈构成闭环控制，速度的静态误差小。
然而要达到自动控制系统稳态控制，还达不到良好的动态性能。
2、U/f恒定控制U/f控制是在改变电动机电源频率的同时改变电动机电源的电压，使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率，功率因数不下降。
因为是控制电压(Voltage)与频率(Frequency)之比，称为U/f控制。
恒定U/f控制存在的主要问题是低速性能较差，转速极低时，电磁转矩无法克服较大的静摩擦力，不能恰当的调整电动机的转矩补偿和适应负载转矩的变化;其次是无法准确的控制电动机的实际转速。
由于恒U/f变频器是转速开环控制，由异步电动机的机械特性图可知，设定值为定子频率也就是理想空载转速，而电动机的实际转速由转差率所决定，所以U/f恒定控制方式存在的稳定误差不能控制，故无法准确控制电动机的实际转速。
3、直接转矩控制直接转矩控制在很大程度上解决了矢量控制的不足，它不是通过控制电流，磁链等量间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。
转矩控制的优越性在于:转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息，控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好;所引入的定子磁链观测器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便的实现无速度传感器，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。
变频调速技术概述
• 牢固的EMC（电磁兼容性）设计；
• 控制信号的快速响应；
控制功能
• 线性v/f控制，并带有增强电机动态响应和 控制特性的磁通电流控制（FCC），多点 v/f控制； • 内置PID控制器； • 快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸； • 具有15个固定频率，4个跳转频率，可编 程； • 集成RS485通讯接口，可选PROFIBUSDP通讯模块；
自动节能运行功能 瞬时停电重启动 电网电压自动稳压，保持输出稳定 操作面板标准内置可调电位器，面板可观测输入
功率
智能输入/输出端子可分配多种功能 内置PID功能及3线运行功能
日立 SJ100系列变频器
• 矢量型变频（0.2KW-7.5KW） 结构紧凑，体积小 ISPM专利技术，集成了驱动电机的功率器件和控 制电路元件 抗电磁干扰能力强 速度调节旋钮标准内置 电机参数自整定，具有两套电机参数 200%起动力矩 电网电压自动稳压，保持输出稳定 瞬时失电重起动
常见品牌简介
港澳台地区的品牌有普传、台安、台达、东元、 正频、宁茂、九德松益、爱德利等；国产的品牌有 康沃、安邦信、惠丰、森兰、阿尔法、时代、格立 特、海利、佳灵、富凌、英威腾等。欧美国家的产 品以性能先进、适应环境性强而著称；日本产品则 以外形小巧、功能多而闻名；港澳台地区的产品以 符合国情、功能简单实用而流行；国产变频器则以 大众化、功能简单、专用、价格低的优势而获得广 泛应用。
• 在电源消失或故障时具有"自动再起动"功能； • 灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的 平滑特性； • 快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸； • 具有3个固定频率，1个跳转频率，且可编程；
保护功能
· 过载能力为150％额定负载电流，持
变频调速的基本原理
变频器多段速度控制1．变频调速的原理异步电机的转速n可以表示为式中，n2为同步转速，Δn1为转差损失的转速，p为磁极对数，s为转差率，f为电源的频率。
可见，改变电源频率就可以改变同步转速和电机转速。
频率的下降会导致磁通的增加，造成磁路饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热。
显然这是不允许的。
为此，要在降频的同时还要降压。
这就要求频率与电压协调控制。
此外，在许多场合，为了保持在调速时，电动机产生最大转矩不变，亦需要维持磁通不变，这亦由频率和电压协调控制来实现，故称为可变频率可变电压调速（VVVF），简称变频调速。
实现变频调速的装置称为变频器。
变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器（MCU／DSP）等部分组成。
首先将单相或三相交流电源通过整流器并经电容滤波后，形成幅值基本固定的直流电压加在逆变器上，利用逆变器功率元件的通断控制，使逆变器输出端获得一定形状的矩形脉冲波形。
在这里，通过改变矩形脉冲的宽度控制其电压幅值；通过改变调制周期控制其输出频率，从而在逆变器上同时进行输出电压和频率的控制，而满足变频调速对U/f协调控制的要求。
PWM的优点是能消除或抑制低次谐波，使负载电机在近似正弦波的交变电压下运行，转矩脉冲小，调速范围宽。
2．电机调速的分类按变换的环节分类（1）交-直-交变频器，则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，是目前广泛应用的通用型变频器。
（2）可分为交-交变频器，即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，又称直接式变频器按直流电源性质分类（1）电压型变频器电压型变频器特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平稳，直流电源内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器，常选用于负载电压变化较大的场合。
（2）电流型变频器电流型变频器特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流源型变频器（电流型）。
变频器的调速方法
变频器的调速方法变频器是一种能够改变电机转速的设备，它可以通过调节电机的电压和频率来实现不同转速的控制。
在工业生产中，变频器的广泛应用使得电机的运行更加灵活和高效。
本文将介绍几种常见的变频器调速方法。
一、电压/频率控制调速方法电压/频率控制是最常见的变频器调速方法之一、根据电动机的特性，电机的转速与电压和频率成正比。
通过控制变频器的输出电压和频率，可以实现对电机转速的精确控制。
在调节电压/频率变化的过程中，需要考虑电机的负载、电磁兼容性等因素。
二、矢量控制调速方法矢量控制是一种高性能的变频器调速方法。
它采用了感应电机的电流/磁场定向控制原理，通过测量电机的转子位置和电流反馈信号，计算出电机的电磁矢量，进而控制电机的转速。
矢量控制具有较高的响应速度和较好的转矩控制能力，适用于对转速和转矩精度要求较高的应用场景。
三、闭环控制调速方法闭环控制调速是一种采用反馈控制方式的变频器调速方法。
它通过测量电机输出端的转速信号，与设定的转速进行比较，计算出误差信号，然后通过控制变频器的输出进行补偿，使得电机的转速能够稳定在设定值附近。
闭环控制调速方法能够更精确地控制电机的转速，适用于对转速精度要求较高的应用场景。
四、多点控制调速方法多点控制调速是一种能够实现多个转速设定的变频器调速方法。
通过对变频器进行编程设置，可以实现电机在不同工况下的转速切换。
这种调速方法适用于需要频繁改变转速的应用场景，能够优化电机的运行效率和能耗。
五、过热保护调速方法过热保护调速是一种通过监测电机的温度信号以保护电机的调速方法。
在电机运行过程中，如果温度超过设定的阈值，则会触发保护措施，如降低电机的转速或直接停机。
这种调速方法能够有效保护电机，延长其使用寿命，并防止因过热而导致的事故发生。
综上所述，变频器具有多种调速方法，可以根据不同的应用场景选取合适的调速方式。
通过合理配置和运用变频器的调速功能，可以提高电机的运行效率、降低能耗，实现对电机转速的精确控制，进而提高生产效率和质量。