变频器原理及应用第8章习题解答

第8章 习题解答

1. 什么是V ／f 控制？变频器在变频时为什么还要变压？

答：V ／f 控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压，通常是使V ／f 为常数，变频器在变频时还要变压是为了使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的转矩、效率、功率因数不下降。

2.说明恒V ／f 控制的原理。

答：E 1为每相定子绕组的反电动势，它是定子绕组切割旋转磁场而产生的，其有效值计算如下：

M N N k f E Φ=111144.4

由于4.44k N1N 1均为常数，所以定子绕组的反电势E 1可用下式表示：

M f E Φ∝11

在额定频率时即f 1=f N 时，可以忽略△U ，可得到：

U 1 ≈ E 1

因此进而得到： U 1 ≈ E 1∝f 1ΦM

此时若U 1没有变化，则E 1也可认为基本不变。如果这时从额定频率f N 向下调节频率，必将使ΦM 增加，即f 1↓→ΦM ↑。

由于额定工作时电动机的磁通已接近饱和，ΦM 增加将会使电动机的铁心出现深度饱和，这将使励磁电流急剧升高，导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加，使电动机工作不正常。可见，在变频调速时单纯调节频率是行不通的。

为了达到下调频率时，磁通ΦM 不变，可以让

=1

1f E 常数 有U 1 ≈ E 1，即可写为：

=1

1f U 常数 因此，在额定频率以下，即f 1＜f N 调频时，同时下调加在定子绕组上的电压，即恒V ／f 控制。

3.什么是转矩补偿？

答：转矩提升是指通过提高V ／f 比来补偿f x 下调时引起的T Kx 下降。即通过提高U x (k u ＞k f )使得转矩T Kx 提升

4.转矩补偿过分会出现什么情况？

答：如果变频时的V ／f 比选择不当，使得电压补偿过多，即U x 提升过多，E x 在U x 中占的比例会相对减小(E x ／U x 减小)，其结果是使磁通ΦM 增大，从而达到新的平衡。

即： ↑→↑→Φ↑→↑→↓→↑↑→x

x x M x x x U E E I I U E U 01 由于ΦM 的增大会引起电动机铁心饱和，而铁心饱和会导致励磁电流的波形畸变，产生很大的峰值电流。补偿越过分，电动机铁心饱和越厉害，励磁电流的峰值越大，严重时可能会引起变频器因过电流而跳闸。

5.为什么变频器总是给出多条V ／f 控制曲线供用户选择？

答：给出多条V ／f 控制曲线供选择，是由于具体的补偿量的计算非常复杂，因此在实际操作中，常用实验的办法来选择V ／f 曲线。

6.V ／f 控制曲线分为哪些种类，分别适用于何种类型的负载？

答：V ／f 控制曲线的种类：1) 基本V ／f 控制曲线，用于低起动转矩负载； 2) 转矩补偿的V ／f 曲线，适用于低速时需要较大转矩的负载；3) 负补偿的V ／f 曲线，主要适用于风机、泵类的平方率负载；4)V ／f 比分段的补偿线，这种补偿线主要适合负载转矩与转速大致成比例的负载。

7.选择V ／f 控制曲线常用的操作方法分为哪几步？

答：选择V ／f 控制曲线常用的操作有下面几个步骤：

1) 将拖动系统连接好，带上最重的负载。

2) 根据所带负载的性质，选择一个较小的V ／f 曲线，在低速时观察电动机的运行情况，如果此时电动机的带负载能力达不到要求，需将V ／f 曲线提高一档。依此类推，直到电动机在低速时的带负载能力达到拖动系统的要求。

3) 如果负载经常变化，在2)中选择的V ／f 曲线，还需要在轻载和空载状态下进行检验。方法是：将拖动系统带以最轻的负载或空载，在低速下运行，观察定子电流I 1的大小，如果I 1过大，或者变频器跳闸，说明原来选择的V ／f 曲线过大，补偿过分，需要适当调低V ／f 曲线。

8.什么是转差频率控制？说明其控制原理。

答：转差频率控制就是检测出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电机速度对应的频率与转差频率之和作为变频器的给定输出频率。

9.转差频率控制与V／f控制相比，有什么优点？

答：由于通过控制转差频率来控制转矩和电流，与V／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，利用速度反馈进行速度闭环控制，速度的静态误差小，适用于自动控制系统。

10.矢量控制的理念是什么？矢量控制经过哪几种变换？

答：矢量控制是通过控制变频器输出电流的大小、频率及相位，用以维持电动机内部的磁通为设定值，产生所需的转矩。变频器的控制器输出直流电流i M*和i T*，其中i M*是励磁电流分量，i T*是转矩电流分量。它们都是由变频器的给定信号分解而成的(*表示变频中的控制信号)。经过直／交变换，将i M*和i T*变换成两相交流信号iα*和iβ*，再经2／3变换得到三相交流控制信号i A*、i B*、i C*去控制三相逆变器。

11.矢量控制有什么优越性？使用矢量控制时有哪些具体要求？

答：矢量控制系统的优点：1）动态的高速响应；2）低频转矩增大；3）控制灵活。

使用矢量控制对变频器和电动机有如下要求：

1) 一台变频器只能带一台电动机。

2) 电动机的极数要按说明书的要求，一般以4极电动机为最佳。

3) 电动机容量与变频器的容量相当，最多差一个等级。如：根据变频器的容量应选配1lkW的电动机，使用矢量控制时，电动机的容量可是1lkW或7.5kW，再小就不行了。

4) 变频器与电动机间的连接线不能过长，一般应在30m以内。如果超过30m，需要在连接好电缆后，进行离线自动调整，以重新测定电动机的相关参数。