变频器原理与应用习题

1.功率二极管的主要参数、选型原则。P9

主要参数：1.额定正向平均电流I F 2.反向重复峰值电压U RRM 3.正向平均电压U F

选用原则：1.选择额定正向平均电流I F的原则I F=（1.5~2）I DM/1.57 2.选择反向重复峰值电压U RRM的原则U RRM=(2~3) U DM

2.IGBT的主要参数及含义。P26

1.集电极-发射极击穿电压U CES这个电压值是厂家根据器件的雪崩击穿电压而规定的，是栅极-发射极短路时IGBT所能承受的电压值，即U CES值小于等于雪崩击穿电压。

2.栅极-发射极击穿电压U GES U GES就是栅极控制信号的额定电压值。

3.集电极额定最大直流电流I C该值给出了IGBT在到同时能流过管子的持续最大电流。

4.集电极-发射极间的饱和压降U CE该值给出了IGBT在正常饱和导通时集电极-发射极之间的电压降。

5.开关频率开关频率是以东同事间t on、下降时间t f、和关断时间t off给出的。

3.晶闸管对触发电路的要求及触发电路的分类。P13

要求：1.触发脉冲应具有足够的功率和一定的宽度。2.触发脉冲与主电路电源电压必须同步。3.触发脉冲的移相范围应满足变流装置提出的要求。

分类：依控制方式可分为相控式触发电路、斩控式触发电路；依控制信号性质可分为模拟式触发电路、数字式触发电路；依同步电压形成可分为正弦波同步触发电路、锯齿波同步触发电路。

4.IPM的主要特点是什么（主要组成部分及作用）？P30

IPM内含驱动电路，可以按最佳的IGBT驱动条件进行设定；IPM内含过电流保护、短路保护、使检测功耗小、灵敏、准确；IPM内含欠电压保护，当控制电源电压小于规定值时进行保护；IPM内含过热保护，可以防止IGBT和续流二极管过热，在IGBT内部的绝缘基板上设有温度检测元件，结温过高时即输出报警信号，该信号送给变频器的单片机，使系统显示故障信息并停止工作。IPM还内含制动电路，在外电路规定端子上接制动电阻，即可实现制动。

5.画出交-直-交变频器的主电路框图，并简要说明各部分的作用。P33

6.画出制动电路的原理图，并说明其工作原理。P37

7.变频器中PAM与PWM的含义、基本特点。P40

PAM脉幅调制型变频，是一种通过改变电压源的电压U d或电流源I d的幅值，进行输出控制的方式。他在逆变器部分只控制频率，在整流电路和中间电路部分控制输出的电压或电流。

PWM脉宽调制性变频，是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变调制周期来控制其输出频率。以调制脉冲的极性分，可分为单极性调制和双极性调制两种；以载频信号与参考信号频率之间的关系分，可分为同步调制和异步调制两种。

8.SPWM逆变器中，什么是载波比？按载波比是否变化，PWM调制方式可以分为哪几种？P43

在SPWM逆变器中，三角波电压频率f t与调制波电压频率f r之比N=f t/f r称为载波比。

根据载波比的变化与否，PWM调制方式可分为同步式、异步式和分段同步式。

9.交-交变频器的主要特点有哪些？（主要从变频器的结构、输出波形上分析）P49

1.因为是直接变换，没有中间环节，所以比一般的变频器效率要高。

2.有与其交流输出电压是直接由交流输入电压波的某些部分包络所构成，因而其输出频率比输入交流电源的频率低很多，输出波形较好。

3.由于变频器按电网电压过零自然换相，故可采用普通晶闸管。

4.因受电网频率限制，通常输出电压的频率较低，为电网频率的1/3左右。

5.功率因数较低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。

10.交-交变频器的输出上限频率为多少？试从输出电压的波形组成上简要分析其输出上限频率比较低的原因。P49

电网为50Hz时，交-交变频电路的输出上限频率约为20Hz。

输出电压是由许多段电网电压拼接而成。输出电压在一个周期内拼接的电网电压段数越多，就可使输出电压越接近正弦波，每段电网电压的平均持续时间是由交流电路的脉波数决定的，因此在输出频率增高时，

输出电压一周期所含电网电压的段数就减少，波形畸形就严重。电压波形畸形以及由此产生的电流波形畸变和转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。

11.高压变频器中电动机的使用寿命受哪些因素影响？输出谐波电动机的影响及防治措施有哪些？P62-63

逆变器主要通过输出谐波、输出电压变化率du/dt和共模电压来影响电动机的绝缘和使用寿命。

输出谐波对电动机的影响主要有谐波引起电动机的温升过高、转矩脉动和噪声增加。经常采用的防治措施一般有两种：一是设置输出滤波器；二是改变逆变器的结构或连接形式，以降低输出谐波。

12.高压变频器输出电压变化率对电动机的影响及防治措施有哪些？如何降低输出电压变化率？P63

当输出电压的变化率比较高时，加速了电动机绝缘的老化。

防治措施一般有二种：一是设置输出电压滤波器；二是降低输出电压的变化率。

降低输出电压的变化率主要方法有两种：一是降低输出电压每个台阶的幅值；二是降低逆变器功率器件的开关速度。

13.什么是变频器的过电流保护和电动机的过载保护？如何进行保护？P79-80

过电流是指变频器的输出电流的峰值超出了变频器的容许值。可以通过对变频器失速防止功能来限制过电流。

过载保护是指电动机拖动的负载超过了额定的负载而引起的保护。通常采用热继电器对电动机进行过载保护。

14.什么是变频器的载波频率和起动频率？其分别对变频拖动系统有何影响？P82-83

把一个较低的信号频率调制到一个相对较高的频率上去，这被低频调制的较高频率就叫载波频率，也叫基频。脉冲的频率越高，电流波形的平滑性就越好。载波频率如果预置不合适，会引起电动机铁芯的振动而发出噪声。

起动频率是指电动机开始起动时的频率。这个频率可以从0开始，对于惯性较大或是摩擦转矩较大的转矩，需加大起动转矩。

15.异步电动机的常用调速指标有哪些？请简要说明各指标的意义。P88

1.调速范围指电动机在额定负载时都能达到的最高转速n Lmax与最低转速n Lmin之比。

2.调速的平滑性是指相邻两级转速的接近程度。二档转速差越小，调速的平滑性越好。

3.调速特性（1）静态特性是指调速后机械特性的硬度。（2）动态特性指过渡过程中的性能。16.请说明三相异步电动机的起动转矩、额定转矩、最大转矩的意义，并将其标注在异步电动机的机械特性曲线即n=f(T)曲线上。P85-86

起动转矩T st当电动机的负载转矩大于T st时，电动机将不能启动。

额定转矩T N 电动机工作在额定转矩T N时，电动机具有很硬的机械特性。

最大转矩T M在任何情况下，电动机的负载转矩都不能大于T M，否则电动机转速将急剧下降，致使电动机堵转停止。

17.变频器的U/f控制中，基本U/f曲线、转矩补偿曲线、负补偿曲线、分段补偿曲线的形状及特点，分别适用于何种负载？P100

基本U/f线上，与额定输出电压对应的频率称为基本频率，用f b表示，表明了没有补偿时的电压Ux和频率F X之间的关系。

转矩补偿曲线特点：在fx=0时，不同的U/f曲线，电压补偿值Ux不同。

适用负载：经过补偿的U/f线适用于低速时需要较大转矩的负载。

负补偿曲线特点：低速时，U/f线在基本U/f曲线的下方。

适用负载：主要适用于风机、泵类的二次方率负载。

分段补偿曲线特点：U/f曲线由几段组成，每段的U/f值均由用户自行给定。

适用负载：这种补偿线主要适合负载转矩与转速大致成比例的负载。

18.变频器如何通过实验的方法选择U/f曲线？P100

1.将拖动系统连接好，带以最重的负载。

2.根据所带负载的性质，选择一个较小的U/f曲线，在低速时