《变频调速技术与应用》复习资料(16级复习资料)

《变频技术及应用》复习大纲1、变频器主要是由主电路、控制电路组成，或由整流回路、中间回路、逆变回路。

2、什么是变频器？变频器是利用电力半导体器件的通断作用将电源频率变换为另一电源频率的控制装置。

3、变频就是改变供电频率，通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。

4、变频器通常包含2个组成部分：整流器（rectifier）和逆变器（Inverter）。

其中，整流器将输入的交流电转换为直流电，逆变器将直流电再转换成所需频率的交流电。

5、恒转矩负载指那些负载转矩的大小，仅仅取决于负载的轻重，而和转速大小无关的负载。

恒功率负载指负载转矩的大小与转速成反比，而其功率基本维持不变的负载。

6、变频器类别❖A)按变换环节分类交--交、交---直----交❖B)按电压调制方式分类PAM、PWM❖C)按直流环节的储能方式分类电压型、电流型7、按输出波形分：1)PAM(脉冲幅度调制 )2)PWM (脉冲宽度调制 ))3)SPWM(正弦脉宽调制 )9、变频的控制技术1、标量控制2、VC矢量控制3、DTC控制10、各种电力电子器件均具有导通和阻断二种工作特性。

注：电力电子技术起步于晶闸管，普及于GTR，提高于IGBT。

14、当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以采用两个或两个以上同型号器件相串联。

15、为什么要进行晶闸管过电流保护？造成晶闸管过电流的重要原因是：电网电压波动太大、电动机轴上拖动的负载超过允许值、电路中管子误导通以及管子击穿短路等。

16、晶闸管的过电流常见的保护有以下几种：1）快速熔断器保护2）过电流继电器保护3）限流与脉冲移相保护4）利用反馈控制作过电流保护5）直流快速开关电流保护为什么要进行晶闸管的过电压保护？晶闸管从导通到阻断和开关电路一样，因为有电感释放能量，所以会产生过电压。

这可能会导致管子的反向击穿，所以必须采取保护措施。

常用的保护方法是在晶闸管两端并接RC吸收元件。

20、门极关断晶闸管GTO（gate turn off thyristor）。

它与普通晶闸管相比，属“全控型器件”或“自关断器件”，既可控制器件的开通，又可控制器件的关断。

22、大功率晶体管GTR（Giant Transistor）,是一种具有发射极（e）、基极（b）、集电极(c)区的三层器件，有NPN和PNP两种结构，故又称双结型晶体管BJT（Bi Junction Tansistor）。

它既有晶体管的固有特性，又扩大了功率容量。

在大功率电力变换电路中,10kHz以下的应用较多。

GTR的缺点是耐冲击能力差，易受二次击穿而损坏，所以使用时必须考虑以下参数：击穿电压、电流增益、耗散功率和开关速度，这四个参数是相互制约的。

23、MOSFET的栅源电压一般不允许超过20V，在栅源两端反接一个稳压二极管（稳压值为15V），即可实现栅源过压保护。

24、功率MOSFET都有一个最大的峰值电流额定值。

为保证能长期可靠地工作，功率MOSFET工作时不能超过这个额定值。

解决这个问题的办法是选用快恢复型二极管，或降低功率MOSFET的开关速度，以限制续流二极管的峰值反向恢复电流。

25、功率MOSFET过热保护。

解决过热保护的办法之一是安装一个足够大的散热器，使它的散热能力足以在总功耗一定的情况下，使结温限制在150℃之内。

办法二是检测结温，如果结温高于某个值(如100℃)，就应该采取关断措施。

27、将MOSFET与晶闸管复合而得到的器件，简称MCT,具有功率大、频率高的特点。

28、GTR和GTO的特点——双极型，电流驱动，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。

MOSFET的特点——单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。

29、绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor——IGBT或IGT）GTR和MOSFET复合，结合二者的优点。

31、电力电子器件类型归纳单极型：电力MOSFET双极型：晶闸管、GTO、GTR复合型：IGBT和IGCT36、电压型和电流型变频器的区别：电压型变频器适用于不可逆调速的场所，电压型适用于要求快速且可逆运行的场所。

37、脉幅调制PAM（Pulse Amplitude Modulation），是一种改变电压源的电压Ed或电流源Id的幅值，进行输出控制的方式。

它在逆变器部分只控制频率，在整流器部分控制输出的电压或电流。

38、脉宽调制（简称PWM）型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39、开关元件在零电压或零电流下进行开关状态转换，即软开关技术。

优点：有效地防止了电磁干扰，大大提高了器件的工作频率，且减少了装置的体积和重量。

48、交-交变频有什么优点和缺点？优点：交-交变频由于没有中间环节，能量转换效率较高，广泛应用于大功率的三相异步电动机和同步电动机的低速变频调速。

缺点：交-交变频由于输出的频率低和功率因数低，其应用受到限制。

为什么说风机、泵类负载进行变频调速节能的效果最好？风机、泵类负载属于二次方律负载，其转矩与速度的二次方程成正比例变化，而其耗电功率基本与转速的三次方成比例。

转速越小，耗能越低，越能体现其节能效果。

49、交一交变频器主要优点是没有中间环节，变换效率高。

但连续可调的频率范围窄，通常为额定频率的l/2以下，主要适用于电力牵引等容量较大的低速拖动系统中。

50、交一直一交变频器由于把直流电逆变成交流电的环节较易控制，因此在频率的调节范围以及改善变频后电动机的特性等方面，都有明显优势，是目前广泛采用的变频方式51、按工作原理分1） U／f控制变频器 2）转差频率控制变频器 3）矢量控制变频器 4）直接转矩控制变频器。

52、按用途分1) 通用变频器 2）专用变频器58、变频器的基本结构从外形上分有书本型结构(0．75～37KW)和装柜型结构(45～1500 kW)两种。

59、进行主电路连接时应注意以下几点：(1)主电路电源端子R、S、T，经接触器和空气开关与电源连接。

不用考虑相序。

(2)变频器的保护功能动作时，继电器的常闭触点控制接触器电路，会使接触器断开，从而切断变频器的主电路电源。

(3)不应以主电路的通断来进行变频器的运行、停止操作。

需用控制面板上的运行键(RUN)和停止键(STOP)或用控制电路端子FWD（REV）来操作。

(4)变频器输出端子(U、V、W)最好经热继电器再接至三相电机上，当旋转方向与设定不一致时，要调换U、V、W三相中的任意二相。

(5)变频器的输出端子不要连接到电力电容器或浪涌吸收器上。

(6)从安全及降低噪声的需要出发，及防止漏电和干扰侵入或辐射出去，必须接地。

60、RC浪涌电压吸收电路的接线不能超过20cm。

61、常用制动电阻的阻值与容量的参考值成反比（电源电压：380V）62、变频器的控制电线与主回路电线或其他电力电线需分开铺设。

63、装设变频器的场所条件有：1) 电气室应湿气少、无水浸入。

2) 无爆炸性、燃烧性或腐蚀性气体和液体，粉尘少。

3) 装置容易搬入安装。

4) 应有足够的空间，便于维修检查。

5) 应备有通风口或换气装置以排出变频器产生的热量。

6) 应与易受变频器产生的高次谐波和无线电干扰影响的装置分离。

7) 安装在室外必须单独按照户外配电装置设置。

64、变频调速系统的调试工作，没有规定的步骤，只是一般应遵循“先空载、继轻载、后重载”的规律。

题型一、选择题1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（C ）。

A：PWM B：PAM C：SPWM D：SPAM2、目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（D ）。

A：SCR B：GTO C：MOSFET D：IGBT3、IGBT属于（ B）控制型元件。

A：电流 B：电压 C：电阻 D：频率4、变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和（ A）型。

A：电流 B：电阻 C：电感 D：电容5、在U/f控制方式下，当输出频率比较低时，会出现输出转矩不足的情况，要求变频器具有（ C）功能。

A：频率偏置 B：转差补偿 C：转矩补偿 D：段速控制6、变频器的节能运行方式只能用于（A ）控制方式。

A：U/f开环 B：矢量 C：直接转矩 D：CVCF1、交流变频技术得以广泛普及和推广，主要得益于哪三项技术、理论的发展？答：一、电力电子技术飞速发展，使大功率、高性能电力电子器件层出不穷，为变頻技术提供坚实的“硬件”支持。

二、先进的变频技术理论不断创新，引导交流变频技术健康发展。

三、不断发展的全数字微机控制技术，使变频器缩小了体积，降低了成本，提高了效率，增强了功能。

2、变频器按变换环节分类有哪些？（交--交、交---直----交）3、变频技术的控制技术有三个，分别是标量控制、矢量控制和什么控制？(转矩DTC控制)4、电力电子器件类型归为纳单极性、双极性和混合型，各举出一个具体的器件名称？（MOSFET/晶闸管、GTO、GTR/IGBT和IGCT）8、变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和什么型？（电流）11、电压型和电流型变频器的区别有哪些？答：1、无功能量的缓冲：（储能元件的不同）2、再生制动：电压型只能单反向传递，不适应再生制动。

3、调速时动态响应：电流型变频器的直流电压UD可以迅速改变大小和方向，所以动态响应较快。

4、适应范围：电压型变频器适用于不可逆调速的场所，电流型适用于要求快速且可逆运行的场所。

12、什么是脉幅调制PAM？答：是一种改变电压源的电压Ed或电流源Id的幅值，进行输出控制的方式。

它在逆变器部分只控制频率，在整流器部分控制输出的电压或电流。

14、什么是脉宽调制（简称PWM）？答：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。

13、什么是软开关技术？实现软开关技术的好处有哪些？答：在零电压或零电流下进行开关状态转换，即软开关技术。

在谐振型变频中，由于各功率器件的开关损耗近似为零，有效地防止了电磁干扰，大大提高了器件的工作频率，且减少了装置的体积和重量。

14、为什么变频器的电压与频率成比例的改变？（VVVF）答：在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那麽磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机；反之，如果电压一定而仅仅升高频率，则出现弱磁，输出转矩变小。

因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。

16、阐述交流电机能通过改变频率实现调速的原理。

由交流电动机的同步转速表达式：n ＝ 60 f(1 － s)/p 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。

习题2：1．变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电的装置。