電氣傳動(dòng)和調(diào)速系統(tǒng)課程思考題和習(xí)題解答四-資料下載頁(yè)
2025-01-09 21:38本頁(yè)面
【正文】 時(shí)，脈沖數(shù)隨著輸出電壓頻率的下降，而自動(dòng)增加，這對(duì)克服轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有很大好處。 14．什么叫同步調(diào)制和異步調(diào)制？各有什么特點(diǎn)？舉例說(shuō)明之。 每個(gè)周期輸出的脈沖數(shù)不變的方法，稱(chēng)為同步調(diào)制方法。這種調(diào)制方法使得在不同頻率下，正 負(fù)半周波形始終保持完全對(duì)稱(chēng)，因此沒(méi)有偶次諧波。當(dāng)主回路輸出頻率改變時(shí)，輸出電壓一個(gè)周期內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)發(fā)生變化，且正負(fù)半周的脈沖數(shù)和相位發(fā)生不對(duì)稱(chēng)，稱(chēng)為異步調(diào)制。一般在脈沖數(shù)相同時(shí)，異步調(diào)制比同步調(diào)制諧波分量大，但只要半個(gè)周期內(nèi)脈沖信號(hào)較多，這種影響是可以忽略的，而且在低頻時(shí)，脈沖數(shù)隨著輸出電壓頻率的下降，而自動(dòng)增加，這對(duì)克服轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有很大好處。 ？各有什么特點(diǎn)？ 調(diào)制的載波和參考信號(hào)的極性不變，稱(chēng)為單極性調(diào)制。若三角形載波信號(hào) Uc 和正弦波參考信號(hào) Ur 均具有正負(fù)極性，稱(chēng)為雙極 性調(diào)制。兩者都是通過(guò)改變正弦波參考信號(hào)的幅值和頻率，來(lái)改變輸出電壓基波的幅值和頻率。也同樣既可采用同步調(diào)制，又可采用異步調(diào)制。從主回路看，對(duì)于雙極性調(diào)制，由于同一橋臂上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件始終輪流交替通斷，而且一般開(kāi)關(guān)元件的關(guān)斷時(shí)間總是大于其開(kāi)通時(shí)間，因此容易引起電源短路，造成環(huán)流。為防止環(huán)流，就必須增設(shè)延時(shí)觸發(fā)環(huán)節(jié)。而單極性調(diào)制，在同一橋臂上兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件中，一個(gè)按正弦脈寬規(guī)律，在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，另一個(gè)開(kāi)關(guān)元件始終是關(guān)斷的，因此不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，不用設(shè)延時(shí)環(huán)節(jié)。既簡(jiǎn)化了線路，又防止了延時(shí)引起的失真。 16．試 定性分析異步電動(dòng)機(jī)具有什么樣的數(shù)學(xué)模型？ (1 )步電動(dòng)機(jī)是強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，需要進(jìn)行電壓和頻率或電流與頻率的協(xié)調(diào)控制，有電壓和頻率兩個(gè)獨(dú)立的輸人變量（若考慮電壓是三相的，實(shí)際的輸人變量還要多）。輸出變量除轉(zhuǎn)速外，還有磁通，因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)是定子接三相電源，產(chǎn)生磁通和轉(zhuǎn)速，改變定子電壓，其他條件不變時(shí)，磁通和轉(zhuǎn)速同時(shí)改變，而且為了得到良好的動(dòng)態(tài)性能，還應(yīng)控制磁通在動(dòng)態(tài)過(guò)程中保持恒定，所以異步電動(dòng)機(jī)是多輸人多輸出的多變量系統(tǒng)。 (2 )數(shù)學(xué)模型是非線性的異步電動(dòng)機(jī)定子通人三相交流電產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即磁通與轉(zhuǎn)速相乘產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)轉(zhuǎn)子作為帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即磁通與轉(zhuǎn)子電流有功分量相乘產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這些變化是同時(shí)產(chǎn)生的。所以，在數(shù)學(xué)模型中，含有兩個(gè)變量的乘積項(xiàng)，既使不考慮磁飽和等因素，數(shù)學(xué)模型也是非線性的。 (3)動(dòng)機(jī)為八階系統(tǒng)三相定于繞組和三相轉(zhuǎn)子繞組在產(chǎn)生磁通時(shí)，都有各自的慣性，再加上系統(tǒng)的機(jī)械慣性和變頻裝置的滯后因素，所以為八階系統(tǒng)。 綜上所述，異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。所以異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩難于控制。 17異步電 動(dòng)機(jī)矢量控制的基本思想是什么？ 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩難于控制，如果從電機(jī)的統(tǒng)一理論出發(fā)，能找到異步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩之間的共同基礎(chǔ)和內(nèi)在關(guān)系，就可以模擬直流電動(dòng)機(jī)來(lái)控制異步電動(dòng)機(jī)了。 若以 2? 久為 M 軸，和 2? 垂直的為 T 軸，則可以組成＊了新坐標(biāo)系。又由于轉(zhuǎn)子漏電抗 2X 很小， 2? 角很小，實(shí)際上為了方便，常以 m? 為磁場(chǎng)定向的新坐標(biāo)系的 M軸。這樣，定子電流就可以分解成磁場(chǎng)電流分 MI1 。和轉(zhuǎn)矩電流分量 TI1 。二者互相垂直，又彼此獨(dú)立，能分別進(jìn)行調(diào)。和直流電動(dòng)機(jī)對(duì)比， MI1 相當(dāng)于勵(lì)磁電流， rI1 相當(dāng)于電樞電流，就相當(dāng)于在直流電動(dòng)機(jī)中控制勵(lì)磁電流和電樞電流一樣了。 從數(shù)學(xué)上講，是把用 A、 B、 C 坐標(biāo)系表示的電動(dòng)機(jī)矢量變成按 m? 定向的 MT 坐標(biāo)系，也就是進(jìn)行矢量變換。在 MT 坐標(biāo)系中，異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和直流電動(dòng)機(jī)就一樣了，因此可以象直流電動(dòng)機(jī) — 樣進(jìn)行控制，并得到和直流電動(dòng)機(jī)一樣的特性。這種方法就叫作磁場(chǎng)定向的矢量變換控制，簡(jiǎn)稱(chēng)矢量變換控制。 18異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，為什么要設(shè)置直角坐標(biāo) l極坐標(biāo)變換器、矢量旋轉(zhuǎn)器和 3相 12相變換器？它們的作用是什么？ 在矢量控制系統(tǒng)中，先將 A、 B、三相坐標(biāo)變換成 a、 ? 坐標(biāo)系，再將 a、 ? 坐標(biāo)系變成磁場(chǎng)定向的 M、 T坐標(biāo)系。另外，還需要檢測(cè)出磁鏈（磁通）的大小和相位，由于這些矢量變換最后必須將直流量還原為交流量以控制交流電動(dòng)機(jī)，因此，這些運(yùn)算功能的變換必須是可逆的。 （ 1） 3相 12相變換器（ 3/2） 根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)等效的原則，用一個(gè)對(duì)稱(chēng)的兩相統(tǒng)組代替對(duì)稱(chēng)三相繞組，并且保持變換前后功率不變，這就是 3／ 2變換的實(shí)質(zhì)。 （ 2）矢量旋轉(zhuǎn)變換器（ VR） a、 ? 繞組和直流 M、 T 繞組均為兩相繞組，后者是旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系 ；前者是靜止的直角坐標(biāo)系，它們之間的變換屬于矢量旋轉(zhuǎn)變換，這種變換的運(yùn)算功能由矢量旋轉(zhuǎn)變換器（ VR）來(lái)完成。 （ 3）直角坐標(biāo) /極坐標(biāo)變換器（ K/P） 矢量變換控制系統(tǒng)中，有時(shí)需將直角坐標(biāo)變換為極坐標(biāo)，用極坐標(biāo)的矢徑和極角表示矢量。這個(gè)功能由直角坐標(biāo) /極坐標(biāo)變換器來(lái)完成。
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