【正文】 起什么作用，VF 和 VR 各處于什么狀態(tài)。解：控制電路采用典型的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，其中：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 控制轉(zhuǎn)速，設(shè)置雙向輸出限幅電路，以限制最大起制動(dòng)電流；電流調(diào)節(jié)器 ACR 控制電流，設(shè)置雙向輸出限幅電路，以限制最小控制角 αmin 與最小逆變角 βmin 。正組晶閘管 VF，由 GTF 控制觸發(fā)，正轉(zhuǎn)時(shí)，VF 整流；反轉(zhuǎn)時(shí)，VF 逆變。反組晶閘管 VR，由 GTR 控制觸發(fā)，反轉(zhuǎn)時(shí)，VR 整流；正轉(zhuǎn)時(shí)，VR 逆變。45 試分析圖 413 所示邏輯選觸無環(huán)流可逆系統(tǒng)的工作原理，說明正向制動(dòng)時(shí)各處電壓極性及能量關(guān)系。解：圖 413 邏輯選觸無環(huán)流可逆系統(tǒng)的原理框圖如下圖中：SAF，SAR 分別是正、反組電子模擬開關(guān)。采用數(shù)字控制時(shí)，電子開關(guān)的任務(wù)可以用條件選擇程序來完成，實(shí)際系統(tǒng)都是邏輯選觸系統(tǒng)。此外，觸發(fā)裝置可采用由定時(shí)器進(jìn)行移相控制的數(shù)字觸發(fā)器，或采用集成觸發(fā)電路。46 試分析位置隨動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)在哪些方面是不同的。答：位置隨動(dòng)系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的主要區(qū)別在于，調(diào)速系統(tǒng)的給定量一經(jīng)設(shè)定，即保持恒值，系統(tǒng)的主要作用是保證穩(wěn)定和抵抗擾動(dòng)；而位置隨動(dòng)系統(tǒng)的給定量是隨機(jī)變化的，要求輸出量準(zhǔn)確跟隨給定量的變化，系統(tǒng)在保證穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，更突出需要快速響應(yīng)。位置隨動(dòng)系統(tǒng)的反饋是位置環(huán)，調(diào)速系統(tǒng)的反饋是速度環(huán)。第 5 章 閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)——一種轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)51 異步電動(dòng)機(jī)從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率 Pm中，有一部分是與轉(zhuǎn)差成正比的轉(zhuǎn)差功率 Ps，根據(jù)對 Ps處理方式的不同，可把交流調(diào)速系統(tǒng)分成哪幾類？并舉例說明。答：從能量轉(zhuǎn)換的角度上看，轉(zhuǎn)差功率是否增大，是消耗掉還是得到回收，是評價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率高低的標(biāo)志。從這點(diǎn)出發(fā)，可以把異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)分成三類 。轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)：這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，降電壓調(diào)速、轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于這一類。在三類異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)的效率最低，而且越到低速時(shí)效率越低，它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來換取轉(zhuǎn)速的降低的（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)）?？墒沁@類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本最低，所以還有一定的應(yīng)用價(jià)值。 轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)：在這類系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過變流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多，繞線電機(jī)串級調(diào)速或雙饋電機(jī)調(diào)速屬于這一類。無論是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身的損耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率，因此這類系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)：在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅損，而且無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率更高，變極對數(shù)調(diào)速、變壓變頻調(diào)速屬于此類。其中變極對數(shù)調(diào)速是有級的，應(yīng)用場合有限。只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣，可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速；但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本最高。 52 有一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，其額定容量為 ，頻率為 50Hz，在某一情況下運(yùn)行，自定子方面輸入的功率為 ，定子銅損耗為 341W，轉(zhuǎn)子銅損耗為 ，鐵心損耗為，機(jī)械損耗為 45W，附加損耗為 29W，試?yán)L出該電動(dòng)機(jī)的功率流程圖，注明各項(xiàng)功率或損耗的值，并計(jì)算在這一運(yùn)行情況下該電動(dòng)機(jī)的效率、轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速。53 簡述交流變壓調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場合。答：54 何謂軟起動(dòng)器？交流異步電動(dòng)機(jī)采用軟起動(dòng)器有什么好處？答；帶電流閉環(huán)的電子控制軟起動(dòng)器可以限制起動(dòng)電流并保持恒值，直到轉(zhuǎn)速升高后電流自動(dòng)衰減下來，起動(dòng)時(shí)間也短于一級降壓起動(dòng)。主電路采用晶閘管交流調(diào)壓器，用連續(xù)地改變其輸出電壓來保證恒流起動(dòng)，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)可用接觸器給晶閘管旁路，以免晶閘管不必要地長期工作。視起動(dòng)時(shí)所帶負(fù)載的大小，起動(dòng)電流可在 (~4)ISN之間調(diào)整，以獲得最佳的起動(dòng)效果，但無論如何調(diào)整都不宜于滿載起動(dòng)。負(fù)載略重或靜摩擦轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，可在起動(dòng)時(shí)突加短時(shí)的脈沖電流，以縮短起動(dòng)時(shí)間。軟起動(dòng)的功能同樣也可以用于制動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)軟停車。第6章 籠型異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（VVVF） ——轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)61簡述恒壓頻比控制方式。答：繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢是難以直接控制的，當(dāng)電動(dòng)勢值較高時(shí)，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓 Us ≈ Eg，則得 USf1= 常值這是恒壓頻比的控制方式。但是，在低頻時(shí) Us 和 Eg 都較小，定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不再能忽略。這時(shí)，需要人為地把電壓 Us 抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。 62 簡述異步電動(dòng)機(jī)在下面四種不同的電壓—頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的機(jī)械特性并進(jìn)行比較；（1） 恒壓恒頻正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；（2） 基頻以下電壓—頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；（3） 基頻以上恒壓變頻控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；（4） 恒流正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；答：恒壓恒頻正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：當(dāng) s 很小時(shí)，轉(zhuǎn)矩近似與 s 成正比，機(jī)械特性是一段直線，s 接近于 1 時(shí)轉(zhuǎn)矩近似與 s 成反比，這時(shí)，Te = f（s）是對稱于原點(diǎn)的一段雙曲線?；l以下電壓—頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：恒壓頻比控制的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，當(dāng)轉(zhuǎn)矩增大到最大值以后，轉(zhuǎn)速再降低，特性就折回來了。而且頻率越低時(shí)最大轉(zhuǎn)矩值越小，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對定子壓降實(shí)行補(bǔ)償。恒 Eg /ω1 控制是通常對恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到 Φrm = Constant，從而改善了低速性能，但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。恒 Er /ω1 控制可以得到和直流他勵(lì)電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通 Φrm 恒定進(jìn)行控制，而且，在動(dòng)態(tài)中也盡可能保持 Φrm 恒定是矢量控制系統(tǒng)的目標(biāo)，基頻以上恒壓變頻控制時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：當(dāng)角頻率提高時(shí)，同步轉(zhuǎn)速隨之提高，最大轉(zhuǎn)矩減小，機(jī)械特性上移，而形狀基本不變。基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。 恒流正弦波供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：恒流機(jī)械特性的線性段比較平，而最大轉(zhuǎn)矩處形狀很尖。恒流機(jī)械特性的最大轉(zhuǎn)矩值與頻率無關(guān)，恒流變頻時(shí)最大轉(zhuǎn)矩不變，但改變定子電流時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩與電流的平方成正比。63 如何區(qū)別交—直—交變壓變頻器是電壓源變頻器還是電流源變頻器？它們在性能上有什么差異？答：根據(jù)中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波是電壓源型逆變器。它的直流電壓波形比較平直，理想情況下是一個(gè)內(nèi)阻為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或梯形波。直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波是電流源型逆變器。它的直流電流波形比較平直，相當(dāng)于一個(gè)恒流源，輸出交流電流是矩形波或梯形波。在性能上卻帶來了明顯的差異，主要表現(xiàn)如下：（1）無功能量的緩沖 在調(diào)速系統(tǒng)中，逆變器的負(fù)載是異步電機(jī)，屬感性負(fù)載。在中間直流環(huán)節(jié)與負(fù)載電機(jī)之間，除了有功功率的傳送外，還存在無功功率的交換。濾波器除濾波外還起著對無功功率的緩沖作用，使它不致影響到交流電網(wǎng)。因此，兩類逆變器的區(qū)別還表現(xiàn)在采用什么儲(chǔ)能元件（電容器或電感器）來緩沖無功能量。 （2）能量的回饋 用電流源型逆變器給異步電機(jī)供電的電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)有一個(gè)顯著特征，就是容易實(shí)現(xiàn)能量的回饋，從而便于四象限運(yùn)行，適用于需要回饋制動(dòng)和經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。（3）動(dòng)態(tài)響應(yīng) 正由于交直交電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的直流電壓可以迅速改變，所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較快，而電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)就慢得多。（4）輸出波形 電壓源型逆變器輸出的電壓波形為方波，電流源型逆變器輸出的電流波形為方波。 （5）應(yīng)用場合 電壓源型逆變器屬恒壓源，電壓控制響應(yīng)慢，不易波動(dòng)，所以適于做多臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行時(shí)的供電電源，或單臺(tái)電機(jī)調(diào)速但不要求快速起制動(dòng)和快速減速的場合。采用電流源型逆變器的系統(tǒng)則相反，不適用于多電機(jī)傳動(dòng)，但可以滿足快速起制動(dòng)和可逆運(yùn)行的要求。64電壓源變頻器輸出電壓是方波，輸出電流是近似正弦波；電流源變頻器輸出電流是方波，輸出電壓是近似正弦波。能否據(jù)此得出電壓源變頻器輸出電流波形中的諧波成分比電流源變頻器輸出電流波形中的諧波成分小的結(jié)論？在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，負(fù)載電動(dòng)機(jī)希望得到的是正弦波電壓還是正弦波電流？答：在電流電機(jī)中，實(shí)際需要保證的應(yīng)該是正弦波電流，因?yàn)樵诮涣麟姍C(jī)繞組中只有通入三相平衡的正弦電流才能使合成的電磁轉(zhuǎn)矩為恒定值，不含脈動(dòng)分量。因此，若能對電流實(shí)行閉環(huán)控制，以保證其正弦波形，顯然將比電壓開環(huán)控制能夠獲得更好的性能。 65 采用二極管不控整流器和功率開關(guān)器件脈寬調(diào)制（PWM）逆變器組成的交—直—交變頻器有什么優(yōu)點(diǎn)？答：具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1） 在主電路整流和逆變兩個(gè)單元中，只有逆變單元可控，通過它同時(shí)調(diào)節(jié)電壓和頻率，結(jié)構(gòu)簡單。采用全控型的功率開關(guān)器件，只通過驅(qū)動(dòng)電壓脈沖進(jìn)行控制，電路也簡單，效率高。 （2）（3） （4） 輸出電壓波形雖是一系列的 PWM 波，但由于采用了恰當(dāng)?shù)?PWM 控制技術(shù)，正弦基波的比重較大，影響電機(jī)運(yùn)行的低次諧波受到很大的抑制，因而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。逆變器同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動(dòng)態(tài)響應(yīng)不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能也得以提高。采用不可控的二極管整流器，電源側(cè)功率因素較高，且不受逆變輸出電壓大小的影響。 66 如何改變由晶閘管組成的交—交變壓變頻器的輸出電壓和頻率？這種變頻器適用于什么場合？為什么？答：正、反兩組按一定周期相互切換，在負(fù)載上就獲得交變的輸出電壓 u0，u0的幅值決定于各組可控整流裝置的控制角 α ，u0的頻率決定于正、反兩組整流裝置的切換頻率。如果控制角一直不變，則輸出平均電壓是方波，一般主要用于軋機(jī)主傳動(dòng)、球磨機(jī)、水泥回轉(zhuǎn)窯等大容量、低轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)，供電給低速電機(jī)直接傳動(dòng)時(shí)，可以省去龐大的齒輪減速箱。67 交流 PWM 變換器和直流 PWM 變換器有什么異同？68 請你外出時(shí)到一個(gè)變頻器廠家或變頻器專賣店索取一份任意型號的通用變頻器資料，用它與異步電動(dòng)機(jī)組成一個(gè)轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)，然后說明該系統(tǒng)的工作原理。69 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠仿照直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行控制，但是其動(dòng)靜態(tài)性能卻不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的水平，這是為什么？答：它的靜、動(dòng)態(tài)性能還不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的水平，存在差距的原因有以下幾個(gè)方面：（1）在分析轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律時(shí)，是從異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)的，所謂的“保持磁通 Φm 恒定”的結(jié)論也只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立。在動(dòng)態(tài)中 Φm 如何變化還沒有深入研究，但肯定不會(huì)恒定，這不得不影響系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)性能。（2）Us = f(ω1 , Is)函數(shù)關(guān)系中只抓住了定子電流的幅值，沒有控制到電流的相位，而在動(dòng)態(tài)中電流的相位也是影響轉(zhuǎn)矩變化的因素。（3）在頻率控制環(huán)節(jié)中，取 ω1 = ωs + ω ，使頻率得以與轉(zhuǎn)速同步升降，這本是轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點(diǎn)。然而，如果轉(zhuǎn)速檢測信號不準(zhǔn)確或存在干擾，也就會(huì)直接給頻率造成誤差，因?yàn)樗羞@些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無衰減地傳遞到頻率控制信號上來了。