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交流调速系统》复习题一、填空1、根据公式n60 f(1 s)，交流异步电动机有三种调速方法：①变频调速；②变转差率p调速：包括_______ 调速、_______ 调速、______ 调速、_______ 调速；③ _______ 调速。
2、电动机调压调速，调压方法有 __________ 、 _____________ 和晶闸管交流调压器三种，晶闸管交流调压器可采用________ 和______ 进行调压。
3、单相调压电路两种控制方法为通断控制和相位控制。
其中通断控制主要用于大容量、调速范围较小的场合，相位控制主要用于中小功率调速精度和稳定性要求较高的场合。
4、电动机的转差损耗系数定义为P s / P M max s(1 s) ，表示转差损耗对调速拖动装置的最大输出机械功率的比值，比值越大，能耗越高。
因此调压调速系统适合于风机泵类负载。
5、风机泵类负载特性为转矩与转速的二次方成正比的负载。
6、电磁转差离合器可分为电枢感应式和单枢爪式。
7、电磁转差离合器分电枢和磁极两部分，其中电枢和异步电动机相连，通过调节励磁电流_来调节输出轴的转速，通过调节异步电机的转向来改变输出轴的转向。
8、串级调速系统的基本思路是在转子电路串入三相对称的交流附加电动势来调速，并将转差功率损耗回馈到电网或电机本身，提高调速效率。
9、低于同步转速的串级调速系统按产生直流附加电动势的不同，可分为电气串级调速和机械串级调速系统10、高功率因数的串级调速系统，常见的有斩波式串级调速系统和GTO 串级调速系统。
11、串级调速系统转子串入交流附加电动势与转子感应电动势相位相反、频率相同，电机转速将降低。
这种向下的调速的情况为低同步调速。
12、电气串级调速系统具有恒转矩的调速特性，机械串级调速系统具有恒功率的调速特性。
13、串级调速在低于同步转速的回馈制动状态电网通过 E f产生装置向转子输入转差功率。
14、串级调速在高于同步转速的电动状态电网通过 E f 产生装置向转子输入转差功率。
恒压频比控制基频以下：（基频附近：恒压频比）、（低频：定子上电阻压降补偿）恒转矩控制基频以上：恒功率控制种类：电压正弦脉宽调制、电流正弦脉宽调制、磁链轨迹法矢量控制系统基本思想：模拟直流电机进行控制坐标变换（坐标系）：相变换、旋转变换数学模型：磁链方程、电压方程、转矩方程、运动方程）控制方程：•••磁链观测器：测量法存在工艺和技术的问题模型法依赖转子参数直接转矩控制本质：在定子坐标系下，利用空间矢量的数学分析方法，实现对转矩的计算和控制电机模型：（电磁转矩模型、磁链模型）U-n模型电压空间矢量：工作电压空间矢量、零矢量(与磁链的关系对转矩的影响)电压空间矢量的正确选择:取决于定子磁链空间矢量的运动轨迹(由磁链开关信号来确定电压开关信号)1、什么是PWM技术。
PWM技术应用于交流调速系统的意义是什么？答：PWM技术即脉宽调制技术，是利用全控型电力电子器件的导通和关断把电压变成一定形状的电压脉冲，实现变压、变频控制并且消除谐波的技术,变频调速系统采用pwm技术不仅能及时、准确地实现变压变频控制要求，而且更重要的意义是抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量，从而降低或消除了变频调速时电机的转矩脉动，提高了电机的工作效率，扩大了调速系统的调速范围。
2、PWM控制方式所引起的主要问题有哪些？主要用哪些性能指标来描述。
答：PWM控制方式所引起的主要问题有电流畸变、变换器中的开关损耗、负载中的谐波损耗以及电机转矩的脉动。
主要用电流谐波、载波比、最大调制度、谐波转矩、开关频率和开关损耗来描述。
3、什么是载波比？什么是调制度？输出电压的大小和其中的哪个量有关？答：在spwm逆变器中，载波频率fc与调制波频率fm之比Ncm=fc/fm称为载波比，也称调制比。
调制度定义为参考电路的峰值Umn与三角载波信号的峰值Ucm之比，输出电压的大小与调制度有关。
4、简述电压SPWM的基本控制思想。
答：电压SPWM基本控制思想即冲量有效原理。
交流调速复习题及答案1.直流调速有哪几种调速方案？各有什么特点？电枢串电阻调速转速变化率大，轻载很难得到低速，效率低。
降电源电压调速电动机机械特性硬度不变，低速运行时转速随负载变化幅度较小稳定性好弱磁调速励磁回路所串电阻消耗功率较小连续调节其阻值可实现无级调速2.单闭环直流调速系统中，比例，比例积分调节各有什么特点？比例调节响应快，但无法消除系统存在的静差。
比例积分调节稳态精度高，动态响应快，无静差系统3.为什么在直流调速系统中，要加入电流截止负反馈？直流调速系统中电流截至负反馈的作用：当电流增加到一定程度时它可以把该电流输入引入到系统的输入端，从而减小了加强电流使电机安全加速。
4.转速，电流双闭环调速系统中，基本工作原理是什么？起动，稳态工作时有什么特点？工作原理：起动时加入给定电阻，速度环和电流环以饱和限幅值输出，使电动机以限定的最大起动电流起动，直到电动机转速达到给定转速并在出现超调后速度环和电流环退出饱和最后稳定在略低于给定转速下运行。
起动时，速度环相当于开环，电流环恒值。
稳态时，速度环恒值，电流环随动。
5.交流调速，按转速公式·转差功率分类，各有哪几种调速方式？按转速公式 1.变极调速2.变频调速3.变转差率调速按转差功率1.转差功率不变型（变频·变极）2.转差功率回馈型（串级调速）3.转差功率消耗型（调压调速）4.滑差电机调速(转自串电阻调速)6.电力电子器件常用的换流方式有哪几种？电网电压自然换流负载换流强迫换流8，异步电动机变频调速时，如果只从调速角度出发，仅改变频率f1是否可行？为什么？在实际应用中同时还要调节u1，否则会出现什么问题？不可行，当其频率在低频时，对于异步电动机其定子电阻不可忽略，所以定子电阻所分得的电压也不能忽略，若要使U1/f1=c,则必须在调节f1的同时调节U1否则会产生过励磁和欠励磁现象。
9.异步电动机的变频调速时，常用的控制方式有哪几种/他们的基本思想是什么？1，保持u1/f1恒定，2，E1/f1=c恒磁通控制方式，3恒流控制方式4，恒功率控制方式。
《交流调速》课程综合复习资料一、选择题1．以下生产生活设备中，重点强调调速的目的不是节能需要的是（）。
A．抽油机B．风机C．风扇D．泵类2．恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性，当s接近1时，Te = f（s）是对称于原点的一段（）。
A．直线B．斜线C．双曲线D．对角线3．晶闸管交-交变压变频器的最高输出频率约为电网频率的（）。
A．1/3～1/2 B．1/2～1 C．1～2倍D．2～3倍4．PWM技术是指（）。
A．脉冲幅度调制B．脉冲频率调制C．脉冲宽度调制D．脉冲数量调制5．通用变频器的检测环节包括（）。
A．电流检测B．温度检测C．电压检测D．以上都是6．（）是恒磁通调速和弱磁调速的分界点。
A．基本频率B．最大频率C．跳跃频率D．起动频率7．单相逆变器系统的输出电压能力取决于（）。
A．直流母线电压B．直流母线电流C．直流母线功率D．交流母线电压。
8．转速开环控制的变压变频系统中，通常在工作频率设定之后加一个（）限定环节。
A．频率B．电压C．频率变化率D．电压变化率9．变频器交流输入电压降低会导致输出电压也降低，会影响电机的带负载能力的根源是（）。
A．气隙磁通变大B．气隙磁通变小C．转子磁通变大D．转子磁通变小10．恒气隙磁通控制与恒压频比控制相比，最大转矩（）。
A．更小B．更大C．相同D．未知11．三相逆变器系统的输出电压能力取决于（）。
A．直流母线电压B．PWM方式C．A和B D．A或B12．转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统，必须具有（）。
A．测压环节B．测速环节C．测流环节D．测功环节二、简答分析题1．坐标变换是矢量控制的基础，试分析交流电动机矢量变换的基本概念和方法。
U、电源2．简述异步电动机变压变频调速的基本控制方式，说明基频以下和基频以上，定子电压s频率s f 、气隙磁场m Φ的变化规律。
3．简述基于稳态模型的转速闭环转差频率控制系统的两条基本控制规律。
4．如何区别交-直-交变频器是电压源型变频器还是电流源型变频器？它们在性能上有什么差异？5．常用的交流PWM 有三种控制方式，分别为SPWM 、CFPWM 和SVPWM ，论述它们的基本特征。
一单选１直流电机与交流电机相比具有很多优点，下列哪项不是直流电机的特点？（B）Ａ调速性能好Ｂ结构简单易维护Ｃ调速控制方便Ｄ数学模型简单２交流异步电机与直流电机相比具有很多优点，下列哪项不是它的优点？DＡ结构简单Ｂ机械结构牢固Ｃ成本低廉Ｄ调速控制方便３一般认为，当今最有发展前景的交流调速技术是？ CＡ调压调速 B 串级调速C变频调速 D 变极调速4 和异步电机调速系统相比，下列哪项不是同步电机调速系统具有的优点？A效率高 B 功率因数高C调速控制性能好D结构简单造价低5 由旋转磁场理论，在空间上有位置差的三相绕组通以在时间上有相位差正弦交流电，会产生 B 的合成磁场A脉振B旋转C恒定D 随机6 电机运行中一旦绕组磁通达到饱和，不会出现的是 DA引起过大的励磁电流B电机温度升高C绕组绝缘层老化加速D电机陡然升速，出现飞车7 异步电机变频调速中，保持U1=U1n=常数的控制方式一般在情况下使用A B C D8异步电机软起动的目的是限制起动过程中的 CA起动电压B转速C起动电流D效率9 有关电压源型变频器说法错误的是A直流回路滤波环节为电容器B输出电压波形为矩形C直流侧可看作电压源D再生制动较电流源型逆变器方便10 有关梯形波PWM（TPWM）,一下说法错误的是CA梯形波PWM调制中，三相逆变器调制信号使用的是梯形波B梯形波PWM调制相对于正弦波PWM调制，逆变器输出电压的谐波成分变少C 梯形波PWM调制中，载波信号不能采用常规的等腰三角波D采用梯形波PWM调制的目的是使逆变器输出的电压波形等效梯形波11 有关鞍形波PWM（SAPWM）,一下说法错误的是 CA鞍形波PWM调制中，三相逆变器调制信号使用的是鞍形波B鞍形波PWM调制克服了正弦波PWM调制下逆变器输出电压不足的问题C鞍形波PWM调制中，载波信号不能采用常规的等腰三角波D采用鞍形波PWM调制的目的是使逆变器输出的电压波形等效鞍形波12电流跟踪型PWM调制中，电流调节器采用的是 CA PI调节器B PID调节器C 滞环调节器D P调节器13 有关异步电机矢量控制理论，下列说法错误的是 DA与三相坐标系A,B,C绕组等效的两相静止坐标系绕组通入的是交流电B 与三相坐标系A,B,C绕组等效的两相旋转坐标系M,T绕组匝数通入的是直流电C 两相静止坐标系绕组与两相旋转坐标系M,T绕组匝数相同D 三相坐标系A,B,C绕组与两相旋转坐标系M,T绕组匝数相同14 异步电机矢量变换中三相静止轴系的相绕组匝数和两相静止轴系绕组匝数之比为A B C D15 交流异步电动机直接转矩控制中不需要检测或计算的是 C A 定子磁链 B 定子电流 C 转子磁链 D 定子电压 16 有关无刷直流电机调速系统，一下说法错误的是 C A 无刷直流电机的转子为永磁式结构，产生梯形波的气隙磁通密度 B 无刷直流电机控制系统采用电子幻想取代了普通直流电机的机械换向 C 无刷直流电机的电枢电流为正弦波D 无刷直流电机也称为方波永磁同步电机 二 简答1 交流异步电动机的绕组电压方程式的矩阵形式ψψψψψψcb a C B A cb a C BAcb a C BA P r r r r r r ii i i i i uu u u u u +=202000000200000100000010000001写出各字母表示的物理含义。
二、交流调速系统问题2-1：交流调速技术引起人们广泛重视的原因是什么?交流电动机优点，20世纪30年代，交流调速系统存在问题，70年代电子技术发展，高性能交流调速技术的不断涌现：矢量变换控制、直接转矩控制、无速度传感器控制系统、数字化技术等，非线性解耦控制、人工神经网络自适应控制、模糊控制等新的控制策略不断推进。
问题2-2：简述异步电机的工作原理。
三相异步电动机的定子通入对称三相电流产生旋转磁场 → 与静止的转子有相对运动 → 产生感应电动势 →转子导体有感应电流 → 转子导体带电导体在磁场中受电磁力的作用 → 两边同时受到电磁力的作用，产生电磁力矩 →转子转动 → 带动生产机械运动。
问题2-3：设异步电动机运行时，定子电流的须率为f 1，试问此时定子磁势F1、转子磁势F2是多少？请画出异步动电机的等效电路，并按频率折算(折算前后磁动势不变)和绕组折算(折算前后电机内部的电磁性能和功率不变)对相关参数进行折算，最后得出T 形效电路。
问题2-4：请写出异步电动机的电磁关系。
定子输入功率： P 1= P m + P cu1+ P fe定子铜耗：P cu1=3I 12R 1定子铁耗： P Fe = P Fe1=3I 12R 1转子铜耗：P cu2=3I’22R’2电磁功率： P m = P out + P cu2机械损耗：P s 附加损耗： P’f轴上输出功率： P out = P 2 + P s + P’f输出功率： P 2问题2-5：常用的异步电动机调速有哪些？哪些属于转差功率消耗型？哪些属于转差功率不变型？哪些属于转差功率回馈型？① 异步电动机调速方法有：降电压调速、绕线式异步电机转子串电阻调速、串级调速、变极调速、变频调速等。
② 降电压调速、绕线式异步电机转子串电阻调速属于转差功率消耗型③ 串级调速属于转差功率回馈型④ 变极调速、变频调速属于转差功率不变型。
问题2-6：变极调速方法对笼型与绕线式电动机是否都适用，为什么?变极调速只适合于本身具备改变极对数的笼型电动机（双速电动机、三速和四速电动机），它们可以通过改变极对数是用改变定子绕组的接线方式来完成调速，绕线式电动机一般采用转子传电阻或串级调速。
交流调速系统试题文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-重 庆 科 技 学 院200 /200 学年第 学期考试试卷( )卷课程名称： 适用专业／年级： 选课课号： 抽(命)题人： 本卷共 页,考试方式： ,考试时间： 分钟一、填空题：（本题共5小题,每空2分,共20分）1. 绕线转子异步电动机从广义上讲,________和________可以分别向定子和转子馈入,也可以从定子或转子输出,故称作双馈电机.2. 在串级调速系统中,异步电动机转子侧整流器的输出量、分别________与异步电动机的________有关.3. 绕线转子异步电动机改变________,可以改变________,调速过程中,转差功率完全消耗在转子串接电阻上.4. 系统能把异步电动机的转差功率回馈给________,从而使扣除装置损耗后的________得到有效利用,大大提高了调速系统的效率.5.绕线转子异步电动机改变转子电路的________,可以改变电机的转速,调速过程中,________完全消耗在转子串接电阻上. 二、选择题：（本题共10小题,每小题2分,共20分）专业班级： 姓 名： 学 号：密 封 线装 订 线1. 由于转子侧串入附加电动势极性和大小的不同, s 和 P m 都可正可负,因而电机在（ ）转速下作回馈制动运行.A 超同步B 回馈制动C 倒拉制动D 次同步2.异步电机的功率关系,忽略机械损耗和杂散损耗时,异步电机在（ ）下的功率关系都可写作 m m m P s sP P )1(-+=A 电磁功率B 任何工况C 轴上D 转差功率3. 由于转子侧串入附加电动势极性和大小的不同, s 和 P m 都可正可负,因而 电机在（ ）转速下作电动运行A 超同步B 回馈制动C 倒拉制动D 次同步4. 电机在次同步转速下作电动运行,运行工况：电机作电动运行,转差率为（ ）,e1A S>1B S<0C S<1D 0 < S < 15. 串级调速中转子附加电动势的作用E r 与 E add 同相:当 E add ,则转速（ ）A.不变B.上升 C 下降 D 不确定6、转差功率消耗型——异步电机采用调压控制等调速方式,转速越低时,转差功率的消耗( ),效率越低；但这类系统的结构简单,设备成本最低,所以还有一定的应用价值.A 越小B 不变C 越大D 不确定7. 串级调速系统没有制动停车功能.只能靠减小 角逐渐减速,并依靠（ ）的作用自由停车.A 负载阻转矩B 动态转矩C 转差功率D 电磁转矩8.异步电机的功率关系,忽略机械损耗和杂散损耗时,异步电机在（ ）下的功率关系都可写作 m m m P s sP P )1(-+=A 电磁功率B 任何工况C 轴上D 转差功率9. 由于转子侧串入附加电动势极性和大小的不同, s 和 P m 都可正可负,因而电机在反转时作（ ）运行 A 超同步 B 回馈制动C 倒拉制动D 次同步10、转差功率消耗型——异步电机采用调压控制等调速方式,转速越低时,转差功率的消耗( ),效率越低；但这类系统的结构简单,设备成本最低,所以还有一定的应用价值.A 越小B 不变C 越大D 不确定三、判断题（正确打√,错误打×）：（本题共10小题,每小题1分,共10分）1、1.次同步速串级调速系统的构成的基本思路, 在异步电机转子回路中附加交流电动势调速的关键就是在转子侧串入一个可变频、可变幅的电压（）.2.对于只用于次同步电动状态的情况来说,是将转子电压变成交流电压（）3. 次同步速串级调速系统,通过改变角的大小调节电动机的转速（）4.不采用逆变变压器,逆变变压器付方电压就是电源线电压,无法调整.（）5. 串级调速中转子附加电动势的作用, 减少或串入反相的附加电动势,则可使电动机的转速降低.（）6. 绕线转子异步电动机从广义上讲,定子功率和转差功率可以分别向定子和转子馈入,也可以从定子或转子输出,故称作双馈电机.（）7. 对于只用于次同步电动状态的情况来说,是将转子电压变成直流电压（）8.次同步速串级调速系统起动控制：控制逆变角 ,使在起动开始的瞬间,U d与U i的差值能产生足够大的I d,以满足所需的动态转矩（）.9. 要利用转差功率,就必须使异步电动机的转子绕组有与外界实现电气联接的条件.（）10. 交流调速系统按转差功率的处理方式可分为三种类型：转差功率消耗型、转差功率不变型、转差功率馈送型.（）四、问答题：（本题共3小题,共15分）1.如下图所示为转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统,是一种最简单的他控变频调速系统,多用于化纺工业小容量多电动机拖动系统中.试述该系统的系统组成及控制特点.2.试述异步发电机闭环变压调速系统的主要组成结构及功能3．按电动机的能量转换类型分类,可把异步电动机的调速系统分为三类,总结他们的优缺点五．分析题（本题共1小题,共10分）8下图绘出了一种典型的数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图.试分析该系统的组成结构及功能.六、计算题：（共25分）有一台三相四极异步电动机,其额定容量为5.5KW,频率为50HZ,在某一情况下运行,自定子方面输入的功率为6.32kW,定子铜损耗为341W,转子铜损耗为237.5W,铁心损耗为167.5W,机械损耗为45W,附加损耗为29W,计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转。
交流调速一、选择填空：1.下列哪些调速方法属于转差功率不变型调速系统： （ C ）A.降电压调速。
B.绕线转子异步电机串级调速。
C.变极对数调速。
D.变频调速。
2.某一异步电动机电动运行，从定子传入转子的电磁功率为140W ，转差率s=0.8，此时转差功率为 140x0.8 ，电动机输出功率为 （1-0.8）x140 。
3.异步电动机变频调速，要保持磁通Φm 不变，可采取 恒压频比 控制方式。
4.异步电动机产生最大转矩时的转差率Sm 与 转子电阻 成正比，要提高调速范围可采取 增加转子电阻 措施。
5.在转差频率控制系统中，当Ws ≤Wsm 时，维持磁通Φm 不变，异步电动机的转矩近似与 转差角频率ωs 成正比。
6.异步电动机串级调速时的机械特性比其固有特性：a.硬 b.软 （ b ）7.某一异步电动机电动运行，其定子频率为50Hz ，极对数为4，转差率为0.8，此时带负载时的转速降落n ∆为 △n=(60ω1/2πnp ）s=（60f 1/np ）s 。
8.串级调速中，出现强迫延时导通现象，转子整流电路的工作分为两个工作状态，第一工作状态时r 与p α分别为 0≦r ≦600 ， αp=00；第二工作状态时r 与p α分别为 r=600 ， 0＜αp ＜600。
9.通过坐标变换实现的控制系统叫做 直接转矩 控制系统。
二、简答题：1.保持恒U S /w1为常数的恒磁通控制系统，在低速时会发生什么问题？采用何种控制可以克服这个问题？2.何谓软起动器？交流异步电动机采用软起动器有什么好处？传统的降压起动方法有什么问题？1、答：①低频时电子漏磁阻抗压降不能忽略，这时可以人为的把电压Us 抬高，以便近似补偿了压降；②频率很低时，力矩下降，限制了电动机的带载能力，此时，漏磁阻抗压降不能忽略，采用定子压降补偿，适当提高电压Us 可以增强带载能力。
2、答：①软起动器是通过采用降压补偿或变频技术手段实现电动机及机械负载平滑起动，减小起动电流对电网的影响。
《交流调速系统》课后习题答案第 5 章 闭环控制的异步电动机变压调速系统5-1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率m P 中，有一部分是与转差成正比的转差功率s P ，根据对s P 处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。
答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统 效率高低的标志。
从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类 。
1）转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速都属于这一类。
在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。
可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。
2）转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通 过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。
无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成 有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。
3）转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，变极对数调速、变压变频调速属于此类。
其中变极对数 调速是有级的，应用场合有限。
只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。
5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5kW ，频率为50Hz ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率为6.32kW ，定子铜损耗为341W ，转子铜损耗为237.5W ，铁心损耗为167.5W ，机械损耗为45W ，附加损耗为29W ，试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。
交流调速》课程综合复习资料一、选择题1．以下生产生活设备中，重点强调调速的目的不是节能需要的是（）。
A ．抽油机B．风机C．风扇D．泵类2．恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性，当s接近 1时，Te = f （ s）是对称于原点的一段（）。
A ．直线B．斜线C．双曲线D．对角线3．晶闸管交 -交变压变频器的最高输出频率约为电网频率的（）。
A ． 1/3～ 1/2 B．1/2～1 C．1～2 倍D．2～3 倍4．PWM 技术是指（）。
A ．脉冲幅度调制 B．脉冲频率调制C．脉冲宽度调制D．脉冲数量调制5．通用变频器的检测环节包括（）。
A ．电流检测B．温度检测C．电压检测D．以上都是6．（）是恒磁通调速和弱磁调速的分界点。
A ．基本频率B．最大频率C．跳跃频率D．起动频率7．单相逆变器系统的输出电压能力取决于（）。
A ．直流母线电压B．直流母线电流C．直流母线功率D．交流母线电压。
8．转速开环控制的变压变频系统中，通常在工作频率设定之后加一个（）限定环节。
A ．频率B．电压C．频率变化率D．电压变化率9．变频器交流输入电压降低会导致输出电压也降低，会影响电机的带负载能力的根源是（）。
A ．气隙磁通变大B．气隙磁通变小C．转子磁通变大D．转子磁通变小10．恒气隙磁通控制与恒压频比控制相比，最大转矩（）。
A ．更小B．更大C．相同D．未知11．三相逆变器系统的输出电压能力取决于（）。
A ．直流母线电压B．PWM 方式C． A 和B D．A 或 B12．转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统，必须具有（）。
A ．测压环节B ．测速环节C．测流环节 D ．测功环节二、简答分析题1．坐标变换是矢量控制的基础，试分析交流电动机矢量变换的基本概念和方法。
2．简述异步电动机变压变频调速的基本控制方式，说明基频以下和基频以上，定子电压U s、电源频率 f s 、气隙磁场 m 的变化规律。
3．简述基于稳态模型的转速闭环转差频率控制系统的两条基本控制规律。
《交流调速系统》复习题不断地耕耘，献出我们的心血与智慧！一、填空题1、生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比被称为调速范围，用字母D表示。
2、交流调速系统的应用领域主要有3个方面，分别是一般性能的节能调速和按工艺要求调速、高性能的交流调速系统和伺服系统、特大容量与极高转速的交流调速。
3、按照交流异步电机的原理，从定子传入转子的电磁功率可分为两部分，一部分是拖动生产机械的有效功率，称作机械功率；另一部分是传输给转子电路的转差功率，与转差率成正比。
4、按电动机能量转换类型分类，交流调速系统可分为转差功率消耗型、转差功率馈送型、转差功率不变型。
5、按电动机调速方法分类，常见的交流调速方法有变极对数调速、变压变频调速、降电压调速、转差离合器调速、转子串阻调速、绕线式电机串级调速等。
6、调压调速即通过调节通入异步电动机的三相交流电压大小来调节转子转速的方法。
理论依据来自异步电动机的机械特性方程式。
7、异步电动机调压调速的方法一般有四种：自耦调压器、饱和电抗器、晶闸管交流调压器、全控新型调压器。
8、对于绕线式异步电动机，可以在其转子回路串入电阻来减小电流，从而减小电磁转矩，进而减小转速。
9、所谓“双馈”，就是指把绕线转子异步电机的定子绕组与交流电网连接，转子绕组则与其他含电动势的电路连接，使它们可以进行电功率的相互传递。
10、在双馈调速工作时，除了电机定子侧与交流电网直接连接外，转子侧也要与交流电网或外接电动势相连，从电路拓扑结构上看，可认为是在转子绕组回路中附加一个交流电动势。
11、在异步电机转子回路中附加交流电动势调速的关键就是在转子侧串入一个可变频、可变幅的电压。
对于只用于次同步电动状态的情况来说，比较方便的办法是将转子电压先整流成直流电压，然后再引入一个附加的直流电动势，控制其幅值，就可以调节异步电动机的转速。
12、串级调速装置是指整个串级调速系统中除异步电动机以外为实现串级调速而附加的所有功率部件，包括转子整流器、逆变器、逆变变压器。
13、电气串级调速系统具有近似恒转矩的机械特性。
机械串级调速系统具有近似恒功率的机械特性。
14、串级调速系统与转子自然接线相比，最大拖动转矩减少到原来的82.6%，即异步电动机的过载能力损失17%左右。
15、所谓串级调速系统的调速特性，是指n或s与电流Id的关系式。
16、串级调速系统的功率因数与系统所用的异步电动机、不可控整流器、逆变器三大部分有关。
17、串级调速系统是依靠逆变器提供附加电动势而工作的，为了使系统工作正常，对系统的起动与停车控制必须有合理的措施予以保证。
总的原则是在起动时必须使逆变器先电机而接上电网，停车时则比电机后脱离电网，以防止逆变器交流侧断电，使晶闸管无法关断，造成逆变器的短路事故。
18、在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中每极磁通量Φm 为额定值不变。
因为如果磁通太弱，则没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。
19、在交流异步电机中，磁通Φm 由定子和转子的合成磁动势产生。
20、如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值，即都能在允许温升下长期运行，则转矩基本上随磁场变化，按照电力拖动原理，在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于恒转矩调速性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于恒功率调速性质。
21、在基频以上变频调速时，由于频率提高而电压不变，气隙磁通必减弱，导致转矩的减小，但转速升高了，可以认为输出功率基本不变。
所以基频以上变频调速属于弱磁恒功率调速性质。
22、对于机械特性是在正弦波电压供电下的情况，如果电压源含有谐波，将使机械特性受到扭曲，并增加电机中的损耗。
因此在设计变频装置时，应尽量减少输出电压中的谐波。
23、在变频调速时，保持异步电机定子电流的幅值恒定，叫作恒流控制，电流幅值恒定是通过带PI 调节器的电流闭环控制实现的，这种系统不仅安全可靠而且具有良好的动静态性能。
24、对于异步电机的变压变频调速，必须具备能够同时控制电压幅值和频率的交流电源，而电网提供的是恒压恒频的电源，因此应该配置变压变频器，又称VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）装置。
25、交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。
26、总起来说，异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
27、电机的不同动态数学模型彼此等效的原则是：在不同坐标下所产生的磁动势完全一致。
28、要把三相静止坐标系上的电压方程、磁链方程和转矩方程都变换到两相旋转坐标系上来，可以先利用3/2变换将方程式中定子和转子的电压、电流、磁链和转矩都变换到两相静止坐标系αβ上，然后再用旋转变换将这些变量变换到两相旋转坐标系dq 上。
29、两相同步旋转坐标系的突出特点是，当三相ABC坐标系中的电压和电流是交流正弦波时，变换到dq坐标系上就成为直流。
30、要实现按转子磁链定向的矢量控制系统，很关键的因素是要获得转子磁链信号，以供磁链反馈和除法环节的需要。
开始提出矢量控制系统时，曾尝试直接检测磁链的方法，一种是在电机槽内埋设探测线圈，另一种是利用贴在定子内表面的霍尔元件或其它磁敏元件。
从理论上说，直接检测应该比较准确，但实际上这样做都会遇到不少工艺和技术问题，而且由于齿槽影响，使检测信号中含有较大的脉动分量，越到低速时影响越严重。
因此，现在实用的系统中，多采用间接计算的方法，即利用容易测得的电压、电流或转速等信号，利用转子磁链模型，实时计算磁链的幅值与相位。
31、直接转矩控制系统简称DTC ( Direct Torque Control) 系统，是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统，在它的转速环里面，利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩。
二、综合题1、下图是异步电动机双闭环变压调速系统的组成框图，请简述系统的各组成部分、每个部分的功能。
答：2、某伺服系统的内环为单闭环交流调压调速系统，其系统结构如下图所示。
已知条件为：Ks=38,Ts=0.01s,KMA=7.1r/min·V,Tm=0.58s,Ton=0.01s,α=0.004V·min/r。
请设计转速调节器的结构和参数，要求过渡过程快且超调量小。
解：3、下图是电气串级调速系统的组成框图，请简述系统组成及功能、调速控制原理。
答：系统组成及功能：三相绕线转子异步电动机M ；三相不可控整流装置VR ，功能为整流；三相可控整流装置VI ，功能为提供可调的直流电压Vi 作为电机调速所需的附加直流电动势，还可将经VR 整流输出的转差功率逆变，并回馈到交流电网；逆变变压器T1；平波电抗器L ；调速原理：通过改变 β 角的大小调节电动机的转速。
调速过程如下：4、请简要分析串级调速系统的功率因数及提高其功率因数的方法。
答：（1）串级调速系统的功率因数与系统所用的异步电动机、不可控整流器和逆变器三大部分有关。
异步电动机本身的功率因数就会随着负载的减轻而下降，而转子整流器的换相重迭和强迫延迟导通等作用都会通过电机从电网吸收换相无功功率，所以在串级调速时电动机的功率因数要比正常接线时降低10%以上。
另外，逆变器的相位控制作用使其电流与电压不同相，也要消耗无功功率。
（2）提高功率因数方法：用斩波器来控制直流电压，而将逆变器的控制角设定为允许的最小不变值，即可降低无功的消耗，而提高功率因数。
5、下图是基频以下不同电压－频率协调控制方式时的机械特性，请简要分析这几种控制方式的特性。
β → U i I d ↓ K 1sE r0 n ↓ T e ↵↑ T e = T L → ↑ → → ↑ ↑↑ ← I d ←答：（1）恒压频比（Us/W1=恒值）控制最容易实现，它的变频机械特性基本行是平行下移，硬度也比较好，能够满足一般的调速要求，但低速大载能力有限，须对定子压降实行补偿（2）恒Eg/W1控制是通常对恒压频比控制实现电压补偿的标准，可以在稳态时达到Φm=恒值，从而改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制。
（3）恒Er/W1控制可以得到和直流他励电动机一样的线性机械特性，按照转子全磁通Φm恒定进行控制即的Er/W1=恒值，在动态中也尽可能保持Φm恒定是矢量控制系统所追求的目标，当然实现起来比较复杂。
6、请简述PWM变压变频器的应用及其特点。
答：PWM变压变频器的应用之所以如此广泛，是由于它具有如下的一系列优点：（1）结构简单，驱动电路简单，效率高（2）调速范围增加，稳态性能提高（3）逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响，系统的动态性能提高。
（4）采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因素较高，且不受逆变输出电压大小的影响。
7、请比较电压源型逆变器（VSI ）和电流源型逆变器（CSI）的性能。
答：性能比较：两类逆变器在主电路上虽然只是滤波环节的不同，在性能上却带来了明显的差异：（1）无功能量的缓冲VSI采用大电容来缓冲无功能量，而CSI采用大电感（2）能量的回馈CSI比VSI容易实现能量的回馈。
（3）动态响应由于CSI的直流电压可以迅速改变，所以CSI系统的动态响应比较快，而VSI系统的动态响应就慢得多。
（4）应用场合VSI适于做多台电机同步运行时的供电电源，或单台电机调速但不要求快速起制动和快速减速的场合。
CSI系统不适用于多电机传动，但可以满足快速起制动和可逆运行的要求。
8、请简述电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制模式的特点。
答：（1）逆变器的每个工作周期被划成6个扇区，为了使电动机旋转磁场逼近圆形，每个扇区再分成若干个小区间T0，T0越短，旋转磁场越接近圆形，但T0的缩短受到功率开关器件允许的开关频率的制约（2）开关损耗较小（3）每个小区间均以零电压矢量开始，又以零矢量结束（4）计算简便（5）逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压提高15%9、下图绘出了一种典型的数字控制通用变频器—异步电动机调速系统原理图。
请简要分析该系统的组成及功能。
答：10、试比较直接转矩控制系统与矢量控制系统。
答：矢量控制系统特点：VC系统强调Te 与Ψr的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器；实行连续控制，可获得较宽的调速范围；但按Ψr 定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性。
DTC系统特点：DTC系统则实行Te 与Ψs 砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构；控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响；但不可避免地产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。
