5.交流电机的变频调速与脉宽调制技术

西电网院《交流调速技术》模拟试题2B卷一、名词解释（共5题，共10分）1.变频器-----2.矢量控制系统---3.SPWM-----4.DTC_______5.IGBT_____二、选择题（共10题，每题2分，共20分）1.正弦波脉冲宽度调制英文缩写是().A:PWMB:PAMC:SPWMD:SPAM2.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（）功能。

A：频率偏置B：转差补偿C：转矩补偿D：段速控制3.在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（）。

A：SCRB：GTOC：MOSFETD：IGBT4.交流电机定、转子的极对数要求()。

A：不等；B：相等；C：不可确定D：可变。

5.以下()不是异步电动机的交流调速方法。

A.变极调速B.变频调速C.带换向器脉宽调速系统D.改变转差率调速6.下面四个电力电子器件中，属于全控型电力电子器件的是（）A．二极管B．晶闸管C．功率晶体管D．逆导晶闸管7.对电动机从基本频率向上的变频调速属于()调速.A:恒功率B:恒转矩C:恒磁通D:恒转差率8.普通三相异步电动机需要宽范围调速，较理想的方法是（)A．调压调速B．变频调速C．转子串电阻调速D．变极调速5.有源逆变指的是（）A.把交流电变为可调的直流电送到负载B.把交流电变为固定的直流电送到负载。

C.把直流电变为频率可调的交流电送到交流电网。

D.把直流电变为同频率的交流电送到交流电网10.在晶闸管触发电路中，改变()的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。

A.同步电压B.控制电压，C.脉冲变压器变比D.导通角三、填空题（共10空，每空2分，共20分）1.无整流子电动机的调速原理中，开环同步电动机变频调速易发生，改进为方案。

2.交流电机调速技术发展迅速，继技术后，又出现了，解耦控制等方法。

3.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和的交流电源，而电网提供的是恒压恒频的电源，因此应该配置，又称VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）装置。

电机驱动技术试题及答案一、选择题1. 电机驱动技术中，以下哪种电机类型不属于直流电机？A. 永磁直流电机B. 串励直流电机C. 异步交流电机D. 并励直流电机答案：C2. 电机的转速与什么因素成正比？A. 电压B. 电流C. 频率D. 转矩答案：A3. 以下哪个参数不是电机驱动系统的主要性能指标？A. 效率B. 响应时间C. 功率因数D. 颜色答案：D二、填空题4. 电机驱动技术中，______是指电机在没有负载的情况下，所能达到的最高转速。

答案：空载转速5. 电机的______是指电机在额定工作点下，输出功率与输入功率的比值。

答案：效率6. 在电机控制系统中，PWM（脉宽调制）技术常用于______电机的转速控制。

答案：直流三、判断题7. 电机的额定功率是指电机在额定工作条件下，能够持续输出的最大功率。

（）答案：√8. 电机的额定电压和额定电流是固定的，与电机的负载无关。

（）答案：×9. 电机的启动电流通常比正常工作电流要大。

（）答案：√四、简答题10. 简述电机驱动技术中的矢量控制方法的基本思想。

答案：矢量控制方法，又称为场定向控制，其基本思想是通过数学变换，将电机的控制问题转化为直流电机的控制问题，从而简化控制算法，提高控制性能。

具体做法是将电机的三相电流分解为与转子磁场正交的两个分量，通过控制这两个分量的大小和方向，实现对电机转速和转矩的精确控制。

11. 描述电机驱动系统中的PID控制器的工作原理。

答案：PID控制器是一种常见的反馈控制器，其工作原理是通过比较系统的输出（电机的转速或位置）与期望的设定值之间的偏差，然后根据比例（P）、积分（I）和微分（D）三个参数的加权和来计算控制量。

其中，比例项负责减小偏差，积分项负责消除稳态误差，微分项负责提高系统的响应速度。

通过调整这三个参数，可以优化系统的控制性能。

五、计算题12. 已知一台直流电机的额定电压为220V，额定电流为5A，额定转速为1500rpm。

实验一 直流电机转速特性测定一、实验目的1.了解转速开环直流调速系统的组成。

2.测定晶闸管-电动机调速系统的转速特性。

二、实验系统组成及工作原理采用闭环调速系统, 可以提高系统的静、动态性能指标。

转速开环直流调速系统是闭环系统的基础, 实验图1-1是转速开环直流调速系统的实验线路图。

实验图1-1 带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统图中电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式全控整流电路VT 供电, 转速给定信号 作为移相触发器GT的控制电压 , 由此组成转速开环直流调速系统。

三、实验设备及仪器 1.主控制屏MC012.直流电动机-负载直流发电机3.直流调压器 7.万用表 四、实验内容1.检查实验装置的有关单元2.测定晶闸管-电动机系统的开环转速特性 五、实验步骤及方法1.主控制屏开关按实验内容需要设置2.调压设备的检查和调整检查和调整电位器调节偏置电压, 使控制电压 -220, 并用万用表检测。

3.调压-电动机系统开环机械特性的测定（动机空载(发电机负载回路开路), 慢慢加电压, 使电动机转速慢慢上升至额定转速, 改变负载变阻器的阻值, 使主回路电流达到额定电流, 此时即为额定工作点（, ）。

然后再改变负载变阻器,使主回路电流从额定电流减少至空载电流, 画出转速特性。

n（r/min）I a（A）六、实验注意事项1. 调压电路正常后, 方可合上主回路电源开关SW。

2．不允许突加给定开关起动电动机, 这时, 每次起动时必须慢慢增加给定, 以免产生过大的冲击电流。

更不允许通过突合主回路电源开关SW起动电动机。

七、实验思考题n1. 电枢电压不变, 电机转速随电枢电流如何变化?答：根据Ua=CeΦn+RaIa , 由于电枢电压Ua不变, 电枢电流Ia增大, 电枢绕组等效电阻Ra上的分压变大, 而感应电动势CeΦn减小, 所以转速n下降。

实验二直流电机调压调速一、实验目的1.了解转速开环直流调速系统的组成。

交流电动机变频调速控制方案（１）开环控制（2）无速度传感器的矢量控制（3）带速度传感器矢量控制（ 4）永磁同步电动机开环控制6-12、试分析三相SPWM的控制原理。

在PWM型逆变电路中，使用最多的是图6-43a的三相桥式逆变电路，其控制方式一般都采用双极性方式。

U、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角波载波uc，三相调制信号U ru , U rv 和, U rw的相位依次相差1200。

U、V和W各相功率开关器件的控制规律相同，现以U 相为例来说明。

当Uru > uc时，给上桥臂晶体管V1以导通信号，给下桥臂晶体管V4以关断信号，则U相相对于直流电源假想中点N’的输出电压UUN’= Ud/2。

当Uru < uc时，给V4以导通信号，给V1以关断信号，则UUN’=Ud／2。

V1和V4的驱动信号始终是互补的。

当给V1（V4）加导通信号时，可能是V1（V4）导通，也可能二极管VD1（VD4）续流导通，这要由感性负载中原来电流的方向和大小来决定，和单相桥式逆变电路双极性SPWM控制时的情况相同。

V相和W相的控制方式和U相相同。

UUN’、 UVN’和Uwn’的波形如图6-43b 所示。

可以看出，这些波形都只有±Ud两种电平。

像这种逆变电路相电压（uUN’、uVN’和uWN’）只能输出两种电平的三相桥式电路无法实现单极性控制。

图中线电压UUV的波形可由UUN’― UVN’得出。

可以看出，当臂1和6导通时，UUV = Ud，当臂3和4导通时，UUV =―Ud，当臂1和3或4和6导通时，Uuv=0，因此逆变器输出线电压由+Ud、-Ud、0三种电平构成。

负载相电压UUN可由下式求得（6-18）从图中可以看出，它由（±2/3）Ud，（±1/3）Ud和0共5种电平组成。

(a) (b)图6-43三相SPWM逆变电路及波形在双极性SPWM控制方式中，同一相上下两个臂的驱动信号都是互补的。

变频技术之PWM调制技术与SPWM调制技术详解变频技术通过改变电力信号的频率来调节电动机、压缩机和其他电气设备的运行速度。

在实际应用中，变频器是变频技术的核心装置，而脉冲宽度调制（PWM）技术和正弦波脉宽调制（SPWM）技术是实现变频器控制的重要手段。

什么是PWM调制技术PWM调制技术通过控制脉冲信号的宽度，实现对输出电压的调节。

在变频技术中，PWM被广泛应用于变频器中，以控制电动机的速度和转矩输出。

通过改变脉冲信号的占空比（脉冲宽度与周期之比），可以实现对电动机的精确控制。

当需要增大输出电压时，增加脉冲信号的宽度；当需要减小输出电压时，减小脉冲信号的宽度。

这种方式使得电动机可以在不同负载条件下保持稳定的转速和扭矩输出。

同时，PWM调制技术还具有响应快、控制精度高、效率高等优点，被广泛应用于各种电力控制系统中。

PWM调制波形如图1所示：图1PWM调制波形PWM技术具有以下优点：高效性：由于PWM技术可以通过调整脉冲宽度来控制电机的输出电压和频率，因此可以实现电机在不同负载条件下的高效运行。

通过减小电机额定电压，PWM技术可以降低电机的功耗，提高整体效率。

精确控制：PWM技术具有响应速度快、控制精度高的特点。

通过微调脉冲宽度和周期，可以实现对电机转速和扭矩的精确调节，满足不同应用的需求。

减少机械冲击：PWM技术可以实现电机的软启动和软停止，减少了机械系统的冲击和磨损，延长了设备的使用寿命。

尽管PWM技术具有许多优点，但也存在一些局限性：谐波问题：PWM技术在产生脉冲信号时会引入谐波成分，可能对电力网络和其他设备造成干扰。

为了减少谐波，需要采取滤波和抑制措施，增加了系统的复杂性和成本。

开关损耗：PWM技术使用高频开关装置，开关的频繁操作会产生开关损耗。

这些损耗会转化为热能，需要适当的散热系统来冷却电路。

EMI干扰：由于高频开关操作，PWM技术可能会产生电磁干扰（EMI），对周围的电子设备和无线通信系统造成干扰。

交流电机变频调速讲座——第三讲正弦脉宽调制（SPWH）
控制
陈伯时
【期刊名称】《电力电子》
【年(卷),期】2007(005)002
【摘要】为了使变压变频器输出交流电压的波形近似为正弦波，使电动机的输出转矩平稳，从而获得优秀的工作性能，现代通用变压变频器中的逆变器都是由全控型电力电子开关器件构成，采用脉宽调制（PU1se Width Modulation，简称PWM）控制的，只有在全控器件尚未能及的特大容量时才采用晶闸管变频器。

【总页数】7页(P49-55)
【作者】陈伯时
【作者单位】上海大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.交流电机变频调速讲座第三讲正弦脉宽调制（SPWM）控制 [J], 陈伯时
2.交流电机变频调速讲座第四讲电压空间矢量脉宽调制（SVPWH）控制 [J], 陈伯时
3.交流电机变频调速讲座第七讲按转子磁链定向的异步电动机矢量控制系统 [J], 陈伯时
4.交流电机变频调速讲座第八讲按定子磁链控制的异步电动机直接转矩控制系统[J], 陈伯时
5.交流电机变频调速讲座第四讲电压空间矢量脉宽调制CSVPWH）控制 [J], 陈伯时
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交流与直流电机调速方法分类原理优缺点应用三相交流电机调速有哪些方法1 变极调速.2变频调速.3变转差率调速...三相交流电机有很多种。

1.普通三相鼠笼式。

这种电机只能通过变频器改变电源频率和电压调速（F/U)。

2.三相绕线式电机，可以通过改变串接在转子线圈上的电阻改变电机的机械特性达到调速的目的。

这种方式常用在吊车上。

长时间工作大功率的绕线式电机调速不用电阻串接，因为电阻会消耗大量的电能。

通常是串可控硅，通过控制可控硅的导通角控制电流。

相当于改变回路中的电阻达到同上效果。

转子的电能经可控硅组整流后，再逆变送回电网。

这种方式称为串级调速。

配上好的调速控制柜，据说可以和直流电机调速相比美。

3.多极电机。

这种电机有一组或多组绕组。

通过改变接在接线合中的绕组引线接法，改变电机极数调速。

最常见的4/2极电机用（角/双Y)接。

4.三相整流子电机。

这是一种很老式的调速电机，现在很用了。

这种电机结构复杂，它的转子和直流电机转子差不多，也有换向器，和电刷。

通过机械机构改变电刷相对位置，改变转子组绕组的电动势改变电流而调速。

这种电机用的是三相流电，但是，严格上来说，其实它是直流机。

原理是有点象串砺直流机。

5.滑差调速器。

这种方式其实不是改变电机转速。

而是改变和是电机轴相连的滑差离合器的离合度，改变离合器输出轴的转速来调速的。

还有如，硅油离合器，磁粉离合器，等等，一此离合机械装置和三相电机配套，用来调速的方式。

严格上来说不算是三相电机的调还方式。

但是很多教材常常把它们算作调速方式和一种。

直流电机的调速方法一是调节电枢电压，二是调节励磁电流，而常见的微型直流电机，其磁场都是固定的，不可调的永磁体，所以只好调节电枢电压，要说有那几种调节电枢电压方法，常用的一是可控硅调压法，再就是脉宽调制法(PWM)。

PWM的H型属于调压调速。

PWM的H桥只能实现大功率调速。

国的超大功率调速还要依靠可控硅实现可控整流来实现直流电机的调压调速。

电力电子技术中的电压与电流的控制方法有哪些在电力电子技术中，电压和电流的控制方法主要包括直流电压调节、直流电力传输控制、交流电压调节以及交流电力传输控制等方面。

以下是对这些方法的详细论述：一、直流电压调节方法：1. 直流电力调制技术：通过改变直流电源输入电压的脉冲宽度和载波频率来控制输出直流电压的大小。

其中较常用的方法包括脉宽调制（PWM）和脉幅调制（PAM）。

2. 直流电力门控技术：采用晶闸管、开关管等元件对直流电流进行开关控制，通过控制开关的导通和断开实现对直流电压的调节。

二、直流电力传输控制方法：1. 直流电力调制技术：通过改变直流电力输送系统的脉宽和频率来控制直流电力的传输。

常用的方法有直流脉宽调制（DPWM）和直流电流控制技术。

2. 直流电力谐振技术：利用谐振电路或谐振变压器等装置控制直流电力的传输，提高传输效率并减少损耗。

三、交流电压调节方法：1. 直接交流电压调节技术：通过电感和电容等元件对输入交流电源进行滤波和调节，控制输出交流电压的幅值和频率。

2. PWM调制技术：在交流电源的基础上，通过改变脉宽和频率来实现对输出交流电压的调节，常用于交流驱动电机和变频调速系统中。

四、交流电力传输控制方法：1. 交流电力调制技术：通过改变交流电力传输系统的频率和幅值来控制电力的传输和分配。

常见的方法包括交流脉宽调制（APWM）和交流频率调制（AFM）。

2. 交流电力逆变技术：利用逆变器将直流电源转换为交流电源，通过控制逆变器的开关管状态来实现对交流电力的调节和传输。

总结起来，电力电子技术中常用的电压与电流控制方法包括直流电压调节、直流电力传输控制、交流电压调节以及交流电力传输控制等。

这些方法能够实现对电压和电流的精确控制，广泛应用于电力变换、电动机驱动、电网稳定等领域，为现代电力系统的稳定运行提供了重要保障。