交直交与交交变频比较

机电设备伺服与变频应用完成第2次形考作业（占形考成绩的15%）老师点评：答案解析：2高压变频器指工作电压在（）KV以上的变频器。

客观题满分：2分得分：2分A3B5C6D10正确答案：A学生答案：A老师点评：答案解析：3对电动机从基本频率向上的变频调速属于（）调速。

客观题满分：2分得分：2分A恒功率B恒转矩C恒磁通D恒转差率正确答案：A学生答案：A老师点评：答案解析：4下列哪种制动方式不适用于变频调速系统（）。

客观题满分：2分得分：2分A直流制动B回馈制动反接制动D能耗制动正确答案：C学生答案：C老师点评：答案解析：变频调速系统的制动方式有直流制动、回馈制动和能耗制动等方式。

所以选C项。

5为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有（）功能。

客观题满分：2分得分：2分转矩补偿B转差补偿C频率增益D段速控制正确答案：A学生答案：A老师点评：答案解析：变频器的转矩补偿功能能够有效提高电动机的转速控制精度。

所以选A项。

6变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和（）型。

客观题满分：2分得分：2分电流B电阻C电感D电容正确答案：A学生答案：A老师点评：7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。

客观题满分：2分得分：2分A频率偏置B转差补偿转矩补偿D段速控制正确答案：C学生答案：C老师点评：8变频器的调压调频过程是通过控制（）进行的。

客观题满分：2分得分：2分A载波调制波C输入电压D输入电流正确答案：B学生答案：B答案解析：变频器的调压调频过程是通过控制调制波实现的。

所以选B项。

9MM440变频器要使操作面板有效，应设参数（）。

客观题满分：2分得分：2分AP0010=1BP0010=0P0700=1DP0700=2正确答案：C学生答案：C老师点评：答案解析：参数P0700=1是设置MM440变频器操作面板有效。

所以选C项。

10MM440变频器频率控制方式由功能码（）设定。

《变频技术与原理》复习题（答案版）一、填空题1. 变频器是将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电的装置。

2.变频器的分类，按工作原理可分为交-交变频器和交-直-交变频器，按用途可分为通用变频器和专用变频器。

3．变频器的主要技术参数：输入电压、输出电压、额定电流、输出电容、额定功率和过载能力等。

4．交-直-交变频器主电路包括3部分分别为整流电路、中间电路、逆变电路。

5．整流电路的功能是将交流电转换为直流电；中间电路具有滤波和制动作用；逆变电路可将直流电转为频率和幅值都可以调的交流电。

6．三相交-交变频电路的连接方法分为公共交流母线进线和输出星形联结两种。

7．目前常用的变频器采用的控制方有：U/f控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。

8．U/f控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压，通常是使U/f为常数，变频器在变频时还要变压是为了使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的转矩、效率、功率因数不下降。

9. 转矩提升是指通过提高U／f比来补偿f x下调时引起的T Kx下降。

即通过提高U x(k u＞k f)使得转矩T Kx提升。

10．转差频率控制（SF控制）就是检测出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电机速度对应的频率与转差频率之和作为变频器的给定输出频率。

11．频率控制是变频器的基本控制功能，控制变频器输出频率的方法有面板控制、电位器控制、远程控制和外部端子控制。

12．有些设备需要转速分段运行，而且每段转速的上升、下降时间也不同，为了适应这种控制要求，变频器具有段速控制功能和多种加减速时间设置功能。

13．变频器是通过电力半导体器件的通断作用将工频交流电流变换为电压和频率均可调的一种电能控制装置。

14．变频器的组成可分为主电路和控制电路。

15．某变频器需要回避频率为18～22Hz，可设置回避频率值为20Hz 。

16.高压柜体一般容量很大，往往需要多个柜体组成。

交-交变频器和交直交变频器的工作原理理论说明1. 引言1.1 概述交流变频器和交直交变频器作为电力调节装置在现代工业领域具有广泛的应用。

它们通过控制电压和频率来实现对电动机转速的调节，从而满足不同工况下的需求。

本文将深入探讨这两种变频器的工作原理及其理论说明。

1.2 文章结构本文将分为五个部分进行阐述。

第一部分为引言，介绍文章的背景和目标；第二部分将详细阐述交流变频器的工作原理，包括基本原理、输入输出特性以及控制策略；第三部分将重点讲解交直交变频器的工作原理，包括脉宽调制技术、桥式整流器以及逆变器设计；第四部分将通过建立数学模型并进行系统特性分析，展示这些变频器工作原理的模拟与分析过程；最后一部分是结论，总结文章要点并展望这些变频器在未来的研究意义与发展前景。

1.3 目的本文旨在全面了解和揭示交流变频器和交直交变频器的工作原理，并通过数学模型建立与系统特性分析来更好地理解其原理与工作机制。

通过本文的阅读，读者将能够深入了解交流变频器和交直交变频器在工业领域中的应用以及其对电动机的调节控制效果，为相关技术的研究和实践提供有益参考。

这样会清晰重点说明引言部分的内容。

2. 交流变频器的工作原理:2.1 基本原理：交流变频器是一种电力调节设备，用于将固定频率和振幅的交流电转换为可调节频率和振幅的交流电。

其基本原理是通过控制电压和频率来实现对电机转速的调节。

在交流变频器中，主要由三个部分组成：整流器、逆变器和中间直流环节。

整流器将交流电源转换为直流，并通过逆变器将直流电源再次转换为可调节的交流电源。

2.2 输入输出特性：交流变频器通常具有宽输入电压范围和高输出功率因数。

可以接受不同工作条件下的输入，如不同的供应电压、负载波动等，并产生稳定且可调节的输出。

其中，输入特性包括输入相位角、输入功率因数等；输出特性包括额定输出功率、容量因数、效率等。

这些特性决定了交流变频器在工业应用中的适用性以及对于不同负载情况下的响应能力。

电压型变频器与电流型变频器的性能比较电流型与电压型变频器，两者都属于交-直-交变频器，由整流器和逆变器两部分组成。

由于负载一般都是感性的，它和电源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件。

假如采纳大电容器来缓冲无功功率，则构成电压源型变频器；如采纳大电抗器来缓冲无功功率，则构成电流源型变频器。

电压型变频器和电流型变频器的区分仅在于中间直流环节滤波器的形式不同，但是这样一来，却造成两类变频器在性能上相当大的差异，主要表现列表比较如下：1、储能元件：电压型变频器——电容器；电流型——电抗器。

2、输出波形的特点：电压形电压波形为矩形波电流波形近似正弦波；电流型变频器则为电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波3、回路构成上的特点，电压型有反馈二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）；电流型无反馈二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转简单。

4、特性上的特点，电压型为负载短路时产生过电流，开环电动机也可能稳定运转；电流型为负载短路时能抑制过电流，电动机运转不稳定需要反馈掌握。

电流型逆变器采纳自然换流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，而且应用于双馈调速中，在过同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差。

变频器的结构特征1. 电流型变频器变频器的直流环节采纳了电感元件而得名，其优点是具有四象限运行力量，能很便利地实现电机的制动功能。

缺点是需要对逆变桥进行强迫换流，装置结构简单，调整较为困难。

另外，由于电网侧采纳可控硅移相整流，故输入电流谐波较大，容量大时对电网会有肯定的影响。

2. 电压型变频器由于在变频器的直流环节采纳了电容元件而得名，其特点是不能进行四象限运行，当负载电动机需要制动时，需要另行安装制动电路。

功率较大时，输出还需要增设正弦波滤波器。

3. 高电流型变频器它采纳GTO，SCR或IGCT元件串联的方法实现直接的高压变频，目前电压可达10KV。

交流变频和直流变频的区别由于现在很多厂家都打出直流变频空调，但在直流电里是没有频率的，那他们有什么区别:1：交流变频:实际上是一个三相交流电机,通过改变频率来改变转速，供电频率高，压缩机转速快，空调器制冷（热）量就大；而当供电频率较低时，空调器制冷（热）量就小。

2：直流变频:是在压机三端中每2端轮流通上直流电(+ -)即在某时刻:V:+ U:- W:则为检测线,好为下次通"+"电端做判断,所以压机始终只有两相是有电的,其通过改变输出直流电压来改变转速，工作频率范围比交流变频的广。

直流变速采用直流电机，交流变频使用交流电机。

直流电机只有一个线圈耗电，而交流变频有两个线圈耗电,所以直流变速相对交流变频更加节能省电。

结论：直流变速空调运行更稳定，更高效3：定频空调的压缩机转速本不变，它不能大幅度地调节制冷量，而是通过频繁开启关闭压缩机的方式来调节房间温度高低。

变频空调可在短时间内达到设定温度，然后空调比较低的频率运转，就可以维持室内设定温度，这保证了空调的均匀制冷，避免了室温剧烈变化所引起的不适感。

变频空调启动时电压较小，可在低电压和低温度条件下启动4、180度矢量变频技术即无位置传感器三相矢量变频技术。

5、直流变转速空调系统电控框图直流变频空调器的工作原理!1:综述电源220V交流电压经转换器变换为直流。

逆变器主要功能为实现换向，把直流电压转换成任意频率的有效值相当于三相交流电的脉冲电压信号;其最常见的结构形式是六个半导体开关元件组成的三相桥式电路(大功率模块)。

逆变器的负荷为压缩机中的异步电动机，变频空调器按照负荷是交流变频压缩机还是直流变频压缩机而分为交流变频与直流变频两大类。

交流变频中逆变器的输出电压方式一般采用是不等宽度PWM调制方式，而直流变频中逆变器的输出电压方式一般采用是等宽度PWM 调制方式。

目前PAM (Pulse Amplitude Modulation脉冲幅值调制方式)以其独特的优越性而被用于直流变频空调器的压缩机输入电压的调制中。

交流变频电机与交流伺服电机的区分1. 交流伺服电机和变频器加普通交流电机的工作原理基本相同，都是属于交-直-交电压型电机驱动器，只是技术指标要求差别大，所以在电机和驱动器设计方面有很大的差别；2. 伺服系统主要用于需要快速跟踪、超宽的调速范围、精确定位、超低速大力矩等应用场合，比如精密数控机床、高速包装机、高端纺织、包装印刷机械等机械制造和配套行业；其主要技术指标是：瞬态力矩要达到2.5－3倍额定力矩，调速范围要超过1:2000－10000，必须采用编码器作为速度和位置反馈，为了保证停车定位，电机有的自带抱闸；伺服电机有直流电机和交流电机两种，直流伺服其实是特殊的直流电机，但目前交流永磁同步电机应用已占主导；主要以中小功率为主（几百瓦－几十个KW)，性能优异也带来了价格高这个缺点；所以其应用面受到影响；但随着伺服系统的价格逐步下滑及设备的升级，越来越多的伺服会应用到各行各业来；从功能看，伺服的功能主要是：1、速度控制2、转矩控制3、位置控制（含定位和跟踪）；从控制看，伺服一般是三环系统：外环位置环，内环依次为速度还和电流环3. 其实现实应用中大多数设备对电机的控制性能要求不高，对比伺服：其调速范围一般是：1:100（无编码器）/1:1000(带编码器），最大转矩：1.5倍额定即可；电机和驱动器的技术难度、方案及配置、价格都大幅度降低；而且功率范围宽，从几百瓦到上千KW不等；由于应用在各行各业，所以变频器的功能特别丰富，为了满足特定行业的需求，许多厂家都在开发行业专用型变频器，比较典型的有：电梯专用变频器、供水专用变频器等；价格低，覆盖范围宽是变频器的主要特点；电机可以是异步电机，也可以是同步电机；一般变频器只包括速度控制和电流控制两个环节；4.伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出；分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降；5.变频电机采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式，使机械自动化程度和生产效率大为提高设备小型化、增加舒适性，目前正取代传统的机械调速和直流调速方案；6.交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术，在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的，也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节：变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电，然后通过可控制门极的各类晶体管（IGBT，IGCT等）通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电，由于频率可调，所以交流电机的速度就可调了（n=60f/p ，n转速，f频率， p极对数）；7.简单的变频器只能调节交流电机的速度，这时可以开环也可以闭环要视控制方式和变频器而定，这就是传统意义上的V/F控制方式；现在很多的变频已经通过数学模型的建立，将交流电机的定子磁场UVW3相转化为可以控制电机转速和转矩的两个电流的分量，现在大多数能进行力矩控制的著名品牌的变频器都是采用这样方式控制力矩，UVW每相的输出要加霍尔效应的电流检测装置，采样反馈后构成闭环负反馈的电流环的PID调节；ABB的变频又提出和这样方式不同的直接转矩控制技术，具体请查阅有关资料；这样可以既控制电机的速度也可控制电机的力矩，而且速度的控制精度优于v/f控制，编码器反馈也可加可不加，加的时候控制精度和响应特性要好很多；8.驱动器方面：伺服驱动器在发展了变频技术的前提下，在驱动器内部的电流环，速度环和位置环（变频器没有该环）都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算，在功能上也比传统的变频强大很多，主要的一点可以进行精确的位置控制；通过上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置（当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里），驱动器内部的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器；9.电机方面：伺服电机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的交流电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机），也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时，伺服电机就能根据电源变化产生响应的动作变化，响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机，电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本；就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定；当然即使不设定变频器的输出能力还是有限的，有些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机；10.交流电机一般分为同步和异步电机10.1交流同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度 = 定子速度，所以称“同步”；10.2交流异步电机：转子由感应线圈和材料构成；转动后，定子产生旋转磁场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，进而转子产生感应磁场，感应磁场追随定子旋转磁场的变化，但转子的磁场变化永远小于定子的变化，一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了感应电流，转子磁场消失，转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流；所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率；10.3对应交流同步和异步电机变频器就有相映的同步变频器和异步变频器，伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服，当然变频器中交流异步变频更常见，而伺服电机中则交流同步伺服常见；11.由于变频器和伺服在性能和功能上的不同，所以应用也不大相同：11.1在速度控制和力矩控制的场合要求不是很高的一般用变频器，也有在上位加位置反馈信号构成闭环用变频进行位置控制的，精度和响应都不高；现有些变频也接受脉冲序列信号控制速度的，但好象不能直接控制位置；11.2在有严格位置控制要求的场合中只能用伺服来实现，还有就是伺服的响应速度远远大于变频，有些对速度的精度和响应要求高的场合也用伺服控制，能用变频控制的运动的场合几乎都能用伺服取代，关键是两点：一是价格上伺服远远高于变频，二是功率的原因：变频最大的能做到几百KW，甚至更高，伺服最大就几十KW；。

相控交交变频控制特点
相控交交变频控制是一种利用半导体开关器件的相位控制技术来改变交流电源频率的电力电子控制方式。

它主要用于调整交流电动机的转速，广泛应用于调速系统、变频器和其他电力调控设备中。

以下是相控交交变频控制的一些主要特点：
1. 直接变频：相控交交变频可以直接在固定频率的交流电源和负载之间进行频率变换，无需中间直流环节，减少了转换过程的能量损耗。

2. 可逆操作：通过改变控制角，不仅可以实现电动机的正向旋转，还可以实现反向旋转，适用于需要频繁正反转的应用场景。

3. 控制简单：与交直交变频相比，相控交交变频的控制更为简单，因为它避免了直流环节的控制复杂性。

4. 谐波问题：由于采用相位控制，输出波形中含有较多的低阶谐波，这会对电动机造成额外的损耗和噪声，并可能影响其他设备的正常工作。

5. 功率因数调整：相控交交变频可以在一定范围内调整功率因数，提高系统的电能使用效率。

6. 应用限制：由于谐波的影响以及控制策略的限制，相控交交变频
器通常不适用于高速、大功率的场合，而且在低速时转矩脉动较大。

7. 设备成本：由于省略了直流环节，相控交交变频设备的结构较为简单，从而在一定程度上降低了成本。

相控交交变频控制在一些特定的应用中具有其独特的优势，但随着现代功率电子器件和控制技术的发展，其在许多领域逐渐被性能更优的交直交变频控制所取代。