变频器原理与应用第3版习题及答案王廷才第4--6章.docx

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1、第4章习题4解答1 .交-交变频技术具有什么特点？主要应用是什么？答：交-交变频就是把电网频率的交流电变换成可调频率的交流电，因为没有中间环节,能量转换效率较高，广泛应用于大功率的三相异步电动机和同步电动机的低速变频调速。2 .交交变频的基本原理是怎样的？答：单相交-交变频器的原理框图如图4-1所示。P纲通N组通PiRF.50HzXUUZAg乙50IZ图4-2单相交-交变频器输出的方波图4T单相交-交变频器电路原理框图电路由P（正）组和N（负）组反并联的晶闸管变流电路构成，两组变流电路接在同一交流电源，Z为负载。两组变流器都是相控电路，P组工作时，负载电流自上而下，设为正向：N组工作时，负载电

2、流自下而上，为负向。让两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电，如图4-2所示。改变两组变流器的切换频率，就可以改变输出到负载上的交流电压频率，改变交流电路工作时的控制角Q，就可以改变交流输出电压的幅值。3 .如何调制交-交变频使其输出为正弦波电压？答：为了使输出电压的波形接近正弦波，可以按正弦规律对控制角Q进行调制。4 .三相交-交变频有哪些连接方法？答：公共交流母线进线方式；输出星形联结方式。5 .交-交变频有什么优点和缺点？答：交-交变频电路的优点是：只用一次变流，效率较高：可方便地使电动机实现四象限工作：低频输出波形接近正弦波。缺点是：接线复杂。第5章习题5解答1 .高

3、（中）压变频器通常指电压等级为多少的变频器？答：高（中）压变频器通常指电压等级在IkV以上的大容量变频器。2 .高（中）压交-交方式的变频器多用在什么场合？该方式的变频器有什么优缺点？答：交-交变频的高（中）压变频器一般容量都在数千kW以上，多用在冶金、钢铁企业。交-交变频器过载能力强、效率高、输出波形好，但输出频率低，且需要无功补偿和滤波装置，使其造价高，限制了它的应用。3 .高（中）压变频调速系统的基本形式有哪几种？画出其结构图。答：直接高-高型（也有的称为直接中-中型）如下图所示。直接高-高型变频调速系统高-中型变频调速系统的电路结构如下图所示。降压变压器中压变频器电动机高-中型变频调速

4、系统高-低-高型变频调速系统的电路结构如下图所示。降压变压器低压变频糖升压变压器高压电源三3CM3Cb）高-低-高型变频调速系统4 .简述高（中）压变频器的应用及重要意义。答：在冶金、钢铁、石油、化工、水处理等工矿企业中，大容量的电动机基本上都是中压和高压电动机。这类企业的风机、泵类、压缩机及各种其他大型机械的拖动电动机消耗的能源占电机总能耗的70%以上，而且绝大部分都有调速的要求，采用高（中）压变频器调速，达到节能、高效、提高产品质量的目的。5 .高（中）压变频器的技术要求主要有哪些方面？答：（1）可靠性要求高；（2）对电网的电压波动容忍度大；（3）降低谐波对电网的影响;（4）改善功率因数；

5、（5）抑制输出谐波成分；（6）抑制共模电压和d/df的影响。6 .说明图5-7所示并联多重化PWM电压型变频器电路的工作原理。答：图5-7所示为并联多重化PWM电压型变频器电路图。采用二极管构成二组三相桥式整流电路，按12脉波组态，输出为二重式，每组由六个IGBT构成一个桥式逆变单元。输出漉波器用来去除PWM的调制波中的高频成分并减少d/5、d/dr的影响，由于频率高，漉波器的体积很小。变频器的驱动（逆变）单元设计成模块化独立单元的形式，直流母线（DC-BUS）上可任意连接16个驱动单元，驱动单元可驱动同一个电机，也可以驱动不同的电机（驱动同一个电机的逆变单元一般不超过2个）。这种设计使工厂中

6、不同地方的设备可采用公共的直流母线供电，从而减少设备总投资，并使多电机调速系统的总功率平衡达到最优化。7 .说明图5-8所示电路为什么称为三电平式变频器？该电路结构有什么优点？答：由图5-8可见，变频器的整流部分由两个三相整流桥电路串联，输出12脉波的直流电压，大大减少了电网侧的谐波成分。同时，直流侧采用两个相同的电解电容串联滤波，在中间的连接处引出一条线与逆变电路中的钳位二极管相接，若将该节点视为参考点（电压为零），则加到逆变器的电平有三个：5、0、-Ud。所以逆变器部分是由IGBT和箝位二极管组成的三电平电压型逆变器。三电平变频器的输出谐波比低压通用变频器低；因为省去升、降压变压器，因而结

7、构紧凑，损耗减少，占地面积小，节省土建费用；当功率较大时，电源输入端仍设置隔离用三绕组变压器，变压器副边采用A和Y接法，可输出12脉冲整流电压，使得电源输入端谐波大为降低。8 .高压变频器为什么不采用双电平控制方式？简述三电平逆变器的工作原理。答：三电平或多电平变频器的输出谐波比低压通用变频器低；因为省去升、降压变压器,因而结构紧凑，损耗减少，占地面积小，节省土建费用。电压型逆变器的工作原理为：当工作电压较高时，为了避免器件串联引起的动态均压问题和降低输出谐波，逆变器可采用三电平方式，也称为中心点钳位方式（NPC）,下图所示为三电平逆变器一相的结构图。三电平逆变器相的结构图电路中的逆变器的功率

8、开关器件VT1-VT4为IGBT,VD1-VD4为反并联的续流二极管，VD5和VD6为钳位二极管，所有的二极管均要求选用与功率开关相同的耐压等级。Ud为滤波电容Cl上端的电压，O为Cl、C2连接中心点的电位，-Ud为滤波电容C2下端的电压。当改变VTlVT4的通断状态时，在输出端将获得三种不同的电压。9 .风光JD-BP37/38系列高压变频器的柜体结构主要分为哪几个部分？答：风光JD-BP37/38系列高压变频器的柜体结构，主要由开关柜、变压器柜、功率单元柜和控制柜等组成。第6章习题6解答1 .变频器的主电路端子有哪些？分别与什么相连接？答：变频器的主电路端子R、S、T连接三相交流电源：U、

9、V、W连接三相电动机；Pl、P+连接直流电抗器；P+、DB连接外部制动电阻器；P+、N-连接制动单元：PE接地。2 .变频器的控制端子大致分为哪几类？答：多功能数字输入、多功能数字输出、模拟输入、模拟输出、多功能继断器输出、脉冲频率输入、脉冲频率输出、RS485接口等。3 .说明变频器的基本频率参数，如何预置？答：1）给定频率。其设置方法常有两种：一种是用变频器的操作面板来输入频率的数字量50；另一种是从控制接线端上以外部给定（电压或电流）信号进行调节，最常见的形式就是通过外接电位器来完成。2）输出频率。输出频率是在给定频率附近经常变化的。从另一个角度来说，变频器的输出频率就是整个拖动系统的运

10、行频率。3）基本频率。基本频率，用A表示。一般以电动机的额定频率八作为基频A的给定值。4）上限频率和下限频率。上限频率和下限频率是指变频器输出的最高、最低频率，常用川和儿来表示。5）跳跃频率。跳跃频率也叫回避频率，变频器在预置跳跃频率时通常采用预置一个跳跃区间，区间的下限是加、上限是力2。4 .变频器有哪些运行功能需要进行设置？如何设置？答：变频器的运行功能参数主要有：加速时间、加速模式、减速时间、减速模式、多功能端子、程序控制等。依据变频器说明书给定的功能参数进行设置。5 .变频器有哪些保护功能需要进行设置？如何设置？答：变频器的保护功能参数有：过电流、电动机过载、过电压、欠电压保护和瞬间停电的处理等。依据变频器说明书给定的功能参数进行设置。6 .变频器的节能控制功能有什么意义？答：对于风机、水泵等二次方律负载在稳定运行时，其负载转矩及转速都基本不变。如果能使其工作在最佳的节能点，就可以达到最佳的节能效果。7 .说明设置变频器的PID功能的意义。答：PlD控制是闭环控制中的一种常见形式。反馈信号取自调速系统的输出端，当输出量偏离所要求的给定值时，反馈信号成比例的变化。在输入端，给定信号与反馈信号相比较,存在一个偏差值。对该偏差值，经过PID调节，变频器通过改变输出频率，迅速、准确地消除拖动系统的偏差，回复到给定值，振荡和误差都比较小。