维修电工电气控制技术

维修电工电气控制技术第1页，共87页，2023年，2月20日，星期日主要内容第十六单元自动控制系统的基本概念第十七单元晶闸管直流调速系统第十九单元交流变频调速系统参考书：1、维修电工（高级）中国劳动社会保障出版社

2、自动控制原理与系统上海理工大学孔凡才编著第2页，共87页，2023年，2月20日，星期日第十六单元自动控制系统的基本概念

自动控制:指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置（简称控制器）使被控对象（如设备生产过程等）自动的按照预定的规律变化和运行。自动控制系统：为了实现各种控制任务，将被控对象和控制装置按照一定方式连接，对被控对象的一个或多个物理量进行自动控制的整个系统。

第一节开环控制系统与闭环控制系统一、开环控制系统

开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系及输出对输入没有影响的控制。

开环控制系统：控制系统输出量（被控量）只能受控于输入量，输出量不反送到输入端参与控制的系统。

优点：结构简单，成本低

缺点：抗扰性能差第3页，共87页，2023年，2月20日，星期日举例：开环调速系统

工作原理：

改变电位器滑动端的位置，相应地改变了电压Ug值的大小，其值经功率放大器放大后施加在直流电动机的电枢两端，由于直流电动机具有恒定的励磁电流。因此，随着电枢电压值的不同，电动机便以不同的转速带动生产机械运转。于是，改变Ug的大小，便控制了电动机转速的高低。系统中，Ug是给定输入量；电动机的转速n是系统的输出量即被控量，功率放大器的电源电压波动、放大系数漂移、拖动负载的变化等，是扰动输入量。第4页，共87页，2023年，2月20日，星期日二、闭环控制系统闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用而且还有无反向联系及输出对输入有影响的控制。闭环控制又常称为反馈控制或偏差控制。把输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，形成闭环，参与控制，这种系统叫闭环控制系统

优点：抗扰性能强

缺点：成本高，存在稳定性问题举例：闭环调速系统

第5页，共87页，2023年，2月20日，星期日三、复合控制系统

（开环控制+闭环控制）两种结构：按输入信号补偿、按扰动信号补偿四、开环控制系统与闭环控制系统的比较

开环系统结构简单、成本低、工作稳定，因此，当系统的输入信号及扰动作用能预先知道并且系统要求精度不高时，可以采用开环控制。由于开环控制不能自动修正被控制量的偏离，因此系统的元件参数变化以及外界未知扰动对控制精度的影响较大。

闭环控制系统具有自动修正被控制量出现偏离的能力，因此可以修正元件参数变化以及外界扰动引起的误差。其控制精度较高。但是，由于存在反馈，闭环控制中被控制量可能出现振荡，严重时会使系统无法工作。第6页，共87页，2023年，2月20日，星期日第二节闭环控制系统的组成

闭环控制系统一般有给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、被控对象、检测反馈元件组成。各个元件的排列，通常将给定元件放在最左端，控制对象排在最右端。即输入量在最左端，输出量在最右端。从左至右(即从输入至输出)的通道称为顺馈通道（FeedforwardPath)或前向通路(ForwardPath)。将输出信号引回输入端的通道称为反馈通道或反馈回路(FeedbackPath)。“-”表示给定量与反馈量极性相反（负反馈），“+”表示给定量与反馈量极性相同（正反馈）。第7页，共87页，2023年，2月20日，星期日一、闭环控制系统的基本元件1、给定元件2、比较元件3、放大校正元件4、执行元件5、被控对象6、检测反馈元件二、闭环控制系统的信号1、输入量2、输出量3、反馈量4、扰动量5、偏差信号6、控制量第8页，共87页，2023年，2月20日，星期日第三节自动控制系统的分类一、按控制系统结构特点分类1、闭环控制系统（反馈控制系统）2、开环控制系统3、复合控制系统二、按给定量的特点分类1、定值控制系统：若系统输入量为一定值，要求系统的输出量也保持恒定。2、随动控制系统：若系统的输入量的变化规律未知的时间函数（通常是随机的），要求输出量能够准确、迅速跟随输入量的变化。3、程序控制系统：

若系统的输入量不为常值，但其变化规律是预先知道和确定的，要求输出量与给定量的变化规律相同。三、按被控量的特点分类1、连续控制系统：从系统中传递的信号来看，若系统中各环节的信号都是时间t的连续函数即模拟量。2、顺序控制系统：系统按预先确定的时间顺序或根据一定逻辑关系所要求的顺序来进行控制。四、其它分类方式

按被控量名称来分类、按控制回路多少类分类、按控制系统中元件特性的线性和非线性来分类等等。第9页，共87页，2023年，2月20日，星期日第十六单元复习题一.判断题1.自动控制就是应用控制装置，使控制对象自动地按照预定的规律变化或运行（√）2.闭环控制系统输出量不反送到输入端参与控制（×）3.开环控制系统与闭环控制系统最大的差别在于闭环控制系统存在一条从被控量到输入端的反馈通道（√）4.前馈控制系统是建立在负反馈基础上按偏差进行控制（×）5.复合控制系统就是负反馈控制系统（×）二.单项选择题1.控制系統输出量（被控量）只能受控于输入量，输出量不反送到输入端参与控制的系统称为(C)A.复合控制系统B.闭环控制系统C.开环控制系统D.反馈控制系统2.闭环控制系统建立在(B)基础上,按偏差进行控制.A.正反馈B.负反馈C.反馈D.正负反馈第10页，共87页，2023年，2月20日，星期日第十六单元复习题3.前馈控制系统是（A）

A.按扰动进行控制的开环控制系统B.按给定量控制的开环控制系统C.闭环控制系统D.复合控制系统4.在自动控制系统中，如果需稳定某个物理量即引入该物理量的（C）

A.微分负反馈B.微分正反馈C.负反馈D.正反馈

四.简答题1.闭环控制系统为什么具有良好的抗扰能力和控制精度?

答：闭环控制系统是建立在负反馈基础上，按偏差进行控制。当系统中由于某种原因使被控制量偏离希望值而出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控制量与希望值趋于一致，所以闭环控制系统具有良好的抗扰动能力和控制精度。2.闭环控制系统一般由哪几部分组成?有哪些作用量和被控制量?

答：闭环控制系统一般由给定元件、比较元件、放大校正元件、执行元件、被控对象、检测反馈元件等组成。系统有给定量（输入量）、反馈量、控制量、扰动量、被控量（输出量）。第11页，共87页，2023年，2月20日，星期日第十七单元晶闸管直流调速系统第一节直流调速系统技术基础一、直流电动机调速方案他励直流电动机的转速公式：式中：U为他励电动的电枢电压I为电枢电流、E为电枢电动势、R为电枢回路的总电阻、n为电机的转速、Φ为励磁磁通、Ce为由电机结构决定的电动势系数。由直流他励电机有调速方式有三种调速方式：改变电动机的电枢电压的调速（调压调速）、改变电动机的励磁磁通的调速（调磁调速）、改变电动机的电枢回路串联附加电阻调速。由于串电阻调速和弱磁调速都会使直流他励电机的机械特性变软，所以在实际应用中我们通常采用的是调压调速。第12页，共87页，2023年，2月20日，星期日三种调速方法的性能与比较：

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。方法一：调节电枢供电电压U。（恒转矩调速）工作条件：保持励磁为额定值；保持电阻R=Ra调节过程：改变电压

调速特性：转速下降，机械特性曲线平行下移。

第13页，共87页，2023年，2月20日，星期日方法二：减弱励磁磁通方法三、改变电枢回路电阻R。

工作条件：保持电压U=UN；工作条件：保持励磁为额定值，保持电压U=UN；保持电阻R=Ra；调节过程：

增加电阻不变；

调速特性：转速下降，机械特性曲线变软。

调节过程：减小励磁调速特性：恒功率调速转速上升，机械特性曲线变软。

第14页，共87页，2023年，2月20日，星期日二、直流电动机的调压调速系统的主要方式主要有三种：发电机-电动机系统、晶闸管-电动机系统、直流斩波和脉宽调速系统。1、发电机-电动机系统（G-M系统）2、晶闸管-电动机系统（U-M系统）用晶闸管触发整流整流电路实现电枢电压可调，从而达到改变电机转速的目的。改变控制角a，得一簇平行直线，这和G-M系统的特性很相似，如下图所示。图中电流较小的部分画成虚线，表明这时电流波形可能断续，上式已经不适用了。

第15页，共87页，2023年，2月20日，星期日三、直流调速系统主要性能指标系统的稳定性(Stability)稳定系统:当扰动作用(或给定值发生变化)时，输出量将会偏离原来的稳定值，这时，由于反馈环节的作用，通过系统内部的自动调节，系统可能回到(或接近)原来的稳定(或跟随给定值)稳定下来。不稳定系统:由于内部的相互作用，使系统出现发散而处于不稳定状态。

直流调速系统主要性能指标是衡量调速性能好坏的标准，也是直流调速系统设计和实际运行中的主要指标。包括静态性能指标和动态性能指标1、静态主要性能指标（1）调速范围D

：在额定负载下，生产机械要求电动机最高转速与最低转速之比。

（2）静差率s

：

电动机由理想空载转速到额定负载时的转速降，与其理想空载转速之比的百分数。

第16页，共87页，2023年，2月20日，星期日调速范围D和静差率s之间的关系：（3）平滑性：

在调速范围内，相邻的两级转速相差越小，则调速愈平滑。平滑的程度用平滑系数φ来表征。φ越接近1，则平滑性越好。φ=1时成为无极调速，此时转速连续可调，级数无穷多，调速的平滑性最好。

2、动态性能指标给定控制信号作用下的动态性能指标上升时间tr：从加上阶跃给定的时刻起到系统输出量第一次达到稳态值所需的时间调节时间tT：调节时间是系统输出量进入并一直保持在离稳态值的允许误差带内所需要的时间。

最大超调量：是输出量的大偏差与输出稳态值之比。最大超调量反映了系统的动态精度，最大超调量越小，则说明系统过渡过程进行得越平稳。

第17页，共87页，2023年，2月20日，星期日（2）扰动信号作用下的动态性能指标最大动态速降δm恢复时间ts

四、晶闸管-电动机系统的开环机械特性n=Udomcosα/CeΦ-(Rn+Rd)Id/CeΦ=no-Δn

第18页，共87页，2023年，2月20日，星期日五、调速系统中的常用调节器

1、比例调节器（P调节器）Kp=Rf/R1Uo=-Rf/R1Ui

2、积分调节器（I调节器）Uo=-1/τ∫Uidt

3、比例积分调节器（PI调节器）Uo=-（KpUi+1/τ∫Uidt）

六、调速系统中常用的电平检测器

1、电平检测器

2、带正反馈的电平检测器

七、调速系统中常用检测装置

调速系统中经常用到转速、电流、电压等反馈信号，这些反馈信号都是通过相应的检测装置来获得的。

1、电流检测装置

交流电流互感器和直流电流互感器

2、转速检测装置

测速发电机和光电编码器

3、直流电压检测装置

电子式直流电压变换器和霍尔元件式直流电压变换器

第19页，共87页，2023年，2月20日，星期日第二节单闭环直流调速系统一、转速负反馈直流调速系统

由转速给定、转速调节器ASR、触发器CF、晶闸管变流器、测速发电机TG等组成。本闭环调速系统只有一个转速反馈环，故成为单闭环调速系统。1、工作原理和静特性

闭环系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变整流电压，而开环系统不能自动调节。以负载增大为例，闭环调速系统的自动调节过程如下：

第20页，共87页，2023年，2月20日，星期日2、转速负反馈有静差调速系统及其静特性n=KpKuUgn/CeΦ(1+K)-R*Id/CeΦ(1+K)=nob-ΔnbK=KpKuUgn/CeΦ总结:具有比例调节器的单闭环调速系统的基本性质，强调指出：有静差系统的概念。这种系统是以存在偏差为前提的，反馈环节只是检测偏差，减小偏差，而不能消除偏差，因此它是有静差调速系统。全面地看，反馈控制系统一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随这给定作用，对给定信号的任何变化都是惟命是从的。而系统精度依赖于给定和反馈精度.

3、开环系统与闭环系统的比较1)在转速给定电压Ugn相同时，开环系统的理想空载转速nok为闭环系统的理想空载转速nob的（1+K）。2）闭环系统静特性比开环系统静特性硬，在相同负载电流条件下，闭环系统的静态速降Δnb仅为开环系统的静态速降Δnk的1/（1+K）。3）当nob=nok时，闭环系统的静差率Sb仅为开环系统的静差率Sk1/（1+K）。4）当系统静差率S要求一定时，闭环系统可大大提高调速范围D。当开环系统和闭环系统电动机的最高转速都为ne，而最低静差率的要求相同时，闭环系统的调速范围可达开环系统的调速范围（1+K）倍。5)闭环系统对包围在闭环系统前向通道中各种扰动的影响具有抑制作用。第21页，共87页，2023年，2月20日，星期日4、转速负反馈无静差调速系统

如果转速负反馈调速系统中转速调节器ASR采用比例积分调节器时，由于比例积分调节器不仅依靠ΔU本身，而且依靠ΔU的积累进行调节，故能实现无静差调速。负载变化时的调节过程：假设负载突然增加，电动机转速下降，ΔU大于零，比例积分调节器中比例部分立即起作用，输出为KpΔU,使晶闸管变流器输出电压增加,使电动机的转速缓慢下降并迅速上升。随着转速的回升且接近原转速时，比例调节作用越来越小。在调节过程的后期，积分调节起主要作用，依靠它来最后消除转速偏差。

无静差调速系统只有在静态下无差，而在动态过程中是有差的。无静差调速系统理论上是无差的，由于运算放大器、测速发电机等原因，实际上是有差的。第22页，共87页，2023年，2月20日，星期日二、带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统

第23页，共87页，2023年，2月20日，星期日1、问题的提出根据直流电动机电枢回路的平衡方程式可知，电枢电流Id为：当电机起动时，由于存在机械惯性，所以不可能立即转动起来，即n=0，则其反电动势E=0。这时起动电流为：它只与电枢电压Ud和电枢电阻Ra有关。由于电枢电阻很小，所以起动电流是很大的。为了避免起动时的电流冲击，在电压不可调的场合，可采用电枢串电阻起动，在电压可调的场合则采用降压起动——在调速系统中如何处理。第24页，共87页，2023年，2月20日，星期日另外，有些生产机械的电动机可能会遇到堵转情况。例如由于故障造成机械轴被卡住，或挖土机工作时遇到坚硬的石头等。在这此情况下，由于闭环系统的机械特性很硬，若没有限流环节的保护，电枢电流将远远超过允许值。

第25页，共87页，2023年，2月20日，星期日2、电流截止负反馈的作用：

可以通过一个电压比较环节，使电流负反馈环节只有在电流超过某个允许值(称为阈值)时才起作用，这就是电流截止负反馈。

第26页，共87页，2023年，2月20日，星期日3、电流截止负反馈环节的组成工作原理挖土机特性额定电流时堵转电流时的实际特性堵转电流时理想特性Idn1）当Id较小,即IdRc≤Uo时，则二极管VD截止，电流截止负反馈不起作用。2）当Id较大，即IdRc≥U0时，则二极管VD导通，电流截止负反馈起作用，ΔU减小，Ud下降，Id下降到允许最电流。第27页，共87页，2023年，2月20日，星期日三、电压负反馈和电流正反馈直流调速系统1、电压负反馈直流调速系统这种系统利用电阻和电位器并联在电动机电枢两端取出电压反馈信号Ufu替代测速发电机。Ud=Udo-IdRn,Ud=CeΦ+IdRd当电流增加时，由于主回路中Rn的电阻压降增加，使电动机电枢电压Ud下降，转速下降。电压反馈电压Ufu减小，电压调节器输入偏差电压ΔU=Ugn-Ufu增加，Udo增加，以补偿主回路中Rn的电阻压降，使电动机转速上升。电压负反馈直流调速系统实际上是一个电压调节系统。电压负反馈只能克服主回路中Rn的电阻压降，而不能克服电枢电阻引起的转速降和励磁变化引起的转速变化。因此，它的性能指标比转速负反馈调速系统差。2、带电流正反馈的电压负反馈直流调速系统为了提高电压负反馈直流调速系统静特性的硬度，减小静态速降，在电压负反馈直流调速系统引入电流正反馈，补偿电枢电阻引起的转速降。第28页，共87页，2023年，2月20日，星期日电流正反馈的工作原理：当负载电流增加时，电流正反馈电压Ufi增加，调节器电压ΔU=Ugn-Ufu+Ufi增加，Udo增加，以补偿电枢电阻引起的转速降，从而使系统的静特性硬度增加，减小静态速降。Idn12341转速负反馈调速系统的特性；2带电流正反馈的电压负反馈调速系统的特性；3电压负反馈调速系统的特性；4开环系统的机械特性第29页，共87页，2023年，2月20日，星期日第三节转速、电流双闭环直流调速系统一、系统组成前面我们已经讲过，转速负反馈单闭环晶闸管直流调速系统是一种以存在偏差为前提并依据偏差对系统进行调节的系统，这种系统虽然可以用PI调节器来实现系统的无静差调速，但同时也给系统的带来了不利的影响。如前例中，动态响应中的上升时间和调节时间变长等问题。然而在实际的生产过程中，有许多生产机械很大一部分时间是工作在过渡过程中。即它们被要求频繁地起动，或总是处于正反转切换状态。因此为了提高生产效率，我们就要求这样的调速系统要有尽可能短的过渡过程。为了解决调速系统无静差与快速响应之间的矛盾，及提高系统的过载能力，我们采用了速度和电流双闭环直流调速系统。第30页，共87页，2023年，2月20日，星期日电流截止负反馈单闭环直流调速系统最佳理想起动过程最佳理想起动过程:在电机最大电流（转矩）受限制条件下，希望充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许的最大值。

改进思路：为了获得近似理想的过渡过程，并克服几个信号综合在一个调节器输入端的缺点，最好的办法就是将主要的被调量转速与辅助被调量电流分来加以控制，用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统。

第31页，共87页，2023年，2月20日，星期日由转速负反馈与转速调节器ASR组成转速环（外环），由电流负反馈与电流调节器组成电流环ACR（内环）。第32页，共87页，2023年，2月20日，星期日二、突加给定起动过程分析Un*=0,Ui=0,Uct=0,n=0,Ui*=0,a＝90,Ud0=0，当输入阶跃信号时，系统进入起动过程。按照转速调节器ASR在起动过程中经历的不饱和、饱和、退饱和三种情况，整个动态过程分成图中标明的I、II、III三个阶段。第I阶段

电流上升阶段（0~t1）

突加Un*→ΔUn很大→ASR迅速饱和→Ui*＝Uim*→Uct、Ud0、Id迅速上升→n上升→Id↑≈Idm时，Ui＝Uim*。在本阶段：ASR由不饱和迅速饱和（Un增长慢）。ACR不饱和（Ui增长快）。第II阶段

恒流升速阶段（t1~t2）

ASR饱和→Ui*≈Uim*→Id≈Idm→电机以恒加速度上升（n线性上升至n*）n↑→E↑→Id↓→Ui↓→ΔUi↑→Uct↑→Ud0↑→Id↑（Id维持Idm不变）在本阶段中：（1）由于n的线性增长，使E为一个线性渐增的干扰量，ACR起调节作用，使Uct和Ud0基本上线性增长；（2）调整过程中，Id略低于Idm，保证ΔU>0,Uct线性上升。恒流升速阶段是起动过程中的主要阶段。第Ⅲ阶段

转速调节阶段（t2以后）

ΔUn＝0(n＝n*)→ASR仍饱和→Ui≈Uim*→Id≈Idm>IL→n↑>n*→ΔUn<0→ASR退饱和→Ui*↓<Uim*→Id↓→Id<IL→n↓→n∞（转速可能会经过几次振荡，但转速环会进行调节）第33页，共87页，2023年，2月20日，星期日

突加给定的起动过程中的第I、II阶段，转速调节器ASR处于饱和限幅状态，转速环相当于开环运行，不起调节作用，而仅有电流调节器ACR起恒流调节作用，电动机以最大允许电流等加速起动。在第III阶段才参与转速调节作用。三、在扰动作用下的动态过程分析1、突加负载时的动态过程分析1）转速下降阶段2）转速回升阶段3）转速调节阶段2、电源电压波动时的动态调节过程

电源电压波动时，晶闸管变流器输出电压也随之变化，由于电动机机电惯性缘故，从而首先引起电枢电流的改变，电流负反馈电压也随之改变。通过电流调节器ACR调节作用，输出电压变化补偿电源电压的波动，以维持电枢电流不变。第34页，共87页，2023年，2月20日，星期日四、转速调节器和电流调节器的作用1、转速调节器ASR的作用1）使转速跟随给定电压变化，稳态无静差2）突加负载时转速调节器ASR和电流调节器ACR均参与调节作用，但转速调节器ASR处于主导作用，对负载变化起抗扰作用。3）其输出电压限幅值决定允许最大电流。2、电流调节器ACR的作用1）起动过程时保证获得允许最大电流。2）在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压变化。3）电源电压波动时的及时抗扰作用，使电动机转速几乎不受电源电压波动的影响。4）当电动机过载、堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到安全保护作用。第35页，共87页，2023年，2月20日，星期日五、双闭环调速系统优点1、具有良好的静特性(接近理想的“挖土机特性”)。2、具有较好的动态特性，起动时间短(动态响应快)，超调量也较小。3、系统抗扰动能力强，电流环能较好地克服电网电压波动的影响，而速度环能抑制被它包围的各个环节扰动的影响，并最后消除转速偏差。4、由两个调节器分别调节电流和转速。这样，可以分别进行设计，分别调整(先调好电流环，再调速度环)，调整方便。第36页，共87页，2023年，2月20日，星期日第十七单元复习题一.判断题6.要改变直流电动机的转向，可以同时改变电枢电压和励磁电压的极性。(×)7.直流电动机改变电枢电压调速是恒功率调速，弱磁调速是恒转矩率调速（√）8.静差率与机械特性硬度以及理想空载转速有关，机械特性越硬，静差率越大（×）9.当系统的机械特性硬度相同时，理想空载转速越低静差率越小（×）10.如系统低速时的静差率能满足要求，则高速时的静差率肯定满足要求（√）11.调速范围是指电动机在空载情况下，电动机的最高转速和最低转速之比（×）12.调节放大器的输出外限幅电路中的降压电阻R可以不用。（×）13.晶闸管—电动机系统的主回路电流连续时，开环机械特性曲线是互相平行的，其斜率是不变的（√）14.对积分调节器来说，当输入电压为零时，输出电压保持在输入电压为零前的那个瞬间的输出值（√）15.比例积分调节器，其比例调节作用，可以使得系统动态响应速度加快；而积分调节作用，又使得系统基本上无静差（√）16.比例积分调节器的等效放大倍数，在静态与动态过程是不相同（√）17.无静差调速系统在静态与动态过程中都是无差（×）第37页，共87页，2023年，2月20日，星期日18.在转速负反馈系统中若要使开环和闭环系统的理想空载转速相同，则闭环时给定电压比开环时给定电压相应地提高1+K倍（√）19.电压负反馈调速系统对直流电动机电枢电阻、励磁电流变化带来的转速变化无法调节（√）23.转速负反馈调速系统能够有效地抑制一切被包围在负反馈环内的扰动作用（√）24.转速负反馈调速系统对直流电动机电枢电阻、励磁电流变化带来的转速变化无法进行调节。（√）25.转速负反馈调速系统的调速精度依赖于转速给定电源和转速反馈检测装置的精度。（√）26.电流截止负反馈是一种只在调速系统主电路过电流下起负反馈调节作用的方法，用来限制主回路过电流（√）27.电压负反馈调速系统调速精度要比转速负反馈调速系统好些（×）28.电流正反馈反映的物理量是电机负载的大小，而不是被调整量电压或速度的大小（√）29.电流正反馈是一种对系统扰动量进行补偿控制的调节方法。(√)第38页，共87页，2023年，2月20日，星期日31.转速电流双闭环调速系统中，转速调节器的输出电压是系统转速给定电压（×）32.转速电流双闭环系统调试时，一般先调试电流环再调试转速环（√）33.速度电流双闭环直流调速系统，在突加负载时，调节作用主要靠电流调节器来消除转速偏差（×）34.转速电流双闭环系统在电源电压波动时的抗扰作用主要通过电流调节器调节作用。（√）35.转速电流双闭环系统在突加负载时，转速调节器和电流调节器两者均参加调节作用，但转速调节器ASR处于主导作用（√）36.转速,电流双闭环调速系统,在突加给定电压启动过程中第1,2阶段,转速调节器处于饱和状态.(√)37.双闭环调速系统包括电流环和速度环.电流环为外环,速度环为内环.(×)39.转速电流双闭环调速系统调试时,一般是先调试电流环,再调试转速环.(√)53.转速、电流双闭环调速系统在突加给定起动第二阶段，系统表现为恒值电流调节系统。（√）54.转速、电流双闭环调速系统，在突加给定起动过程中电流调节器不能饱和，而应处于线性工作状态。（√）第39页，共87页，2023年，2月20日，星期日二.单项选择题

5.调速系统的调速范围和静差率这两个指标（B）A.互不相关B.相互制约C.相互补充D.相互平等6.在单闭环直流调速系统中，（C）调速系统的调速性能优于带电流正反馈的电压负反馈调速系统A.转速负反馈加电流负反馈B.电压负反馈C.转速负反馈D.开环7.电压负反馈调速系统通过稳定直流电动机电枢电压来到达稳定电动机转速的目的，其原理是电枢电压的变化与（A）A.转速的变化成正比B.转速的变化成反比C.转速的变化平方成正比 D.转速的变化平方成反比8.当理想空载转速n0一定时，机械特性越硬，静差率S（A）A.越小B.越大C.不变D.可以任意确定9.在直流调速系统中，当电流截止负反馈参与系统调节作用时，说明调速系统主电路电流（A）A.过大B.正常C.过小D.较小10.晶闸管——电动机系统的主回路电流断续时，其开环机械特性（A）A.变软B.变硬C.不变D.变软或变硬11.晶闸管——电动机系统的主回路电流断续时，其开环机械特性具有（C）A.电枢电压越高，特性硬度越软B.理想空载转速不变，特性硬度显著变软C.理想空载转速升高，特性硬度显著变软D.随着负载逐步减小，特性硬度逐渐变硬12.在采用有续流二极管的三相半控桥整流电路对直流电动机供电的调速系统中，其主电路电流的检测应采用（B）A.交流电流互感器B.直流电流互感器C.交流电流互感器或直流电流互感器D.电压互感器13.当输入电压相同时，积分调节器的积分时间越大，则输出电压上升斜率（A）A.越小B.越大C.不变D.可大可小第40页，共87页，2023年，2月20日，星期日14.对于积分调节器，当输出量为稳定值时，其输入量（A）A.为零B.不为零C.为正值D.为负值15.在转速负反馈系统中，闭环系统的静态转速降为开环系统静态转速降的（D）倍A.1+2KB.1+KC.1/（1+2K）D.1/（1+K）16.在转速负反馈系统中，若要使开环系统和闭环系统的理想空载转速相同，则闭环时给定电压要比开环时给定电压相应地提高（B）倍A.2+KB.1+KC.1/（2+k）D.1/（1+K）17.在转速负反馈系统中，当闭环系统的理想空载转速和开环系统的理想空载转速相同时,闭环系统的静差率为开环系统静差率的（D）倍。（A）1+K（B）1+2K（C）1/(1+2K)（D）1/(1+K)18.转速负反馈调速系统对检测反馈元件和给定电压造成的转速扰动（A）补偿能力A.没有B.有C.对前者有补偿D.对前者无补偿，对后者有19.转速負反馈无静差调速系统中转速调节器釆用(A)A.比例积分调节器B.比例调节器C.微分调节器D.调节器20.直流调速系统中，当负载增加以后转速下降，可通过负反馈环节的调节作用使转速有所回升，系统调节前后，电动机主电路电流将（A）A.增加B.减小C.不变D.不能确定20.直流调速系统中，当负载增加以后转速下降，可通过负反馈环节的调节作用使转速有所回升，系统调节前后，电动机主电路电流将（A）A.增加B.减小C.不变D.不能确定第41页，共87页，2023年，2月20日，星期日21.在直流调速系统中，当负载增加以后转速下降，可通过负反馈环节的调节作用使转速有所回升。系统调节前后，电动机电枢电压将（A）A.增大B.减少C.不变D.不能确定22.在转速负反馈直流调速系统中，当负载变化时，电动机转速也跟着变化，其原因是（B）A.整流电压的变化B.电枢回路电压降的变化C.控制角的变化D.温度的变化23.电流截止负反馈的截止方法不仅可以用独立电源的电压比较法，而且也可以在反馈回路中对接一个（D）来实现A.晶闸管B.三极管C.单结晶管D.稳压管24.带有电流截止负反馈环节的调速系统为了使电流截止负反馈参与调节后机械特性曲线下垂段更徒一些，应把负反馈取样电阻阻值选得（A）A.大一些B.小一些C.接近无穷大D.等于零25.电压负反馈调速系统对主电路中电阻Rn和电枢电阻Rd产生电阻压降引起转速降（C）补偿能力A.没有B.有C.对前者有补偿能力对后者无D.对前者无补偿能力对后者有26.在电压负反馈调速系统中加入电流正反馈的作用是当负载电流增加时，晶闸管变流器输出电压（B）从而转速降减少，系统的静特性变硬A.减少B.增加C.不变D.微减少第42页，共87页，2023年，2月20日，星期日27.电压负反馈加电流正反馈的直流调速系统中，电流正反馈环节（A）反馈环节

A.是补偿环节而不是B.不是补偿环节而是C.是补偿环节也是D.不是补偿环节也不是28.在电压负反馈调速系统中加入电流正反馈的作用是利用电流的增加，从而使转速降落（A）机械特性变硬

A.减少B.增大C.不变D.微增大29.无静差调速系统的调节原理是（B）

A.依靠偏差B.依靠偏差对时间的积累

C.依靠偏差对时间的记忆D.依靠偏差的记忆30.双闭环调速系统包括电流环和速度环,其中两环之间关系是(A).A.电流环为内环,速度环为外环B.电流环为外环,速度环为内环

C.电流环为内环,速度环也为内环D.电流环为外环,速度环也为外环31.在转速电流双闭环调速系统调试中，当转速给定电压为额定给定值，而电动机转速低于所要求的额定值，此时应（B）A.增加转速负反馈电压值B.减小转速负反馈电压值

C.增加转速调节器输出电压限幅值D.减小转速调节器输出电压限幅值第43页，共87页，2023年，2月20日，星期日31.在转速电流双闭环调速系统调试中，当转速给定电压为额定给定值，而电动机转速低于所要求的额定值，此时应（B）A.增加转速负反馈电压值B.减小转速负反馈电压值

C.增加转速调节器输出电压限幅值D.减小转速调节器输出电压限幅值32.在转速电流双闭环调速系统中，如要使主回路最大允许电流值减小，应使（C）A.转速调节器输出电压限幅值增加B.电流调节器输出电压限幅值增加C.转速调节器输出电压限幅值减小D.电流调节器输出电压限幅值减小33.速度、电流双闭环调速系统在突加给定电压启动过程中第1、2阶段，转速调节器处于（D）状态A.调节B.零C.截止D.饱和34.速度电流双闭环直流调速系统，在起动时调节作用主要靠（A）调节器A.电流B.速度C.负反馈电压D.电流速度两个35.速度、电流双闭环直流调速系统，在突加负载时调节作用主要靠（B）调节器来消除转速偏差A.电流B.转速C.电压D.电压、电流两个36.转速、电流双闭环直流调速系统，在电源电压波动时的抗扰作用主要通过（A）调节器来调节。（A）电流（B）转速（C）电压（D）电压、电流两个37.速度、电流双闭环直流调速系统，在系统过载或堵转时，转速调节器处于（B）A.调节状态B.饱和状态C.截止状态D.线性调节状态第44页，共87页，2023年，2月20日，星期日43.测速发电机有交流、直流两种，通常采用直流测速发电机。直流测速发电机有他励式和（A）两种A.永磁式B.自励式C.复励式D.串励式44.直流测速发电机电枢绕组的电势大小与转速（A）A.成正比关系B.成反比关系C.无关D.关系不大62.当采用一个电容器和两个灯泡组成的相序测试器时,如电容器所接为A相,则(A).A.灯泡亮的一相为B相B.灯泡暗的一相为B相C.灯泡亮的一相为C相D.灯泡暗的一相可能为B相也可能为C相63.用查线读图法分析电气原理图，首先应分析(A)A.主电路B.控制回路C.联锁保护回路D.辅助电路第45页，共87页，2023年，2月20日，星期日三.多选题1.转速电流双闭环调速系统中，转速调节器的作用有（A、B、C、D）A.使转速n跟随给定电压Un变化B.稳态无静差C.对负载变化起抗扰作用D.其输出限幅值决定允许的最大电流E.对电网电压起抗扰作用2.转速电流双闭环系统中，电流调节器的作用是（A、B、C、D）A.对电网电压波动起及时抗扰作用B.起动时保证获得允许的最大电流

C.在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压的变化D.当电机过载或堵转时，限制电枢电流的最大值E.对负载变化起到抗扰作用3.直流电动机的调速方法有（A、B、C）A.改变电动机的电枢电压调速B.改变电动机的励磁电流调速C.改变电动机的电枢回路串联附加电阻调速D.改变电动机的电枢电流调速4.晶闸管可控整流供电的直流电动机当电流断续时，其机械特性具有（A、C）特点（A）n0升高（B）n0下降（C）机械特性显著变软（D）机械特性硬度保持不变5.积分调节器具有（A、B、C）特性A.延缓性B.记忆性C.积累性D.快速性第46页，共87页，2023年，2月20日，星期日6.无静差调速系统转速调节器可采用（A、B）A.比例积分调节器B.积分调节器C.比例调节器D.微分调节器7.转速电流双闭环调速系统起动过程有（A、B、C）阶段A.电流上升B.恒流升速C.转速调节D.电压调节8.电压负反馈直流调速系统对（ADE）等扰动所引起的转速降有补偿能力。A.晶闸管变流器内阻电压降B、电动机的励磁电流变化C.电枢电阻Rd电压降D、电压调节器放大系数变化E、电源电压的波动10.直流调速系统的静态指标有（A、C）A.调速范围B.机械硬度C.静差率D.转速11.直流调速系统中,给定控制信号作用下的动态性能指标(即跟随性能指标)有（ABD）。（A）上升时间（B）超调量（C）最大动态速降（D）调节时间(E)恢复时间第47页，共87页，2023年，2月20日，星期日四.简答题3.直流调速系统有哪些主要性能指标?答：直流调速系统主要性能指标包括静态性能指标和动态性能指标两个部分。静态性能指标主要有调速范围D、静差率S。动态性能指标分成给定控制信号和扰动信号作用下两类性能指标。给定控制信号作用下的动态性能指标有上升时间tr,调节时间tT（亦称过渡过程时间）和超调量σ％等。扰动信号作用下的动态性能指标有最大动态速降、恢复时间ts等。4.比例积分调节器具有哪些特点?答：PI调节器的输出电压Usc由两部分组成。第一部分KpUsr是比例部分，第二部分是积分部分。当t=0突加Usr瞬间，电容C相当于短路，反馈回路只有电阻Rf，此时相当于P调节器，输出电压Usc=－KpUsr，随着电容C被充电开始积分，输出电压Usc线性增加，只要输入电压Usr继续存在，Usc一直增加到饱和值（或限幅值）为止。5.试说明转速负反馈调速系统工作原理.答：转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASR、触发器CF、晶闸管变流器U、测速发电机TG等组成。当电动机负载TL增加时，电枢电流Id也增加，电枢回路压降增加，电动机转速下降，则转速反馈电压Ufn也相应下降，而转速给定电压Ugn不变，△U=Ugn—Ufn增加。转速调节器ASR输出电压Uc增加，使控制角减小，晶闸管整流装置输出电压Ud增加，于是电动机转速便相应自动回升，起调节过程可简述为：TL↑→Id↑→Id(RΣ+Rd)↑→n↓→Ufn↓→△U↑→Uc↑→α↓→Ud↑→n↑第48页，共87页，2023年，2月20日，星期日6.转速电流双闭环系统中,转速调节器,电流调节器起什么作用?答：转速调节器和电流调节器的作用：（1）转速调节器ASR的作用

1）使转速n跟随转速给定电压Ugn变化，稳态无静差。2）突加负载时转速调节器ASR和电流调节器ACR均参与调节作用，但转速调节器ASR处于主导作用，对负载变化起抗扰作用。

3）其输出电压限幅值决定允许最大电流值。（2）电流调节器ACR的作用

1）起动过程时保证获得允许最大电流。

2）在转速调节过程中，使电流跟随其电流给定电压Ugi变化。3）电源电压波动时及时抗扰作用，使电动机转速几乎不受电源电压波动的影响。4）当电动机过载、堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到安全保护作用。第49页，共87页，2023年，2月20日，星期日第四节晶闸管-电动机可逆直流调速系统

有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说，需要可逆的调速系统。第50页，共87页，2023年，2月20日，星期日一、晶闸管可逆直流调速系统的电路形式由T＝CmΦId知，改变电机转矩方向有两种方法：改变电枢电流Id的方向（电枢可逆）

Id→电枢可逆系统→改变Ud的方向实现改变电机励磁磁通Φ的方向（磁场可逆）

Φ→磁场可逆系统→改变If的方向实现1、电枢可逆调速电路1）接触器切换电枢可逆电路IMKMF闭合，电动机正转；KMR闭合，电动机反转第51页，共87页，2023年，2月20日，星期日2）两组晶闸管变流器组成的电枢可逆电路有两种连接方式：一种为反并联连接方式；另一种为交叉连接方式a)电路结构MVRVFId-Id+--+--Idb)运行范围-n-IdnO正向反向电枢可逆:

用于频繁起制动、过渡过程时间短、中小容量生产机械上。优点：电枢回路电感量小，时间常数小（约几十ms），正反向切换快速性好。

缺点：需要两套容量较大的VT整流装置，投资大。特别是容量大的可逆系统更为突出。

第52页，共87页，2023年，2月20日，星期日2、磁场可逆电路改变励磁电流的方向也能使电动机改变转向。与电枢可逆电路一样，可以采用接触器切换方式，也可采用两组晶闸管反并联供电方式来改变励磁方向。

MVId+-VRVFId-Id+--+--磁场可逆:适用于不要求快速正反转的大容量可逆系统中（矿井提升机、电力机车）优点：供电装置功率小，容量较电枢可逆方案小的多，投资费用低、经济。

缺点：励磁回路电感量大，时间常数大，系统反向过程缓慢；控制线路复杂，必须保证在换向过程中当励磁磁通接近于零时，电枢供点电压为零（防止“飞车”）。第53页，共87页，2023年，2月20日，星期日二、晶闸管-电动机可逆系统的工作状态1、直流电动机和晶闸管变流器的工作状态VF处于整流状态此时，f90°，Ud0fE，n

0电机从电路输入能量作电动运行。当电动机需要发电制动时，由于电机反电动势的极性未变，要回馈电能必须产生反向电流，而反向电流是不可能通过VF流通的。这时，可以利用控制电路切换到反组晶闸管装置VR，并使它工作在逆变状态。MVRVFId-Id+--+--两组晶闸管反并联可逆V-M系统的正组整流和反组逆变状态R-+Ud0fM+-nEVF--第54页，共87页，2023年，2月20日，星期日VR处于逆变状态此时，r90°，E>|Ud0r|，n

0

电机输出电能实现发电制动。两组晶闸管反并联可逆系统的反组逆变状态+-+--Ud0rRMnEVR--整流状态晶闸管-电动机可逆系统工作在第一象限。逆变状态晶闸管-电动机可逆系统工作在第二象限。Id-Idn反组逆变发电制动正组整流电动状态O第55页，共87页，2023年，2月20日，星期日2、电枢反并联可逆系统的工作状态在可逆调速系统中，正转运行时可利用反组晶闸管实现回馈制动，反转运行时同样可以利用正组晶闸管实现回馈制动。这样，采用两组晶闸管装置的反并联，就可实现电动机的四象限运行。

MVRVFId-Id+--+--即使是不可逆的调速系统，只要是需要快速的回馈制动，常常也采用两组反并联的晶闸管装置，由正组提供电动运行所需的整流供电，反组只提供逆变制动。这时，两组晶闸管装置的容量大小可以不同，反组只在短时间内给电动机提供制动电流，并不提供稳态运行的电流，实际采用的容量可以小一些。第56页，共87页，2023年，2月20日，星期日电枢反并联可逆系统的工作状态系统的工作状态正向运行正向制动反向运行反向制动电枢端电压极性++－－电枢电流极性+－－+电机旋转方向++－－电机运行状态电动回馈发电电动回馈发电晶闸管工作的组别和状态正组整流反组逆变反组整流正组逆变机械特性所在象限一二三四第57页，共87页，2023年，2月20日，星期日三、可逆系统中的环流问题环流的定义：采用两组晶闸管反并联的可逆系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流，如下图中所示。反并联可逆系统中的环流

MVRVFUd0f+--+Ud0rRrecRrecRa--~~Ic

—环流Id

—负载电流

第58页，共87页，2023年，2月20日，星期日环流的危害和利用：危害：一般地说，这样的环流对负载无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除。利用：只要合理的对环流进行控制，保证晶闸管的安全工作，可以利用环流作为流过晶闸管的基本负载电流，使电动机在空载或轻载时可工作在晶闸管装置的电流连续区，以避免电流断续引起的非线性对系统性能的影响。环流的分类：在不同情况下，会出现下列不同性质的环流：（1）静态环流两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。（2）动态环流

仅在可逆系统处于过渡过程中出现的环流。第59页，共87页，2023年，2月20日，星期日四、逻辑无环流可逆系统1、概述电枢反并联可逆系统根据有无环流可分为有环流可逆系统和无环流可逆系统，无环流可逆系统又可分为逻辑无环流和错位无环流。逻辑无环流可逆系统是通过逻辑装置来实现无环流，错位无环流是利用错开触发脉冲位置的原理来实现无环流。当无环流控制可逆系统的一组晶闸管工作时，另一组被封锁，完全处于阻断状态，从根本上切断了环流通路，既没有直流平均环流，又没有瞬时脉动环流。第60页，共87页，2023年，2月20日，星期日2、可逆系统对逻辑装置的基本要求3、逻辑装置的基本组成第61页，共87页，2023年，2月20日，星期日第62页，共87页，2023年，2月20日，星期日4、逻辑无环流可逆系统工作过程第63页，共87页，2023年，2月20日，星期日第十九单元交流变频调速系统引言

变频调速是通过改变电动机定子供电频率来改变同步转速，从而实现交流电动机调速的方法。异步电动机的转速公式：

n=(1-S)60f/p=n1-Δn

式中：S为转差率，f为电源频率，n1为同步转速，Δn为转速降。如果定子供电电源频率f，就可以改变电动机的同步转速n1和转速n，这就是变频调速的基本原理。

第64页，共87页，2023年，2月20日，星期日第一节基本概念一、异步电动机变频调速的控制原则1、恒磁通控制方式和特性在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中每极磁通量m为额定值不变。如果磁通太弱，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。对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对电枢反应有恰当的补偿，m保持不变是很容易做到的。在交流异步电机中，磁通m由定子和转子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要费一些周折了。可知，只要控制好Eg和f1，便可达到控制磁通m的目的，对此，需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。第65页，共87页，2023年，2月20日，星期日

要保持m

不变，当频率f1从额定值f1N向下调节时，必须同时降低Eg。然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压Us≈

Eg。这是恒压频比的控制方式，也称为恒转矩控制方式。2、恒电流的控制方式和特性这种变频调速保持定子电流为一恒值。3、恒功率的控制方式和特性这种变频调速保持电动机的输出功率为一恒值。在异步电动机的变频调速中，为了得到宽的调速范围，可以采用将恒转矩变频调速和恒功率变频调速结合起来使用。在电动机转速低于额定转速时（即基速以下），采用恒转矩变频调速。在电动机转速高于额定转速时（即基速以上），恒功率变频调速。第66页，共87页，2023年，2月20日，星期日二、变频调速系统的控制规律1、输出电压的调节方式输出电压的PAM控制：通过改变逆变器输出电压的幅值来改变输出电压。输出电压的PAM控制：通过改变其时间宽度来调节平均电压的大小来改变输出电压。2、U/f比例控制方式3、转差频率控制方式它采用的是一种进行速度反馈控制的闭环控制方式。其性能优于U/f比例控制方式。4、矢量控制方式第67页，共87页，2023年，2月20日，星期日

三、变压变频器的分类从整体结构上看，电力电子变压变频器可分为交-直-交和交-交两大类。

1.交-直-交变压变频器交-直-交变压变频器先将工频交流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流，如下图。交-直-交（间接）变压变频器

变压变频(VVVF)中间直流环节恒压恒频(CVCF)逆变DCACAC50Hz~整流第68页，共87页，2023年，2月20日，星期日

由于这类变压变频器在恒频交流电源和变频交流输出之间有一个“中间直流环节”，所以又称间接式的变压变频器。具体的整流和逆变电路种类很多，当前应用最广的是由二极管组成不控整流器和由功率开关器件（P-MOSFET，IGBT等）组成的脉宽调制（PWM）逆变器，简称PWM变压变频器，如下图所示。交-直-交PWM变压变频器变压变频(VVVF)中间直流环节恒压恒频(CVCF)PWM逆变器DCACAC50Hz~调压调频C第69页，共87页，2023年，2月20日，星期日

在交-直-交变压变频器中，按照中间直流环节直流电源性质的不同，逆变器可以分成电压源型和电流源型两类，两种类型的实际区别在于直流环节采用怎样的滤波器。电压源型和电流源型逆变器示意图电压源型逆变器（VoltageSourceInverter--VSI），

直流环节采用大电容滤波，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，有时简称电压型逆变器。电流源型逆变器（CurrentSourceInverter--CSI），直流环节采用大电感滤波，直流电流波形比较平直，相当于一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，或简称电流型逆变器。LdIdCdUdUd++--a)电压源逆变器b)电流源逆变器第70页，共87页，2023年，2月20日，星期日2.交-交变压变频器

交-交变压变频器的基本结构如下图所示，它只有一个变换环节，把恒压恒频（CVCF）的交流电源直接变换成VVVF输出，因此又称直接式变压变频器。有时为了突出其变频功能，也称作周波变换器（Cycloconveter）。

交-交（直接）变压变频器交－交变频AC50Hz~ACCVCFVVVF第71页，共87页，2023年，2月20日，星期日第二节脉宽调制型变频调速系统一、正弦波脉宽调制(SPWM)技术1.PWM调制原理以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波（Carrierwave），并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波（Modulationwave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。第72页，共87页，2023年，2月20日，星期日PWM调制原理按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制（Sinusoidalpulsewidthmodulation，简称SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。第73页，共87页，2023年，2月20日，星期日2.SPWM控制方式如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做单极性控制方式。如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化，叫做双极性控制方式。第74页，共87页，2023年，2月20日，星期日（1）单极性PWM控制方式第75页，共87页，2023年，2月20日，星期日（2）双极性PWM控制方式第76页，共87页，2023年，2月20日，星期日二、变频调速系统的主电路1、三极管PWM型逆变器2、晶闸管PWM型逆变器第77页，共87页，2023年，2月20日，星期日第三节通用变频器及其应用一、概况电力电子器件的自关断化、模块化，变流电路开关的高频化和控制手段的全数字化，促进了变频电源装置的小型化、多功能化、高性能化。1、通用变频器的发展1）容量不断扩大2）结构小型化3）多功能化和高性能化4）应用领域不断扩大2、通用变频器的技术动向1）IGBT和IPM（智能电力模块）的应用2）网侧变频器的PWM控制3）矢量控制变频器的通用化二、通用变频器的选择1、变频器种类的选择1）简易通用型变频器2）多功能通用变频器3）高性能通用变频器第78页，共87页，2023年，2月20日，星期日2、通用变频器的规格指标1）型号2）电压级别200V和400V两种3）最大适配电动机4）额定输出5）电源6）控制特性主回路工作方式（电压型和电流型）、变频工作方式（PWM和PAM方式）逆变电路控制方式（U/f、转差频率、矢量运算）、制动方式（能耗制动、电源回馈制动、直流制动）7）保护功能欠压、过压、过流保护及防失速功能第79页，共87页，2023年，2月20日，星期日复习题一.判断题

20.在电枢反并联可逆系统中，当电动机正向制动时，正向晶闸管变流器的控制角α>90度处于逆变状态（×）21.在电枢反并联可逆系统中，当电动机反向制动时，电动机处于发电状态,正向晶闸管变流器的控制角α〉90°处于逆变状态。（√）22.可逆调速系统反转过程是由正向制动过程和反向起动过程衔接起来的。在正向制动过程中包括本桥逆变和它桥制动两个阶段（√）30.在逻辑无环流可逆系统中，当转矩极性信号改变极性时，若零电流检测器发出零电流信号可以立即封锁原工作组，开放另一组。(×)

38.在电枢反并联可逆系统中,当电动机反向制动时,正向晶闸管变流器的控制角α>90度,处于逆变状态.(√)40.带正反馈的电平检测器的输入、输出特性具有回环继电特性，回环宽度与Rf、R2的阻值及放大器输出电压幅值有关，RF的阻值减小，回环宽度减小（×）。41.带正反馈的电平检测器的输入、输出特性具有回环继电特性，回环宽度与放大器输出电压幅值有关,输出电压幅值减小,回环宽度减小。（√）

42.变频调速性能优异，调速范围大、平滑性好，低速特性较硬是笼型转子异步电动机的一种理想调速方法（√）第80页，共87页，2023年，2月20日，星期日43.交流变频调速基频以下属于恒功率调速（×）44.异步电动机的变频调速装置，其功能是将电网的恒压恒频交流电，变换为电压、变频交流电，对交流电动机供电，实现交流无级调速（45.在变频调速时，为了得到恒转矩的调速特性，应尽可能使电动机的磁通φm保持额定值不变（√）46.变频器的电源端子(RST)接线时，应按正确相序接线，否则将影响电动机的旋转方问(×)47.正弦波脉宽调制（SPWM）是指参考信号（调制波）为正弦波的脉冲宽度调制方式（√）48.在SPWM脉宽调制的逆变器中，改变参考信号（调制波）正弦波的幅值和频率就可以调节逆变器输出交流电压的大小和频率（√）49.电压型逆变器适宜于经常起动、制动和反转的拖动装置中（×）50.电压型逆变器采用大电容滤波，从直流输出端看电源具有低阻抗，类似于电压源，逆变器输出，电压为矩形波（√）51.电流型逆变器采用大电感滤波，直流电源呈低阻抗，类似于电流源，逆变器的输出电流为矩形波（×）52.带微处理器的全数字调速系统在不变硬件情况下，通过软件参数设定就可实现调节和控制。(√)第81页，共87页，2023年，2月20日，星期日二.单项选择题38.电枢反并联可逆调速系统中，当电动机正向运行时，正向组晶闸管变流器处于（A）

A.整流工作状态、控制角α<90度B.有源逆变工作状态、控制角α>90度C.整流工作状态、控制角α>90度D.有源逆变工作状态、控制角α<90度39.电枢反并联可逆调速系统中，当电动机反向运行时，反向组晶闸管变流器处于（A）A.整流工作状态、控制角α<90度B.有源逆变工作状态、控制角α>90度C.整流工作状态、控制角α>90度D.有源逆变工作状态、控制角α<90度40.电枢反并联可逆调速系统中，当电动机正向制动时，反向组晶闸管变流器处于(A)

A.有源逆变工作状态，控制角α＞90B.整流工作状态，控制角α＞90C.有源逆变工作状态，控制角α＜90D.整流工作状态，控制角α＜9041.逻