变频器原理与应用 第3版 习题及答案 第5章

第5章习题5解答1.高（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1kV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：=1\*GB2⑴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=2\*GB2⑵高-中型变频调速系统的电路结构如下图所示。高-中型变频调速系统=3\*GB2⑶高-低-高型变频调速系统的电路结构如下图所示。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)抑制输出谐波成分；(6)抑制共模电压和du／dt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。输出滤波器用来去除PWM的调制波中的高频成分并减少du／dt、di／dt的影响，由于频率高，滤波器的体积很小。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1～6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：Ud、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Δ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。三电平逆变器一相的结构图电路中的逆变器的功率开关器件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C1上端的电压，0为C1、C2连接中心点的电位，-Ud为滤波电容C2下端的电压。当改变VT1～VT4的通断状态时，在输出端将获得三种不同的电压。9.