1. 脉宽调制(PWM )是用宽度不等的一系列矩形脉冲去逼近一个所需要的电压或者
电流信号。
2. 同步调制:在改变调制信号周期的同时成比例地改变载波周期,使载波频率与调制
信号频率的比值保持不变称为同步调制。异步调制:在调制信号周期变化的同时,载波周期仍然保持不变称为异步调制。
3. 单极性调制(三角波载波的调制):在同一周期的正、负半波内分别使同相上、下
桥臂的元件工作。为了使波形对称载波比N 为偶数。双极性调制 (锯齿波载波的调制):同相上、下桥臂的元件的控制信号互补。载波比N 为奇数。
4. 规则采样法:是一种在采用微机实现时实用的PWM 波形生成方法。自然采样法:
由调制信号波和载波自然相交而成。
5. 串级调速:在转子侧串入一个与转子回路频率相同的交流附加电动势, 可以通过调节
该装置的相位来达到调速的目的. 附加电动势E add 的特点:1. 附加电动势Eadd 的频率要和转子频率相同,即E add 的频率可调,2. 电压可变.3. 能可逆的传输功率。
6. 交流调压调速:用改变异步电动机定子电压来实现调速, 方法有:在定子侧加变压器; 在定子回路串电阻, 用晶闸管元件组成的调压器.
7. 晶闸管三相调压电路联接方式:全波调压电路, 半波调压电路,Y 型联接调压电路, ∆形联接调压电路
8. 串级调速中,当β角增大时,转速也增大, 功率因素降低.
9. 调速方式有:调压调速, 串级调速, 变频调速.
10. 矢量变换包括:三相/两相变换(3S/2S);直角坐标/极坐标变换器(K/P); 矢量旋转变
11. 异步电动机的控制:矢量变换控制,直接转矩控制。
13. 坐标变换和矢量变换的原则:1磁场等效,2功率守恒
14. 异步电动机的数学模型有四个方程:电压方程,磁链方程,转矩方程,运动方程
15. 系统设计所需的保护电路有:过电流保护电路,过压和欠电压保护电路,过热保护电路,接地故障检测电路,熔断器熔断检测电路。
16.变频调速的控制方式:恒磁通控制(适应于基频以下调速)恒电压控制(基频以上)恒电流控制(保持定子电流幅值恒定,过载能力差,只适应负载变化不大场合
4. 串级调速系统中电动机的选择:1. 串级调速时,电动机最大转矩为其固有的最大转矩的0.826倍。2. 在转速低时,转子电流频率较高,集肤效应比较显著,而转子电流波形畸形较为严重,含有谐波分量,增加了转子损耗,需适当的增大电动机的容量。3. 由于串级调速系统的机械特性较软,所以在选择电动机的额定转速时,应比生产机械所需的最高转速高10%左右。
5. 串级调速的功率因数比平常低的原因?怎么提高功率因数? 由于逆变角β的范围为30°-90°,而定子相电流I1滞后电网相电压U1的ϕM角不变,因此由相量I1和逆变变压器一次相电流合成的从电网吸取的总电流滞后相电压U1的角度总大于ϕM,而正常接线时电动机的功率因数角即为ϕM,所以串级调速系统的功率因数比正常接线时电动机的功率因数小。原因是异步电动机的功率因数本来就不高,再加上装置的变换电路及逆变变压器的工作都要从电网中吸收无功功率 。一般采用接入电力电容器的补偿方法。第一种方式是接在进线电网处,第二种是接在逆变变压器的一次侧,第三种是接在逆变变压器的二次侧。采用高功率因数的串级调速系统。:斩波式串级调速系统GTO 串级调速系统
6. 串级调速整流器的三个工作区. 第一工作区:换相重叠角γ60°,αp =30°,在电动机正常工作时不可能进入此区,所以第三工作区为故障工作区。
晶闸管三相交流调压, 触发角α与阻抗角ϕ在不同关系下的工作情况:1.α=ϕ, 负载电流没有瞬态分量, 电流在接通时就进入了稳态, 此时负载上得到全电压, 且电流连续, 晶闸管不在起调压作用; 2. α>ϕ实际电流过零点比稳态电流过零点提前了, 由于同相连接相反的两个晶闸管触发脉冲前沿距离恒为180°, 这样在同相另一个晶闸管的触发脉冲到来时, 原已导通的该相晶闸管已关断, 且阳极和阴极间已加上反向电压, 所以另一个晶闸管可以在触发脉冲作用下触发导通, 此时晶闸管起调压作用. 3. α
交流调速和直流调速的优缺点:直流调速的优点具有优越的调速性能,力矩大;缺点是直流电机结构复杂,维护困难,控制起来也比较复杂。交流调速的优点:结构简单,坚固耐用,维护工作量小,运行效率高,动态响应快,过载能力大,效率高,调速范围广。缺点调速性能稍差,调速困难。
三种交流调速, 二种控制方式, 对其将来的发展趋势. 调压调速, 串级调速, 变频调速. 矢量变换控制和直接转矩控制. 由于交流调速的优越性, 近年来随着电力电子器件的发展, 计算机的发展, 交流调速得到了很大的发展, 现代交流调速在性能/价格比上不仅能与直流调速相媲美, 甚至逐渐超越直流调速, 逐渐在电气传动领域中占主导地位. 以变频调速为代表的交流调速系统以其卓越的调速性能、显著的节电效果在各个领域得到广泛的应用,为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了重要手段。运动控制特别是交流调速系统是近代工业的重要基础,是电气传动发展的主流方向。
交流调速的应用领域, 带来的影响: 交流调速广泛应用于工业、农业、运输业、石油开采, 如铁路牵引系统;(如高速动车牵引); 石油钻机系统:绞车、转盘、泥浆泵电机控制;钢铁行业,特别是高档板材制造;以及矿山牵引车;交流电动叉车等牵引系统。影响:提高了生产力水平,促进了许多行业的的发展,加快了经济发展速度,同时对于当今能源短缺的社会,交流调速有效的提高了能源的利用率,促进可持续发展。 电压源型和电流源型变频器特点比较:电流源型变频器,直流回路采用电抗器滤波,输出电流波形为矩形,输出电压波形取决于负载,输出动态阻抗大,再生制动方便不需要附加设备,过流和短路保护容易,对于元件的要求耐压高,关断时间无严格要求,线路结构简单,运用于单机。电压源型变频器直流回路采用电容器滤波,输出电流波形取决于逆变器电压和负载电动机的电动势,有较大的谐波分量,输出电压波形为矩形,输出动态阻抗小,再生制动需附加设备,过流及短路保护困难,动态特性较慢,一般耐压可较低,关断时间段,线路结构复杂,运用于多机、变频或稳频电源。 电流跟踪控制电路的原理:电流给定值i*和实际输出电流i 的差输入到有滞环特性的比较器的输入端,比较器的输出端控制晶闸管VT1,VT2的通断,比如VT1导通使i 增加,VT2导通使电流i 减少。控制VT1和VT2的轮番切换导通,可以使i 跟踪在i*-∆I 和i*+∆I 之间摆动。 直接变频器和间接变频器的区别:交-直-交变压变频器和交-交变压变频器。前者是间接变频器,输入功率因数高,谐波电流含量小,最高输出频率可调,用于中小容量、中高转速的调速系统;后者直接变频器,输入功率因数较低,谐波电流含量大,最高输出频率不超过电网频率的1/3~1/2,用于轧机主传动、球磨机、水泥回转窑等大容量、低转速的调速系统。
直接转矩控制和矢量控制系统各自的特点:直接转矩控制系统直接进行转矩和定子的砰-砰控制,不用旋转坐标变换,控制过程中所需的控制运算大大减小;控制定子磁链而不是转子磁链,不受转子参数的影响。缺点:生转矩脉动,降低了调速性能。矢量变换系统强调转矩和转子磁链的耦合,有利于分别设计转速调节器和转子磁链调节器,可实行连续控制,调速范围宽。缺点:转子磁链的测量受电动机转子参数的影响,降低了鲁棒性。
直接转矩控制中的定子磁链观测模型:U-I 模型最为简单和计算量少,参数易于确定,在高转速区精度高,很有优势;但是低转速时因积分相的误差致使模型的精度严重下降。I-n 模型系统不受定子电阻的影响;但受主电感、漏电感、转子电阻影响,高速下模型的精度无法保证。U-n 模型;综合了前两种模型的优点,在高速时采用U-I 模型,低速时采用I-n 模型,解决了两种模型的平滑切换问题。
变频器的选择注意事项和使用指南:第一,考虑负载类型,根据不同的负载(起重,纺织,冶炼,风机泵等),有对应的型号变频器,以及应用软件;第二,考虑考虑负载的功率,电流,电压,是轻载应用还是重载,以便于选择变压器的容量。变频器容量 一台变频器驱动一台特殊电机和多台电机时,电机额定电流合计的 1 倍要小于变频器额 定输出电流,需要大的起动力矩时,请选择提高一级的变频器容量或同时提 高电机以及变频器的容量。第三,考虑应用场合。是否防水,风冷水冷,是否防爆等。把变频器连接在大容量电源变压器(6000KVA 以上)上和有切换相电容时,请设置 DC 电抗器或 AC 电抗器。使用指南:变频器在使用时也要注意几个方面:一 物理环境:1、工作温度:最好控制在40℃以下,不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。2 、环境温度:必要时,必须在箱中增加干燥剂和加热器。3 、腐蚀性气体:使用环境如果腐蚀性气体浓度大,应把控制箱制成封闭式结构,并进行换气。4 、振动和冲击:设备运行一段时间后,应对其进行检查和维护。二 电气环境1 、防止电磁波干扰:柜内仪表和电子系统,应该选用金属外壳,屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地,除此之外,各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆,且屏蔽层应接地。2 、防止输入端过电压:在实际运用中,要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备,三 接地:变频器应该正确合理的接地。四 防雷 :在变频器中,一般都设有雷电吸收网络,如果电源是架空进线,在进线处装设变频专用避雷器(选件) ,如果电源是电缆引入,则应做好控制室的防雷系统
1. 脉宽调制(PWM )是用宽度不等的一系列矩形脉冲去逼近一个所需要的电压或者
电流信号。
2. 同步调制:在改变调制信号周期的同时成比例地改变载波周期,使载波频率与调制
信号频率的比值保持不变称为同步调制。异步调制:在调制信号周期变化的同时,载波周期仍然保持不变称为异步调制。
3. 单极性调制(三角波载波的调制):在同一周期的正、负半波内分别使同相上、下
桥臂的元件工作。为了使波形对称载波比N 为偶数。双极性调制 (锯齿波载波的调制):同相上、下桥臂的元件的控制信号互补。载波比N 为奇数。
4. 规则采样法:是一种在采用微机实现时实用的PWM 波形生成方法。自然采样法:
由调制信号波和载波自然相交而成。
5. 串级调速:在转子侧串入一个与转子回路频率相同的交流附加电动势, 可以通过调节
该装置的相位来达到调速的目的. 附加电动势E add 的特点:1. 附加电动势Eadd 的频率要和转子频率相同,即E add 的频率可调,2. 电压可变.3. 能可逆的传输功率。
6. 交流调压调速:用改变异步电动机定子电压来实现调速, 方法有:在定子侧加变压器; 在定子回路串电阻, 用晶闸管元件组成的调压器.
7. 晶闸管三相调压电路联接方式:全波调压电路, 半波调压电路,Y 型联接调压电路, ∆形联接调压电路
8. 串级调速中,当β角增大时,转速也增大, 功率因素降低.
9. 调速方式有:调压调速, 串级调速, 变频调速.
10. 矢量变换包括:三相/两相变换(3S/2S);直角坐标/极坐标变换器(K/P); 矢量旋转变
11. 异步电动机的控制:矢量变换控制,直接转矩控制。
13. 坐标变换和矢量变换的原则:1磁场等效,2功率守恒
14. 异步电动机的数学模型有四个方程:电压方程,磁链方程,转矩方程,运动方程
15. 系统设计所需的保护电路有:过电流保护电路,过压和欠电压保护电路,过热保护电路,接地故障检测电路,熔断器熔断检测电路。
16.变频调速的控制方式:恒磁通控制(适应于基频以下调速)恒电压控制(基频以上)恒电流控制(保持定子电流幅值恒定,过载能力差,只适应负载变化不大场合
4. 串级调速系统中电动机的选择:1. 串级调速时,电动机最大转矩为其固有的最大转矩的0.826倍。2. 在转速低时,转子电流频率较高,集肤效应比较显著,而转子电流波形畸形较为严重,含有谐波分量,增加了转子损耗,需适当的增大电动机的容量。3. 由于串级调速系统的机械特性较软,所以在选择电动机的额定转速时,应比生产机械所需的最高转速高10%左右。
5. 串级调速的功率因数比平常低的原因?怎么提高功率因数? 由于逆变角β的范围为30°-90°,而定子相电流I1滞后电网相电压U1的ϕM角不变,因此由相量I1和逆变变压器一次相电流合成的从电网吸取的总电流滞后相电压U1的角度总大于ϕM,而正常接线时电动机的功率因数角即为ϕM,所以串级调速系统的功率因数比正常接线时电动机的功率因数小。原因是异步电动机的功率因数本来就不高,再加上装置的变换电路及逆变变压器的工作都要从电网中吸收无功功率 。一般采用接入电力电容器的补偿方法。第一种方式是接在进线电网处,第二种是接在逆变变压器的一次侧,第三种是接在逆变变压器的二次侧。采用高功率因数的串级调速系统。:斩波式串级调速系统GTO 串级调速系统
6. 串级调速整流器的三个工作区. 第一工作区:换相重叠角γ60°,αp =30°,在电动机正常工作时不可能进入此区,所以第三工作区为故障工作区。
晶闸管三相交流调压, 触发角α与阻抗角ϕ在不同关系下的工作情况:1.α=ϕ, 负载电流没有瞬态分量, 电流在接通时就进入了稳态, 此时负载上得到全电压, 且电流连续, 晶闸管不在起调压作用; 2. α>ϕ实际电流过零点比稳态电流过零点提前了, 由于同相连接相反的两个晶闸管触发脉冲前沿距离恒为180°, 这样在同相另一个晶闸管的触发脉冲到来时, 原已导通的该相晶闸管已关断, 且阳极和阴极间已加上反向电压, 所以另一个晶闸管可以在触发脉冲作用下触发导通, 此时晶闸管起调压作用. 3. α
交流调速和直流调速的优缺点:直流调速的优点具有优越的调速性能,力矩大;缺点是直流电机结构复杂,维护困难,控制起来也比较复杂。交流调速的优点:结构简单,坚固耐用,维护工作量小,运行效率高,动态响应快,过载能力大,效率高,调速范围广。缺点调速性能稍差,调速困难。
三种交流调速, 二种控制方式, 对其将来的发展趋势. 调压调速, 串级调速, 变频调速. 矢量变换控制和直接转矩控制. 由于交流调速的优越性, 近年来随着电力电子器件的发展, 计算机的发展, 交流调速得到了很大的发展, 现代交流调速在性能/价格比上不仅能与直流调速相媲美, 甚至逐渐超越直流调速, 逐渐在电气传动领域中占主导地位. 以变频调速为代表的交流调速系统以其卓越的调速性能、显著的节电效果在各个领域得到广泛的应用,为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了重要手段。运动控制特别是交流调速系统是近代工业的重要基础,是电气传动发展的主流方向。
交流调速的应用领域, 带来的影响: 交流调速广泛应用于工业、农业、运输业、石油开采, 如铁路牵引系统;(如高速动车牵引); 石油钻机系统:绞车、转盘、泥浆泵电机控制;钢铁行业,特别是高档板材制造;以及矿山牵引车;交流电动叉车等牵引系统。影响:提高了生产力水平,促进了许多行业的的发展,加快了经济发展速度,同时对于当今能源短缺的社会,交流调速有效的提高了能源的利用率,促进可持续发展。 电压源型和电流源型变频器特点比较:电流源型变频器,直流回路采用电抗器滤波,输出电流波形为矩形,输出电压波形取决于负载,输出动态阻抗大,再生制动方便不需要附加设备,过流和短路保护容易,对于元件的要求耐压高,关断时间无严格要求,线路结构简单,运用于单机。电压源型变频器直流回路采用电容器滤波,输出电流波形取决于逆变器电压和负载电动机的电动势,有较大的谐波分量,输出电压波形为矩形,输出动态阻抗小,再生制动需附加设备,过流及短路保护困难,动态特性较慢,一般耐压可较低,关断时间段,线路结构复杂,运用于多机、变频或稳频电源。 电流跟踪控制电路的原理:电流给定值i*和实际输出电流i 的差输入到有滞环特性的比较器的输入端,比较器的输出端控制晶闸管VT1,VT2的通断,比如VT1导通使i 增加,VT2导通使电流i 减少。控制VT1和VT2的轮番切换导通,可以使i 跟踪在i*-∆I 和i*+∆I 之间摆动。 直接变频器和间接变频器的区别:交-直-交变压变频器和交-交变压变频器。前者是间接变频器,输入功率因数高,谐波电流含量小,最高输出频率可调,用于中小容量、中高转速的调速系统;后者直接变频器,输入功率因数较低,谐波电流含量大,最高输出频率不超过电网频率的1/3~1/2,用于轧机主传动、球磨机、水泥回转窑等大容量、低转速的调速系统。
直接转矩控制和矢量控制系统各自的特点:直接转矩控制系统直接进行转矩和定子的砰-砰控制,不用旋转坐标变换,控制过程中所需的控制运算大大减小;控制定子磁链而不是转子磁链,不受转子参数的影响。缺点:生转矩脉动,降低了调速性能。矢量变换系统强调转矩和转子磁链的耦合,有利于分别设计转速调节器和转子磁链调节器,可实行连续控制,调速范围宽。缺点:转子磁链的测量受电动机转子参数的影响,降低了鲁棒性。
直接转矩控制中的定子磁链观测模型:U-I 模型最为简单和计算量少,参数易于确定,在高转速区精度高,很有优势;但是低转速时因积分相的误差致使模型的精度严重下降。I-n 模型系统不受定子电阻的影响;但受主电感、漏电感、转子电阻影响,高速下模型的精度无法保证。U-n 模型;综合了前两种模型的优点,在高速时采用U-I 模型,低速时采用I-n 模型,解决了两种模型的平滑切换问题。
变频器的选择注意事项和使用指南:第一,考虑负载类型,根据不同的负载(起重,纺织,冶炼,风机泵等),有对应的型号变频器,以及应用软件;第二,考虑考虑负载的功率,电流,电压,是轻载应用还是重载,以便于选择变压器的容量。变频器容量 一台变频器驱动一台特殊电机和多台电机时,电机额定电流合计的 1 倍要小于变频器额 定输出电流,需要大的起动力矩时,请选择提高一级的变频器容量或同时提 高电机以及变频器的容量。第三,考虑应用场合。是否防水,风冷水冷,是否防爆等。把变频器连接在大容量电源变压器(6000KVA 以上)上和有切换相电容时,请设置 DC 电抗器或 AC 电抗器。使用指南:变频器在使用时也要注意几个方面:一 物理环境:1、工作温度:最好控制在40℃以下,不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。2 、环境温度:必要时,必须在箱中增加干燥剂和加热器。3 、腐蚀性气体:使用环境如果腐蚀性气体浓度大,应把控制箱制成封闭式结构,并进行换气。4 、振动和冲击:设备运行一段时间后,应对其进行检查和维护。二 电气环境1 、防止电磁波干扰:柜内仪表和电子系统,应该选用金属外壳,屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地,除此之外,各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆,且屏蔽层应接地。2 、防止输入端过电压:在实际运用中,要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备,三 接地:变频器应该正确合理的接地。四 防雷 :在变频器中,一般都设有雷电吸收网络,如果电源是架空进线,在进线处装设变频专用避雷器(选件) ,如果电源是电缆引入,则应做好控制室的防雷系统