《变频技术原理与应用(第2版)》《习题解答.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,习题解答,变频技术原理与应用（第,2,版）,1,目 录,第,1,章 概 述,第,2,章 电力电子器件,第,3,章 交,-,直,-,交变频技术,第,4,章 脉宽调制技术,第,5,章 交,-,交变频技术,第,6,章 变频器的选择和容量计算,第,7,章 变频器的安装接线、调试与维修,第,8,章 变频技术综合应用,2,第,1,章习题解答,3,1,什么是变频技术？,变频技术，简单的说就是把直流电逆变成为不同频率的交流电，或是把交流变成直流再逆变成不同频率的交流，或是把直流变成交流再把交流变成直流。在这些变化过程中，一般只是频率发生变化。,现在人们常说的变频技术主要是指交流变频调速技术，它是将工频交流电通过不同的技术手段变换成不同频率的交流电。,第,1,章习题解答,答：,4,2,变频技术的类型有哪几种？,变频技术主要有以下几种类型：,1,）交,直变频技术（即整流技术）。它通过二极管整流、二极管续流或晶闸管、功率晶体管可控整流实观交,直流转换。,2,）直,直变频技术（即斩波技术）。它通过改变功率半导体器件的通断时间，即改变脉冲的频率（定宽变频），或改变脉冲的宽度（定频调宽），从而达到调节直流平均电压的目的。,3,）直,交变频技术（即逆变技术）。振荡器利用电子放大器件将直流电变成不同频率的交流电（甚至电磁波）。逆变器则利用功率开关将直流电变成不同频率的交流电。,4,）交,交变频技术（即移相技术）。它通过控制功率半导体器件的导通与关断时间，实现交流无触点开关、调压、调光、调速等目的。,第,1,章习题解答,答：,5,3,简述变频技术的发展趋势？,变频技术的发展趋势如下：,（,1,）交流变频向直流变频方向转化,（,2,）功率器件向高集成智能功率模块发展,（,3,）缩小装置的尺寸,（,4,）高速度的数字控制,（,5,）模拟器与计算机辅助设计（,CAD,）技术,第,1,章习题解答,答：,6,第,2,章习题解答,7,1.,使晶闸管导通的条件是什么,?,当门极电流,I,G,=0,时，如果在晶闸管两端施加正向电压，则,J,2,结处于反偏，晶闸管处于正向阻断状态。,如果正向电压超过临界极限即正向转折电压,U,bo,时，则漏电流急剧增大，晶闸管导通。,导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降到维持电流,IH,以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。,第,2,章习题解答,答：,8,2.,什么是晶闸管的浪涌电流？,浪涌电流,I,TSM,是一种由于电路异常情况（如故障）引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。浪涌电流有上下限两个级，这些不重复电流定额用来设计保护电路。,第,2,章习题解答,答：,9,3.,如何判断晶闸管管脚极性？,用万用表,R,1k,挡测量晶闸管的任意两管脚电阻，其中有一管脚对另外两管脚正反向电阻都很大，在几百千欧以上，此管脚是阳极,A,。再用万用表,R,10,挡测量另外两个管脚的电阻值，应为数十欧到数百欧，但正反向电阻值不一样，阻值小时黑表笔所接的管脚为控制极,G,，另一管脚就是阴极,K,。,答：,10,4.,什么是,GTO,的电流关断增益？,最大可关断阳极电流,I,ATO,和门极负电流最大值,I,GM,之比被称为电流关断增益。一般,off,只有,5,左右。,off,是,GTO,的一个重要参数，其值愈大，说明门极电流对阳极电流的控制能力愈强。,第,2,章习题解答,答：,11,5.,试说明,GTR,三种缓冲电流的特点？,RC,缓冲电路较简单，它对关断时集电极,-,发射极间电压上升有抑制作用，适用于小容量的,GTR,（电流,10A,以下）。,R-C-VD,缓冲电路增加了缓冲二极管,VD,2,，可以用于大容量的,GTR,。但缓冲电路的电阻较大，不适合用于高频开关电路。,阻止放电型,R-C-VD,缓冲电路，常用于大容量,GTR,和高频开关电路缓冲器。最大的优点是缓冲产生的损耗小。,第,2,章习题解答,答：,12,6.,简述功率,MOSFET,的特性。,功率场效应管是用栅极电压来控制漏极电流的，因此同双极型晶体管相比，功率,MOSFET,具有两个显著的特点：一个是驱动电路简单，驱动功率小；另一个是开关速度快、工作频率高。另外，其热稳定性也优于双极型晶体管。,第,2,章习题解答,答：,13,7.,功率,MOSFET,的保护技术有哪些？,栅源过压保护，漏源过压保护，峰值电流保护，有效值电流保护，过热保护和静电保护。,第,2,章习题解答,答：,14,8.,使用,IGBT,时，为什么要考虑过电流和过电压保护，一般过电压常采用的保护措施有哪些？,1,）过电流保护。若,IGBT,用于,VVVF,逆变器，当电动机启动时将产生突变电流，如果控制回路、驱动回路的配线欠合理，将会引起误动作，导致桥臂短路、输出短路等事故，使,IGBT,流过过电流。其中，发生短路事故时，电流变化非常迅速，而且元件要承受极大的电压和电流，所以必须快速检测出过电流，在元件未被损坏之前，使其自动断开。,2,）过电压保护。,IGBT,关断时，由于主回路电流的急剧变化，由主回路杂散电感引起高压，产生开关浪涌电压。可设置缓冲器抑制开关浪涌电压。缓冲器内的缓冲器阻抗使,IGBT,在关断信号到来之前，将缓冲器电容所积蓄的电荷放净。,第,2,章习题解答,答：,15,9.,试述,IPM,的优越性。,不易损坏；,内藏相关的外围电路，缩短了产品设计和评价时间；,不需要对功率开关元器件采取防静电措施；,大大减少了元件数目，缩小了体积。,第,2,章习题解答,答：,16,10.,已知电源为,220V,交流，电动机功率为,3.7kW,，,K,1,=150%,，,K,2,=120%,，,=0.9,，,cos,=0.76,，则电动机最大峰值电流,I,C,为多少？根据表,2,12,选择可用的,IPM,，其最小过流保护（,OC,）动作数值应满足多少？,I,C,=36.1,（,A,）,根据表,2,12,，可选择用的最大峰值电流,I,C,为,36A,，,50A/600V IPM,的最小过流保护（,OC,）动作数值应满足,65A,。,第,2,章习题解答,答：,17,第,3,章习题解答,18,1.,什么是电压型和电流型逆变器？各有何特点？,电压型逆变器。这种变频器由整流器和逆变器两部分组成，在逆变器的直流侧并联有大电容，用来缓冲无功功率。由于大电容存在，使直流输出电压具有电压源的特性，内阻很小。这样使逆变器的交流输出电压被钳位为矩形波，与负载性质无关。,电流型逆变器。这种变频器在直流电源上串联了大电感来进行滤波。由于大电感的限流作用，为逆变器提供的直流电流波形平直、脉动很小，具有电流源特性，能有效地抑制故障电流的上升率，实现较理想的保护功能。使逆变器输出的交流电流为矩形波，与负载性质无关，而输出的交流电压波形及相位随负载的变化而变化。对于变频调速系统而言，这个大电感同时又是缓冲负载无功能量的储能元件。,第,3,章习题解答,答：,19,2.,串联二极管式电流型逆变电路中，二极管的作用是什么？试分析其换相过程。,串联二极管式电流型逆变电路中，二极管的作用是使换相电容与负载隔离，防止电容充电电荷的损失。,如图,3-16c,所示。,VD,3,导通后，开始分流。此时电流,I,d,逐渐由,VD1,向,VD,3,转移，,i,A,逐渐减少，,i,B,逐渐增加，当,I,d,全部转移到,VD,3,时，,VD,1,关断。,第,3,章习题解答,答：,20,3.,什么是,PAM,？,PAM,是一种利用改变电压源的电压或改变电流源的幅值来进行输出控制的一种方式。它在逆变器部分只控制频率，在交流器部分控制输出的电压或电流。,第,3,章习题解答,答：,21,4.,什么是软开关，什么是硬开关,?,开关元件在零电压或零电流下进行开关状态转换，即软开关技术。功率元件在大电流、高电压状态下的开关状态转换是硬开关技术。,第,3,章习题解答,答：,22,5.,试述谐振型变频器的应用意义。,谐振型变频是利用谐振原理使,PWM,逆变器的开关元件在零电压或零电流下进行开关状态转换，即软开关技术。在谐振型变频中，由于各功率器件的开关损耗近似为零，有效地防止了电磁干扰，大大提高了器件的工作频率，且减少了装置的体积和重量。,第,3,章习题解答,答：,23,第,4,章习题解答,24,1.,什么是,PWM,？,PWM,是脉宽调制技术的简称。,PWM,控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波状，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可以改变输出频率。,第,4,章习题解答,答：,25,2.,什么叫异步调制？什么叫同步调制？两者各有什么特点？,载波信号和调制信号不保持同步关系的调制方式称为异步调制方式。在该调制方式中，调制信号频率,f,r,变化时，通常保持载波频率,f,c,固定不变，因而载波比,N,是变化的。这样，在调制信号的半个周期内，输出脉冲的个数不固定，脉冲相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，同时，半周期内前后,1,4,周期的脉冲也不对称。,载波比,N,等于常数，并在变频时使载波信号和调制信号保持同步的调制方式称为同步调制方式。在该调制方式中，调制信号频率变化时载波比,N,不变。调制信号半个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。,第,4,章习题解答,答：,26,3.SPWM,的控制方式有几种？各有何特点？,SPWM,的控制方式有三种：,一是采用模拟电路。其优点是完成三角载波信号,u,与正弦波参考信号,u,R,的比较和确定脉冲宽度所用的时间非常短，几乎是瞬间完成的，不像数字电路采用软件计算，需要一定的时间。但缺点是所用硬件比较多，而且不够灵活，改变参数和调试比较麻烦。,二是采用数字电路。它可使用以软件为基础的控制模式。优点是：所用硬件较少，灵活性好，智能性强。缺点是：需要通过计算来确定,SPWM,的脉冲宽度，有一定的延时和响应时间。但随着科技的发展，采用微机控制的数字化,SPWM,技术已占居了主导地位。,三是采用模拟与数字电路相结合的控制方式。,第,4,章习题解答,答：,27,4.,什么是,SPWM,波形的规则取样法？与自然取样法相比，规则取样法有什么优缺点？,规则取样法就是用,u,R,和,u,近似交点,A,和,B,代替实际的交点,A,和,B,。用以确定,SPWM,脉冲信号的。自然取样法虽然可以较准确地确定,u,和,u,R,的交点，但计算工作量较大，特别是当变频范围较大时。规则取样法虽然有一定的误差，但却大大减小了计算工作量。,第,4,章习题解答,答：,28,5.PWM,逆变器消除谐波的一般方法是什么？,有两电平,PWM,逆变器消除谐波和三电平,PWM,逆变器消除谐波两种方法。,第,4,章习题解答,答：,29,6.,什么是电流跟踪型,PWM,逆变器？有何特点？,电流跟踪型,PWM,又称电流控制型电压源,PWM,逆变器（,CRPWM,），它兼有电压型和电流型逆变器的优点：结构简单、工作可靠、响应快、谐波小，采用电流控制，可实现对电机定子相电流的在线自适应控制，特别适用于高性能的矢量控制系统。其中滞环电流跟踪型,PWM,逆变器还因其电流动态响应快，系统运行不受负载参数的影响，实现方便，而得到了广泛的重视。,第,4,章习题解答,答：,30,7.,用霍尔传感器测取电压和电阻反馈信号的优点有哪些,?,对于直流及非正弦的交流电压和电流信号的隔离传送，最好的方法是采用霍尔电压和电流传感器。霍尔传感器不仅可实现被测电路与反馈电路的有效隔离，还具有以下一些优点：,可以测量任意波形的电压和电流信号，且频带宽；,线性好，测量区间宽，测量精度高；,响应速度快；,过载能力强，使用安全。,第,4,章习题解答,答：,31,第,5,章习题解答,32,1.,试述交,交变频的主要特点。,交,-,交变频电路是不通过中间直流环节，而把电网固定频率的交流电直接变换成不同频率的交流电的变频电路。其特点为：,因为是直接变换，没有中间环节，所以比一般的变频器效率要高；,由于其交流输出电压是直接由交流输入电压波的某些部分包络所构成，因而其输出频率比输入交流电源的频率低得多，输出波形较好；,由于变频器按电网电压过零自然换相，故可采用普通晶闸管；,所用晶闸管元件数量较多，相对投入较大；,因受电网频率限制，通常输出电压的频率较低，为电网频率的三分之一左右；,功率因数较低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。,第,5,章习题解答,答：,33,2.,交,交变频电路的运行方式有哪些？各有何优缺点？,运行方式主要有无环流运行方式、自然环流运行方式和局部环流运行方式。,无环流运行方式的优点有系统简单，成本较低。缺点是不允许两组整流器同时获得触发脉冲而形成环流，因为环流的出现将造成电源短路。因此，必须等到一组整流器的电流完全消失后，另一组整流器才能导通。而且切换延时较长。通常，其输出电压的最高频率只是电网频率的三分之一或更低。,自然环流运行方式除有环流外，还存在着环流电抗器在交流输出电流作用下引起的,“,自感应环流,”,，从而加重了整流器负担。因此，完全不加控制的自然环流运行方式只能用于特定的场合。,局部环流运行方式把无环流运行方式和有环流运行方式相结合，即在负载电流有可能不连续时以有环流方式工作，而在负载电流连续时以无环流方式工作。它既可使控制简化，运行稳定，改善输出电压波形的畸变，又不至于使环流过大。,第,5,章习题解答,答：,34,3.,正弦波交,交变频器的控制有哪两种？各有何特点？,正弦波交,交变频器的控制也有电压控制型和电流控制型两种。电压型变频器的输出是电压，其输出电压跟随给定信号变化，受负载电流变化影响小。电流型变频器的输出是电流，其输出电流跟随给定信号变化，受负载电压变化影响小。,第,5,章习题解答,答：,35,第,6,章习题解答,36,1.,简述变频器的基本概念。,变频器是应用变频技术制造的一种静止的频率交换器，它是利用半导体器件的通断作用将频率固定,(,通常为工频,50Hz),的交流电,(,三相或单相,),变换成频率连续可调的交流电的电能控制装置，,第,6,章习题解答,答：,37,2.,变频调速的优点有哪些？,变频调速主要有以下的优点：,(1),控制电机的启动电流；,(2),降低电力线路电压波动，启动时需要的功率更低；,(3),可控的加速功能和可调的运行速度；,(4),可调的转矩极限；,(5),受 控的停止方式；,(6),节能；,(7),可逆运行控制；,(8),减少机械传动部件。,第,6,章习题解答,答：,38,3.,简述变频器的分类。,1,）按变换环节分为交一交变频器和交一直一交变频器；,2,）按直流环节的储能方式分为电流型变频器和电压型变频器；,3,）按工作原理分为,U,f,控制变频器、转差频率控制变频器、矢量控制变频器和直接转矩控制变频器；,4,）按用途分为通用变频器、高性能专用变频器和高频变频器。,第,6,章习题解答,答：,39,4.,简述开环速度控制和闭环速度控制。,如果笼型电机的电压、频率一定，因负载变化引起的速度变化是非常小的。额定转矩下的转差率决定于电机的转矩特性，转差率大约为,1%,5%,。对于平方转矩负载（如风机、泵等），并不太要求快速响应，常用开环控制。,为了补偿电机速度的变化，将可以检测出的物理量作为电气信号负反馈到变频器的控制回路，这种控制方式称为闭环控制。速度反馈控制方式是以速度为控制对象的闭环控制，用于造纸机、风机泵类机械、机床等要求速度精度高的场合，但需要装设传感器，以便用电量检测出电机速度。,第,6,章习题解答,答：,40,5.,位置控制的特点有哪些？,作为位置控制的共同特点，有以下几点：,1,）从简单到高级，即从仅在停止时将位置同目标对准的简单控制，到经常跟踪目标快速动作高级控制；,2),控制对象的位置以转速积分的形式变化；,3),可由电机的旋转角高精度地推定其位置；,4),需要可逆运转。,第,6,章习题解答,答：,41,6.,张力控制的特点有哪些？,张力控制根据用途有各种方式，其特点有：,1),采用转矩电流控制的张力控制；,2),采用拉延的张力控制；,3),采用调节辊的张力控制；,4),采用张力检测器的张力控制。,一般张力控制多以转矩控制为基础，而其他控制对象多以速度控制为基础。另外，不管哪一种控制方式，通常都是以滚筒与被加工物之间不产生滑动为前提条件。,第,6,章习题解答,答：,42,7.,简述快速响应系统选择变频器的要点。,快速响应系统选择变频器的要点,1,、对于只需在短时间内能进行加减速时：,1),电机和机械的,puGD,2,要小；,2),选用过负载容量大的机器；,3),选用具有完全的限流功能的变频器。,2,、对于需要大的交叉角频率,c,时，应该根据所要求的值考虑下面几点：,所选用的变频器、其主回路的开关频率要高，采用的控制方式应能满足快速响应；,电机和机械系统的,puGD,2,要小；,选用过载容量大的机器；,电机、机械系统的谐振频率要高。,第,6,章习题解答,答：,43,8.,什么是负负载，简述负负载系统变频器的选择要点。,几乎所有电机都是要克服来自负载的阻碍旋转的反抗转矩。使负载向着所要求的方向旋转。此时电机产生的转矩，其方向同旋转方向一致。反之，要求电机产生与其转向相反转矩的负载时称为负负载。,变频器的选择要点有：,考虑制动转矩和负载转矩之间的关系；,为了确保变频器跳闸时的安全，要并用机械式制动器；,使用制动单元时，必须使再生过压失速的防止控制无效，或者使制动单元的动作直流电压的给定值确实低于再生过压失速防止的值；,注意散热。,第,6,章习题解答,答：,44,9.,变频器的容量如何表示？,变频器的容量一般用额定输出电流,(A),、输出容量,(,kVA,),、适用电动机功率,(kW),来表示。其中，额定输出电流为变频器可以连续输出的最大交流电流的有效值。输出容量是决定于额定输出电流与额定输出电压的三相视在输出功率。,第,6,章习题解答,答：,45,10.,简述容量选择的注意事项。,变频器并联追加投入起动时，其容量与同时起动时相比要大些。,根据负载的种类往往需要过载容量大的变频器。,电机的实际负载比电机的额定输出功率小时，可选择与实际负载相称的变频器容量。,用选定的变频器和电机不能满足负载所要求的起动转矩和低速区转矩时，变频器和电机的容量还需要再加大。,第,6,章习题解答,答：,46,第,7,章习题解答,47,1.,变频器接线时应注意哪些问题？,接线时应注意以下几点，以防接错：,输入电源必须接到,R,、,S,、,T,上，输出电源必须接到端子,U,、,V,、,W,上，若错接，会损坏变频器。,为了防止触电、火灾等灾害和降低噪声，必须连接接地端子。,端子和导线的连接应牢靠，要使用接触性好的压接端子。,配完线后，要再次检查接线是否正确，有无漏接现象，端子和导线间是否短路或接地。,通电后，需要改接线时，即使已经关断电源，也应等充电指示灯熄灭后，用万用表确认直流电压降到安全电压,(DC25V,以下,),后再操作。若还残留有电压就进行操作，会产生火花，这时先放完电后再进行操作。,第,7,章习题解答,答：,48,2.,简述主电路端子的功能。,端子符号,端子名称,说 明,R,、,S,、,T,主电路电源端子,连接三相电源,U,、,V,、,W,变频器输出端子,连接三相电动机,P1,、,P(,+,),直流电抗器连接用端子,改善功率因数的电抗器,P(+),，,DB,外部制动电阻器连接用端子,连接外部制动电阻,(,选用件,),P(+),，,N(,),制动单元连接端子,连接外部制动单元,PE,变频器接地用端子,变频器机壳的接地端子,主电路端子和连接端子的功能表,第,7,章习题解答,答：,49,3.,低压断路器的功用是什么？如何选择？,低压断路器的功用有：,1),隔离作用。当变频器进行维修时，或长时间不用时，将,Q,切断，使变频器与电源隔离；,2),保护作用。低压断路器大都具有过电流及欠电压等保护功能，当变频器的输入侧发生短路或电源电压过低等故障时，可迅速进行保护。,因为低压断路器具有过电流保护功能，为了避免不必要的误动作，取,I,QN,(1.3,1.4)I,N,式中,I,QN,空气开关的额定电流；,I,N,变频器的额定电流。,第,7,章习题解答,答：,50,4.,输入侧接触器的功用是什么？如何选择？,输入侧接触器的功用有：,可通过按钮开关方便地控制变频器的通电与断电；,当变频器发生故障时，可自动切断电源。,选择接触器时，触点的额定电流应大于变频器的额定电流。,第,7,章习题解答,答：,51,5.,电抗器的作用是什么？,变频器的输入电流中含有许多高次谐波成分，这些高次谐波电流都是无功电流，使变频调速系统的功率因数降低到,0,75,以下。所以，在容量较大的变频调速系统中，应考虑接入电抗器，以提高功率因数。,第,7,章习题解答,答：,52,6.,滤波器的作用是什么？,滤波器就是用来削弱变频器的输入和输出电流中都含有的较高频率的谐波电流，以防止变频器对其他设备的干扰。,第,7,章习题解答,答：,53,7.,变频器的控制电路有哪几部分组成？,变频器控制电路主要由以下部分组成：,(1),运算电路。运算电路的主要作用是将外部的速度、转矩等指令信号同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定变频器的输出频率和电压。,(2),信号检测电路。将变频器和电动机的工作状态反馈至微处理器，并由微处理器按事先确定的算法进行处理后为各部分电路提供所需的控制或保护信号。,(3),驱动电路。驱动电路的作用是为变频器中逆变电路的换流器件提供驱动信号。当逆变电路的换流器件为晶体管时，称为基极驱动电路；当逆变电路的换流器件为,SCR,、,IGBT,或,GTO,时，称为门极驱动电路。,(4),保护电路。保护电路的主要作用是对检测电路得到的各种信号进行运算处理，以判断变频器本身或系统是否出现异常。当检测到出现异常时，进行各种必要的处理，如使变频器停止工作或抑制电压、电流值等。,第,7,章习题解答,答：,54,8.,变频器长期稳定运行所必须的环境条件有哪些？,变频器长期稳定运行所必须的环境条件有：,周围温度：变频器运行中周围温度的容许值多为,0,40,或,10,50,，避免阳光直射。,周围湿度：变频器要注意防止水或水蒸气直接进入变频器内，以免引起漏电，甚至打火，击穿。,振动：关于耐振性因机种的不同而不同，设置场所的振动加速度多被限制在（,0,3,0,6,）,G,（振动强度,5.9m/s,2,）以下。对于机床、船舶等事先能预测振动的场合，必须选择有耐振措施的机种。,抗干扰：为防止电磁干扰，控制线应有屏蔽措施，母线与动力线要保持不少于,100mm,的距离。,第,7,章习题解答,答：,55,9.,简述变频器的抗干扰问题。采取何措施加以预防？,变频器的干扰有外来干扰和变频器的对外干扰。外来干扰多通过变频器控制电缆侵入，所以铺设控制电缆时必须采取充分的抗干扰措施。变频器的输入和输出电流含有很多高次谐波成分。它们将以空中辐射、线路传播等方式把自己的能量传播出去，对周围的电子设备、通信和无线电设备的工作形成干扰。因此在装设变频器时，应考虑采取各种抗干扰措施，削弱干扰信号的强度。例如，对于通过辐射传播的无线电干扰信号，可采用屏蔽、装设抗干扰滤波器等措施来削弱干扰信号。,预防干扰的具体常用有：,(1),变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。,(2),在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器，滤波器的组成必须是,LC,型，吸收谐波和增大电源或负载的阻抗，达到抑制谐波的目的。,(3),电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设，避免辐射干扰。,(4),信号线采用屏蔽线，且布线时与变频器主回路控制线错开一定距离,(,至少,20cm,以上,),，切断辐射干扰。,(5),变频器使用专用接地线，且用粗短线接地，邻近其他电器设备的地线必须与变频器配线分开，使用短线。这样能有效抑制电流谐波对邻近设备的辐射干扰。,第,7,章习题解答,答：,56,10.,变频器与,PLC,连接使用时应注意哪些问题？,变频器与,PLC,连接使用时，应注意以下几个问题：,1,）当变频器的输入信号电路连接不当时，可能会导致变频器的误动作。,2,）注意,PLC,一侧输入阻抗的大小，以保证电路中的电压和电流不超过电路的容许值，从而提高系统的可靠性和减少误差。,3,）,PLC,的接地端必须接地良好。应避免和变频器使用共同的接地线，并在接地时尽可能使两者分开。,4),当电源条件不太好时，应在,PLC,的电源模块以及输入,/,输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声用的变压器等。如有必要也可在变频器一侧采取相应措施。,5),当把,PLC,和变频器安装在同一个操作柜中时，应尽可能使与,PLC,和变频器有关的电线分开。并通过使用屏蔽线和双绞线来提高抗噪声的水平。,第,7,章习题解答,答：,57,11.,测量变频器电路时仪表类型如何选择,?,测量变频器电路的电压、电流、功率时可根据以下要求，选择适用的仪表：,(1),测量输入电压时，因是工频正弦电压，故各类仪表均可使用。,(2),测量输出电压时，一般用整流式仪表。如选用电磁式仪表，则读数偏低。但绝对不能用数字电压表。,(3),测量输入和输出电流时，一般选用电磁式仪表。热电式仪表也可选用，但反应迟钝，不适用于负载变动的场合。,(4),测量输入和输出功率时，均可用电动式仪表。,第,7,章习题解答,答：,58,12.,变频器的保护功能有哪些,?,变频器的保护功能有过流保护，主器件自保护，过压保护，欠压保护，变频器过载保护和外部报警输入功能，以及防止失速和输入浪涌功能。,第,7,章习题解答,答：,59,13.,请按下列条件选择变频器主回路电线的截面积：,220V,供电，笼型电机,11kW,、,4,极、额定电流,15A,，电线的铺设距离,50m,，电压降在额定电压的,2,以内。,(1),求额定电压下的容许电压降。,容许电压降,2,220,4.4(V),(2),求容许压降以内的电线电阻值。,电线电阻,1000,4,4,50,15,3.39(,km),(3),根据计算出的电阻选用导线。,由表,7,6,选择电线电阻,3.4,km,以下的电线，截面积为,5.5mm,2,。,第,7,章习题解答,答：,60,第,8,章习题解答,61,1.,什么是高频照明？有哪些特点？,(1),高频照明，是用高频电子镇流器对荧光灯实施高频电流预热灯丝，再施以高频高压脉冲启辉灯管，随后以高频常压来保持灯管的正常工作。,高频照明灯与电感式工频照明灯比较，具有以下特点：,(1),光效高。一般可提高,10,20,；,(2),寿命长。荧光灯可延长使用寿命,25,1,倍，高强度气体放电灯,(HID),可延长使用寿命,1,5,2,倍；,第,8,章习题解答,答：,62,1.,什么是高频照明？有哪些特点？,(2),(3),温升低。一般为电感式荧光灯发热量的,l,2,，白炽灯发热量的,l,5,；,(4),功耗低。其高频电子镇流器的功耗，仅为灯系统总功耗的,8,4,；故节电率高。,(5),功率因数高。如采用无源滤波电路功率因数,0,7,0,8,，采用有源滤波电路功率因数,0,95,0,98,，故可节约无功功率；,(6),视在功率低；,(7),无频闪，有益于视力；,(8),可变频,(20,180kHz),调光,(10,100,),，进一步节约电能,(10,90,),；,(9),易启辉。,(10),体积小，重量轻，与灯管易实现一体化。,第,8,章习题解答,63,2.,镇流器的鉴别应注意哪些问题？,(1),在鉴别镇流器时应注意以下一些问题：,1,、价格：电感式的最便宜；高频高档式的最贵，高频低档式的次之；倍压式的再次之，但略高于电感式。,2,、外观：电感式的体积大且为铁皮封装；高频式的体积稍小，采用半封闭式的塑料外壳，壳上开有许多散热窗孔；倍压式的体积小，多为塑封式。,3,、重量：电感式的笨重；高频式的较轻；倍压式的轻小。,4,、内部结构：电感式的由铁心线圈构成；高频式的由晶体管、电解电容器、高频电感等组成；倍压式的仅为二极管和薄膜电容器组成。,5,、启辉：电感式的总要闪,2,3,次后才能启辉；高频式的延迟,(0,4,l)S,便可一次启辉；倍压式的则瞬间启辉，属于冷启动或称硬启动，破坏灯丝发射物质。,第,8,章习题解答,答：,64,2.,镇流器的鉴别应注意哪些问题？,(2),6,、亮度：电感式的有频闪,(50HZ),；高频式的无频闪；倍压式的因灯电流不足而发暗。,7,、声音：电感式的有电磁交流声；高频式的有超音频听不到；倍压式的有直流电，无交流声。,8,、发热量：电感式的灯管温度高；高频式的比前者约低一半；倍压式的灯管温度低，其导线内藏有镇流用电阻丝，故消耗电能转换为热量。,9,、输入电压、电流：其积为视在功率，电感式的约为额定功率的,2,倍左右；高频低功率因数的，约为额定功率的,1,5,倍左右；高频高功率因数的为额定功率的,1,1,倍左右；倍压式的则低于额定功率。,10,、输入功率因数：电感式的为,0,4,0,6,；高频低档式的约,0,6,0,。,8,，高频高档式的达,0,95,以上；倍压式的为超前。,11,、灯管波形：电感式的为工频畸变波形；高频式的为超音频畸变波形；倍压式的为直流脉动波形。,第,8,章习题解答,65,3.,什么是变频电源？,这里所说的电源是电源转换装置，即从动力电或市电转换为所需要的直流电或交流电，且许多场合需要稳压，有的还需要稳频稳压。变频式电源主要是开关稳压式电子电源，有工频式,(50Hz),、中频式,(15kHz,以下,),、高频式,(16kHz,以上,),之分。具有体积小、重量轻、效率高、功率因数高等优点，是电源装置发展的方向。,第,8,章习题解答,答：,66,4.,什么是不间断电源（,UPS,）？功用是什么？,UPS,是一种恒压型不间断电源，有交流工频式，也有直流输出式。主要用于瞬时断电或事故停电即时辅助供电，并维持一定的时间，以免停电损失。同时，要求稳频稳压，减少谐波对电网功率因数的污染，改善电网供电质量。,第,8,章习题解答,答：,67,5.,简述中央空调系统的构成。变频控制应用在哪里？,中央空调系统主要由以下几个部分组成：,冷冻机组：是中央空调的“致冷源”，通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。,冷却水塔：用于为冷冻机组提供“冷却水”。,“外部热交换”系统：分为冷冻水循环系统和冷却水循环系统。,冷却风机：包括室内风机和冷却塔风机。,温度检测。,中央空调系统的变频控制主要体现在变风量控制和冷水泵控制。,通过变频器对空调机的送风机进行风量控制，即改变风机电动机的转速来调节风量，以达到节能的目的。,利用变频器控制空调设备的冷水，在负荷较小时，可使泵的转速下降一些，调节冷水泵控制送风温度，以达到节电的目的。,第,8,章习题解答,答：,68,6.,结合家用空调变频器控制框图，简述工作过程？,家用空调分为室内机和室外机。,室内机以室内控制部分为中心，由遥控、传感器、显示器和风机电机驱动回路组成。,室外机以系统控制部分为中心，由整流单元、逆变单元、电流传感器、室外风机电机及阀门控制部分组成。,其工作过程为：室内机的温传感器将设定温度和运行情况等信息传送给室外部分。室外机分析这些信息，了解温差与室温变化的时间等，然后计算并指定压缩机电机的频率。开始运行时，如果室温与设定温差很大，采用高频运行，随着温差的减小而采用低频运行。在室温急剧变化时，使频率变化幅度大，缓慢时使频率变化范围小，并在平衡冷暖气负载与压缩机输出的同时，以最短的时间使室温达到所希望的值。,第,8,章习题解答,答：,69,7.,简述变频电梯的系统组成和工作原理。,(1),变频电梯的系统组成包括：,1,）整流与再生部分。这部分的功能有两个，一是将电网三相正弦交流电压整流成直流，向逆变部分提供直流电源；二是在减速制动时，有效地控制传动系统能量回馈给电网。,2,）逆变器部分。其作为无源逆变器，向交流电动机供电。,3,）平波部分。,4,）检测部分。,5,）控制回路。主要完成电力传动系统的指令形成，电流、速度和位置控制，产生,PWM,控制信号，故障诊断、检测和显示，电梯的控制逻辑管理、通讯和群控等任务。,第,8,章习题解答,答：,70,7.,简述变频电梯的系统组成和工作原理。,(2),其工作原理如图,846,所示。电压反馈信号,U,F,与交流电源同步信号,U,S,送入,PWM1,回路产生出符合电动机作为电动状态运行的,PWM1,信号，控制正弦与再生部分中的开关器件，使之只作为二极管整流桥工作。当电动机减速或制动时便产生再生作用，功率开关器件在,PWM1,信号作用下进入再生状态，电能回馈给交流电网。交流电抗器,ACL,主要是限制回馈到电网的再生电流，减少对电网的干扰，又能起到保护功率开关元件的作用。,逆变器将直流电转换成幅值与频率可调的交流电，输入交流电动机驱动电梯运行。实行电流环与速度环的,PID,控制并产生正弦,PWM2,信号,输出正弦电流。,第,8,章习题解答,71,