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习题一
1、电力半导体器件GTR(BJT)、POWER、MOSFET、IGBT分属那种类型？各有什么特点？
（1）GTR—电流全控双极型
优点：耐压高、电流大、开关特性好、通流能力强、饱和压降低
缺点：开关速度低、电流驱动、所需驱动功率大，驱动电路复杂、存在二次击穿
（2）POWER MOSFET—电压全空单极型
优点：开关速度快、工作频率高、无二次击穿、安全工作区宽、开关损耗小、驱动功率小、驱动电路简单、热稳性好、抗过流和过压能力较强、有并行工作能力
缺点：通态压降大，导通损耗大、电流容量小、耐压低，一般只适用于功率不超过10KW的电力电子装置
（3）IGBT—电压全控复合型
优点：可靠性高、功率大、输入阻抗高、开关速度快、通态电压低、耐压高、驱动电路简单、保护容易
缺点：开关速度低于POWER MOSFET，电压电流容量不及GTO
2、电压控制型和电流控制型器件在控制驱动方面有何异同？
电流控制型：是通过从控制极注入或抽出控制电流的方式来实现对其导通或关断控制的。它比电压控制型器件工作频率低；具有电导调制效应，其导通压降很低，导通损耗较小；控制极输入阻抗低，控制电流和控制功率较大，控制电路较复杂。
电压控制型：是利用场控原理控制的电力电子器件，其导通或关断是由控制极上的电压信号控制的，控制极的电流很小，工作频率高。
3、IPM智能功率模块的结构原理

IPM由有电流传感功能的IGBT芯片和门极驱动（Drive）、故障检测及各种保护电路组成。
IGBT芯片的电流传感器是射极分流式，采样电阻上流过的电流很小，但与开关流过的大电流成比例关系，从而可代替一般外接电流互感器、霍尔电流传感器等检测组件，用于检测电流，实现过电流（OC）保护功能。其他保护功能是：过热保护、短路保护、驱动电源不足时的保护等功能。当非正常运作状态出现时，封锁门极驱动电路，IPM会自动关断，同事向主控制器发送一个故障信号（FO）.
4、通用变频器对电力电子开关器件的基本要求？
（1） 在截止状态时能承受高电压（高阻断电压）
（2） 在导通状态时，具有大电流和很低的压降
（3） 在开关转换时，具有短的开、关时间（高开关频率），能承受高的di/dt和du/dt
（4） 具有截止、导通全控功能
5、交—直—交变频器主电路有哪几部分构成？各起什么作用？
整流器（交流器）：一般使用的是二极管整流器，把工频电源变换为直流电源
平波电路：为抑制电压波动，采用电感和电容吸收整流器和逆变器产生的脉动电压（电流）
逆变器：将直流变换为所要求的可变压变频的交流
制动回路：消耗直流电路中的再生能量，也可采用可逆整流器把再生能量向工频电网反馈（负载为异步电动机时，在变频调速系统需制动时作用）
6、三相电压逆变器180°的导通规律及输出相电压和线电压的波形
规律：每只功率开关导通时间皆为180°，当按S1~S6的顺序导通时，每个工作状态下都有三只功率开关同时导通，其中每个桥臂上都有一只导通，形成三相负载，同时通电。
7、什么是变压变频调速控制方式？如何改变变频器输出交流电压的有效值？
以调节电动机转速n为目的，为使每极磁通量为额定值，在改变电子供电频率fs时，同时相应改变定子相电压有效值Us的调速控制方式。（最好保持恒磁通[基频以下]）
改变Ud（可控整流）
8、V/F控制方式时，在基频以下为什么要采用恒磁通变频调速？如果大于或小于额定磁通会有什么问题？
实际应用中，不进要求调节转速，同时还要求调速系统具有良好的机械特性。若磁通下降，则异步电动机的电磁转矩Tei将减小，这样在基频以下时无疑会丧失调速系统的恒转矩机械特性。另外，随着电机的最大转矩的下降，有可能造成电机堵转。反之，如果磁通上升，又会使得电机磁通饱和，励磁电流将迅速上升，导致电机铁损大量增大，造成电机铁芯严重过热，不仅会使电机输出效率大大降低，而且由于电机过热，造成电机绕组绝缘降低。严重时，有烧坏电机的危险。
9、V/F控制方式在基频以上为什么要用弱磁变频调速？
在基频以上调速时，定子供电频率fs大于基频。如果维持Us/fs=C是不允许的，因为定子电压过高会损坏电动机的绝缘。因此，当fs大于基频时，把电机的定子电压限制为额定电压，并保持不变。由于感抗增大，这将迫使磁通Φm与频率fs成反比例降低，相当直流电动机弱磁升速的情况。
10、SPWM的控制脉冲是如何形成的？起什么作用？输出电压的波形有何特点？
当三角载波信号Ut与每相参考电压比较后，给出“正”或“零”的饱和输出，产生SPWM脉冲序列波Uda、Udb、Udc，作为逆变器功率开关器件的控制信号。可得到一组等副而脉冲宽度正比于对应区间正弦波曲线函数值的矩形脉冲。
11、组成逆变器的每一个电力电子开关上都翻并联了一个二极管，问该二极管起什么作用？
起反向保护作用，防止反电动势和反电压损坏逆变器，在具体应用中为反向电流提供通道。
1、变频器有哪几种频率给定方式？
面板给定方式
外部给定方式：外接模拟量给定、外接数字量给定、外接脉冲给定、通信给定
2、控制变频器运行/停止的控制方式有几种？
数字式操作器进行运行控制
用控制回路端子进行运行控制---2线制顺控
用控制回路端子进行运行控制---3线制顺控
通过串行通信进行运行操作
3、SPWM型变频器的输出电压的频率是由什么决定的？-------参考信号Ur的频率
输出电压的脉冲频率是由什么决定的？-------载波频率
输出电压的有效值是由什么决定的？------Ur的幅值
4、变频器起动前和降速时的直流制动功能的使用目的、原理和实现方法、主要参数？
起动前的直流制动功能：
目的：保证电动机在完全停住的状态下开始起动
参数：制动电流（对额定电流）的百分数；直流制动的时间
降速直流制动功能：
目的：防止出现低速时停不下来的“爬行现象”（因为在停车第一阶段的降频过程中，电动机原处于再生制动状态，随着电动机转速的下降，再生制动力矩也在下降）实现方法：当频率下降到一定程度时，向电动机绕组通入直流电从而迫使交流电动机迅速停车
主要参数：直流制动电压；直流制动的时间；直流制动的起始频率
5、泵升电压是如何产生的？会产生什么后果？入耳消除泵升电压？
当负载处于发电状态，产生电压，通过并联的二极管反悔，与整流后的电压相遇，就会产生泵升电压
会损坏整流器、逆变器、滤波电管、并联二极管等
消除方法：接电阻；将电压回馈给工频电网；通过超级电容存储能量；将此电压供给其他变频器运作
6、通用变频器有哪些保护功能？
过电流保护功能；过载保护功能；电压保护功能；其他保护功能：风扇运转保护、逆变模块散热板的过热保护、制动电阻的过热保护、负载三相不对称保护、变频器内部出错保护、瞬时停电保护等
7、异步电动机在额定转差点附近的工作频率最高，所以在某f段负载较轻时可适当减小电压，以提高工作频率，为什么？

8、PID控制器的比例、积分、微分部分的作用？
比例（P）：最简单的控制方式，使控制器的输出和输入误差讯号成比例关系
积分（I）：控制器的输出和输入误差讯号的积分成正比关系。积分项会随时间的增加而增大，推动控制器输出增大，使稳态误差进一步减小，直至为零
微分（D）：控制器的输出和输入误差讯号的微分（即误差变化率）成正比关系。微分项能预测误差变化的趋势，（提前使克服误差的控制作用等于零，甚至为负值，避免被控量的严重地冲过头）
9、V/F控制方式的变频器有何不足？
其控制变量都是在幅值意义上进行控制的，而忽略幅角（相位）控制，虽然能获得良好的静态特性指标，但在动态过程中不能获得良好的动态响应，从而对一些动态特性要求较高的生产机械来说，这种变压变频系统还不能满足工艺要求
10、变频器的矢量控制的基本思想是什么？P73

11、从理论上如何提高变频器驱动电动机的动态响应速度
方法一：直接控制转矩T，使T变大
方法二：使转动惯量减小
这样，dn/dt变大，即动态响应速度变快了
12、如何实现对三相异步电动机输出转矩的有效控制？
通过控制定子磁势Fs的模值、或控制转子磁势Fr的模值及他们在空间的位置，就能达到控制电机转矩的目的。而控制Fs或Fr，只要实现对异步电动机定子各相电流（iA、iB、iC）的瞬时控制，即可
13、理解矢量变换控制过程框图
在异步电动机的外部，把im（励磁电流分量）、iT（转矩电流分量）作为控制量，记为im*、iT*。通过矢量旋转变换得到亮相交流控制量ia、ib、ic，记为ia*、ib*，通过二相—三相矢量变换得到三相电流控制量iA、iB、iC，记为iA*、iB*、iC*,再用其来控制三相异步电动机的运行，从而实现交流电动机电磁转矩的瞬时控制。如需实现转矩电流控制分量iT*、励磁电流控制分量im*的闭环控制，则要测量交流量，然后通过矢量坐标变换计算实际的iT、im，用其作为反馈控制量
14、从机械特性、低频特性和动态响应性能这三方面，比较有反馈矢量控制、无反馈矢量控制、V/F控制的差异
V/F控制的低频特性较差，机械特性差于矢量控制
无反馈矢量控制不能得到近于有反馈矢量控制的效果，即可得到较“硬”的机械特性，但无转速检测，故转速控制精度稍差
无反馈矢量控制适用于转速调节范围不太大（《=10）的场合
无反馈矢量控制方式在动态响应方面性能比有反馈的矢量控制差 待补充
15、什么是变频器的转矩控制方式？与频率（或转速）控制方式有何不同？
当变频器被预置为转矩控制时，给定信号的大小将与电动机的输出转矩成比例。通常给定信号的最大值与电动机额定转矩的200%相对应
当转矩控制功能有效时，将无法控制电动机的转速大小，只能通过预置上限频率来限制变频器的最大输出功率
16、什么是旋转编码器？在变频器控制系统中棋什么作用？说明编码器的三个输出信号A、B、Z的功能？
旋转编码器将旋转角度转化为一定数量的脉冲信号
作用：测角度、转速、角加速度、测距离
f同φ差90°
A,B：角度信息、转向信息
Z：圈脉冲信号

1、什么是异步传输和同步传输？各有什么特点？
异步传输（起止式传输），是利用起止法来达到收发同步的
特点：被传输的数据编码为一串脉冲，每个传输的字符都有一个附加的起始位和多个停止位。字节传输由起始位“0”开始，然后是被编码的字节。通常规定低位在前，高位在后，接下来是校验位，最后是停止位“1”用以表示字符的结束
同步传输：把每个完整的数据块（帧）作为整体来传输
特点：克服了异步传输效率不低的缺点。在此种传输中，数据块中每个字节之间不需要附加停止位和起始位，因为传输效率高，常用于要求数据传输速率较高的系统中
2、串行异步和同步传输方式的格式？
异步传输格式：起始位、字符编码、校验位、停止位
同步传输格式：同步字符，帧起始字符、帧内容、帧结束字符
3、按数据自傲某一时间传输的方向、线路，通信有哪几种方式？
单工通信
半双工通信
全双工通信
4、使用数据信号速率为1200bit/s的传输电路，按一个起始位、一个停止位、一个奇偶校验位的异步方式传输十个8位字节数据时，需要多长时间？
t=（1+1+1+8）*10/1200=0.0917s
5、什么是通信协议？有什么功能？
定义：就是一组约定的集合，是一套语义和语法的规则，用来规定有关功能不见在通信过程中的操作
功能：通信，包括识别和同步；信息传输，包括传输正确的保证，错误检测和修正等
6、什么是奇偶校验码？LRC（纵向冗长检验）校验码？如何计算？在异步通信中如何起作用？
奇偶校验码是以字符为单位的校验方法。若数据位中“1”的数目为偶数，则使用偶校验时，校验位为0，使“1”的数目仍为偶数；使用奇校验时，校验位为1，使“1”的数目为奇数。不指定奇偶校验位，就不校验，填充一停止位
7、什么是总线拓扑结构？还有哪些拓扑结构？
整个网络只有一跳物理传输通道连接所有的设备，一旦主干电缆有故障，整个网络将瘫痪
总线拓扑结构、星形拓扑结构、环形拓扑结构、树形拓扑结构
8、RTU模式的传输格式、ASCⅡ模式的传输格式及具体内容？
ASCⅡ模式：起始字“：”--地址--功能代码—数据数量—数据1…数据n—LRC高字节—LRC低字节—停止字（“CR”）--停止字（“LF”）
RTU模式：地址—功能代码—数据数量—数据1…数据n—CRC高字节—CRC低字节
9、Modbus通信协议有哪两种传输方式？通过什么方式来分辨出消息帧的起始和结束？
ASCⅡ：以冒号字符开始，以回车换行符结束
RTU：以至少3.5个字符时间的停顿间隔开始，以一个至少3.5个字符时间的停顿标定消息的结束
10、Modbus通信协议以ASCⅡ模式传输一组十六进制的字节数据时，其具体发送格式是怎么样的？
拆成2个ASCⅡ码 P92、99
11、现场总线的拓扑结构、控制令牌总线网的操作次序？
首先建立一个逻辑环，将所有站点通物理媒体相连，然后产生一个控制令牌
控制令牌由一个站点，沿着逻辑环顺序向下一个站点传递
等待发送帧的站点接受到控制令牌后，把要发送的帧利用物理媒体发送出去，然后再将控制令牌沿着逻辑环传递给下一个站点

1、主令控制器的表达方式？
触电合断表和图形符号
2、以讲义中起升系统为例，说明系统的组成结构，各自的功能；电控系统的信号流程？
（1）三相异步电动机，由变频驱动器控制驱动，并用增量编码器PG向变频器提供转速反馈信号，组成转速闭环控制系统
（2）凸轮主令控制器手柄，控制起升机构上下六档的速度
（3）电磁抱闸制动器，得电时松闸，失电时抱闸

（4）变频驱动器：运行由PLC输出的逻辑电平信号RUN；转速由PLC输出的模拟电压信号AI控制
（5）起升极限高度处装有重锤式限位开关，用以起升超高极限保护
（6）凸轮限位开关，用于上升下降时速度限制
（7）陆侧/水侧限位开关LSLS，检测小车在陆侧还是在水侧
（8）负荷称重系统，限制起升速度
（9）紧停按钮，切断总电源
（10）总电源合、总电源分按钮
（11）故障检测功能
3、问起升操作手柄的种类及与PLC的连接方式？
主令控制器--端子输入
电位器--模拟量输入 A/D转换
编码器--脉冲信号计数 总线端子输入
4、控制系统中所用的触点信号（如限位开关、按钮等可以是常开的，也可以是常闭的，在具体设计中如何选择？举例说明
“起-保-停”，
“起”--常开，闭“1”，启动
“停”--常闭（不想动），按“0”，启动
限位开关：反映信号，碰到为“1”，常闭
5、如何对某一控制环节（对象）的工作状态进行监测并发出状态（故障）信号？举例

6、PROFIBUS现场总线的报文结构、总线协议的特征，三种版本及特点？
报文结构：字节传送格式：起始位1、数据位8、奇偶校验位1、停止位1
报文传送格式：传输线的空闲状态是高电平1，一个空闲状态至少是33位时间长。每个报文发送之前必须保证至少一个空闲状态。发送时，一个报文的字节间没有间隙。
总线协议特征：（1）混合总线访问协议，主站间的逻辑令牌环，主从站间的主从协议
（2）主站：主动站在一个限定时间内，对总线有控制权
（3）从站：从站只是响应一个主站的请求，它们对总线没有控制权
版本：FMS--大范围的应用，多主通信
DP--即插即用，高效廉价
PA--总线供电，本质安全
7、现代港口设备的技术及发展趋势？
超级电容；GPS导航系统；光纤通讯；自动行走道路识别系统；维修保养工具LCMS、RCMS
8、防护等级代号IP××符号含义？
例如：防护等级IP45：IP为标记字母、“4”为第一标记数字，表示接触保护和外来物保护等级、“5”为第二标记数字，表示防水保护等级

仅供参考啊！