发布时间 : 星期三 文章交流调速系统课后习题答案更新完毕开始阅读
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（3）逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响，系统的动态性能也得以提高。
（4）采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因素较高，且不受逆变输出电压大小的影响。
6-6 如何改变由晶闸管组成的交—交变压变频器的输出电压和频率？这种变频器适用于什么场合？为什么？
答：正、反两组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出电压u0，u0的幅值决定于各组可控整流装置的控制角?，u0的频率决定于正、反两组整流装置的切换频率。如果控制角一直不变，则输出平均电压是方波，一般主要用于轧机主传动、球磨机、水泥回转窑等大容量、低转速的调速系统，供电给低速电机直接传动时，可以省去庞大的齿轮减速箱。
6-7 交流PWM变换器和直流PWM变换器有什么异同？
答：1）工作方式不同：直流PWM变换器是将恒定的直流电变换成可调的直流电（DC/DC），只调幅不调频；而交流PWM变换器是将恒压恒频的交流电变换成恒定的直流电后再电变换变压变频的交流电（AC/DC/AC），既调幅又调频。
2）输出电压不同：直流PWM变换器输出的电压波形是等幅等宽的脉冲波形（其平均值为直流），而交流PWM变换器输出的电压波形是等幅不等宽的脉冲波形（其平均值为正弦波）。
3）所载负荷不同：直流PWM变换器的负载是直流负载，而交流PWM变换器的负载是交流负载。
6-8 请你外出时到一个变频器厂家或变频器专卖店索取一份任意型号的通用变频器资料，用它与异步电动机组成一个转速开环恒压频比控制的调速系统，然后说明该系统的工作原理。
6-9 转速闭环转差频率控制的变频调速系统能够仿照直流电动机双闭环系统进行控制，但是其动静态性能却不能完全达到直流双闭环系统的水平，这是为什么？
答：它的静、动态性能还不能完全达到直流双闭环系统的水平，存在差距的原因有以下几个方面：
（1）在分析转差频率控制规律时，是从异步电机稳态等效电路和稳态转矩公式出发的，所谓的“保持磁通?m恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立。在动态中?m如何变化还没有深入研究，但肯定不会恒定，这不得不影响系统的实际动态性能。
（2）US?f(?1,Is)函数关系中只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。
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（3）在频率控制环节中，取?1??s??，使频率得以与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。然而，如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。
6-10 在转差频率控制的变频调速系统中，当转差频率的测量值大于或小于实际值时，将给系统工作造成怎样的影响？
答：在调速过程中，实际频率?1随着实际转速?同步地上升或下降，有如水涨而船高，因此加、减速平滑而且稳定。如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。
6-11 分别简述直接矢量控制系统和间接矢量控制系统的工作原理，磁链定向的精度受哪些参数的影响？
答：直接矢量控制的工作原理：转速正、反向和弱磁升速。磁链给定信号由函数发生程序获得。转速调节器ASR的输出作为转矩给定信号，弱磁时它还受到磁链给定信号的控制。在转矩内环中，磁链对控制对象的影响相当于一种扰动作用，因而受到转矩内环的抑制，从而改造了转速子系统，使它少受磁链变化的影响。
间接矢量控制的工作原理：采用磁链开环控制，系统反而会简单一些。在这种情况下，常利用矢量控制方程中的转差公式，构成转差型的矢量控制系统，它继承了基于稳态模型转差频率控制系统的优点，同时用基于动态模型的矢量控制规律克服了它的大部分不足之处。 转差型矢量控制系统的主电路采用了交-直-交电流源型变频器，适用于数千kW的大容量装置，在中、小容量装置中多采用带电流控制的电压源型PWM变压变频器。
磁链开环转差型矢量控制系统的磁场定向由磁链和转矩给定信号确定，靠矢量控制方程保证，并没有实际计算转子磁链及其相位，所以属于间接矢量控制。
6-12 试比较转子磁链的电压模型和电流模型的运算方法及其优缺点。
答：根据描述磁链与电流关系的磁链方程来计算转子磁链，所得出的模型叫做电流模型。根据电压方程中感应电动势等于磁链变化率的关系，取电动势的积分就可以得到磁链，这样的模型叫电压模型。
转子磁链模型需要实测的电流和转速信号，但也都受电机参数变化的影响，从而改变时间常数Tr，磁饱和程度将影响电感Lm 和Lr，从而Tr也改变。这些影响都将导致磁链幅值与相位信号失真，而反馈信号的失真必然使磁链闭环控制系统的性能降低。
电压模型只需要实测的电流和电压信号，不需要转速信号，且算法与转子电阻Rr无关，只与定子电阻有关它是容易测得的。
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与电流模型相比，电压模型受电动机参数变化的影响较小，而且算法简单，便于应用。但是，由于电压模型包含纯积分项，积分的初始值和累积误差都影响计算结果，低速时，定子电阻压降变化的影响也较大。电压模型适合中、高速范围，而电流模型能适应低速。
6-13 坐标变换是矢量控制的基础，试分析交流电机矢量变换的基本概念和方法。 答：将交流电机的物理模型等效地变换成类似直流电机的模式，分析和控制就可以大大简化。坐标变换正是按照这条思路进行的。在这里，不同电机模型彼此等效的原则是：在不同坐标下所产生的磁动势完全一致。
交流电机三相对称的静止绕组A、B、C，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势F，它在空间呈正弦分布，以同步转速?1（即电流的角频率）顺着A-B-C的相序旋转。然而，旋转磁动势并不一定非要三相不可，除单相以外，二相、三相、四相、……等任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，当然以两相最为简单。在三相坐标系下的 iA、iB 、iC，在两相坐标系下的i?、i?和在旋转两相坐标系下的直流im、
it是等效的，它们能产生相同的旋转磁动势。这样通过坐标系的变换，可以找到与交流三相绕组等效的直流电机模型。
6-14 按定子磁链控制的直接转矩控制（DTC）系统与磁链闭环控制的矢量控制（VC）系统在控制方法上有什么异同？
答：1）转矩和磁链的控制采用双位式砰-砰控制器，并在PWM逆变器中直接用这两个控制信号产生电压的SVPWM波形，从而避开了将定子电流分解成转矩和磁链分量，省去了旋转变 换和电流控制，简化了控制器的结构。
2）选择定子磁链作为被控量，而不象VC系统中那样选择转子磁链，这样一来，计算磁链的模型可以不受转子参数变化的影响，提高了控制系统的鲁棒性。如果从数学模型推导按 定子磁链控制的规律，显然要比按转子磁链定向时复杂，但是，由于采用了砰-砰控制，这种复杂性对控制器并没有影响。
3）由于采用了直接转矩控制，在加减速或负载变化的动态过程中，可以获得快速的转矩响应，但必须注意限制过大的冲击电流，以免损坏功率开关器件，因此实际的转矩响应的 快速性也是有限的。
6-15 试分析并解释矢量控制系统与直流转矩控制系统的优缺点。
答：两者都采用转矩（转速）和磁链分别控制，但两者在控制性能上却各有千秋。 VC系统强调Te与Ψr的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器；实行连续控制，可获得较宽的调速范围；但按Ψr定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性。
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DTC系统则实行Te与Ψr砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构；控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响；但不可避免地产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。下表列出了两种系统的特点与性能的比较。
性能与特点 磁链控制 转矩控制 坐标变换 转子参数变化影响 调速范围
直接转矩控制系统 定子磁链 砰-砰控制，有转矩脉动 静止坐标变换，较简单 无[注] 不够宽 矢量控制系统 转子磁链 连续控制，比较平滑 旋转坐标变换，较复杂 有 比较宽 第7章 绕线转子异步电动机双馈调速系统
7-1 简述异步电动机双馈调速的基本原理及其五种工况。 答：略。
7-2 串级调速系统的原理是什么？在起动、调速、停车的过程中，逆变角?是如何控制的？
答：对于只用于次同步电动状态的工况来说，比较方便的办法是将转子电压先整流成直流电压，然后再引入一个附加的直流电动势，控制此直流附加电动势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。但对直流附加电动势有2个技术要求：首先，它应该是可平滑调节的，以满足对电动机转速平滑调节的要求；其次，从节能的角度看，希望产生附加直流电动势的装置能够吸收从异步电动机转子侧传递来的转差功率并加以利用。因此，采用工作在有源逆变状态的晶闸管可控整流装置作为产生附加直流电动势的电源，并通过改变 ? 角的大小调节电动机的转速。
起动控制：控制逆变角?，使在起动开始的瞬间，整流电压和逆变电压的差值能产生足够大的电流，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电流值，使电机在一定的动态转矩下加速起动。
调速原理：通过改变 ? 角的大小调节电动机的转速。
停车：串级调速系统没有制动停车功能。只能靠减小?角逐渐减速，并依靠负载阻转矩的作用自由停车。
7-3 串级调速系统的机械特性有什么特征？ 答：串级调速系统机械特性的主要特征：
1）理想空载转速：在串级调速系统中，电动机的极对数与旋转磁场转速都不变，同步
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