浙大远程2012机电运动控制系统作业（必做）答案(2)

机电运动控制系统作业（必做）

0?t?）电机电压t1答: 正半周（ UA > 0（B→A）；

负半周（ ）电机电压UA < 0（A→B） t?t?T1 即一个周期内可获得两个方向电压极性，称双极性。 正/反转控制只需改变 t1 位置（占空比 γ），方便:

t1?T/2,平均值UA?0?电机正转??t1?T/2,平均值UA?0?电机反转?

VTl ～ VT4 基极信号ubl ～ ub4及电机端电压Ua波形

6

机电运动控制系统作业（必做）

10. 图示为直流电动机脉宽调制(斩波)调速系统H型桥主电路，各功率开关元件编号及电机

反电势Ea方向如图。当采用双极性脉宽调制时,分析:

① 不同时刻的导通元件及导通原因；

② 画出各阶段的电流路径及维持电流的源泉(电源电压、电枢反电势、自感电势等)； ③ 电机运行状态(电动、能耗制动、再生制动、反接制动等)及其原因。

I答：

工作过程（设 U s ? E a ） （1） 0 b 1,4 ? 0?VT1,VT4通?? t ? t 1 u u ? 0 ? VT ,VT 断 ? VT1 b2,323?

B在 (U s ? E a ) ? 0 作用下，形成电流路径Ⅰ → I a a 反向→电机作电动运行 ,E

（2） u b 1,4 ? 0 → VT1、VT4断，切断电源 U s ；

u b 2,3 ? 0 →应VT2、VT3通，

→ 但电枢电感自感电势 Ldi a / dt 作用 维持电流方向不能突变→VD2、VD3通→ 续流→VT2、VT3反偏，断→形成电流 I a 路径Ⅱ→ Ia 与 E a反向→电机仍作电动运行 →使 Ldi a / dt 很快衰减为零，为 I a 换向创造 条件（设在 t 1 ? t2 ? T 时刻断流）。

7

VT2USVD1EaVD3VT3MIaAIIVD2VD4VT4IUSVD1VT1BEaVD3VT3MIaAIIVD2VT2VD4VT4机电运动控制系统作业（必做）

（3） t2?t?T t 2 时刻路径Ⅱ断流→VD2、VD3断

→VT2、VT3反偏消失，通→ 在（ U s ? E a ）作用下产生大值冲击电流

U?EaI a ? s 形成电流路径III→

R?

I a , E a 同向→电机作反接制动至下周期

（ t 1 ）时刻 T ?

（4） T?t?T?t1 u b 2,3 ? 0 ? VT 2 、 VT 3 断 ?

? ub1,4?0?应VT1、VT4通?

→但在 Ldi a / dt 续流及反电势 E a 共同作用下电流方向不变→

VD1、VD4通→形成电流路径Ⅳ→ I a、 E a 同向→再生制动（能量回馈电源 s ） U→直至（ E a ? Ldi a / dt ） ? U s ，路径Ⅳ断流 →VT1、VT4得以导通，进入下一周期

? 输出电压

一周期内瞬时电压为双极性方波，平均值

t(T?t1)tUA?1Us?Us?(21?1)Us??Us

TTT

负载电压系数

UAIVUSIIIVD1VT1BEaVD3IaVT3MAVD2VT2VD4VT4IVUSIIIVD1VT1BEaVD3IaVT3MAVD2VT2VD4VT4UsUAt1TtUt??A?21?1= -1 ~ 0 ~ +1UsT-Us11.异步电机有哪些调速方法？ 从转速公式上进行分类说明。这些调速方法又各采用什么样的电力电子手段来实现？答:

异步电机调速方法可按其速度公式 n ? - n s 来分类： (1s)

8

机电运动控制系统作业（必做）

(1) 变同步速调速 n s ? 1 , 具体有:

① 变频调速。可采用直-交变换的逆变器戓交-交变频器改变电机供电频率fl。 ② 变极调速。需同时改变定、转子极对数，故只适合鼠笼式异步电机。

(2) 变滑差S调速。这是一种改变转子滑差功率消耗的调速方式。具体有： ① 交流调压调速 采用双向晶闸管构成的交流固态调压器实现。 ② 转子串电阻调速，仅适合绕线式异步电机。

③ 串级调速，绕线式异步电机转子中串入与转子同频的电势吸收或补充滑差功率来实现速度的调节，采用不控整流器一有源逆变器装置。

④ 双馈调速，绕线式异步电机转子中采用功率可双向流动变频装置，实现同步速上、下的调速和四限象运行。

60fp

12. 鼠笼式异步电机采用调压调速时，适合拖动什么样的负载？为什么？ 答:

鼠笼式异步电机采用调压调速时，适合于拖动风机、水泵类负载，这类负载的转矩与转速平方成正比，功率与转速三次方成正比。调压调速的特性与这类负载特性很匹配，主要从转子发热能通过来考虑。

用于调压调速的异步电机应是高转子电阻电机（高滑差电机，转子串电阻绕线式异步电机）, 这是基于以下考虑:

(1) 限制转子发热（滑差功率消耗型调速）：转子发热与滑差消耗有关，而 Ps = S PM 与

S, 即 调速范围有关。而风机/水泵调速范围不宽（100 ～ 70% ），两者特性相配

(2) 高转子电阻能软化异步电机的T-S曲线，扩大调速范围

13.交－直－交变频调速系统：

（1）六阶梯波逆变器中，① 改变Ul 依靠调节＿可控整流器的移相触发角＿来实现， ② 改变f1依靠调节＿逆变器晶闸管换流快慢(频率)＿ 来实现，

③改变电机转向依靠改变 ＿逆变器晶闸管触发脉冲的分配规律＿来实现。

（2）在正弦脉宽调制型SPWM逆变器中，① 改变Ul 依靠调节＿正弦调制波幅值＿来实现，

②改变f1依靠调节＿正弦调制波频率 ＿来实现， ③改变电机转向依靠改变＿逆变器开关元件驱动脉冲的分配规律＿ 来实现。

9

机电运动控制系统作业（必做）

14.变流器非正弦供电对电机运行性能有何影响？

答：

变流器非正弦供电对电机运行性能的影响有:

(1) 磁路工作点: 使六阶梯波电压源供电电机气隙磁密比正弦波供电时大10%, 磁路将饱和，

使力能指标η↓，cosΦ ↓

设计非正弦电压源供电电机时，其磁路设计和空载试验须提高电压10%，以计及谐波磁

场的饱和效应

(2)电流中的谐波将使槽电流增大（1.1倍），槽磁势增大，漏磁路饱和，使定子漏抗减小

（15~20）% (3)转子参数:谐波滑差 Sk = 1 ，转子频率 f2 = Sk f1 = f1 为高频，转子集肤效应严重。转子电阻增大；转子电流挤向槽口，分布不均，槽漏抗减小。

(4)功率因数: 电流谐波→增大电流有效值→提高磁路饱和程度→增加励磁电流→cosφ降低 (5)损耗与效率: 变频器非正弦供电时，谐波电流增加了损耗、降低了效率。但变化趋势与变频器型有关: ①电压源型逆变器供电时, 谐波电流大小及产生的谐波损耗Δp不随负载Ρ2变化而恒定, 造成: 轻载时，η↓多；满载时，η↓少（2%） ②电流源型逆变器供电时, 电流中各次谐波含量比例确定，大小随负载变,造成: 满载时，损耗增大，η、cosΦ↓多；

轻载时，损耗较小，η、cosΦ↓少。 (6) 谐波转矩 ①恒定谐波转矩

气隙磁通中谐波磁通与在转子中感应出同次谐波电流相互作用产生的异步性质谐波转矩,其值恒定但很小（1%TN）,影响可忽略。

②脉动转矩

不同次数谐波磁场(主要是幅值最大的5、7次)与基波磁场的相互作用产生出六倍频谐波转矩.其性质为脉振转矩,平均值为零。

(7) 电应力——非正弦电压波形上电压变化梯度大,绕组进线第一匝电容小、容抗大，将承受40%的过电压（电位梯度），使绝缘因电晕而老化、击穿。 (8) 轴电流:零序电压U0作用在零序回路上, 形成流过轴、轴承的轴电流.变频器供电时，其中谐波电压频率高，容性零序阻抗小，轴电流大。流过轴承，破坏油膜稳定生成，形成干磨擦，烧毁电机，成为变频电机常烧轴承的原因.

15. 在设计及选用变流器非正弦供电电机时, 应作如何考虑？

答: 在设计及选用变流器非正弦供电电机时, 应考虑的对策是：

① 电压源型变流器供电时, 因变频器输出电压谐波含量确定，要设计或选用漏抗大电机来限制谐波电流的产生恶果。

② 电流源型变流器供电时, 因变频器输出电流谐波含量确定，要设计或选用漏抗小电机来限制谐波电压的产生及恶果。

10

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库浙大远程2012机电运动控制系统作业（必做）答案(2)在线全文阅读。