模块六 变频器的使用与维护习题答案.docx

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1、模块六变频器的使用与维护习题答案例6-1IGBT在实际应用中要采取哪些保护措施？解：（1）过流保护：通过检测出的过电流信号切断门极信号，使IGBT关断。（2）过压保护：设置吸收电路可抑制过电压并限制电压上升率。（3）过热保护：利用温度传感器检测出IGBT的壳温，当超过允许值时令主电路跳闸。例62KGPS10001.0型中频电源，要求最大直流电流为250A,最大直流电压为510Vo试求：（1）换向重叠时间。（2）触发引前时间。（3）中频电流、电压和输出功率。（4）选择逆变晶闸管。解：（1）换向重叠时间的计算近似认为换向期间电流线性变化，则若管子允许电流上升率而&=20Ahs,最大直流电流以250

2、A计算，则=250=1220与IOOoHZ中频周期T=IooOHS相比，可忽略换流时间，近似认为电流是矩形波。（2）触发引前时间”的计算取快速晶闸管的关断时间为为65us,K取1.5,得（尸f+Kg=12.5Us+1.5X65US=I1oS其对应的功率因数角6=37.3,实际上工作在40左右。（3）中频电流、电压和输出功率的计算忽略换相重叠时间心，则中频负载电流i“为交变矩形波，用傅氏级数展开可得411ia=Id(sint+-sin3t-sin5t+)35上式中基波电流有效值为忽略逆变电路的功率损耗,则逆变电路输入的有功功率即直流功率等于输出的基波功率（高次谐波不产生有功功率）即Pa=Ud1d

3、=Ua1aCOS,将式代入可得，a3Ud1d=UIdCQs所以uu=Jd=_111Ud22COSocos若整定在UOUs,对应cos6=0.79,UdM以500V计算，代入式得到最大中频电UdM中频输出功率为U2PF式中Rj一一对应于某一逆变角。时，负载阻抗的电阻分量。将式代入上式，得到p=123由上式可见，调节直流电压Ud或改变逆变角4,都能改变中频输出功率的大小。(4)逆变晶闸管的计算中频最大有效电压Ua以750V计，逆变晶闸管额定电压为UTn=(152)2trt16002120V通常选用1800V的KK型快速晶闸管，或用两只IoOOV晶闸管串联并采取均压措施。额定电流/=(1.52)4，

4、由于逆变桥中电流为矩形波，所以，IT=O707IdM,电流选用200A,管子型号为KK200-18。例6-3某负载，阻转矩为89N-m；要求转速为375Iymin；消耗功率为3.5kW选用4极异步电动机，试比较在不同传动比下，所需电动机的容量。假设电动机具有硬特性，即nMNnMQ=1500rmin,s0解：(1)=1)电动机的转速及工作频率转速：因为入=1,所以：%x=%=375min工作频率因为P=2、s=0,所以：fx=f=12.5X602)电动机的转矩因为人=1,所以：电动机轴上的转矩等于负载的阻转矩：TMN=t1=89Vw3）电动机的容量PMN=I3.98kW选用的PMN=I5kW电动

5、机，比负载功率大了4.28倍。（2） =21）电动机的转速及工作频率转速：因为入=2,所以：fnMxn1=375x2=750/7min工作频率因为P=2、s=0,所以：fx=f=25X602）电动机的转矩因为=2,所以：电动机轴上的转矩等于负载的阻转矩:Tmn=E=892=44.5Nw即电动机轴上所需转矩减小了一半，但仍比负载功率大2.14倍。3）电动机的容量44.5x15009550选用的PMN=7.5kW电动机，可见，当传动比加大为2时，所需电动机的容量减小了一半。（3） =41）电动机的转速及工作频率转速：因为人=4,所以：nMXn1=3754=1500rmin工作频率明显的是，因为电动

6、机的转速等于额定转速，所以，其工作频率也必等于额定频率：fx=fN=50Hz2）电动机的转矩因为入=4,所以：电动机轴上的转矩等于负载的阻转矩：TMN=t1=894=22.25Nm即电动机轴上所需转矩又减小了一半3)电动机的容量选用的PMN=3.7kW电动机。可见，所需电动机的容量又减小了一般，与负载功率吻合。这已经是最优化的结果了，从能量的角度看，电动机容量已不可能再减小。（4） =81)电动机的转速及工作频率转速：因为入=8,所以：mx=3758=3000rmin工作频率2)电动机的转矩TMN=T1=89/8=11.125Nm但是当电动机的工作频率超过额定频率一倍时，其有效转矩将减小一半。

7、换言之，电动机的额定转矩时有效转矩的二倍：Tmn=2Tmx=22.5Ni和人=4相比较，电动机所需转矩并未减小。3)电动机的容量因为电动机的额定转速和额定转矩都和=4时相同，故所选电动机的容量也一样：选用的PMN=3.7kW电动机。可见，继续增大传动比，不再能减小电动机的容赖宁嘎，反而增加了设备投资和传动机构的损失。例64某正转的变频调速系统，要求用P1C进行控制，试画出该系统的电路图、梯形解：该系统的电路图如图6-3(a)所示。梯形图如图6-3(b)所示。五、自我检测题1 .填空题1）请在正确的空格内标出下面元件的简称：绝缘栅双极型晶体管；IGBT是和的复合管。2）PWM逆变电路的控制方法有

8、、三种。其中调制法又可分为、两种。3）对异步电动机实施变频调速控制，通常的控制方式有、等四种4）目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有、几种。5）绝缘栅双极型晶体管是以作为栅极，以作为发射极与集电极复合而成。6） SPwM脉宽调制型变频电路的基本原理是：对逆变电路中开关器件的通断进行有规律的调制，使输出端得到脉冲列来等效正弦波。2 .判断题1）变频调速实际上是改变电动机内旋转磁场的速度达到改变输出转速的目的。（）2）变频调速装置是属于无源逆变的范畴。（）3）电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反并联反馈二极管。（）4）变频器总是把直流电能变换成50HZ交流电能。

9、（）5） PWM脉宽调制型逆变电路中，采用不可控整流电源供电，也能正常工作。（）3 .选择题I）SPWM控制的逆变电路，输出SPWM波半周期包含25个脉冲波，设逆变器输出电压基波频率为400Hz,则电路中开关管的工作频率为。A、IOkHzB、20kHzC、400HzD、5kHz2）电压型逆变电路特点有oA、直流侧接大电感B、交流侧电流接近正弦波C、直流侧电压无脉动D、直流侧电流无脉动3）下面哪种功能不属于变流的功能（）A、有源逆变B、交流调压C、变压器降压D、直流斩波4问答题1）6台电动机能否共用己台变频器？怎样选择变频器的容量？2） PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种？简述异步调制与同步调

10、制各有哪些优缺点？3）电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？4）能否通过减小传动比来提高负载的转速？5）某机械，电动机容量为3.7kW,额定转速为1440rmin齿轮箱调速，最低转速为120rmio今不要齿轮箱，直接通过变频器来调速，行不行？为什么？5.画图题某变频器，采用P1C进行多档转速控制，画出系统的电路图和梯形图。六、自我检测题答案1.填空题1）IGBT、GTR、MOSFET2)计算法，调制法，跟踪控制法。异步调控法，同步调控法3)恒压频控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制4)GTO；GTR；MOSFET：IGBT5)电力场效应晶体管栅极为

11、栅极；以电力晶体管集电极和发射极6)一系列幅度相等，脉宽与正弦波幅值成正比的2.判断题1)2)3)4)5)3.选择题1) B2)BC3)C4.问答题1)可以使用。关于变频器容量的选择，分两种情况：(1)6台电动机同时启动在这种情况下，变频器的容量只需6台电动机的总容量选择即可。(2) 6台电动机分别启动则后启动的电动机有可能在最高频率下直接启动，如最高频率为额定频率，则启动电流高达额定电流的(4-7)倍。变频器的额定电流大致按下式计算：INMN+(47)1MnmaX-1二5式中,WN除最大容量电动机外的5台电动机的总容量，kWo-1最大容量电动机的额定电流。2) PWM逆变电路的常用控制方法有

12、两种，一是计算法；二是调制法。其中调制法又可分为两种，一是异步调制法；二是同步调制法。通常异步调制法是保持载波频率不变，信号频率根据需要而改变时，载波比是变化的。优点是：信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多，输出较接近正弦波。缺点是：正负半周脉冲数不相等，对称性差。因此，希望采用较高的载波频率，以克服在信号频率较高时仍能保持较大的载波比。同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波和信号波保持同步变化。优点是：信号波一周内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，对称性好。缺点是：当逆变频率较低时，载波频率也很低，造成调制谐波不易滤除；逆变频率较高时，调制载波频率也过高，使开关器件的

13、开关频率过高而难以承受。3)电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。而对电流型逆变器来说，当交流侧为阻感负载时，也需要提供无功能量反馈，但直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因反馈无功能量时，直流电流并不反向，因此不必象电压型逆变器那样要给开关器件反并联二极管。4）这个问题可以从两个方面来说明：（1）从能量角度看在负载转矩不便的情款下，如提高转速，则由于：p1=J2所以，负载所需功率将19550增大，如果电动机的容量不增大的化，必将带不动负载。（2）从转矩的角度看

14、传动比减小后，如果电动机的额定转矩未变，则负载侧的转矩将减小，结论和上述的相同，电动机将带不动负载。5）如果不要齿轮箱，电动机和负载之间的传动比减小，电动机试带不动负载的。但是,如果不要齿轮箱后，电动机和负载之间加入一个减速装置的化，则试可以通过变频器来调速的。5.画图题SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7IeOM1RUN1Xo1XI1X2IX3IX4IX5IX6IX7WIZeO。XXX。P1CYOY1Y2Y3MOOOOOOO1234567各输入端子状态速次一转档X3X2X1OFFOFFON1OFFONOFF2OFFONON3ONOFFOFF4ONOFFON5ONONOFF6ONONON7COM2Y4Y5Y6Y7