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1、国家开放大学交流变频调速应用技术平时作业1-4参考答案平时作业1一、选择题1.按器件的可控性分类，普通晶闸管属于()。A.全控型器件B.半控型器件C.不可控型器件D.电压型器件2.普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）来表示。A.有效值B.最大值C.平均值D.最小值3.三相全控桥式整流电路带电阻负载，当触发角=0?时，输出的负载电压平均值为（）。A.0.45U2B.0.9U2C.1.17U2D.2.34U24.三相半波可控整流电路的自然换相点（）。A.是交流相电压的过零点B.超前三相不控整流电路自然换相点C.是相邻相电压正半周的交点D.滞后三相不控整流电的自然换相点5.带电感性负载的单
2、相半控桥式整流电路，晶闸管的移相范围为（）。A.090B.0180C.0120D.01506.下面四个电力半导体器件，哪个是全控型电力电子器件()。A.二极管B.晶闸管C.IGBTD.逆导晶闸管7.IGBT有（）电极。A.一个B.二个C.三个D.四个8.三相桥式变流电路工作于有源逆变状态，其整流侧平均输出电压Ud与直流反电动势电源E的关系为()。A.|Ud|E|C.Ud=ED.|Ud|=|E|9.将直流转换为交流的变换是（）。A.整流器B.逆变器C.斩波器D.交流调压器10.变流器必须工作在()区域，才能实现逆变。A.90B.0D.0二、填空题1.正弦脉宽调制（SPWM）技术运用于电压型逆变电
3、路中，当改变（调制比）可改变逆变器输出电压幅值。2.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差（120）。3.控制角与逆变角之间的关系为（=n-）。4.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有（IL大于IH）。5.要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，（宽脉冲触发）；二是（双脉冲触发）。6.有一晶闸管的型号为KK2009，请说明KK快速晶闸管；200表示（200A），9表示（900V）。7.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有（GTO）；（MOSFET）；（GTR）；（IGBT）。8.三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频
4、率为（150）HZ；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为（300）HZ。9.三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围（0-150）0，三相全控桥电阻性负载时，电路的移相范围（0-120）0，三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围（0-180）0。10.在PWM斩波器中，电压比较器两个输入信号分别是（三角波信号）和（直流信号）。三、判断题1.双向晶闸管的结构与普通晶闸管不一样，它是由五层半导体材料构成的。（）2.KP100-5表示的是额定电压100V，额定电流500A的普通型晶闸管。（）3.晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。（）4.两个以上晶闸管串联使用，是为了解决
5、自身额定电压偏低，不能胜用电路电压要求，而采取的一种解决方法，但必须采取均压措施。（）5、晶闸管并联使用时，必须采取均压措施。（）6.逆变角太大会造成逆变失败。（）7、逆变失败，是因主电路元件出现损坏，触发脉冲丢失，电源缺相，或是逆变角太小造成的。（）8.给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。（）9.有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。（）10.有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。（）四、简答题1.晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？答：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小
6、宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流即擎住电流IL以上。导通后的晶闸管管压降很小。使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值即维持电流IH以下。其方法有两种：（1）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；（2）增加负载回路中的电阻。2.什么是有源逆变？实现有源逆变的条件是什么？答：有源逆变电路通常是将直流电能转换为50Hz(或60Hz)的交流电能并馈入公共电网，相应的装置称为有源逆变器。实现有源逆变的条件是：（1）有通流方向极性的直流电源和储能元件(足够大的电感)；（2）控制角大于90度。五、计算题单相桥式全控整流电路带大电感负载U2=220
7、V，Rd=4计算当=60时（1）直流输出电压平均值、输出电流的平均值以及流过晶闸管的电流的平均值和有效值解：整流电压平均值Ud=0.9U2cos=99V向负载输出的直流电流平均值为Id=Ud/Rd=24.75A晶闸管平均电流IdT=1/2Id=12.4A晶闸管电流有效值：Id=UdRd=22U2R1+COS2=0.9U2R1+COS2（2）若在负载两端并接续流二极管，其、又是多少？此时流过晶闸管和接续流二极管的电流平均值和有效值又是多少？解：接续流二极管时 Ud=0.9U21+cos2=0.9U21+cos6002=148.5V Id=UdRd=148.5V4=37.125A IdT=-2Id
8、=12.375A IT=-2Id=21.4A IdD=Id=12.375A ID=Id=21.4A ITAV=1.52ITM1.57=1.5221.41.57=20.427.3A UTn=23 UTM=232202=622.2933.3V平时作业2一、填空题1.频率控制功能是变频器的基本控制功能，常见的频率给定方有（模拟信号给定）、（操作器键盘给定）、（控制输入端给定）、（通信方式给定）。2.变频调速时，基频以下的调速属于（恒转矩）调速，基频以上的调速属于（恒功率）调速。3.变频器是将（恒压恒频）的交流电变为（变压变频）的交流电的装置。4.三相异步电动机的转速除了与电源频率转差率有关，还与（磁
9、极对数）有关系。5.变频器输入控制端子分为（数字）量端子和（模拟）量端子。6.已知某型号变频器的预设减速度时间为10s，则电动机从45Hz减速到30Hz所需时间为（3）s。7.带式传送机是属于恒转矩负载；卷取机械是属于（恒功率负载）；而风机、水泵等机械是属于（二次方律负载）。在恒转矩负载中，功率与转速成（正）比关系；在恒功率负载中，转矩与转速成（反）比关系。8.变频器调速过程中，为了保持磁通恒定，必须使（U/F 不变）。9.变频器的最常见的保护功能有（过流保护）、（过载保护）、（过压保护）、（欠电压保护）和（瞬间停电）的处理以及其他保护功能。10.在U/F控制方式下，为了输出频率比较低时，会出
10、现输出转矩不足的情况，要求变频器具有（转矩补偿）功能。二、选择题1.变频器的调压调频过程是通过控制()进行的。A.载波B.调制波C.输入电压D.输入电流2.频率给定中，模拟量给定方式包括（）和直接电压（或电流）给定。A.模拟量B.通信接口给定C.电位器给定D.面板给定3.正弦波脉冲宽度调制英文缩写是()。A.PWMB.PAMC.SPWMD.SPAM4.如果将MM440变频器的PID给定源设定为面板给定，需要将参数P2253设定为（）。A.2250B.755.0C.755.1D.22645.对于风机类的负载宜采用（）的转速上升方式。A.直线型B.S型C.正半S型D.反半S型三、简答题1.变频调速
11、的基本原理？答：交流电动机的同步转速n0=60f1/p，异步电动机的转速n=n0（1-s）=60f1/p(1-s），由此可见，若能连续地改变异步电动机的供电频率f1，就可以平滑地改变电动机的同步转速和相应的电动机转速，从而实现异步电动机的无级调速，这就是变频调速的基本原理。2.变频器由哪几部分组成？各部分起什么作用？答：变频器是把工频电源（50Hz 或 60Hz）变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器
12、来说， 有时还需要一个进行转矩计算的 CPU以及一些相应的电路。（1）整流器，它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。（2）中间电路，有以下三种作用：a.使脉动的直流电压变得稳定或平滑， 供逆变器使用。b.通过开关电源为各个控制线路供电。c.可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。（3）逆变器，将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。（4）控制电路，它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号，其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是：a.利用信号来开关逆变器的半导体器件。b.提供操作变频器的各种控制信号。c.监视变频器的工作状态，提
13、供保护功能。3.通用变频器正常工作中为什么不能直接断开负载？答：（1）在变频器正常运行过程中突然断开负载，会造成变频器直流中间回路瞬间出现高压；（2）引起过电压保护动作；（3）严重时可能损坏滤波电容，甚至损坏逆变器；（4）因此，停机时或切换工频时，应先使变频器降低运行频率或停机，再进行相应的操作。4.变频器为什么要设置上限频率fH和下限频率fL？答：上下限频率设定后，变频器的工作频率被限定在上下限频率之内，可防止由于操作失误使电动机转速超出应用范围，造成事故或损失。平时作业3一、填空题1.西门子MM440变频器操作面板上有8个按键.变频器起动，停止键、数据增，减键、功能访问键、（状态显示）、（
14、访问参数）、（电动机转动）。2.已知某型号变频器的预设加速度时间为10s，则电动机从30Hz加速到45Hz所需时为（3）s。3.变频器的PID功能中，P指（比例），I指（积分），D指（微分）。4.已知某变频器通过外部电位器（05V）给定变频器频率（050Hz），若电位器给定电压为2V，则变频器的输出频率为（10）。5.变频器可以在本机控制，也可在远程控制。本机控制是由（操作面板）来设定运行参数，远控时，通过（计算机）来对变频调速系统进行外控操作。6.工业洗衣机甩干时转速快，洗涤时转速慢，烘干时转速更慢，故需要变频器的（多段速控制）功能。二、选择题1.对于西门子MM440变频器，若要设置键盘操作
15、失效，需将功能代码设置（）。A.P0700=0B.P0700=1C.P0700=2D.P0700=32.变频器多档转速控制，多档升、降速时间控制，采用的是变频器的（）预置功能。A.基本控制信号B.可编程控制信号C.外部故障信号D.外部升、降速给定控制3.下面负载试验测试的项目是变频调速系统的低速运行负载试验的有.（）。A.启动前是否反转B.机械运行是否正常C.直流电压是否过高D.能否带动额定负载4.平方率转矩补偿法多应用在（）的负载。A.高转矩运行B.泵类和风机类C.低转矩运行D.转速高5.西门子系列变频器操作面板上的显示屏幕可显示（）位数字或字母。A.2B.3C.4D.5三、简答题1.有一台
16、变频器，原来采用在带式输送机上后改用到风机上，起动时，频率刚上升到10Hz左右就因“过电流”而跳闸，试分析其原因？答：（1）因磁路饱和而过电流因为带式输送机是恒转矩负载，采用变频调速时，为了在低频时也能带动负载，其转矩提升功能(U/f比)必须预置得较大。而风机是二次方律负载，低速运行时，负载的阻转矩很小。所以，在低频(如10Hz)时，电动机的磁路将高度饱和，励磁电流严重畸变，导致因过电流而跳闸。（2）因加速过快而过电流因为带式输送机的惯性相对较小，故加速时间一般在10s以内。而风机的惯性较大，所需加速时间常常在20s以上。所以，在加速过程中，容易因过电流而跳闸。2.下图是由压力传感器组成的PI
17、D闭环控制系统。储气罐的压力由压力传感器测得，通过PID控制器加到变频器的模拟电流控制端，试分析该系统的恒压控制原理。答：压力传感器检测过程压力，然后会有设定值，我们希望压力稳定在我们设的值上，如我们设定压力 0.4MAP，当压力低压这个值时，控制器会给变频器一个较大的信号，让电机快速运转压缩空气，随着时间的加载压力开始上升，到达设定压力0.4 时，电机开始减速，此时改变电机的频率让电机减速，压力平稳保压。四.分析设计题利用MM440西门子变频器的输入端子二进制编码+ON(P0701P0706=17)实现对电动机7段固定频率的转速控制，各频段频率如下表所示。7段速下各段频率数值表频段序号123
18、4567频率（HZ）10203050-10-25-35要求：画控制电路图，并列出变频器的参数设置表。分析：二进制编码选择+ON命令（P0701-P0706 =17）使用这种方法选择7个固定频率。 各个固定频率的数值请参考表。 频率给定源P1000必须设置为3。P701=17 数字输入 1（端子 1） 二进制编码选择+ ON变频器以10Hz运行P702=17 数字输入 2（端子 2） 二进制编码选择+ON变频器以20Hz运行P703=17 数字输入 3（端子 3） 二进制编码选择+ON变频器以30Hz 运行P704=17 数字输入 4（端子 4） 二进制编码选择+ON变频器以40Hz运行P701
19、=17 数字输入 5（端子 5） 二进制编码选择+ON变频器以10Hz运行P702=17 数字输入 6（端子 6） 二进制编码选择+ON变频器以25Hz运行P703=17 数字输入 7（端子 7） 二进制编码选择+ON变频器以35Hz运行平时作业4一、案例分析题1.有一台变频器，原来采用在带式输送机上后改用到风机上，起动时，频率刚上升到10Hz，左右就因“过电流”而跳闸，是什么原因？答: （1）因磁路饱和而过电流；（2）因加速过快而过电流。2.变频器为什么具有加速时间和减速时间的设置功能？如果加减速的时间设置为0，启动时会出现什么问题？答：变频器起动时，为了使起动电流不超过允许的最大电流，是从
20、0频率开始，经过一定时间上升到工作频率。电动机在恒转矩作用下，也从0速跟随变频器的输出频率逐渐上升到工作转速。变频器从0频率上升到工作频率所用时间用加速时间来定义。变频器从正常工作频率下降到0频率，同样也需要一定时间，这个时间用减速时间来定义。如果变频器的加、减速时间设为0，起动时启动电流会很大，可能会烧坏电机。加、减速时间的设置要根据具体的负载要求而定，设置太长造成时间浪费，设置太短又会产生很多不利因素。3.如何理解回避(或跳转)频率？某MM440西门子变频器需要回避（或跳转）的频率为18HZ-22Hz，可设置回避（或跳转）中心频率值为多少Hz，回避宽度为多少Hz?答：变频器的跳转频率是变频
21、器加减速过程中要跳过的频率，比如从10HZ加速到50HZ，设定30HZ为跳转频率，固定频率是设备运行的频率，跳转频率变频器会从29.9HZ直接跳到30.1HZ，目的是跳过设备的共振频率，防止共振。中心频率值为20hz、回避宽度为4hz。二、设计题1.通过PLC与变频器联机，实现变频器控制端口操作，完成对电动机正、反转运行及正、反转点劝的控制。（1）电动机正转运行时，正转启动时间为5s，变频器输出频率为30HZ。（2）电动机反转运行时，正转启动时间为5s，变频器输出频率为30HZ。（3）电动机反转停止运行时，发出指令10s内电动机停车。要求（1）绘制PLC和变频器的硬件电路连接图；（2）设计变频
22、器的控制功能参数；（3）设计PLC的梯形图答：控制电路PLC的I/O配置梯形图操作步骤 （1）按控制电路完成接线，检查接线正确后，合上主电源开关QS，给变频器供电。（2）恢复变频器工厂默认值。按下“P”键，开始复位，复位过程大约为3min，这样就保证了变频器的参数恢复到工厂默认值。（3）电动机参数设置。为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机的相关参数。电动机选用型号为 JW7114。电动机参数设置完成后，设 P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。电动机参数设置设置变频器参数电路工作过程 （1）电动机正转运行（2）电动机反转运行（3）电动机停车（4）电动机正转点动运行（5）电动
23、机反转点动运行2.在PLC与变频器联机异步电动机的控制系统中，按启动按钮，电动机转速从0开始上升，5s后转速固定在15HZ频率所对应的转速上，延时15s后电动机升速，运行在30HZ频率所对应的的转速上，再延时20s后电动机首先在工频下运行，3段固定频率控制曲线如下图所示。按停止按钮，经10s后，电动机停止运行。要求（1）绘制PLC和变频器的硬件电路连接图；（2）设计变频器的控制功能参数；（3）设计PLC的梯形图。答：（1）电气控制原理图(用三菱FX1N-40MR PLC和FR-S500变频器)（2）变频器参数设置如下： 上限频率Pr1=50hz 下限频率pr2=0hz RH端子频率pr4=25hzRM端子频率pr5=35hzRL端子频率pr6=50hz加速时间pr7=2s减速时间pr8=2s操作模式pr79=3 （3）PLC程序如下 15 / 15