黑龍江省專業(yè)技術(shù)人員接著教化學問更新培訓

電氣工程專業(yè)2023年作業(yè)

說明：

初級職稱學員“專業(yè)課作業(yè)一”為填空題1-6題；“專一業(yè)課作業(yè)二”為問答題1-3題。

中、高級職稱學員“專業(yè)課作業(yè)”為問答題全部；同時提交3000字左右“學習心得”一篇。

全部學員均需按要求提交“公需課作業(yè)”。作業(yè)提交時間：以網(wǎng)站通知為準。

一.填空：

1、常見的溝通調(diào)速方法有：（降電壓調(diào)速）（轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速）（轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速）（繞線電

機串級調(diào)速或雙饋電機調(diào)速）（變極對數(shù)調(diào)速）（變壓變頻調(diào)速）。

2、依據(jù)溝通異步電機的原理，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率可分成兩部分：一部分是（拖動

負載的有效功率），稱作（機械功率）；另一部分是（傳輸給轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率

S成正比比

3、從能量轉(zhuǎn)換的角度上看，轉(zhuǎn)差功率是否增大，是消耗掉還是得到回收，可以把異步電機

的調(diào)速系統(tǒng)分成三類：（轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)）；（轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)）；（轉(zhuǎn)差功

率不變型調(diào)速系統(tǒng)）。

4、轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成（熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中）。在恒轉(zhuǎn)

矩負載時，該調(diào)速系統(tǒng)是以增加（轉(zhuǎn)差功能）的消耗來換?。ㄞD(zhuǎn)速）降低的。屬于這一類的

三種調(diào)速方法有：（降電壓調(diào)速）（轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速）（轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速）。

5、在轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過（變流裝

置）饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，（能饋送的功率越多）；屬于這一類的調(diào)速方法是（繞線轉(zhuǎn)子電

動機串級調(diào)速和雙饋電動機調(diào)速）。

6、在轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有（轉(zhuǎn)子銅損），而且無論轉(zhuǎn)速凹凸，轉(zhuǎn)差

功率（基本不變），因此效率（更高）;屬于此類的調(diào)速方法有（變極對數(shù)調(diào)速）和（變壓變頻

調(diào)速）這兩種。

二：問題答

1、對于恒轉(zhuǎn)矩負載，為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大？電動機機械特性越軟，調(diào)速范圍越

大嗎？

答：帶恒轉(zhuǎn)矩負載工作時，一般籠型異步電動機降壓調(diào)速時的穩(wěn)定工作范圍為0<s〈sm,sm

原來就不大，因此調(diào)速范圍也不大。降壓調(diào)速時，機械特性變軟，但sm不變，故調(diào)速范圍

不變。

2、異步電動機變頻調(diào)速時，為何要電壓協(xié)調(diào)限制？在整個調(diào)速范圍內(nèi)，保持電壓恒定是否

可行？為何在基頻以下時，采納恒壓頻比限制，而在基頻以上保持電壓恒定？

答：因為定子電壓頻率變更時，將導致氣隙磁通變更，影響電動機工作。在整個調(diào)速范圍內(nèi)，

若保持電壓恒定，則在基頻以上時，氣隙磁通將削減，電動機將出力不足；而在基頻以下時,

氣隙磁通將增加，由于磁路飽和勵磁電流將過大，電動機將遭到破壞。因此保持電壓恒定不

行行。在基頻以下時，若保持電壓不變，則氣隙磁通增加，由于磁路飽和，將使勵磁電流過

大，破壞電動機，故應保持氣隙磁通不變，即保持壓頻比不變，即采納恒壓頻比限制；而在

基頻以上時，受繞組絕緣耐壓和磁路飽和的限制，電壓不能隨之上升，故保持電壓恒定。

3、異步電動機變頻調(diào)速時，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式？為

什么？所謂恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，是否指輸出功率或轉(zhuǎn)矩恒定？若不是，那么恒功率或

恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速原委是指什么？

答：在基頻以下調(diào)速，采納恒壓頻比限制，則磁通保持恒定，又額定電流不變，故允許輸出

轉(zhuǎn)矩恒定，因此屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。在基頻以下調(diào)速，采納恒電壓限制，則在基頻以上隨

轉(zhuǎn)速的上升，磁通將削減，又額定電流不變，故允許輸出轉(zhuǎn)矩削減，因此允許輸出功率基本

保持不變，屬于恒功率調(diào)速方式。恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式并不是指輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩恒

定，而是額定電流下允許輸出的功率或允許輸出的轉(zhuǎn)矩恒定。

4、分析電流滯環(huán)跟蹤PWM限制中，環(huán)寬h對電流波動與開關(guān)頻率的影響。答：電流跟蹤

限制的精度與滯環(huán)的環(huán)寬有關(guān)，當環(huán)寬選得較大時，可降低開關(guān)頻率，但電流波形失真較多,

諧波重量高；假如環(huán)寬太小，電流波形雖然較好，卻使開關(guān)頻率增大了。這是一對沖突的因

素，好用中，應在充分利用器件開關(guān)頻率的前提下，正確地選擇盡可能小的環(huán)寬。

5、按基頻以下和基頻以上分析電壓頻率協(xié)調(diào)的限制方式，畫出：

(1)恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性。

圖6-3恒壓恒頻時異步電機的機械特性

(2)基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)限制時異步電動機的機械特性。

(4)電壓頻率特性曲線U=ff

6、在轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中須要給定積分環(huán)節(jié)，論述給定積分環(huán)節(jié)的原理和作用。

答：轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速是依據(jù)溝通電動機穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型，依據(jù)電壓頻率協(xié)調(diào)限制方式

來保持氣隙磁通恒定，須要電動機運行滿意穩(wěn)態(tài)條件要求，不能快速變更，所以要用給定積

分器限制起動和制動的速率。

7、結(jié)合異步電動機三相原始動態(tài)模型，探討異步電動機非線性、強耦合和多變量的性質(zhì)，

并說明詳細體現(xiàn)在哪些方面？

答：異步電動機具有非線性、強耦合和多變量的性質(zhì)，要獲得良好的調(diào)速性能，必需從動態(tài)

模型動身，分析異步電動機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈限制規(guī)律，探討高性能異步電動機的調(diào)速方案。

矢量限制和干脆轉(zhuǎn)矩限制是兩種基于動態(tài)模型的高性能溝通電動機調(diào)速系統(tǒng)。矢量限制系統(tǒng)

通過矢量變換和按轉(zhuǎn)子磁鏈定向，得到等效直流電動機模型，然后依據(jù)直流電動機模型設(shè)計

限制系統(tǒng)；

干脆轉(zhuǎn)矩限制系統(tǒng)利用轉(zhuǎn)矩偏差和定子磁鏈幅值偏差的符號，依據(jù)當前定子磁鏈矢量所在的

位置，干脆選取合適的定子電壓矢量，實施電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的限制。

8、旋轉(zhuǎn)變換的等效原則是什么？當磁動勢矢量幅值恒定、勻速旋轉(zhuǎn)時，在靜止繞組中通入

正弦對稱的溝通電流,而在同步旋轉(zhuǎn)坐標系中的電流為什么是直流電流？假如坐標系的旋轉(zhuǎn)

速度大于或小于磁動勢矢量的旋轉(zhuǎn)速度時，繞組中的電流是溝通量還是直流量？

答：兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系的突出特點是，當三相ABC坐標系中的電壓和電流是溝通正弦波

時，變換到dq坐標系上就成為直流。

9、坐標變換（3/2變換和旋轉(zhuǎn)變換）的優(yōu)點何在？能否變更或減弱異步電動機非線性、強耦

合和多變量的性質(zhì)？

答：在三相靜止繞組A、B、C和兩相靜止繞組、之間的變換，或稱三相靜止坐標系和

兩相靜止坐標系間的變換，簡稱3/2變換，變換前后總功率不變。通過坐標變換，可以使之

降階并化簡，不能變更其非線性、多變量的本質(zhì)。

10、論述矢量限制系統(tǒng)的基本工作原理，矢量變換和按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的作用，等效的直流機

模型，矢量限制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩與磁鏈限制規(guī)律。

答：在三相坐標系上的定子溝通電流iA、iB、iC,通過三相/兩相變換可以等效成兩相靜

止坐標系上的溝通電流i、i,再通過同步旋轉(zhuǎn)變換，可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系上的

直流電流im和it。限制使溝通電機的轉(zhuǎn)子總磁通r就是等效直流電機的磁通，則M繞

組相當于直流電機的勵磁繞組，im相當于勵磁電流，T繞組相當于偽靜止的電樞繞組，it相

當于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流。仿照直流電機的限制策略，得到直流電機的限制量，經(jīng)過相

應的坐標反變換，就能夠限制異步電機了。

現(xiàn)在d軸是沿著轉(zhuǎn)子總磁鏈矢量的方向，并稱之為M(Magnetization)軸，而q軸再逆時針

轉(zhuǎn)90°,即垂直于轉(zhuǎn)子總磁鏈矢量，稱之為T(Torque)軸。這樣的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系

就詳細規(guī)定為M,T坐標系，即按轉(zhuǎn)子磁鏈定向(FieldOrientation)的坐標系。

定子電流的勵磁重量與轉(zhuǎn)矩重量是解耦的。

要實現(xiàn)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量限制系統(tǒng)，很關(guān)鍵的因素是要獲得轉(zhuǎn)子磁鏈信號，以供磁鏈反

饋和除法環(huán)節(jié)的須要。起先提出矢量限制系統(tǒng)時，曾嘗試干脆檢測磁鏈的方法，一種是在電

機槽內(nèi)埋設(shè)探測線圈，另一種是利用貼在定子內(nèi)表面的霍爾元件或其它磁敏元件。

采納間接計算的方法，即利用簡潔測得的電壓、電流或轉(zhuǎn)速等信號，利用轉(zhuǎn)子磁鏈模型，實

時計算磁鏈的幅值與相位。利用能夠?qū)崪y的物理量的不同組合，可以獲得多種轉(zhuǎn)子磁鏈模

型。

11、轉(zhuǎn)子磁鏈計算模型有電壓模型和電流模型兩種，分析兩種模型的基本原理，比較各自的

優(yōu)缺點。

答：依據(jù)定子電流和定子電壓的檢測值來估算轉(zhuǎn)子磁鏈，所得出的模型是電壓模型。采納

電壓模型法，由于存在電壓積分問題，結(jié)果在低速運行時，模型運算困難.

依據(jù)描述磁鏈與電流關(guān)系的磁鏈方程來計算轉(zhuǎn)子磁鏈，所得出的模型是電流模型，采納電流

模型法時，由于存在一階滯后環(huán)節(jié)，在動態(tài)過程中難以保證限制精度。

12、探討干脆定向與間接定向矢量限制系統(tǒng)的特征，比較各自的優(yōu)缺點，磁鏈定向的精度受

哪些參數(shù)的影響？

答：干脆轉(zhuǎn)矩限制系統(tǒng)：簡稱DTC(DirectTorqueControl)系統(tǒng)，是繼矢量限制系統(tǒng)之后

發(fā)展起來的另一種高動態(tài)性能的溝通電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。在它的轉(zhuǎn)速環(huán)里面，利用轉(zhuǎn)

矩反饋干脆限制電機的電磁轉(zhuǎn)矩，矢量限制系統(tǒng)(VectorControlSystem),進行坐標變換的

是電流(代表磁動勢)的空間矢量，通過坐標變換實現(xiàn)的限制系統(tǒng)。

性能與特點干脆轉(zhuǎn)矩限制系統(tǒng)矢量限制系統(tǒng)

磁鏈限制定子磁鏈轉(zhuǎn)子磁鏈

轉(zhuǎn)矩限制砰-砰限制，有轉(zhuǎn)矩脈動連續(xù)限制，比較平滑

坐標變換靜止坐標變換，較簡潔旋轉(zhuǎn)坐標變換，較困難

轉(zhuǎn)子參數(shù)變更影響無①有

調(diào)速范圍不夠?qū)挶容^寬

13、分析與比較按轉(zhuǎn)子磁鏈定向和按定子磁鏈定向異步電動機動態(tài)數(shù)學模型的特征，指出

它們的相同點與不同點。

答：按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)坐標系mt中的數(shù)學模型與直流電動機的數(shù)學模型完全一樣。

通過坐標系旋轉(zhuǎn)角速度的選取，簡化了數(shù)學模型，通過按轉(zhuǎn)子磁鏈定向，將定子電流分解為

勵磁重量smi和轉(zhuǎn)矩重量sti,使轉(zhuǎn)子磁鏈r2僅由定子電流勵磁重量smi產(chǎn)生，而電磁轉(zhuǎn)矩

eT正比于轉(zhuǎn)子磁鏈和定子電流轉(zhuǎn)矩重量的乘積striW,實現(xiàn)了定子電流兩個重量的解耦。

而按定子磁鏈定向?qū)⒍ㄗ与妷悍纸鉃閮蓚€重量sdu和squ,sdu限制定子磁鏈幅值的變更率,

squ限制定子磁量矢量旋轉(zhuǎn)角速度，再通過轉(zhuǎn)差頻率限制定子電流的轉(zhuǎn)矩重量sqi,最終限

制轉(zhuǎn)矩。但兩者均受到定子電流兩個重量sdi和sqi的影響，使受電流擾動的電壓限制型。

14、分析定子電壓矢量對定子磁鏈與轉(zhuǎn)矩的限制作用，如何依據(jù)定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩偏差的符號

以及當前定子磁鏈的位置選擇電壓空間矢量？轉(zhuǎn)矩脈動的緣