《变频技术及应用》复习大纲

1、 变频器主要是由主电路、控制电路组成，或由整流冋路、中间冋路、逆变冋 路。

2、 什么是变频器？变频器是利用电力半导体器件的通断作用将电源频率变换为 另一电源频率的控制装置。

3、 变频就是改变供电频率，通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术 就叫变频技术。

4、 变频器通常包含2个组成部分：整流器（rectifier）和逆变器（Inverter）。 其中，整流器将输入的交流电转换为直流电，逆变器将直流电再转换成所需频率 的交流电。

5、 恒转矩负载指那些负载转矩的大小，仅仅取决于负载的轻重，而和转速大小 无关的负载。恒功率负载指负载转矩的大小与转速成反比，而其功率基本维持不 变的负载。

6、 变频器类别

❖ A）按变换环节分类交一交、交---直——交

❖ B）按电压调制方式分类PAM、PWM

❖ C）按直流环节的储能方式分类电压型、电流型

7、 按输出波形分:1）PAM（脉冲幅度调制）2）PW （脉冲宽度调制））3）SPWM（正弦 脉宽调制）

9、 变频的控制技术1、标量控制2、VC矢量控制3、DTC控制

10、 各种电力电子器件均具有导通和阻断二种工作特性。

注：电力电子技术起步于晶闸管，普及于GTR,提高于IGBT。

14、 当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以采用两个或两个以上同型号器件 相串联。

15、 为什么要进行晶闸管过电流保护？造成品闸管过电流的重要原因是：电网电 压波动太大、电动机轴上拖动的负载超过允许值、电路屮管子误导通以及管子击 穿短路等。

16、 晶闸管的过电流常见的保护有以下几种：1）快速熔断器保护2）过电流继

电器保护3）限流与脉冲移相保护4）利用反馈控制作过电流保护5）直流快速 开关电流保护 为什么要进行晶闸管的过电压保护?

晶闸管从导通到阻断和开关电路一样，因为有电感释放能量，所以会产生过电压。

这可能会导致管子的反向击穿，所以必须采取保护措施。

常用的保护方法是在晶闸管两端并接RC吸收元件。

20^门极关断晶闸管GTO （gate turn off thyristor）。它与普通晶闸管相 比，属“全控型器件”或“自关断器件”，既可控制器件的开通，又可控制器件 的关断。

22、 大功率晶体管GTR （Giant Transistor）,是一种具有发射极（e）、基极（b）、

集电极（c）区的三层器件，有NPN和PNP两种结构，故又称双结型晶体管BJT （Bi

Junction Tansistor）o它既有晶体管的固有特性，又扩大了功率容量。在大功 率电力变换电路中,10kHz以下的应用较多。GTR的缺点是耐冲击能力差，易受二 次击穿而损坏，所以使用时必须考虑以下参数：击穿电压、电流增益、耗散功率 和开关速度，这四个参数是相互制约的。

23、 M0SFET的栅源电压一般不允许超过20V,在栅源两端反接一个稳压二极管（稳

压值为15V）,即可实现栅源过压保护。

24、 功率M0SFET都有一个最人的峰值电流额定值。为保证能长期可靠地工作， 功率M0SFET工作时不能超过这个额定值。解决这个问题的办法是选用快恢复型 二极管，或降低功率M0SFET的开关速度，以限制续流二极管的峰值反向恢复电 流。

25、功率M0SFET过热保护。解决过热保护的办法Z—是安装一个足够大的散热 器，使它的散热能力足以在总功耗一定的情况下，使结温限制在150°C之内。办 法二是检测结温，如果结温高于某个值（如100°C）,就应该采取关断措施。

27、 将M0SFET与晶闸管复合而得到的器件，简称MCT,具有功率大、频率高的特

点。

28、 GTR和GT0的特点一一双极型，电流驱动，通流能力很强，开关速度较低， 所需驱动功率大，驱动电路复杂。

MOSFET的特点——单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高,

热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。

29> 绝缘栅双极晶体管(Insulated-gQte Bipolar Transistor ------------------- IGBT 或 I GT)

GTR和MOSFET复合，结合二者的优点。

31、电力电子器件类型归纳 单极型：电力MOSFET 双极型：晶闸管、GTO、GTR

复合型：IGBT和IGCT

36、电压型和电流型变频器的区别：电压型变频器适用于不可逆调速的场所，电

压型适用于要求快速且可逆运行的场所。

37>脉幅调制PAM (Pulse Amplitude Modulation),是一种改变电压源的电 压Ed或电流源Id的幅值，进行输出控制的方式。它在逆变器部分只控制频率, 在整流器部分控制输出的电压或电流。

38、脉宽调制(简称PWM)型变频是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变 调制周期来控制其输出频率

39、开关元件在零电压或零电流下进行开关状态转换，即软开关技术。优点：有 效地防止了电磁干扰，大大提高了器件的工作频率，且减少了装置的体积和重量。

48、交-交变频有什么优点和缺点？

优点：交-交变频由于没有中间环节，能量转换效率较高，广泛应用于大功率的 三相异步电动机和同步电动机的低速变频调速。

缺点：交-交变频由于输出的频率低和功率因数低，其应用受到限制。

为什么说风机、泵类负载进行变频调速节能的效果最好？

风机、泵类负载属于二次方律负载，其转矩与速度的二次方程成正比例变化，而 其耗电功率基本与转速的三次方成比例。转速越小，耗能越低，越能体现其节能 效果。

49、交一交变频器 主要优点是没有中间环节，变换效率高。但连续可调的频率 范围窄，通常为额定频率的1/2以下，主耍适用于电力牵引等容量较大的低速拖 动系统屮。

50、交一直一交变频器 由于把直流电逆变成交流电的环节较易控制，因此在 频率的调节范围以及改善变频后电动机的特性等方面，都有明显优势，是目前广 泛采用的变频方式

51、 按工作原理分

1) U/f控制变频器 2)转差频率控制变频器 3)矢量控制变频器 4)

直接转矩控制变频器。

52、 按用途分1)通用变频器 2)专用变频器

58、 变频器的基本结构从外形上分有书本型结构(0・75〜37KW)和装柜型结构 (45〜1500 kW)两种。

59、 进行主电路连接吋应注意以下几点：

(1) 主电路电源端子R、S、T,经接触器和空气开关与电源连接。不用考虑相序。

(2) 变频器的保护功能动作时，继电器的常闭触点控制接触器电路，会使接触器 断

开，从而切断变频器的主电路电源。

(3) 不应以主电路的通断来进行变频器的运行、停止操作。需用控制面板上的运 行键(RUN)和停止键(STOP)或用控制电路端子FWD (REV)来操作。

(4) 变频器输出端子(U、V、W)最好经热继电器再接至三相电机上，当旋转方向与 设定不一致时，要调换U、V、W三相中的任意二相。

(5) 变频器的输出端子不要连接到电力电容器或浪涌吸收器上。

(6) 从安全及降低噪声的需要出发，及防止漏电和干扰侵入或辐射出去，必须接 地。

60、 RC浪涌电压吸收电路的接线不能超过20cm。

61、 常用制动电阻的阻值与容量的参考值成反比(电源电压：380V)

62、 变频器的控制电线与主回路电线或其他电力电线需分开铺设。

63、 装设变频器的场所条件有：

1) 电气室应湿气少、无水浸入。

2) 无爆炸性、燃烧性或腐蚀性气体和液体，粉尘少。

3) 装置容易搬入安装。

4) 应有足够的空间，便于维修检查。

5) 应备有通风口或换气装置以排出变频器产生的热量。

6) 应与易受变频器产生的高次谐波和无线电干扰影响的装置分离。

7) 安装在室外必须单独按照户外配电装置设置。

64、变频调速系统的调试工作，没有规定的步骤，只是一般应遵循“先空载、继 轻载、后重载”的规律。

题型

一、选择题

1、 正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（C ）。

A： PWM B： PAM C： SPWM D： SPAM

2、 目前，在屮小型变频器屮普遍采用的电力电子器件是（D ）。 A： SCR B： GTO C： MOSFET D： TGBT

3、 IGBT属于（B）控制型元件。

A：电流B：电压C：电阻D：频率

4、 变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和（A）型。

A：电流B：电阻C：电感D：电容

5、 在U/f控制方式下，当输出频率比较低吋，会出现输出转矩不足的情况，要 求变频器具有（C）功能。

A：频率偏置B：转差补偿C：转矩补偿D：段速控制

6、 变频器的节能运行方式只能用于（A ）控制方式。

A： U/f开环B：矢量C：直接转矩D： CVCF

1、 交流变频技术得以广泛普及和推广，主要得益于哪三项技术、理论的发展？ 答：一、电力电子技术飞速发展，使大功率、高性能电力电子器件层出不穷，为 变頻技术提供坚实的“硬件”支持。二、先进的变频技术理论不断创新，引导交 流变频技术健康发展。三、不断发展的全数字微机控制技术，使变频器缩小了体 积，降低了成本，提高了效率，增强了功能。

2、 变频器按变换环节分类有哪些？（交一交、交一-直----交）

3、 变频技术的控制技术有三个，分别是标量控制、矢量控制和什么控制？（转矩

DTC控制）

4、 电力电子器件类型归为纳单极性、双极性和混合型，各举出一个具体的器件 名称？ （MOSFET/晶闸管、GTO、GTR/IGBT 和 IGCT）

8、变频器种类很多，其屮按滤波方式可分为电压型和什么型？（电流） 11、电压型和电流型变频器的区别有哪些? 答：1、无功能量的缓冲：（储能元件的不同）2、再生制动：电压型只能单反向 传递，不适应再生制动。3、调速时动态响应：电流型变频器的直流电压UD可以 迅速改变大小和方向，所以动态响应较快。4、适应范围：电压型变频器适用于 不可逆调速的场所，电流型适用于要求快速且可逆运行的场所。

12、 什么是脉幅调制PAM?

答：是一种改变电压源的电压Ed或电流源Id的幅值，进行输岀控制的方式。它 在逆变器部分只控制频率，在整流器部分控制输出的电压或电流。

14、什么是脉宽调制（简称PWM） ?