变频技术原理与应用试题三及答案

变频技术原理与应用试题三及答案
一、是非题。

（正确的在括号内画√，错的画×，
每题1分，共10分）
1. 从工作原理上讲，变频技术就是把工频交流电变成相同频率的交流电。

（）
2. 交流—交流变频技术适应于低转速大容量的电动机负载。

（）
3. 晶闸管主要用于电压控制型开关器件，通过控制晶闸管触发脉冲的触发角，实现小电流控制大功率的变换。

（）
4. 不可控器件不能用控制信号来控制其通断。

（）
5. 晶体管的特性是在低发射极电流下电流放大系数α很大，而当发射极电流建立起来之后，α迅速减小。

（）
6. 当晶闸管加反向阳极电压时，晶闸管不会导通。

（）
7. 功率MOSFET是利用栅源电压的大小来改变半导体表面感生电荷的大小，从
而控制漏极电流的大小。

（）
8. MCT是采用集成电路工艺制成的。

（）
9. 为使晶闸管可靠触发，触发电路提供的触发电压和触发电流等于晶闸管产品
参数提供的门极触发电压与触发电流值。

（）
10. 变频器的过负载率用于变频器过负载保护，不适用于电动机过负载保护。

（）
二、名词解释。

（每题2分，共10分）
1. 变频器多段速度控制功能
2. 维持电流I H
3. 通态电流临界上升率d i/d t
4. 功率集成电路
5. 基本频率f b（简称基频）
三、填空题。

（每题1分，共10分）
1. 常见的大功率晶闸管，其外形有两种封装。

2. 晶闸管具有个PN结。

3. 晶闸管的阳极伏安特性是指晶闸管之间的关系曲线。

4. 晶闸管在使用时，为保证可靠、安全地触发，触发电路所提供的触发电压、电流和功率应限制在。

5. 当晶闸管散热条件不满足规定要求时，则元件的额定电流应立即使用，否则元件会由于结温超过允许值而损坏。

6.功率晶体管有两种结构。

7. GTR是一种双极型半导体器件，即其内部电流由两种载流子形成。

8.功率MOSFET是利用的大小来改变半导体表面感生电荷的大小，从而控制漏极电流的大小。

9.变频技术的核心部分就是。

10. 为适应变频调速的需要，变频电源必须在变频的同时实现。

四、简答题。

（每题5分，共20分）
1. 如何抑制晶闸管的正向电压上升率d u/d t？
2. 交—交变频电路如何改变其输出电压和频率？其最高输出频率受什么限制？
3. 简述变频器选择的原则。

4. 简述变频器与计算机网络系统的组成。

五、绘图题。

（共20分）
1. 绘制电压型变频器框图。

（本题10分）
2. 绘制施耐德Altivar31型变频器菜单Set的设置流程框图
六、论述题。

（本题15分）
1. 变频器驱动负载时，如何合理设定加速时间和减速时间？
2. 论述逆变功率模块损坏的判断方法。

试题三答案
一、是非题。

1.×
2.√
3.×
4.√
5.×
6.√
7.√
8.√
9.× 10.√
二、名词解释。

1. 频率指令设定好后，变频器将在不同的时间以不同的频率使电动机以不同的转速自动运行。

2. 室温下门极断开时，元件从较大的通态电流降到刚好使晶闸管维持导通所必需的最小阳极电流称为维持电流I H，一般为几十到几百毫安，与结温有关，结温越高，则I H越小。

3. 通态电流临界上升率是指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率即为通态电流临界上升率d i/d t。

4. 将输出的功率器件及其驱动电路、保护电路和接口电路等外围电路集成在一个或几个芯片上，也称为智能功率集成电路
5. 基本频率f b（简称基频）是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电压设定。

三、填空题。

1. 螺栓型和平板型
2. 三
3. 阳极电流和阳极电压
4. 可靠触发区
5. 降低
6.NPN和PNP
7. 电子和空穴
8. 栅源电压
9.变频电路
10. 变压
四、简答题。

1. 答：由结构可知，在正向关断状态下，晶闸管的J2结面相当于一个电容，若电源闭合，晶闸管突然被加上正向电压，便会有充电电流流过结面。

此电流流过门极与阴极的PN结时，相当于门极有触发电流。

如果正向电压上升率d u/d t较大，充电电流也较大，一旦达到晶闸管的触发电流值，会使晶闸管误导通而出现过电流，使快熔或晶闸管烧坏晶闸管误导通。

因此，对晶闸管的正向电压上升率应当加以限制。

2. 答：在无环流晶闸管直流可逆调速系统中，采用两组具有相同特征的整流电路反并联构成交—交装置，可在负载端得到电压极性和大小都能改变的直流电压，从而实现直流电动机的四象限运行。

只要对正、反两组变流器的切换频率进行适当的控制，就可以在负载上获得交变的输出电压u o，从而实现交—交直接变频。

受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低，最高输出频率为电网频率的1/3或1/2。

3. 答：变频器选择的原则如下：
（1）由于风机和泵类负载在低速运行时转矩较小，对过载能力和转速精度要求不是很高，可以选用价廉的变频器控制此类负载的运行，节约投资。

（2）如果异步电动机拖动的负载具有恒转矩特性，但在运行时转速精度及动态性能等方面要求不高，应当选用无矢量控制型变频器控制异步电动机的运行。

（3）如果异步电动机在低速运行时要求有较硬的机械特性，并要求异步电动机有一定的调速精度，但在运行时动态性能方面无较高要求的负载，可选用不带速度反馈的矢量控制型变频器控制异步电动机的运行。

（4）如果异步电动机拖动的负载时对调速精度和动态性能方面都有较高要求，可选用带速度反馈的矢量控制型变频器控制异步电动机的运行。

4. 答：把变频器的RS485串口通过RS232/485转换器与计算机的串口连接，并组成网络，这样的网络系统主要由变频器的网络功能、计算机控制程序和通信协议三部分组成。

五、绘图题。

1. 答：电压型变频器框图如下：
2. 答：施耐德Altivar31型变频器菜单Set的设置流程框图如下：
六、论述题。

1. 答：电动机电枢的加速度dω/d t取决于加速转矩T J，可是，变频器在启动和制动过程中的频率变化率是根据运行需要设定的。

由于负载的变化，电动机电枢按预先设定的频率变化率升速或减速时，有可能出现加速转矩不够的现象，从而造成电动机失速（电动机转速与变频器输出频率不协调，导致变频器过电流或过电压）。

因此，需要根据电动机的转动惯量和负载，合理设定加速时间和减速时间，使变频器的频率变化率能与电动机的转速变化率相协调。

通常是根据经验来合理选定该设置的，如果在启动过程中出现过流，则可适当延长加速时间；如果在制动过程中出现过流，则适当延长减速时间；设定时还要注意加速时间和减速时间不宜设定太长，时间太长将影响生产效率，特别是在频繁启动和制动时，一般将加速时间设定为15 s，减速时间设定为5 s。

2. 答：逆变功率模块是变频器的关键元器件，质量的好坏决定着变频器的性能和质量。

常见的逆变功率模块主要有IGBT、IPM等。

判断逆变功率模块的好坏时，首先检查外观是否已炸开，端子与相连的印刷线路板是否有烧蚀痕迹，再用
万用表查C-E、G-C、G-E之间是否导通，或用万用表测P对U、V、W和N对U、V、W电阻是否一致，以及各驱动功率元件控制极对U、V、W、P、N的电阻是否一致，判断的结果如果是同一元件的电阻值不一致，证明该元件已经不能使用或该功率元件已经损坏。