电气传动与调速系统作业2[小编整理]

第一篇：电气传动与调速系统作业2

电气传动与调速系统作业2 1． 2． 什么是低压电器? 常用的低压电器有哪些? 交流电动机的结构组成及其工作原理如何？其调速方法和调速特性怎样？ 3． 4． 什么叫步进电动机的环性分配器? 常用的方式有哪两种? 什么是调速？它包含哪两方面的涵意？衡量直流调速系统好坏的性能指标有哪些？各表示什么意义？ 5． 6． 7． 什么叫变频调速? 常用的变频调速方式有哪几种? 伺服系统中常用的测速及测角（位移）器件有哪些? 晶闸管触发电路的基本组成部分有哪些? 一台步进电动机的步矩角为1.5°和3°，这说明什么涵意？

第二篇：最新国家开放大学电大《电气传动与调速系统》网络课综合题答案

最新国家开放大学电大《电气传动与调速系统》网络课综合题答案

综合题

一、某刨床电气传动系统如图1-6所示。

题目1

切削时折算到电动机轴上的负载转矩为（）

选择一项：

A.40Nm

B.50Nm

C.41.2Nm

D.30Nm

题目2

取，估算系统的总飞轮矩为（）

选择一项：

A.120Nm2

B.110Nm2

C.130Nm2

D.100Nm2

一台他励直流电动机的额定数据为：PN

=

kW，UN=

220

V，IN=156.9

A，nN=1500

r/min，Ra=

0.082Ω。

题目3

电动机的理想空载转速为（）。

选择一项：

A.1494r/min

B.1594r/min

C.1394r/min

D.1694r/min

题目4

电动机的额定电磁转矩为（）。

选择一项：

A.406.8Nm

B.306.8Nm

C.206.8Nm

D.106.8Nm二、一台六极三相鼠笼式异步电动机，定子绕组为Y接，额定电压UN＝380V，额定转速nN＝965r/min，电源频率f1＝50Hz。

题目1

电动机的同步转速和额定转差率分别为（）。

选择一项：

A.750r/min，0.045

B.1000r/min，0.035

C.500r/min，0.02

D.1500r/min，0.025

题目2

电动机定子绕组的额定相电压与转子电流的频率分别为（）。

选择一项：

A.150V，3.75Hz

B.110V，2.75Hz

C.380V，1.75Hz

D.220V，1.75Hz

一台六极三相鼠笼式异步电动机，定子绕组为Y接，额定电压UN＝380V，额定转速nN＝965r/min，电源频率f1＝50Hz，定子电阻r1＝2.1Ω，定子漏抗χ1＝3.08Ω，转子电阻的折算值r＇2＝1.48Ω，转子漏抗的折算值χ＇2＝4.2Ω。已知电磁转矩计算公式为

题目3

电动机的额定转差率和定子绕组的额定相电压分别为（）。

选择一项：

A.0.035，220V

B.0.035，380V

C.0.045，220V

D.0.02，220V

题目4

电动机的额定电磁转矩和起动转矩分别为（）。

选择一项：

A.45Nm，51.2Nm

B.25Nm，21.2Nm

C.15Nm，41.2Nm

D.35Nm，31.2Nm三、一台三相六极反应式步进电动机，转子的齿数Z=12。

题目1

电机作三相单三拍运行时，电机的齿距角与步距角分别为（）。

选择一项：

A.72o，5o

B.30o，10o

C.72o，20o

D.36o，10o

题目2

电机作三相双六拍运行时，电机的齿距角与步距角分别为（）。

选择一项：

A.30o，5o

B.30o，6o

C.36o，5o

D.36o，6o

一台反应式步进电动机，已知电机运行时的拍数N=6，脉冲频率f=800。

题目3

当电机的步距角为1.2°时，转子的齿数Z为（）。

选择一项：

A.20

B.60

C.30

D.50

题目4

电机转子每分钟的转速为（）。

选择一项：

A.150r/min

B.160r/min

C.200r/min

D.250r/min

五、为了加快系统响应速度，晶闸管-电动机直流调速系统通过采用转速外环-电流内环的双闭环控制方式来实现理想起动过程。

题目1

在起动过程中，如果速度调节器处于饱和限幅状态，此时系统表现为（）调节特性。

选择一项：

A.恒反电势

B.恒电流

C.恒转速

D.恒电压

题目2

起动过程结束后，电动机的转速与设定转速的关系为（）。

选择一项：

A.电动机的转速等于设定转速

B.电动机的转速大于设定转速

C.电动机的转速小于设定转速

D.二者转速关系无法确定

采用交-直-交无换向器电动机调速系统可以平滑实现四象限运行。

题目3

无换向器电动机的速度调节主要通过控制（）实现。

选择一项：

A.整流侧触发角α

B.零电流检测单元

C.转子位置检测器

D.换流超前角γ0

题目4

无换向器电动机高速运行在第三象限电动状态时，对应的整流侧触发角和换流超前角分别是（）。

选择一项：

A.α>90°,γ0=180°

B.α<90°,γ0=120°

C.α>90°,γ0=120°

D.α<90°,γ0=180°

第三篇：电气传动与可编程控制器(PLC)总结

电气传动与可编程控制器（PLC）总结

一．填空题

1.2.用接触器本身的触点来使其线圈保持通电的环节称为环节。

3.机床电气控制线路一般使用提供的控制电源。

4.根据工作原理而绘制的电器控制线路图是电气原理图。

5.PLC中的继电器输出模块可以驱动2安培的电阻性负载。

6.在顺序功能图中，用双线方框表示的是

7.PLC的输入/

8.与微机的汇编语言相似的PLC编程语言是。

9.OUT指令不能用于输入继电器。

10.电动机3个端子短接，3个上端子接电源，此时是

11.Y/△起动的电动机，12.机床控制线路中使用表示设备处于运转或停止状态。

13.机械调速系统只能进行

14.可编程序控制器的两种图形化编程语言是梯形图和功能图。

15.PLC的输出元件采用双向可控硅时，驱动的负载类型为负载。

16.IEC公布的可编程序控制器的编程语言标准号。

17.FX系列可编程序控制器的单个定时器最长定时间为。

18.名牌额定电压220V/380V 的三相异步电动机可以按方式运行。

19.当电源功率较小，不能直接起动电动机时，可以考虑降压起动。

20.若工件移动越位时需要停机，可选用

21.由总设计中对机械传动功率要求选择拖动电机的方法称。

22.热继电器的动断触点通常

23.可编程序控制器的用户程序存储器容量一般以为单位。

24.可编程序控制器存储器分为和

25.26.可编程序控制器的27.生产机械一般是由三个基本部分组成的，即

28.电力拖动系统主要分为和两大类。

29.直流电动机的特点：具有良好的启动、制动特性和调速性能，能在很宽的范围内进行平滑调速。

30.交流电动机的特点：结构简单、制造容易、造价低及容易维护。

31.笼型异步电动机有和两种方式。

32.较大容量的笼型异步电动机一般都采用

33.机床中也常用

34.接触器辅助触点互相制约关系称为“联锁”或“互锁”。

35.制动停车的方式有两大类，即和。

36.机床中经常应用的电气制动是和。

37.制动作用的强弱与通入和

38.能耗制动与反接制动相比较，具有制动准确、平稳、能量消耗小等优点，但制动力较弱，特别是在低速时尤为突出。另外它还需要直流电源。故适用于要求制动准备，平稳的场合。

39.40.液压传动系统易获得很大的力矩，运动传递平稳，均匀，准确可靠，控制方便易实现自动化。

41.23D-10B型二位三通电磁换向阀：型号中23表示二位三通，D表示直流电源，10表示流量为10L/min,B表示板式连接。符号中方格表示滑阀的位。

42.43.电气控制系统中常采用的保护环节有过载保护、短路电流保护、零电压和欠电压保护以及弱磁保护等。

44.45.46.过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机，对于三相笼型电动机，由于其短时过电流不会产生严重后果，故不采用过电流保护而采用短路保护。

47.为了防止电压恢复时电动机自行起动的保护叫零压保护。

48.短路保护：熔断器 FU ；过载保护（热保护）：热继电器KR；过流保护：过流继电器KA；零压保护：电压继电器KZ ；低压保护：欠电压继电器KV ；联锁保护：通过正向接触器KM1与反向接触器KM2的动断触点实现。

49.弱磁保护是通过电动机励磁回路串入弱磁继电器（电流继电器）来实现的，在电动机运行中，如果励磁电流消失或降低很多，弱磁继电器就释放，其触点切断主回路接触器线圈的电源，使电动机断电停车

50.机床电动机的调速性质应与机床的负载特性相适应。调速性质是指转矩、功率与转速的关系。

51.机床的切削运动（主运动）需要恒功率传动，而进给运动则需要恒转矩传动。

52.他励直流电动机改变电压的调速方法则属于法是属于功率调速。

53.机床进给运动的功率也是由和两部分组成。

54.异步电动机的电压等级为380V。但要求宽范围而平滑的无极调速时，可采用交流变频调速或直流调速。

55.直流控制线路多用220V或110V。对于直流电磁铁、电磁离合器，常用24V直流电源供电。

56.自动开关又称自动空气断路器。自动开关既能接通或分断正常工作电流，也能自动分断过载或断路电流，分断能力大，有欠压和过载短路保护作用。

57.选择自动开关应考虑其主要参数：流等。

58.额定电压是根据所保护电路的电压来选择的，的核心。

59.热继电器的选择主要是根据电动机的60.接触器用于带有负载主电路的自动接通或切断。

61.中间继电器主要在电路中起信号传递与转换作用。

62.在机床中应用最多的是。

63.PLC主要由模块）、编程设备和电源。

64.根据硬件结构的不同，可以将PLC分为。

65.继电器在控制系统中的作用：和。

66.整体式PLC的体积小、价格低，小型PLC一般采用。

67.模块式PLC的价格较高，大、中型PLC一般采用。

68.CPU的工作：输入处理，将现场的开关量输入信号读入输出映像寄存器。程序执行，逐条执行用户程序，完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新各有关映像寄存器的内容。输出处理，将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负载。

69.FX1n-60MT D 属于FX1n系列，是有60个I/O点的基本单元，晶体管输出型，DC电源。M为基本单元，R为继电器输出，T为晶体管输出，S为双向晶闸管输出。

70.FX系列的模拟量模块的PLC内部的数字电路之间有光电隔离，模块各通道之间没有隔离。光电隔离可以提高系统的安全性和抗干扰能力。

71.IEC 61131-3 详细地说明了句法、语义和下述五种PLC编程语言的表达方式： 顺序功能图 SFC；梯形图LD；功能块图FBD；指令表IL；结构文本ST

标准中有两种图形语言-----梯形图（LD）和功能块图（FBD），还有两种文字语言-----指令表（IL）和结构文本（ST）是一种结构块控制程序流程图。

72.为主要元件的图形化编程语言的。

73.是使用得最多的PLC图形编程语言。

74.由若干条指令组成的程序称为指令表程序。

75.MPS（point store）,MRD(read),MPP(pop),指令分别是进栈、读栈和出栈指令，它们用于多重输出电路。

76.每一条MPS指令必须有一条对应的MPP指令。处理最后一条支路时，必须使用MPP指令，而不是MRD指令。

77.MC（master control）:主控指令，或公共触点串联连接指令。

78.MPS指令用于储存电路中有分支处的逻辑运算结果，以便以后处理有线圈或输出存取方式。

79.MRD指令读取存储在堆栈最上层的电路中分支处的运算结果，将下一个触点强制性地连接在该点。读数后堆栈内的数据不会上移或下移。

80.MPP指令弹出（调用并去掉）存储的电路中分支点运算结果。

81.MCR(master control reset):主控复位指令，MC指令的复位指令。MC指令只能用于输出继电器Y和辅助继电器M。

82.顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步。

83.顺序功能图（SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。顺序功能图（sequential function chat）被确定为PLC位居首位的编程语言。

84.当系统正处于某一步所在的阶段时，称该步处于活动状态，该步为“活动步”。

85.使用得最多的转换条件表示方法是

86.转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。

87.设计起保停电路的关键是找出它的起动条件和停止条件。

88.起保停电路编程方法

89.为防止电压恢复时电动机自行起动的保护叫。

90.交流无极调速的主要方法是绕线转子异步电动机。

91.92.可实现电动机正反向转换的电器元件是交流接触器。

93.横幅脉宽调制型变频器（PWM)

94.选择电气元件时，热继电器的整定电流按电动机的额定电流来调整。

95.直流调速中，保持电枢供电电压不变，改变励磁磁通为恒方式调速。

二．简答题

1.写出IEC61131-3制定的五种PLC的编程语言名称。

答：顺序功能图、梯形图、功能块图、指令表和结构文本五种PLC的编程语言名称。

2.试说明FX2n-64MR型号名称的含义。

答：FX2n系列、具有64个I/O点的基本单元、继电器输出型、AC电源。

3.写出顺序功能图的基本组成。

答：顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）组成。

4.简述“反接制动”工作原理。

答：反接制动实质上是改变异步电动机定子绕组中的三相电源序，产生与转子转动方向相反的转矩。

反接制动过程：当想要停车时，首先将三相电源切换，然后当电动机转速接近零时，再将三相电源切除。控制线路就是要实现这一过程。

5.简述“电流截止负反馈”原理。

答：在启动和堵转时引入电流负反馈以保证电枢电流不超允许值，而正常工作时电流负反馈被取消以保持较好的静特性。这种当电流大到一定程度才出现的电流负反馈，称为电流截止负反馈。

6.简述可编程序控制器主要发展趋势。

答：1.微型、小型PLC功能方面明显增强

2.集成化发展趋势增强

3.向开放性转变。

7.为什么PLC的内部继电器触点可以无数次使用？

答：是因为PLC的内部继电器的触点对应的是芯片内触发器的状态，触发器的状态只有两种，高和低也就是1和0，当需要用时，就是把它的状态调出来，然和把它放到某个寄存器，再进行运算，所以说它是可以无数次使用。

8.试写出可编程序控制器的五个主要组成部分？

答：由CPU模块、存储器、I/O模块、编程设备和电源组成。

9.简述交流调速的优点。

答：不受环境限制；异步电动机结构简单、坚固耐用、经济可靠和惯性小；维修量小；可以制造比直流电动机容量更大，转速和电压更高的交流电动机。

10.PLC可靠性好，抗干扰能力强是通过哪些措施来保证的？

答：硬件措施：隔离；滤波；采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构；以集成电路为基本元件，内部处理过程不依赖于机械触点，以保障高可靠性。而采用循环扫描的工作方式，也提高了抗干扰能力。

软件措施：利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测，并采取信息保护和恢复措施。

11.简述PLC工作周期的组成部分。

答：自诊断、通讯处理、扫描输入、执行程序和刷新输出。

第四篇：电力电子与电气传动综合课程设计

电力电子与电气传动综合课程设计任务书

一、目的及要求：

通过电力电子与电气传动的综合课程设计教学环节,使学生掌握以直流电动机为对象组成的运动控制，包括转速单闭环调速系统，转速、电流双闭环控制调速系统，静态、动态性能分析及工程设计方法，掌握以交流电动机为对象组成的运动控制,包括基于稳态模型和动态模型的异步电动机调速系统以及同步电动机调压调速系统的工作原理和性能特点。

通过该课程的学习，培养学生理论联系实际的能力，掌握电气传动控制系统的工作原理和设计方法，从实际出发，深入地进行理论分析，应用理论解决电气传动系统中的实际问题，提高学生分析问题和解决问题的能力。检验同学们对所学知识的掌握程度和运用能力。

二、内容及步骤： 内容：

1.设计一个三相桥式全控整流电路，电源相电压为220V，利用可调的直流电压驱动直流电机进行调速，仿真观察整流电路输出电压和电流波形，电机电流、转速、转矩变化曲线。

2.设计一个双闭环直流电动机调速系统，整流装置采用三相桥式电路，电动机参数：UN=220V,IdN=136A,nN=1460r/min,Ce=0.132V.min/r, 过载倍数λ＝1.5，整流装置放大系数Ks＝40，电枢回路总电阻R＝0.5欧，时间常数Tl=0.03s,Tm=0.18s,电流反馈系数β＝0.05V/A,转速反馈系数α＝0.007V.min/r，要求实现稳态无静差，电流超调量σi％≤5％，空载起动到额定转速时的转速超调量σn％≤10％，取电流反馈滤波时间常数Toi＝0.0017s,转速反馈滤波时间常数Ton＝0.01s,取转速调节器和电流调节器的饱和值为12V，输出限幅值为10V，额定转速时转速给定Un*＝10V。仿真观察系统的转速、电流响应和设定参数变化对系统响应的影响。

3.完成基于IGBT逆变电路的异步电机恒压频比变频调速系统仿真，电机参数如下：额定功率为2.2kW,额定线电压为380V，额定频率为50Hz,额定转速为1423pm，定子电阻为3.478Ω，定子漏感为0.01254H，转子电阻为2.546Ω，转子漏感为0.01226H，励磁电感为0.3329H，转动惯量为0.0131，极对数为2。

4.采用三相SPWM技术设计一个转速开环变频调速系统，观察电动机的电流、转速和转矩曲线。

步骤如下：

1、查阅调速系统资料。

2、设计调速系统原理图和动态结构框图。

3、计算各控制参数。

4、熟悉MATLAB仿真工具。

5、对原理图和结构框图进行仿真。

6、总结课程设计报告。

三、课程设计时间和进度安排：

1、时间安排第16-18周

2、据学生人数分组：班级-电气：109741、109742共82人，每2-3人一组。课程设计进度：

1：听课学习MATLAB仿真软件（1天）（占10%）2：学习和熟悉软件的应用和基本操作（4天）（占20%）3：查阅调速系统资料。（2天）（占10%）

4：设计调速系统原理图和动态结构框图（3天）（占20%）5：对原理图和结构框图进行仿真（4天）（占30%）

6：总结报告：书写设计说明书、设计步骤、报告。（1天）（占10%）

四、答辩及成绩评定：

每个课程设计的最后一周的周五进行答辩，其中每一部分所占总成绩的比例请参考第三项。教师组织考核，对每个学生做出评语，成绩可按：优、良、中、及格、不及格分为五等。教师通过设计答辩或经验交流形式，了解学生设计水平。根据学生运动控制基本知识掌握的程度，调速系统电路设计和利用仿真软件综合设计与调试能力，独立分析解决问题的能力和创新精神，课程设计总结报告的书写评定成绩。五：教学参考书目：

《运动控制系统》 清华大学出版社 阮毅，陈维钧

《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》

机械工业出版社 洪乃刚 《电力电子应用技术的MATLAB仿真》

中国电力出版社

林飞 杜欣

撰槁人 教研室主任 系主任

卢

峥

签名

日期

2011.5.27

电子与电气工程系（电气教研室）2011/5/27

第五篇：变频调速系统的发展现状与前景展望

变频调速系统的发展现状与前景展望

清华大学电机系冬雷李永东

[摘要］了解近十年来国外通用变频器的技术发展对于深入了解交流传动与控制技术的发展走向以及如何站在高起点上结合我国国情开发我国自己的产品都具有十分积极的意义。

[关键词] 通用变频 电力电子 IGBT IPM PWM DTC

1.前言

交流传动与控制技术是目前发展最为迅速的技术之一，这是和冉力电子器件制造技术、变流技术控制技术以及微型计算机和大规模集成电路的飞速发展密切相关。

通用变频器作为早个商品开始在国内上市，是近十年的事，销售额逐年增加，于今全年有超过数十亿元（RMB）的市场。其中．各种进口品牌居多，功率小至百瓦大至数千千瓦；功能简易或复杂；精度低或高；响应慢或快：有PG（测速机）或无PG;有噪音或无噪音等等。

对于许多用户来说,这十年中经历了多次更新，现所使用的变频器大都属于目前最为先进的机型如果从应用的角度来说，我们的水准与发达国家没有什么两样。作为国内制造商,通过这十年来对国外的先进技术进行销化，也正在积极地进行国产变频器的自主开发．努力追赶世界发达国家的水平。

回顾近十年来国外通用变频器技术的发展对于深入了解交流传动与控制技术的走向，以及如何站在高起点上结合我国国情开发我国自己的产品应该说具有十分积极的意义.2.关于功率器件

变频技术是建立在电力电子技术基础之上的。在低压交流电动机的传动控制中，应用最多的功率器件有GTO、GTR、IGBT以及智能模块IPM(Intelligent Power Module），后面二种集GTR的低饱和电压特性和MOSFET的高频开关特性于一体是目前通用变频器中最广泛使用的主流功率器件。IGBT集射电压Vce可＜3V,频率可达到20KHZ,内含的集射极间超高速二极管Trr可达150ns,1992年前后开始在通用变频器中得到广泛应用。其发展的方向是损耗更低,开关速度更快、电压更高,容量更大(3.3KV、1200A), 目前，采用沟道型栅极技术、非穿通技术等方法大幅度降低了集电极一发射极之间的饱和电压[VCE（sat)]的第四代IGBT也已问世。

第四代IGBT的应用使变频器的性能有了很大的提高。其一是ICBT开关器件发热减少，将曾占主回路发热50－70％的器件发热降低了30％。其二是高载波控制，使输出电流波形有明显改善；其三是开关频率提高，使之超过人耳的感受范围，即实现了电机运行的静青化；其四是驱动功率减少，体积趋于更小。

而IPM的投入应用比IGBT约晚二年，由于IPM包含了1GBT芯片及外围的驱动和保护电路.甚至还有的把光耦也集成于一体，因此是种更为好用的集成型功率器件，目前，在模块额定由流10－600A范围内，通用变频器均有采用IPM的趋问，其优点是：

（l）开关速度快，驱动电流小，控制驱动更为简单。

〔2)内含电流传感器，可以高效迅速地检测出过电流和短路电流，能对功率芯片给予足够的保护，故障率大大降低。

（3)由于在器件内部电源电路和驱动电路的配线设计上做到优化，所以浪涌电压，门极振荡，噪声引起的干扰等问题能有效得到控制。

（4）保护功能较为丰富，如电流保护、电压保护、温度保护一应俱全，随着技术的进步，保护功能将进一步日臻完善。

（5｝IPM的售价已逐渐接近IGBT．而计人采用IPM后的开关电源容量、驱动功率容量的减小和器件的节省以及综合性能提高等因素后在许多场合其性价比已高过IGBT，有很好的经济性。为此IPM除了在工业变频器中被大量采用之后，经济型的IPM在近年内也开始在一些民用品如家用空调变频器，冰箱变频器、洗衣机变频器中得到应用。IPM也在向更高的水平发展，日本三菱电机最近开发的专用智能模块ASIPM将不需要外接光耦，通过内部自举电路可单电源供电并采用了低电感的封装技术，在实现系统小型化，专用化，高性能，低成本方面又推进了一步。

3.关于控制方式

早期通用变频器如东芝TOSVERT－130系列、FUJI FVRG5／P5系列，SANKEN SVF系列等大多数为开环恒压比（V／F=常数）的控制方式．其优点是控制结构简单、成本较低，缺点是系统性能不高，比较适合应用在风机、水泵调这场合。具体来说，其控制曲线会随着负载的变化而变化；转矩响应慢，电视转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降稳定性变差等。对变频器U／F控制系统的改造主要经历了三个阶段；

第一阶段：

1.八十年代初日本学者提出了基本磁通轨迹的电压空间矢量（或称磁通轨迹法）。该方法以三

相波形的整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成二相调制波形。这种方法被称为电压空间矢量控制。典型机种如1989年前后进入中国市场的FUJI（富士）FRN5OOOG5/P5、SANKEN（三垦）MF系列等。

②引人频率补偿控制，以消除速度控制的稳态误差

③基于电机的稳态模型，用直流电流信号重建相电流，如西门子MicroMaster系列,由此估算出磁链幅值，并通过反馈控制来消除低速时定子电阻对性能的影响。

④将输出电压、电流进行闭环控制，以提高动态负载下的电压控制精度和稳定度，同时也一定程度上求得电流波形的改善。这种控制方法的另一个好处是对再生引起的过电压、过电流抑制较为明显，从而可以实现快速的加减速。

之后，1991年由富士电机推出大家熟知的FVR与 FRNG7／P7系列的设计中，不同程度融入了②3．④项技术，因此很具有代表性。三菱日立，东芝也都有类似的产品。然而，在上述四种方法中，由于未引入转矩的调节，系统性能没有得到根本性的改善.第二阶段：

矢量控制。也称磁场定向控制。它是七十年代初由西德 F.Blasschke等人首先提出，以直流电动机和交流电动机比较的方法分析阐述了这一原理，由此开创了交流电动机等效直流电动机控制的先河。它使人们看到交流电动机尽管控制复杂，但同样可以实现转矩、磁场独立控制的内在本质。

矢量控制的基本点是控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流，使之成为转矩和磁场两个分量，经过坐标变换实现正交或解耦控制。但是，由于转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果，这是矢量控制技术在实践上的不足。此外．它必须直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制，在这种矢量控制系统中需要配留转子位置或速度传感器，这显然给许多应用场合带来不便。仅管如此，矢量控制技术仍然在努力融入通用型变频器中，1992年开始，德国西门子开发了6SE70通用型系列，通过FC、VC、SC板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制。1994年将该系列扩展至315KW以上。目前，6SE70系列除了200KW以下价格较高，在200KW以上有很高的性价比。

第三阶段：

1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论（Direct Torque

Control简称DTC）。直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。

转矩控制的优越性在于：转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息；控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好；所引入的定子磁键观测器能很容易估算出同步速度信息。因而能方便地实现无速度传感器化。这种控制方法被应用于通用变频器的设计之中，是很自然的事，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。然而，这种控制依赖于精确的电机数学模型和对电机参数的自动识别（Identification向你ID),通过ID运行自动确立电机实际的定子阻抗互感、饱和因素、电动机惯量等重要参数，然后根据精确的电动机模型估算出电动机的实际转矩、定子碰链和转子速度，并由磁链和转矩的Band－Band控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行控制。这种系统可以实现很快的转矩响应速度和很高的速度、转矩控制精度。

1995年ABB公司首先推出的ACS600直接转矩控制系列，已达到<2ms的转矩响应速度在带PG时的静态速度精度达土O.01%，在不带PG的情况下即使受到输入电压的变化或负载突变的影响，向样可以达到正负0.1％的速度控制精度。其他公司也以直接转矩控制为努力目标，如安川VS－676H5高性能无速度传感器矢量控制系列，虽与直接转矩控制还有差别，但它也已做到了100ms的转矩响应和正负0.2%（无PG）,正负0.01％（带 PG）的速度控制精度，转矩控制精度在正负3％左右。其他公司如日本富士电机推出的FRN 5000G9／P9以及最新的FRN5000Gll／P11系列出采取了类似无速度传感器控制的设计，性能有了进一步提高，然而变频器的价格并不比以前的机型昂贵多少。

控制技术的发展完全得益于微处理机技术的发展，自从1991年INTEL公司推出8X196MC系列以来，专门用于电动机控制的芯片在品种、速度、功能、性价比等方面都有很大的发展。如日本三菱电机开发用于电动机控制的M37705、M7906单片机和美国德州仪器的TMS320C240DSP等都是颇具代表性的产品。

4.关于PWM技术

PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一。1964年A.Schonung和H.stemmler首先在<>评论上提出把这项通讯技术应用到交流传动中，从此为交流传动的推广应用开辟了新的局面。

从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考止弦波比较，产生止弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM信号输出，可以说直到目前为止，PWM在各种应用场合仍占主导地位,并一直是人们研究的热点。

由于PWM可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点，由此在交流传动乃至其它能量变换系

统中得到广泛应用。PWM控制技术大致可以分为三类，正弦PWM（包括电压，电流或磁通的正弦为目标的各种PWM方案，多重PWM也应归于此类），优化PWM及随机PWM。正弦PWM已为人们所熟知，而旨在改善输出电压、电流波形，降低电源系统谐波的多重PWM技术在大功率变频器中有其独特的优势（如 ABB ACS1000系列和美国ROBICON公司的完美无谐波系列等）；而优化PWM所追求的则是实现电流谐波畸变率（THD）最小，电压利用率最高，效率最优，及转矩脉动最小以及其它特定优化目标。

在70年代开始至80年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般最高不超过5KHZ，电机绕组的电磁噪音及谐波引起的振动引起人们的关注。为求得改善，随机PwM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声（在线性频率坐标系中，各频率能量分布是均匀的），尽管噪音的总分贝数未变，但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此，即使在IGBT已被广泛应用的今天，对于载波频率必须限制在较低频率的场合，随机PWM仍然有其特殊的价值（DTC控制即为一例）；另一方面则告诉人们消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率，因为随机PWM技术提供了一个分析、解决问题的全新思路。

5.展望

通用变频器的发展是世界高速经济发展的产物。其发展的趋势大致为：

5.l主控一体化

日本三菱公司将功率芯片和控制电路集成在一快芯片上的DIPIPM（即双列直插式封装）的研制已经完成并推向市场。一种使逆变功率和控制电路达到一体化，智能化和高性能化的HVIC（高耐压IC）SOC（System on Chip）的概念已被用户接受，首先满足了家电市场低成本、小型化、高可靠性和易使用等的要求。因此叶以展望，随着功率做大，此产品在市场上极具竞争力。

5.2 小型化

用日本富士（FUJI）电机的三添胜先生的话说，变频器的小型化就是向发热挑战。这就是说变频器的小型化除了出自支撑部件的实装技术和系统设计的大规模集成化，功率器件发热的改善和冷却技术的发展已成为小型化的重要原因。ABB公司将小型变频器定型为Comp－ACTM他向全球发布的全新概念是，小功率变频器应当象接触器、软起动器等电器元件一样使用简单，安装方便，安全可靠。

5.3低电磁噪音化

今后的变频器都要求在抗干扰和抑制高次谐波方面符合EMC国际标准，主要做法足在变频器输入侧加交流电抗器或有源功率因数校正（Active Power Factor Correction． APFC）电路，改善输入电流波形降低电网谐波以及逆变桥采取电流过零的开关技术。而控制电源用的开关电源将推崇半谐振方式，这种开关控制方式在30－50MhZ时的噪声可降低15－20dB。

5.4专用化

通用变频器中出现专用型家族是近年来的事。其目的是更好发挥变频器的独特功能并尽可能地方便用户。如用于起重税负载的 ARB ACC系列，用广交流电梯的 Siemens MICO340系列和FUJI FRN5000G11UD系列，其他还有用于恒压供水、上作机械主轴传动、电源再生、纺织、机车牵引等专用系列。

5.5系统化

作为发展趋势，通用变频器从模拟式、数字式、智能化、多功能向集中型发展。最近，日本安川由机提出了以变频器，伺服装置，控制器及通讯装置为中心的”D&M&C”概念，并制定了相应的标准。目的是为用户提供最佳的系统。因此可以预见在今后．变频器的高速响应件和高性能什将是基本条件。