一、填空题

1.变频器按直流电源的性质分为（电流型变频器）和（电压型变频器）。

2.电流型变频器的中间直流环节采用（大电感器）作为储能元件，常应用于（负载电流）变化较大的场合；电压型变频器的中间直流环节采用（大电容器）作为储能元件，常应用于（负载电压）变化较大的场合。

3.变频器按电压的调制方式分为（脉宽调制［SPWM］）变频器和（脉幅调制［PAM］）变频器。

4.变频器的功用是将（频率固定）的交流电变换成（电压频率连续可调）的三相交流电，以供给电动机运转的电源装置。

5.在基频以下，变频器的输出电压随输出率的变化而变化，适合变频调速系统的（恒转矩负载特性）；在基频以上，变频器的输出电压维持电源额定电压不变，适合变频调速系统的（恒功率负载特性）。

6.专用的交流变频频如果标注5～100Hz为恒转矩，100～150Hz为恒功率，则基频应该设置为（100）Hz。

7.矢量控制的实质是将（交流电动机）等交成（直流电动机），分别对（速度）、（磁场）进行独立控制。

8.机械特性是指电动机在运行时，其转速与（电磁转矩）之间的关系。

9.异步电动机的制动有（再生制动）、（直流制动）、（反接制动）。其中（直流制动和反接制动）常用于使电动机迅速停止的过程中，而（再生制动）在工作过程中，产生与转子实际旋转方向相反的电磁转矩，电动机此时不消耗能量，而是将传动系统的动能再生返还给电网。

10.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（降转矩负载）。

11.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。

12.电动机在运行时的（发热情况）是判断电动机能否正常工作的重要标志之一。

13.电动机的工作制有（连续工作制、断续工作制、短时工作制）。

14.在变频调速中，若在额定频率以下调频时，当频率下调时，电压也要（下调）；若在额定频率以上调时，当频率上调时，电压（无法上调）。

15.变频变压的实现方法有（脉幅调制和脉宽调制）。在PWM调制中，脉冲宽度越小，脉冲的间隔时间越大，输出电压的平均值就越（小）。

16.变频器的控制模式主要有（U／f控制、矢量控制和DTC控制）。

17.在磁场间的等效变换中，磁极对数、磁感应强度和转速都相等条件下，旋转两相直流系统经过（直／交）变换转换成两相交流系统，两相交流系统经过（2／3）变换转换成三相交流系统。

18.变频器的加速和减速模式主要有（线性方式、S形方式、半S形方式等）。（线性方式）适用于一般要求的场合。（S形方式）适用于传送带、电梯等对起动有特殊要求的场合。

19.变频器的最常见的保护功能有（过电流保护、过载保护、过电压保护、欠电压保护）和瞬间停电的处理以及其他保护功能。

20.在模拟量控制线中，由于模拟量信号的抗干扰能力较差，因为必须采用屏蔽线，在连接时，屏蔽层靠近变频器一侧应接变频器的（公共端），另一端应（悬空）。

二、判断题

1.U／f控制是根据负载的变化随时调整变频器的输出。（×）

2.变频器的接地必须与动力设备的接地点分开，不能共地。（√）

3.在变频器输入信号的控制端中，可以任选两个端子，经过参数预置作为升速和降速用。（√）

4.转矩补偿设定太大会引起低频时空载电流过大。（√）

5.变频调速系统过载保护具有反时限特性。（√）

6.普通数字式电压表可以用来测量变频器输出电压。（×）

7.基频以下调速若采用恒压频比控制则妨碍低频时系统的带负载能力。（√）

8.保持定子供电电压为额定值时的变频控制是恒功率控制。（√）

9.转矩提升是指在频率f=0时，补偿电压的值。（√）

10.加速时间是指工作频率从0Hz上升至最大频率所需要的时间。（×）

11.多台变频器安装在同一控制柜内，每台变频器必须分别和接地线相连。（√）

12.电动机在运行时的稳定温升不能超过其允许温升。（√）

13.电动机在变频运行中，由于达到某个频率时发生机械共振，无须把这些共振频率回避。（×）

14.对于恒功率负载来说，当负载转速n降低时，负载转矩T_L也降低。（×）

15.对于连续工作的负载来说，由于电动机在运行期间不能够到达稳定温升，因此允许电动机过载。（×）

16.在三相逆变电路中，可调节开关的通断速度来调节交流电的频率，也可通过调节U_dc的大小来调节交流电的幅值。（√）

三、选择题

1.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.除上述三者外

2.正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（C）。

A.PWM B.PAM C.SPWM D.SPAM

3.对电动机从基本频率向上的变频调速属于（A）调速。

A.恒功率 B.恒转矩 C.恒磁通 D.恒转差率

4.下列哪种制动方式不适用于变频调速系统（C）。

A.直流制动 B.回馈制动 C.反接制动 D.能耗制动

5.为了适应多台电动机的比例运行控制要求，变频器设置了（A）功能。

A.频率增益 B.转矩补偿 C.矢量控制 D.回避频率

6.为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有（A）功能。

A.转矩补偿 B.转差补偿 C.频率增益 D.段速控制

7.对于风机类的负载宜采用（D）的转速上升方式。

A.直线形 B.S形 C.正半S形 D.反半S形

8.在U／f控制方式下，当输出频率比较低时，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

9.三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（B）有关系。

A.磁极数 B.磁极对数 C.磁感应强度 D.磁场强度

10.目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（D）。

A.SCR B.GTO C.MOSFET D.IGBT

11.变频器的调压调频过程是通过控制（B）进行的。

A.载波 B.调制波 C.输入电压 D.输入电流

12.变频器的基本频率是指输出电压达到（A）值时输出的频率值。

A.U_N B.U_N／2 C.U_N／3 D.U_N／4

13.风机、泵类负载运行时，叶轮受的阻力大致与（B）的平方成比例。

A.叶轮转矩 B.叶轮转速 C.频率 D.电压

14.变频调速过程中，为了保持磁通恒定，必须保持（C）。(www.daowen.com)

A.输出电压U不变 B.频率f不变 C.U／f不变 D.U·f不变

四、问答题

1.变频调速的基本原理

答：交流电动机的同步转速，异步电动机的转速，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.试述变频调速系统的优点。

答：变频调速的优点主要有：（1）调速范围宽，可以使普通异步电动机实现无级调速；（2）起动电流小，而起动转矩大；（3）起动平滑，消除机械的冲击力，保护机械设备；（4）对电机具有保护功能，降低电机的维修费用；（5）具有显著的节电效果；（6）通过调节电压和频率的关系方便地实现恒转矩或者恒功率调速。

3.变频器保护电路的功能及分类。

答：（1）变频器的保护电路是通过检测主电路的电压、电流等参数来判断变频器的运行状况。当发生过载或过电压等异常时，为了防止变频器的逆变器和负载损坏，保护电路可使变频器中的逆变电路停止工作或抑制逆变器的输出电压、电流值。

（2）变频器控制电路中的保护电路可分为变频器保护、负载保护和其他保护：

变频器保护有：瞬时过电流保护；过载保护；再生过电压保护；瞬时停电保护；接地过电流保护；冷却风机异常等。

异步电动机保护：过载保护；超频（超速）保护。

其他保护：防止失速过电流；防止失速过电压。

4.什么是PWM技术？

答：PWM脉宽调制技术，是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列脉幅值相等而宽度不等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。

5.变频器常用的控制方式有哪些？

答：控制方式有U／f控制、矢量控制、直接转矩控制等；通用型变频器基本上都采用U／f控制方式。

6.为了保证变频器的可靠运行在哪些工作环境中必须安装输入电抗器？

答：（1）为变频器供电的电源容量与变频器容量之比为10∶1及以上，电源容量为600kVA及以上，且变频器安装位置离大容量电源在10m以内；

（2）三相电源电压的不平衡度大于3％；

（3）在同一供电电源系统上有晶闸管整流负载、非线性负载、电弧炉负载和接有通过开关切换调整功率因数的补偿电容器装置；

（4）需改善变频器输入侧的功率因数，功率因数可提高到0.75～0.85。

7.变频器的频率给定方式有哪几种？

答：（1）面板给定方式：通过变频器面板上的键盘或电位器进行频率给定。

（2）外部给定方式：从变频器的输入端子输入频率给定信号来调节变频器输出频率的大小。主要的外部给定方式有：

1）外接模拟量给定。通过变频器的外接给定端子输入模拟量信号进行给定，并通过调节给定信号的大小来调节变频器的输出频率。包括电压信号和电流信号两种。

2）外接数字量给定。通过变频器的外接给定端子输入开关信号进行给定。

3）处接脉冲给定。通过变频器的外接给定端子输入脉冲序列进行给定。

4）通信给定。由PLC或计算机通过变频器的通信接口进行频率给定。

8.过电流跳闸的原因分析？

答：（1）重新起动时，一升速就跳闸。这是过电流十分严重的表现。

主要原因有：1）负载侧短路；2）工作机械卡住；3）逆变管损坏；4）电动机的起动转矩过小，拖动系统转不起来

（2）重新起动时并不立即跳闸，而是在运行过程中跳闸

可能的原因有：1）升速时间设定太短；2）降速时间设定太短；3）转矩补偿设定较大，引起低速时空载电流过大；4）电子热继电器整定不当，动作电流设定得太小，引起误动作。

9.电压跳闸的原因分析

答：（1）过电压跳闸，主要原因有：

1）电源电压过高；

2）降速时间设定太短；

3）降速过程中，再生制动的放电单元工作不理想。

a.来不及放电，应增加外接制动电阻和制动单元

b.放电支路发生故障，实际并不放电

（2）欠电压跳闸，可能的原因有：

1）电源电压过低；2）电源断相；3）整流桥故障。

10.电动机不转的原因分析

答：（1）功能参数预置不当

1）上限频率与最高频率或基本频率和最高频率设定矛盾；

2）使用外接给定时，未对“键盘给定／外接给定”的选择进行预置；

3）其他的不合理预置。

（2）在使用外接给定时，无“起动”信号

（3）其他原因：

1）机械有卡住现象；2）电动机的起动转矩不够；3）变频器的电路故障。

11.在变频调速过程中，为什么必须同时变压？

答：由公式E₁=4.44f₁n₁K_r1Φ_m和T_M=C_mΦ_mI′₂cosφ₂可知，如保持电压不变进行调速时：当f₁、上升时则Φ_m将下降，于是拖动转矩T_M下降，这样电动机的拖动能力会降低，对恒转矩负载会因拖不动而堵转；若调节f₁下降则Φ_m将上升，会引起主磁通饱和，普通电动机是按工频设计的，在工频下运行时磁路工作在非饱和区，当磁路饱和时，励磁电流急剧升高，会使定子铁心损耗急剧增加。所以，在变频调速过程中，变频的同时必须变压。

12.在变频调速中根据磁通Φ_m改变与否，以基频为基准，有哪两种调速方式，试画出异步电动机的控制特性图。

图B-1 异步电动机变频控制特性

答：与励磁系统独立的直流电动机不同，交流异步电动机的磁通Φ_m是定转子磁动势合成产生的，从定子每相电动势有效值E₁=4.44f₁N₁K_N1Φ_m可知，通过控制E₁和f₁能控制Φ_m。在基频以下调速时，要使Φ_m不变可令E₁／f₁保持常值，即通过恒压频比控制可获得恒转矩调速。在基频以上调速时，由于U₁不能升高只能保持常值，故迫使磁通Φ_m与频率成反比下降，从而得到恒功率调速。

控制特性图如图B-1所示：

13.变频器的通断电是在停止输出状态下进行的，为什么在运行状态下一般不允许切断电源？

答：①变频器内部电路的原因：变频器的逆变电路工作在开关状态，每个IGBT大功率开关管都是工作在饱和或截止状态。尽管饱和时通过每只管子的电流很大，但因饱和压降很低，相当于开关闭合，所以管子的功耗不大。如果电路突然断电，电路中所有的电压都同时下降，当管子导通所需要的驱动电压下降到使管子不能处于饱和状态时，就进入了放大状态。由于放大状态的管压降大大增大，管子的耗散功率也成倍增加，可在瞬间将开关管件烧坏。虽然变频器在设计时采取了保护措施，但在使用中还是应避免突然断电。②负载的原因：电源突然断电，变频器立即停止输出，运转中的电动机失去了降速时间，处于自由停止状态，这对于某些运行场合会造成影响，因此不允许运行中的变频器突然断电。

14.已知电动机参数为：P_MN=30kW，U_MN=380V，I_MN=57.6A，f_N=50Hz，n_MN=1460r／min。

变频器与电动机之间距离30m，最高工作频率为40HZ。要求变频器在工作频段范围内线路电压降不超过2％，请选择导线线径？

解：已知U_N=380V，则：U_X=380V×（40Hz／50Hz）=304V

ΔU=304V×2％=6.08V

取ΔU=6.08V，由得：

解得：R₀=2.03Ω／m。查电工手册可知，导线应选择截面积为10.0mm²的导线。