串联实现。
Cn?联实现。
?nRn?0.133F?0.355μF，可以用一个0.33μF和一个0.022μF的无极性电容并
375?103Con?4Ton4?0.015?F?1.538μF，可以用一个1.5μF和一个0.033μF的无极性电容3R039?10并联实现。
空载起动到额定转速时的转速超调量为
?n%?2(?Cmax?nT)(??z)NΣnCbn*Tm300?0.180.0266?2?81.2%?1.5?0.196??8.1%
10000.22
满足要求。
（4）40%负载起动到最低转速100r/min的超调量为
?n%?2(
?Cmax?nT)(??z)NΣnCbn*Tm300?0.180.0266?2?81.2%?(1.5?0.4)?0.196??59.500.22（5）空载起动到额定转速的时间t2基本上就是恒流升速阶段所需的时间，根据公式
（2-24）且Id=1.5IN，IdL=0，E=Cen，则有
1.5IN?TmdECeTmnN?， RdtRt2t2?CeTmnN0.196?0.221000??s?0.53s
R1.5IN0.181.5?3003-12 试分析直流脉宽调速系统的不可逆和可逆电路的区别。
答：直流脉宽调速系统的主电路有不可逆和可逆电路两类。它们的区别在于
（1）不可逆电路电动机最多只能运行在一、二两个象限，而可逆电路电动机可以运行在四个象限。
（2）可逆电路能消除静摩擦死区。
（3）可逆电路调速范围大，低速平稳性好。
（4）可逆电路比不可逆电路功率管多，损耗较大。
3-13 晶闸管可逆系统中环流产生的原因是什么？有哪些抑制方法？
答：环流是由于两组反并联整流装置同时工作时瞬时电压不同产生的。抑制环流的办法主要有两种：采用配合控制并在环流回路中串入环流电抗器限制环流，采用逻辑控制保证任何时候只有一组工作就不会产生环流。
3-14 无环流逻辑控制器中为什么必须设置封锁延时和开放延时？延时过大或过小对系统有何影响？
答：因为正、反组切换必须等到电枢电流降到零后才能进行，逻辑切换指令发出后不能马上执行，必须设置封锁延时和开放延时。延时过小可能使得切换不可靠，一组尚未完全关断另一组就开通了。延时过大则正反转过渡过程太慢，影响系统快速性。
3-15 请从系统组成、功用、工作原理、特性等方面比较PWM可逆直流调速系统与晶闸管可逆直流调速系统的异同点。
答：两者系统组成原理框图相似，但主电路及功率元件不同，PWM可逆直流调速系统主电路一般采用H桥电路，功率元件采用MOSFET或IGBT等全控型器件；而晶闸管可逆直流系统主电路是反并联晶闸管整流电路。两者都能实现直流电动机可逆运行，但两者工作原理和特性有所不同。PWM可逆系统通过高频脉宽变化改变速度和方向，系统响应快、调速范围大、电流总是连续的、能消除静摩擦死区，而且可以直接使用直流电源；V-M可逆系统通过改变移相触发角调节速度，通过切换正反组改变方向，系统响应较慢，电流有可能断续，可能出现环流，而且必须采用交流电源，存在电力污染，但功率容量大。
3-16 弱磁与变压协调控制系统空载起动到额定转速以上，主电路电流和励磁电流的变化规律是什么？
答：该系统在空载起动到额定转速过程中，励磁电流保持不变以使得磁通恒定，而主电路电流在转速、电流双闭环系统控制下保持在允许的最大值。超过额定转速后，励磁电流逐步减小，而主电路电流保持在与负载对应的较小值。
4-1 异步电动机的变压调速需要何种交流电源？有哪些交流调压方法？
答：既然是变压调速就需要一种电压可以调整的单相或三相交流电源，过去采用自耦变压器或带直流励磁绕组的饱和电抗器，现在采用晶闸管交流调压器及全控型开关斩波调压器。
4-2 异步电动机变压调速开环控制系统存在什么缺点？而闭环控制系统是如何改进性能的？
答：普通异步电动机采用变压调速时，调速范围很窄，采用力矩电动机可以增大调速范围但负载变化时静差率很大，开环控制很难解决这个矛盾。力矩电动机采用闭环控制，由于系统放大倍数很大，闭环稳态特性可以很硬，如果采用PI调节器则可以做到无静差。改变给定信号可以实现较大范围的调速。
4-3 什么是SPWM控制技术？什么是SVPWM控制技术？
答：SPWM控制技术即正弦波脉宽调制技术，对于电压正弦PWM技术，就是将电压正弦波正半周分为N等份，然后把每一份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等份的中点重合。这样，由N个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的脉冲序列就与正弦波的正半周等效。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。
SVPWM控制技术即电压空间矢量PWM技术，是从电机的角度出发，目的在于使交流电动机产生圆形磁场。它是以三相对称正弦波电源供电时交流电动机产生的理想磁链圆为基准，通过选择逆变器功率开关器件的不同开关模式，使电动机的实际磁链尽可能逼近理想磁链圆。
4-4 矢量控制系统的基本思想是什么？为何采用矢量控制可以使交流调速系统达到与直流调速系统相当的性能？
答：异步电动机矢量控制的目的是仿照直流电动机的控制方式，利用坐标变换的手段，把交流电动机的定子电流分解为磁场分量电流(相当于励磁电流)和转矩电流分量（相当于电
枢电流）分别加以控制，以获得类似于直流调速系统的动态性能。因为用来进行坐标变换的物理量是空间矢量，所以将这种控制系统称为矢量变换控制系统。
4-5 直接转矩控制系统的基本思想是什么？试分析比较矢量控制系统与直接转矩控制系统各有何特点。
答：直接转矩控制系统采用双位式控制，根据定子磁链幅值偏差、电磁转矩偏差的符号以及期望电磁转矩的极性，再依据当前定子磁链矢量所在的位置，直接产生PWM驱动信号，避开了旋转坐标变换，省掉复杂计算，简化了控制结构。
矢量控制系统与直接转矩控制系统的性能特点比较如下： 性能与特点 磁链控制 转矩控制 电流控制 坐标变换 磁链定向 调速范围 转矩动态响应 直接转矩控制系统 定子磁链闭环控制 双位式控制，有转矩脉动 无闭环控制 静止坐标变换，较简单 需知道定子磁链矢量的位置， 但无需精确定向 不够宽 较快 矢量控制系统 转子磁链可以闭环控制， 也可以开环控制 连续控制，比较平滑 闭环控制 旋转坐标变换，较复杂 按转子磁链定向 比较宽 不够快 4-6 一台三相笼型异步电动机的铭牌数据为：额定电压UN?380V，额定转速
nN?960r/min，额定频率fN?50Hz，定子绕组为Y形联结。定子电阻Rs?0.34Ω，定
子漏感Lls?0.006H，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感Lm?0.25H，折算到定子侧的转子电阻Rr'?0.49Ω，转子漏感L'lr?0.007H，忽略铁心损耗。
（1）画出异步电动机T形等效电路和简化等效电路；
（2）求额定运行时的转差率sN、定子额定电流I1N和额定电磁转矩TeN； （3）求定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流I0；
（4）求定子电压和频率均为额定值时，临界转差率sm和临界转矩Tm，画出异步电动机的机械特性。
解：（1）
T形等效电路
简化等效电路
（2）显然，np=3，n1=1000r/min。
sN?n1?nN1000?960??0.04 n11000根据简化等效电路，有
I1N?(Rs?UsNRr'sN)??221N(Lls??L'lr)2(0.34?3800.492)?3142?(0.006?0.007)20.04A?28.7A 由于sN很小，近似有
TeN?23npUsNsN?1NRr'3?3?3802?0.04?N?m?337.87N?m
314?0.49（3）理想空载相当于转子回路开路，则 I0?UsNRs2??21N(Lls?Lm)2?3800.34?314?(0.006?0.25)222A?4.73A
（4）sm?Rr'Rs2??21N(Lls?L'lr)2?0.490.34?314?(0.006?0.007)?]222?0.12
Tem?23npUsN3?3?38022?314?[0.34?0.34?314(0.006?0.007)]2222?1N[Rs??466.49N?mRs2??21N(Lls?L'lr)2N?m 该异步电动机的机械特性如下：
4-7 异步电动机参数同题4-6，画出变压调速时的机械特性，计算临界转差率sm和临界转矩
Tm，分析气隙磁通的变化和在额定电流下的电磁转矩，分析在恒转矩负载和风机类负载两
种情况下变压调速的稳定运行范围。
答：变压调速时的机械特性如下图所示。sm与题4-6相同，而临界转矩Tm与定子电压的二次方成正比，故0.7UsN时的临界转矩为229.3N·m，0.5UsN时的临界转矩为117N·m。
电压降低时，气隙磁通也随之减小，额定电流下的电磁转矩也会减小。在恒转矩负载下，普通笼型异步电动机变电压时的稳定工作点如上图中A、B、C点，转差率s的变化范围为0 ~ sm，调速范围有限，不能实现低速运行。因为s > sm时，不但电动机不能稳定运行，随着转子电流增大还可能造成过热而损坏电动机。如果带风机、泵类负载运行，则工作点为D、E、F，采用变压调速可得到较大的调速范围。
4-8 按基波以下和基波以上分析电压频率协调的控制方式，画出：
（1）恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性；
（2）基频以下电压频率协调控制时异步电动机的机械特性； （3）基频以上恒压变频控制时异步电动机的机械特性； （4）电压频率特性曲线U = f（f）。 答：（1）如下图中固有特性
（2）如下图中基频以下部分 （3）如下图中基频以上部分