基于变频器的异步电机离线参数辨识

分析了基于变频器控制的异步电机参数辨识方案.对传统测定子电阻的直流试验方法进行改进,提出了一种消除功率开关器件压降影响的定子电阻辨识方法.通过向电机施加单相电压信号,得到了电机参数的计算公式.针对单相试验中电机定子电流准幅值和相位的对电机参数精确估计的需求,提出了一种基于离散傅里叶变换测量电机定子电流幅值与初始相位的方法,所述算法考虑到由于非同步测量误差以及频谱泄漏和栅栏效应引起的离散傅里叶变换计算误差的修正问题.MATLAB/Simulink仿真结果证实了所提方法的有效性.     

间谐波对全周波傅里叶算法影响研究

随着智能电网的发展,以电力电子装置为代表的非线性负荷在电力系统中得到了广泛的应用,给电网带来大量谐波、间谐波。由于间谐波的存在,使得应用于仪表计量、继电保护特征量提取的全周波傅里叶算法结果产生误差,造成基波和谐波检测误差、保护不正常动作等。文章从理论上推导出了含单一频率间谐波的基波信号的全周波傅里叶变换表达式,从傅里叶变换表达式中提取了基波和二次谐波幅值,绘制了基波和二次谐波幅值波动范围随间谐波频率和含量的变化曲线,得出了间谐波对全周波傅里叶算法提取基波和各次谐波幅值影响的普遍性结论。最后,以变压器差动保护为例进行仿真验证,仿真表明:由于间谐波对全周波傅里叶算法的影响,会导致继电保护特征量提取误差,从而引起保护误动或拒动。     

基于小波和短时傅里叶变换的电网谐波分析

为了测量电网中的波动谐波,将小波变换和短时傅里叶变换方法相结合用于电网谐波分析.通过小波变换设计出一组带通滤波器来分离出基波和各次谐波,并采用短时傅立叶变换计算出基波和各次谐波的幅值、频率和相位.仿真结果表明,当信号中存在高斯白噪声时该算法仍可准确检测出基波和2到63次谐波的幅值、频率和相位,且算法简单易于实现.     

基于小波和短时傅里叶变换的电网谐波分析

为了测量电网中的波动谐波,将小波变换和短时傅里叶变换方法相结合用于电网谐波分析。通过小波变换设计出一组带通滤波器来分离出基波和各次谐波,并采用短时傅立叶变换计算出基波和各次谐波的幅值、频率和相位。仿真结果表明,当信号中存在高斯白噪声时该算法仍可准确检测出基波和2到63次谐波的幅值、频率和相位,且算法简单易于实现。     

采用直流分量恢复法的直流系统谐波分析

直流系统中绝大多数谐波以叠加在直流分量上的形式存在,为了实现此类混合信号的精确分析,提出了一种直流分量恢复法用于谐波分析.根据加窗傅里叶变换的可加性原理,对混合信号进行加窗傅里叶变换不会影响到直流分量和谐波分量的各自分析结果,因此不需要对直流分量进行滤除就能同时实现直流分量和谐波分量的精确分析,保留了谐波信号分析的完整性.通过分析加窗傅里叶变换对直流分量幅值的影响,提出利用直流分量恢复系数对变换后的幅值进行恢复,针对谐波分量采用双峰谱线插值进行修正,进一步提高分析精度.仿真结果验证了方法的有效性且实现过程简单.     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差.提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法.该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°.并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电功率时产生的误差.仿真计算结果表明,基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法具有很高的精度.     

基于小波变换的谐波电流监测及线损分析

针对谐波电流带来的电网损耗问题,提出了利用小波变换和FFT进行谐波电流检测及电网损耗分析的综合监测方法。基于小波变换的多分辨率分析方法,对电网电流谐波进行了检测,并将基波信号和谐波信号分离,利用傅里叶变换方法,得到低频部分中稳态谐波的频谱信息;根据各谐波分量的幅值,计算电网电流畸变率、功率因数以及造成的线路功率损耗,实现对谐波电流的监测。结果表明,随着低频谐波电流幅值的减小,电流畸变以及造成的功率损耗将会明显降低;随着电流谐波成分的增加,将会导致电网功率损耗增加。该研究为电力系统电能质量监测以及谐波治理提供了理论基础。     

电能表中电气参数准确测量算法

提出了基于快速傅里叶变换的有功电能和无功电能的高准确度算法。在一个周波内对某相电压和电流信号进行 5 12点采样 ,利用快速傅里叶算法准确计算出系统的基波频率 ,再以测量出的准确的基波频率的实际值来采样三相电压和电流信号 ,从而使电能的测量精度大大提高     

利用逆同步速坐标变换检测感应电机定子故障

针对感应电机电流中谐波和噪声影响定子匝间短路故障诊断结果的问题,提出了利用逆同步速坐标变换提取定子故障特征的方法.利用改进的相关算法准确提取三相定子电流基波信息,通过逆同步速坐标变换将基波正序分量转换成二倍频交流量,负序分量转换成直流量.采用均值法提取直流分量,导出了负序分量在逆同步速旋转坐标系下合成矢量幅值,并考虑电机先天不平衡因素定义了表征匝间短路故障程度的灵敏度因子.实验结果表明,该方法避开了先天不平衡、谐波及噪声对诊断结果的影响,灵敏度因子可准确反映定子匝间短路故障特征.系统只需采样电压频率和电流信号,易于工程实现.     

滑窗迭代DFT检测谐波和无功电流的新算法

针对现阶段谐波和无功检测方法计算量大、存在低通滤波环节等不足,提出了一种检测谐波和无功电流的新方法。该方法首先进行坐标变换,然后利用基波正序电压实时相位参与滑窗迭代计算,直接得到基波正序有功电流,不需要坐标反变换、幅值和相角计算,减小了计算量。根据电力系统中偶次谐波和离散傅里叶变换的特性,证明了半周期傅里叶变换的可行性。同时对不同步采样导致的幅值误差进行了修正。仿真结果表明,该谐波检测方法稳态精度高,动态性能好,抗干扰能力强。     

LMS滤波法在笼型异步电机转子断条诊断中的特征

在诊断笼型异步电机转子断条故障时,可以通过对定子电流的频谱分析来提取代表故障特征的边频分量。为克服实际诊断中直接做快速傅里叶变换(fast fourier transformation,FFT)频谱分析存在的边频分量被主频量掩盖的缺陷,采用最小均方误差(least mean square,LMS)自适应滤波法滤除主频量再做FFT频谱分析,以突出边频分量。给出了转子断条故障诊断中LMS滤波原理及滤波器参数确定,详细分析了电机不同运行转差率下LMS滤波对边频量的采样规律和等效采样周期。结果表明,当依主频设定的固定采样周期采样电机电流时,LMS滤波是通过对边频分量在不同周波的不同位置采样拟合出完整周波,等效采样周期随转差率变化,且一般至少比设定的固定采样周期小一个数量级。     

用自适应陷波器检测异步电动机转子断条的仿真

转子断条是笼型异步电动机常见的一种故障,采用快速傅立叶变换(FFT)对定子电流进行分析是目前应用最广泛的转子断条在线检测方法,但是存在灵敏度低的缺点。当电机断条时,定子电流将产生(1-2s)f1频率的附加分量但幅值非常小,若直接将定子电流信号去作频谱分析,将受幅度很大的电网频率分量f1的影响,因而提出采用自适应陷波器的方法对异步电动机定子电流信号进行处理,通过LMS算法来调节自适应陷波器的两个权值,以达到对工频信号极大的衰减,虽不能完全消除但幅值已明显减小。其结果有利于转子故障特征量的提取,从而提高检测的灵敏度。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于递推离散傅里叶变换和同步采样的谐波电流实时检测方法

目前普遍采用的谐波检测方法存在工频周期延时、计算量大等不足,文章提出了一种基于离散傅里叶变换的快速谐波检测方法。该方法采用递推方式动态更新频谱,并根据相位计算结果实时跟踪电网频率变化,动态调整采样频率,实现同步采样,有效抑制了电网频率波动对检测精度的影响。4种不同情况的仿真实验结果表明,该方法实现简单、计算量小,能实时检测出基波与指定次谐波的参考指令电流。     

基于自适应陷波器的工频电力通信信号检测

工频电力通信是一种以配电网为介质的新型通信技术。配电网中的50Hz基波及5次电流谐波影响上行电流信号的检测。文中提出，背景电流抵消后让信号通过基于自适应滤波技术的陷波器，可去除背景中残留的基波及谐波电流的影响。实际应用说明，在此基础上再采用匹配滤波，可以很好地检测上行电流信号，使该通信系统能适应高耗能地区的电网环境。     

用于抑制多相异步电动机定子谐波电流的电抗滤波器

电压型逆变器驱动多相异步电动机运行时,虽然降低了转矩脉动和转子谐波损耗,却在定子绕组出现了明显的低次谐波电流.在总结现有的方法基础上,提出一种新型的电抗滤波方法.电抗器采用和多相交流电机定子类似的电磁结构,适当调整绕组的分布,使在多相电机中不产生旋转磁场的谐波电流在滤波电抗器中产生旋转磁场.这些谐波电流在多相异步电动机中仅遇到漏电抗,在滤波电抗器中却遇到高值的耦合电抗,因而有选择地对定子中的显著谐波电流进行滤波.以六相移30°的绕组结构为例,对包括滤波器的多相异步电动机建立了数学模型并进行了仿真分析,仿真结果验证了电抗器的有效性.     

Diminution of Current-Measurement Error for Vector-Controlled AC Motor Drives

The errors generated from the current-measurement path are inevitable, and they can be divided into two categories: offset errors and scaling errors. Current data including these errors cause the periodic rotor speed ripples, which are one and two times the fundamental stator current frequency. Since these undesirable ripples can harm the motor drive system, a compensation algorithm must be included in the motor control drive. In this paper, a new compensation algorithm is proposed. The principal feature of the proposed algorithm is the use of the integrator output signal of the$d$-axis proportional plus integral (PI) current regulator. This output signal is nearly zero or constant because the$d$-axis current command is zero or constant, so that the maximum torque or unity power factor can be acquired in the ac drive system. If the stator currents include offset and scaling errors, the integrator output signal of the$d$-axis PI current regulator ripples in the rotor speed of the same frequency. The proposed compensating algorithm for the current-measurement errors can be easily implemented by subtracting the dc offset value or rescaling the input measurement gain of the stator currents. Therefore, the proposed algorithm has several advantages: it is robust with regard to the variation of the motor parameters; it is applicable to steady and transient states; it is easy to implement; and it requires less computation time. The MATLAB simulation and the experimental results verify the usefulness of the proposed current compensating algorithm.     

基于相位角平衡的有源电力滤波器研究

针对并联型有源电力滤波器 ,提出一种新的控制算法来消除非线性负载产生的谐波。通过使负载电流基波正序分量偏移电源电压的相移等于输入电流的相位角 ,来使得电网中的电流不含有谐波分量。利用DSP (数字信号处理器 )作为硬件控制平台可以使该算法得以实现。该方法不需检测网侧的电源电压 ,具有较好的实用价值。     

Harmonic Filters for Six-Phase and Other Multiphase Motors on Voltage Source Inverters

Inverter-driven motors having five, six, or more phases have smaller torque pulsations and lower rotor I2R loss due to harmonics than do their three-phase counterparts. However, they generally have higher stator harmonic currents. For example, six-phase motors, supplied by a six step voltage source inverters have fifth and seventh harmonic currents which are from two to five times as large as in a comparable three-phase motor. If the motor has five or more phases, these currents can be substantially reduced by the harmonic filter described. The filter consists of transformer-like devices connected in the leads between the inverter and motor. The coils on these are interconnected in a prescribed way so that they add negligible impedance for fundamental currents, but they add considerable impedance for most harmonics. Since the filters do not affect fundamental current, they do not affect the speed-torque characteristic. These filters are described for any number of phases, and equations to determine their inductance values for the various harmonics are developed. Their effectiveness is demonstrated by experimental results.     

Spectral correction-based method for interharmonics analysis of power signals with fundamental frequency deviation

In this paper, a spectral correction-based algorithm for interharmonic computation is proposed for especially highly fluctuating fundamental frequency cases in the power system. It has been observed and reported that fluctuating demands of some loads such as arc furnaces, or disturbances and subsequent system transients make the fundamental frequency of the power system deviate and this causes non-existing interharmonics to appear in the spectrum due to grid-effect when a standard window length is used for the entire FFT process. The proposed method uses a synthetic waveform produced at the fundamental frequency and amplitude to determine the amount of the leakage due to the grid-effect at each frequency. Then the leakage is subtracted from the original FFT of the signal to correct the frequency spectrum. It has been shown that the leakage effect caused by the fundamental frequency variation is avoided with a correction algorithm applied after FFT and the error in the first interharmonic computation due to frequency deviation is reduced to zero exactly if the fundamental frequency can be determined accurately. Both simulative and field data tests have been performed. The method does not require online sampling frequency or FFT window length adjustment and it is simple to implement.     

基于扩展卡尔曼滤波器的感应电机转子断条故障检测

根据扩展卡尔曼滤波器的原理,推导出用感应电机端电压、线电流信号估计电机转速的方法,还对扩展卡尔曼滤波器的参数进行了优化,提高了辨识的精度和收敛的速度.对电机转速进行FFT频谱分析,并以此为基础进行电机转子断条故障的在线检测.该方法不仅较以往电流检测方法更有利于克服边频带效应带来的影响,同时也避免了精密的转速测量装置的使用,因此具有广泛的实用价值.实测结果表明该方法是正确有效的.