锁相环技术在大功率电机平稳切换中的应用研究

根据感应电动机的定子电压方程和相量图,对大功率电机变频转工频所存在的问题进行了理论分析,进而指出大功率电机变频转工频能否成功,关键在于变频转工频的瞬时工频电源与变频输出电源是否相位一致.并且提出在变频器内部集成锁相环,由于锁相环输入信号频率与VCO固有频率相等时,环路可消除起始偏差,因此锁相环能够迅速锁定变频器输出电压的相位和频率,保证工频电源和变频输出电源相位一致.现场工业试验成功地实现了大功率电机变频到工频的平稳切换,转换电流小,基本上实现了电机的无冲击起动.     

利用锁相环实现大功率电机变频转工频的研究

针对大功率电机变频转工频所存在的问题,结合感应电动机的定子电压方程和相量图,进行了理论分析,指出大功率电机变频转工频能否成功,关键在于变频转工频的瞬时,工频电源和变频输出电源是否相位一致。并且提出在变频器内部集成锁相环,由于锁相环输入信号频率与VCO固有频率相等时,环路可消除起始偏差,因此锁相环能够迅速锁定变频器输出电压的相位和频率,保证工频电源和变频输出电源相位一致。现场工业试验成功地实现了大功率电机变频到工频的平稳切换,切换电流大大减小。     

大功率电机平稳切换的理论探讨与方法研究

根据感应电动机的定子电压方程和相量图,对大功率电机变频转工频所存在的问题进行了理论分析,并且指出大功率电机变频转工频的关键在于变频转工频的瞬间,工频电源和变频输出电源相位是否一致.在现场工业试验中引入鉴频鉴相控制器,成功地实现了大功率电机变频到工频的平稳切换,转换电流小,基本上实现了电机的无冲击起动.     

电网电压矢量定向的三相异步电机同步切换控制策略

鉴于大容量三相交流异步电机在进行变频-工频切换瞬间存在较大的电网冲击电流,提出一种基于电网电压矢量定向的同步切换控制策略,并采用电力电子开关与交流接触器并联的电路拓扑实现电机变频-工频的同步切换。该控制策略在电网电压同步坐标系下检测到变频器输出线电压空间矢量的相位为30°电角度时触发电力电子开关和交流接触器进行同步切换。实验结果表明该控制策略可精确捕获电机同步切换的最佳时刻实现零相位误差切换,电力电子开关可大幅缩短切换时间,提高了切换控制精度和系统对不同电机及负载的适应性。     

回转式空气预热器变频-工频同步切换控制器

大容量回转式空气预热器在变频-工频切换瞬间,常因电源相位不一致引发过电流冲击而导致切换失败。为有效解决这一问题,开发了基于锁相环技术的变频-工频同步切换控制装置。将变频器作为压控振荡器(VCO);采用高性能的C8051F单片机作为主控制器,通过其内部集成的高速AD、DA转换器采集变频、工频电压信号,利用软件锁相技术,经数字运算进行鉴相和锁相控制,实现变频与工频之间的相位锁定。实际运行证明,该同步切换装置锁相快速、准确,稳态相位误差小于±7,°切换电流小于1.5倍电机额定值,实现了空气预热器变频-工频的无扰切换。     

交流电机变频软起动时的问题及解决方法

主要讨论使用一台变频器重载软起动多台交流异步电动机时所遇到的同步切换问题。借助锁相环（PLI）技术可以使交流电机从变频器切换到工频电源瞬间的电压的频率和相位不变,达到平稳切换的目的。切换过程中电机电源不超过其额电流的1．5倍。     

海底泥浆举升钻井系统同步切换控制策略研究

采用了一种基于电网电压空间矢量定向的三相异步电机同步切换控制策略,解决海底泥浆举升钻井(SMD)系统中存在的大功率三相异步电机在进行变频/工频切换时冲击电流大的问题。设计了锁频环和基于二阶广义积分器(SOGI)的数字滤波器,改善电网电压谐波、频率波动、直流偏移对坐标变换结果的影响。通过在变频器输出侧加入电抗器,解决由交流接触器延时导致的冲击电流大的问题。最后,通过实验验证了方案的可行性。     

数字锁相环技术在恒压供水系统中的应用

针对恒压供水系统中,水泵在工频与变频运行之间切换时存在过电压和过电流冲击问题,本文基于FPGA器件,提出了数字锁相环的设计方案,系统调试结果验证了该设计方案的可行性和有效性。对切换过程中电机电压实施频率和相位控制,实现水泵平稳切换。     

根据输出电流使变频电源成为电流源输出，并在变频电源输出增加电抗器

在交流电动机使用变频起动到额定转速，要求切换到工频电源，一般的做法是先将变频与电动机脱开，然后再将工频电源与电动机连通，在此过程中没有频率、相位和电压一致的要求，这样，在工频电源与电动机连通瞬间可能会存在较大的冲击电流，对于小功率电动机一般情况下没有问题，但对于大功率电动机来说是不允许有较大冲击的。     

异步电机变频/工频柔性切换控制策略

针对异步电机在变频切工频过程中存在瞬时冲击电流和过电压的问题,提出一种变频/工频的柔性切换控制策略,由基于转子磁链定向的矢量控制、同步策略和合闸换流控制组成。在变频调速工况下,采用转子磁链定向的转速外环电流内环的矢量控制方式。当电机需要从变频切换至工频运行时,通过同步控制策略实现电网电压和逆变器输出电压的主动同步,减小合闸时因两个电压较大的偏差导致的电压电流冲击。切换过程中采用合闸换流控制实现柔性切换。该方法不受接触器分断时间和投切时刻的影响,减小了切换过程中的冲击电流。最后通过实验验证了所提控制策略的有效性。     

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.     

一种优化五相感应电机SVPWM算法仿真研究

针对五相电机电压空间矢量多、控制复杂的问题,提出了一种优化的五相感应电机空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法与仿真。依据矢量空间解耦理论与载波统一性理论,采用基于最大矢量的SVPWM算法,综合考虑电压脉动与开关损耗等因素,对算法进行了优化。建立了系统数学模型,进行了仿真验证,对仿真过程中产生误差的部分进行了分析和优化。仿真结果表明,优化后的算法满足电机控制的需求,与传统的SVPWM算法相比,谐波畸变率降低,开关损耗降低约20%。     

A unipolar converter for a switched reluctance motor

A switched reluctance motor requires a power converter circuit to control the unipolar phase current in its phase windings. A converter circuit for a four-phase reluctance motor that uses only four switches is described. Unlike previous circuits with one switch per phase, the switches are created at the motor voltage. Each switch is connected to two of the four phase windings. The switching signals must be carefully derived so that independent control of the phase currents is maintained despite the common connections. Analysis is given to predict the ideal switching algorithm for the converter circuit. This produces the optimum torque at all speeds and currents. Experimental results are given for the performance of the proposed converter circuit as compared with that of other circuits with one switch per phase. It can be seen that for a given supply voltage and peak phase current, the novel converter circuit produces superior torque output from the motor. The low number of switches in the coinverter together with the performance of the four-phase reluctance motor will result in an ideal low-cost variable-speed drive     

超声电机LLCC谐振电路研究

超声电机需要幅值较高的驱动电压,因此其驱动电路需要变压器升压。超声电机为非线性容性负载,需要进行阻抗匹配,并保持电压和相移恒定。采用推挽电路作为驱动器拓扑,分析了该驱动电路在不同性质负载情况下工作过程,结果表明驱动器在感性负载时的开关管损耗较容性负载时小,感性负载可提高驱动器效率和可靠性。给出LLCC谐振网络及其参数计算方法,通过理论分析和仿真证明了电机谐振电压和相移与驱动条件可解耦,且该LLCC谐振网络可使驱动电路的负载性质由容性转变为感性。用TRUM-60型超声电机进行实验,结果证明了该方法的有效性。     

超声电机推挽式驱动电路研究

由于超声电机需要幅值较高的驱动电压,因此其驱动电路需要变压器升压。电机为非线性容性负载,需要进行阻抗匹配,并保持电压和相移恒定。该文利用推挽电路作为驱动器拓扑,分析了驱动器在感性负载时的开关管损耗较容性负载时小,提高了驱动器效率和可靠性。并对串联电感匹配电路进行了改进,给出了LLCC谐振网络,并进行了Saber仿真分析,最后采用TRUM-60型超声电机进行了实验,结果证明了该方法的有效性。     

感应电动机电源切换的UPS逆变器控制策略

针对重要负荷无缝供电的要求,提出了一种利用UPS逆变器控制实现的切换策略,使以感应电动机为代表的重要负荷在电源故障之后能快速平稳地切换到备用电源。通过分析典型动态负荷感应电动机的运行机理,说明了在失电状态下的残压变换规律和决定冲击大小的因素。对UPS中的逆变器通过空间矢量(SVPWM)方式进行调制,并对输出电压相位提出了一种相位分割的方式进行调整,最终实现在市电与备用电源存在相位差的情况下,对感应电动机负荷进行电源切换,有效避免了传统电源切换过程中对电动机的大电流的冲击。通过理论分析和Simulink仿真,最后进行了实验室试验,证明了策略的正确性和可行性。     

无位置传感器表面式永磁同步直线电机初始位置估计新方法

由于表面式永磁同步直线电机没有凸极性,无位置传感器控制时,估计动子初始位置非常困难。该文针对表面式永磁同步直线电机,提出了一种新的初始位置估计方法。在电机静止时,给电机注入幅值和相位可以控制的电压矢量。保持电压矢量一定的幅值不变,使其相位以较低的频率旋转。电压相位和电机直轴重合时,产生的电磁推力超过负载阻力,电机有一微动,由于反电势的作用电流就会降低,通过检测电流矢量的变化来估计动子的初始位置。这种估计方法不受电机参数的影响,也不需要增加任何硬件。仿真和实验表明给电机注入可控的电压矢量可以估计出动子初始位置,实现零速平稳起动。     

基于谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制

为了减少共母线开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)驱动系统中的电流谐波,抑制由径向电磁力引发的电机振动,提出了一种基于零序电流闭环的零矢量重分配随机开关频率空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。该算法通过选取的零矢量产生共模电压,抵消由非零电压矢量带来的共模电压,将零序电流闭环后动态抑制零序电流,有效地减少了相电流3次谐波含量。同时,针对调制策略固有的相电流高频谐波分量,通过SVPWM中开关频率随机化,使得开关频率及其整数倍处高频谐波幅值大大减少。试验结果表明,该方法能有效降低高低频段电流谐波幅值,实现OW-PMSM全频段的减振控制。     

TBP在抑制中压电动机操作过电压中的应用

理论分析表明 ,由于操作过电压主要产生在中压电动机的相间 ,而现行的ZnO避雷器皆为星型接线 ,所以 ,它对中压电动机相对地的绝缘可起到一定的保护作用 ,而对相间绝缘则完全不能进行保护 ,为此 ,文中阐述了TBP抑制中压电动机操作过电压的特性及其应用     

Studies of torque ripple in a switched reluctance motor under a controlled average torque value in a low-velocity mode

In the case of adjusting the average torque value of switched reluctance motors, torque ripple is most pronounced in a low-velocity mode. In this mode, the motor phase-currents are usually forcibly limited; therefore, owing to the available voltage margin, by properly selecting the positions of phase switching, one can influence the shape of the phase-currents within certain limits and, thereby, achieve a decrease in the torque ripple. This paper considers the possibilities of reducing torque ripple using very common methods for restricting the phase-current, such as voltage control and current control. Using simulation modeling in the Matlab–Simulink environment, the best combinations of control actions are found, with which torque ripple is minimal. It is shown that, by using the first method of phase-current restriction, the reduction in torque ripple under certain conditions is achieved via a forced pulling of the range of phase-current increase due to a later switching on of the phase with a simultaneous increase in the voltage across this phase. In a number of cases, the desired effect can be achieved only owing to a certain delay in the command for switching the phase off with respect to the position corresponding to a single-switching mode. For the second method of phasecurrent restriction, the best switching conditions are found for fixed levels of current restriction determined from the desired values of the average motor torque, and independent adjusting of the switch-on and switchoff positions of its phases.