用绕线转子异步电机作为变频电源的双频测温法

一、概述异步电机双频间接测温法,由于不需要直接加机械负载,不仅节约能源和安装工时,而且该试验方法,具有操作简单、测试简便等优点。但是,无论采用定子双频,或是采用定、转子双频双馈间接测温法,无疑都需要二种不同频率的交流电源。这与常规的直接负载测温法相比,势必增加试验设备的一次性投资,对推广这种新技术是不利的。根据我们多年对双频测温法研究的实践和国内外有关资料的分析,都表明容量在     

一种新型三相双频PWM整流器

为了能够抑制开关纹波,同时提高整流器的转换效率,此处提出了一种新型三相双频脉宽调制(PWM)整流器拓扑结构和控制方法。三相双频PWM整流器由功率整流单元和辅助单元组成。功率整流单元以低开关频率将有功功率从电网传输到负载,从而减少开关器件的损耗,提高转换效率。辅助单元以高开关频率运行,其作用是消除功率整流单元产生的电流纹波,改善电能质量。该整流器采用前馈方式消除开关纹波,因此可以避免参考电流的提取和控制带宽的限制。介绍了三相双频PWM整流器的拓扑结构和纹波消除原理,并给出了相应的控制策略。最后,在10 kW实验样机上验证了三相双频PWM整流器的性能。     

同步双频感应加热电源的研究与实现

双频感应加热技术利用不同频率涡流趋肤深度不同的特点在齿轮等表面非均匀工件的淬火应用中有着显著的优势,基于双逆变桥结构的同步双频感应加热电源为主要研究对象,重点研究并解决了双频功率输出、阻频性能等技术要点,设计了同步双频感应加热电源功率合成电路及元件参数,搭建同步双频感应加热电源实验平台,分别对中、高频电源单独工作及联合工作时负载波形进行研究分析,验证了所设计的同步双频感应加热电源中双频各自输出的稳定性及相互独立性,实现了10 kHz中频及200 kHz高频10~30 kW的功率合成。     

三相异步电动机磁场幅值调制加载法

提出了一种新颖的三相异步电动机加载法，不需要将负载连接到电动机的出轴上，而是应用微处理器控制的电力电子器件，产生一个转速不变但幅值按正弦变化的旋转磁场。该方法大大减小了试验期间产生的振荡转矩的幅值，同时又达到作者已提出的双频法和交变频率法相同的精度。本文考虑了转子参数随频率的变化，计算了电机中的功率损耗。用上述方法测量满载温升时，得到的结果接近于在５０Ｈｚ逆变器供电下以发电机作负载测得的结果，但常有些偏高     

微网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略

提出一种基于下垂控制的微电网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略。经理论分析和仿真得到结论:(1)所设计LCL-VSC型微源闭环解耦控制系统,由于包含全部LCL滤波参数,高频谐波抑制能力较强;(2)所提基于自适应功率补偿的无功-电压和有功-频率稳定控制策略,能够有效抑制微网孤岛模式下负载对系统电压、频率的扰动;(3)所提微网运行模式平滑切换控制策略,可实现模式切换时电压、频率和功率的平滑过渡。所提并网相位同步控制方法,由于融入了大电网电压锁相控制功能,取消了电网电压锁相环,并且,采取的相位调节方法消除了传统频率调节法对频率下垂控制的影响;所提离网功率同步控制方法,实现了离网瞬间微网输出功率与负载功率的同步,在稳定微网电压和频率的同时,确保电力开关的零负荷分断。     

基于ESO的永磁同步电机转子动能反馈控制策略

针对电子助力制动系统永磁同步电机调速性能受负载影响较大的问题,提出基于扩张状态观测器的永磁电机转子动能反馈控制策略.在转子动能反馈控制策略基础上,设计了基于扩张状态观测器的负载侧功率补偿方法,解决了传统负载侧功率观测准确性与快速性矛盾的问题.通过试验验证了该方法在突然加卸负载时可使得电机动态性能良好.     

空压机用高速永磁电机铁心和磁钢损耗的影响因素

高速电机具有电流频率高、定子铁耗和转子涡流损耗大等特点。针对额定功率10 kW、额定转速100 000 r/min空压机用高速永磁电机,对比分析了平行充磁和径向充磁、脉冲振幅调制(PAM)方波驱动和基于SiC的正弦波驱动时对损耗的影响。分析结果表明,平行充磁气隙磁密谐波小,空载定子铁心损耗比径向充磁低约40%;驱动方式对电机损耗尤其是转子损耗影响较大,正弦波驱动时转子损耗几乎可忽略,方波驱动时转子损耗占比可达总损耗的20%。针对方波驱动转子损耗大的问题,在转子表面增加一层铜屏蔽层,分析结果表明可以有效降低转子涡流损耗。对同一台带压缩机负载的高速电机对比测试了2种驱动器控制下的母线输入的有功功率,验证了驱动方式对电机损耗的影响。     

基于转子动能与超级电容器储能的双馈风电机组惯量和一次调频改进控制策略

风力发电的大规模应用缓解了常规能源紧张的压力,但由于其不具备频率动态调节能力,给电网安全稳定运行带来了较大隐患.双馈风力发电机组在利用转子动能参与系统频率调节时,能有效响应频率变化,但在退出调频时存在频率二次跌落和输出有功功率减少的问题,且不能长时间提供功率支撑.针对这一问题,该文在分析过转子动能的惯量支撑能力之后,提出基于转子动能与超级电容器储能的协调频率控制策略.利用转子动能和超级电容器分别实现类似于同步发电机组的惯量特性和下垂特性,保证双馈风力发电机组在系统频率波动时能够提供快速且持久的功率支撑.同时控制超级电容器在转子动能退出惯量支撑时增发有功,以避免功率骤降造成的频率二次跌落现象发生;改变转子转速回升过程中的转速-功率运行轨迹,最大程度降低输出有功功率的减少量.     

问与答

问:三相异步电动机的负载转矩与转速的平方成正比时,若采用转子回路串电阻进行调速控制,试求转子铜耗最大的转差率? 答:设T_m(N·m)为以同步角速度ω_m(rad/s)驱动负荷时的转矩,P_2为转子回路电阻控制时的转子输入功率(同步瓦),这时电机的转差率和产生的转矩分别为S、T。因为负载转矩与转速的平方成比例,即     

绕线型电动机双频馈电模拟测温的探讨

1 概述众所周知,电机的温升测试法可以分成两大类:直接负载法与间接负载法。随着异步机单机容量的增长,简化试验设备及节能等要求的提出,间接负载测试法受到了人们的欢迎。尤其值得一提的是:“双频馈电模拟测温法”受到了人们越来越大的重视,在美、日、西德等国得到了越来越广泛的应用。所谓双频测试法即被测试异步电动机在不带任何机械负载的条件下,馈入二种不同频率的电流,进行电机温升的测试方法。由于是两种频率的电源向被试电机馈电,(一种为工频电网主电源;另一种为低于工频的付电源)因而我国又称为“叠频法”。     

基于双PQ变换的感应电机转子故障诊断

提出了基于双PQ变换的感应电机转子故障诊断新方法。该方法以三相基波正序电压及其希尔伯特变换构造PQ变换矩阵,用其对定子三相电流进行变换,得到电机有功功率P及无功功率Q。由于正常电机P、Q均恒定,在PQ坐标系下对应1个点;故障电机则由于P、Q中附加频率为2sfs(s为转差率,fs为电网频率)的波动分量而对应于1个椭圆。通过比较电机正常及转子断条故障运行时的P、Q在PQ坐标系下对应的模式,可以实现转子断条故障的可靠检测。选择转子断条电机在PQ坐标系下对应椭圆的长轴为故障特征,椭圆中心与空载运行点之间的距离为归一化基准值,得到了1个近似独立于电机惯量及负载等级的故障严重因子。实验结果证明了该方法的有效性。     

基于SS型磁耦合谐振无线电能传输频带序列划分

磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)具有传递功率较大、距离适中、传递效率高等优点。针对MCR-WPT中频率资源划分尚未统一的问题,基于两线圈串联-串联(SS)模型的WPT系统,用电路模型分析WPT系统的运行特性,提出了WPT谐振频率范围划分的距离原则。使不同传递距离范围对应不同谐振频率序列,并结合改进几何均值原则对划分结果进行修正,得到修正后的谐振频率序列推荐值。同时,为增强WPT对负载变化的适应性,将谐振频率点拓展为工作频段,提出基于负载特性的工作频段确定方法。再将谐振频率序列和工作频段结合,实现了基于SS型MCR-WPT系统的频带序列划分。最后搭建实验平台验证频带序列划分结果的合理性。     

三相异步电动机磁场幅值调制加载法

提出了一种新颖的三相异步电动机加载法，不需要将负载连接电动机的出轴上，而是应用微处理器控制的电力电子器件，产生一个转速不变但值按正弦变化的旋转磁场，该方法大大减小试验期间产生的振荡转矩的幅值，同时又达到作者已提出的双频法和交变频率法相同的精度。本文考虑了转子参数随频率的变化，计算了电机中的功率损耗。用上述方法测量满载温升时，得到的结果接近于在５０Ｈｚ逆变器供电下以发电机作我载测得的结果，但有此偏高     

问与答

问:额定功率 P_N=30kW,4极,50Hz,N_N=1425r/min 的绕线转子三相异步电动机,其负载转矩与转速的平方成正比,采用转子回路串电阻调速。转子绕组 Y 接,其一相电阻值为0.06Ω,堵转时集电环之间的感应电压为200V,问忽略定子电阻时,转子回路的最大损耗是多少?对应最大损耗时转子回路串入电阻值是多少?答:因为负载转矩与转速 N 的平方成正比,则负载功率 P_L 与 N~S 成正比。设 N_S 为同步转速,则P_L=KN~3=KN_S~3(1-S)~3=K′(1-S)~3 (1)式中 K,K′——常数设电动机的电磁功率为 P_(em),输出功率(包括电机本身的机械耗和杂散耗)为 P_L,转子铜耗为 P_(cu2),则     

车用永磁同步电机的电磁噪声分析与抑制

电机模态的准确分析是实现电机低噪声驱动设计的重要环节。当电机模态频率与对应阶次径向电磁力波频率接近时,会产生共振。以一台6极36槽的70 kW商务车主驱动永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对比分析转子开辅助槽和针对一阶齿谐波的转子分段斜极方法对电磁力波的影响。采用转子开辅助槽和转子分段斜极的优化方法后,0阶12倍频径向电磁力波幅值可减小79%。建立电机三维有限元模态仿真模型,分析电机结构部件对模态的影响,结合常用车载驱动电机的安装固定方式对外壳进行约束,分析不同约束方式下电机的模态特性。结果表明,在峰值功率8 000 r/min的工况下,优化设计方案下的0阶12倍频的径向电磁力波幅值较大,但由于频率为4 800 Hz,远离电机模态的固有频率,因此不会发生共振,降低了电磁噪声。     

利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略

风机增加辅助频率控制模块是解决新能源取代同步机导致的电力系统频率安全问题的一种方案,其中利用转子动能的调频模式可以使风机运行在最大功率点,经济性比功率备用模式更好。已有研究主要让风机通过虚拟惯量和频率下垂控制模拟同步机,却未充分利用风机控制灵活、可塑性强的优点,且未考虑风机转子动能限制及系统频率二次跌落。论文跳出虚拟惯量加频率下垂控制的传统框架,提出利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略。首先将风机输出功率曲线作为决策变量,通过优化得到最优功率曲线,然后设计对应的辅助频率控制策略,实现最优输出功率曲线。仿真结果验证所提策略的效果,并说明风机辅助频率控制不应局限于模拟同步机,而是有更优的策略。     

应用于双负载同步供电的双频无线电能传输系统

为了实现无线供电系统同时为多个设备同步供电,该文设计了一种双频磁耦合谐振式无线电能传输系统和一种叠式双圆形线圈结构。主系统可实现大功率能量传输,其谐振频率设为85kHz;辅助系统则可作为小功率传输通道或信号传输通道,其谐振频率为30k Hz。建立双频无线供电系统的等效电路模型,并推导了其数学模型。针对重叠的线圈之间较强的交叉耦合问题,分析了系统的电感、谐振频率对线圈交叉耦合产生的干扰影响,通过在线圈上串联滤波电感并合理匹配谐振频率的手段有效抑制因线圈交叉耦合产生的电流谐波。最后,搭建双频磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验平台,成功为40Ω电阻和5Ω电阻负载实现同时供电,通过实验结果验证了理论分析的正确性和可行性。     

带冲击负载时异步电动机同步运行方式的理论分析与计算

一、带冲击负载时同步运行方式的理论分析同步电动机带冲击负载(负载转矩为M_m),可认为原来它运行在功率角θ_。,由于冲击负载,使它在一个很短的时间间隔末,功率角突变到θ_。。分析这个时间间隔末所开始的机电过渡过程,可以理解为两种情况的叠加:(1)定子边加u_(do_=-usinθ_o,u_(qo)=ucosθ_o以及转子励磁绕组加μ_(fα)所形成的稳态(即冲击负载前的情况);(2)定子边加u_d=-usinθ usinθ_o,u_q=ucosθ-ucosθ,转子励磁绕组短路所形成的暂态。将上述两种情况叠加起来,求出电流、磁链及电磁转矩,再根据转子运动方程式,确定功率角之变化量,以计算下一个时间间隔末所开始的新的机电过渡过程;这些计算     

非接触电能传输(CPT)系统频率分裂现象分析

非接触电能传输(Contactless Power Transfer,CPT)系统在工作过程中会出现频率分裂现象。论文以串联补偿的CPT系统为研究对象对系统进行建模分析,推导出了CPT系统中重要参数的方程表达式并选择负载电压作为重点研究对象。数值分析和实验结果表明,负载电压和负载功率在过耦合区内(k>kcritical)会分裂出两道脊,CPT系统工作在谐振频率(f0)和关键点(kcritical)时可以获得最大的负载电压和负载功率。     

PI-DDS频率跟踪技术在超声电源中的应用

针对传统超声电源采用模拟锁相电路进行频率跟踪时,存在锁相范围窄、元器件一致性差、在负载突变时易失锁等缺点.在此提出了一种将数字PI控制器和数字频率直接合成(DDS)技术相结合的复合控制方法,对其设计方法、工作原理进行了阐述.实验结果表明,该方法可很好地跟踪负载谐振的变化,使开关器件工作在软开关状态,显著地减小了功率器件的开关损耗,提高了电源效率.