变频器驱动下异步电机铁心损耗的研究

本文介绍了一种计算变频器驱动下异步电机铁心损耗的方法。该方法在分立铁耗模型的基础上,结合贝塞尔函数,推导出了变频器供电下异步电机铁耗的计算模型。在考虑变频器参数对铁心损耗的影响的情况下,建立了变频器供电时和标准正弦供电时铁心损耗的数量关系。分析了变频器供电时电机铁心损耗与变频器调制比和载波比的变化关系。并针对一台4500kW变频电机铁心损耗进行了计算分析。     

变频供电条件下异步电机空载磁场及损耗分布特点

以一台空间矢量脉宽调制(SVPWM)供电的5.5 k W异步电机为例,利用时步有限元法分析不同载波频率和调制比下电机定转子铁心磁密变化规律及其对损耗密度分布的影响。结果表明,变频供电时,定转子铁心磁密谐波主要集中在定子齿顶区域,随载波频率增加,电机总铁耗下降,但总体变化较小;调制比增加导致变频器输出电压谐波含量降低,电机内部定子铁心谐波损耗密度减小,电机总损耗随调制比增加而降低。对不同载波频率和调制比空载运行状态进行试验对比,验证了分析的正确性。     

电机方面需要研究的一些科研课题

1.电机电磁场理论的研究大电机电磁场的分布规律及各种损耗的关系;确定附加损耗的方法;电机起动和事故状态下的电磁过程及参数的计算;直流电机主、换向极磁场的分布与计算;各种绕组对换向性能的影响;直流电机动态性能和参数计算;晶闸管供电电源对直流电机运行特性的影响;交流电机变极技术理论;电机在不对称负荷、异步及事故状态下运行时,对电机的影响和要求。     

VVVF变频器驱动高功率密度异步电机的电源谐波研究

为了探讨电源谐波对VVVF变频器驱动高功率密度异步电机运行性能的影响,采用异步电机的谐波等效电路法分析了谐波对电机损耗和转矩的影响,建立了变频器驱动高功率密度异步电机的系统模型,给出了不同电源下电机损耗和转矩的仿真结果及电机和变频电源最佳匹配的方法。仿真结果表明,电源谐波加剧电机发热,降低电机的带栽能力和功率密度。     

时间谐波对永磁同步电机损耗的影响规律

为了减小永磁同步电机中由电流时间谐波引起的损耗,以一台4.2k W、8极表面式永磁电机为例,采用时步有限元法,分析了空载变频器供电时电机各部位附加损耗的分布规律;研究了不同变频器参数(包括调制比a和开关频率fc)、气隙长度δ和转子磁路结构(包括内置式和表面式)时电机各部位附加损耗的变化规律;最后,对三台样机进行实验,以验证不同变频器参数对附加损耗的影响规律。结果显示:变频器供电时,附加损耗主要集中在永磁体上,定子铁心其次,转子铁心比重最小;fc3k Hz时,每增加1k Hz,附加损耗平均降低20.7%,fc3k Hz时,每增加1k Hz,附加损耗平均降低6.5%;a每增加0.1,附加损耗平均降低18.7%;δ每增加0.1mm,附加损耗平均降低5.4%;内置式结构转子铁心附加损耗比重比表面式大,而永磁体附加损耗比重较小。     

矿井风机应急供电电源三相逆变控制技术

介绍了矿井风机专用应急供电电源系统的逆变控制技术.专用应急供电电源系统的逆变电路采用全控型器件IGBT组成的三相桥式电压型逆变电路,控制电路采用TMS320F2812 DSP处理器,将SPWM调制技术与数字信号处理器技术相结合,控制IGBT的导通与断开.通过试验验证,输出交流性能大幅度提高,能够达到我国矿用电机所需的电源质量标准,且逆变器效率较高,满足矿井应急供电电源系统的需求,能在井下常规供电故障时对风机持续供电.     

电源变相器

为了解决三相用电设备单相供电问题,对一种电源变相器进行了计算分析,通过电容、电感的移相作用,对对称三相负荷产生对称三相电压;并对变相器用于三相异步电机供电时,电机的起动性能和功率因数进行了简要分析。     

The Computation on Harmonic Current and Analysis on Ripple Torque and Loss of lnduction Motor Equipped with the Converter

】　提出了变频运行感应电机稳态谐波电流、脉动转矩及损耗的计算方法,分析了高次谐波产生的异步附加转矩以及脉动转矩的形成。为了得到具有较小谐波电流、转矩的SPWM生成法,设计了双CPU结构的变频器,用它供电被测电机并对电机谐波电流进行测试,测试与计算结果吻合良好。     

基于SVPWM的时间谐波对永磁电机损耗的影响

针对在变频器驱动永磁电机因时间谐波引起的附加谐波损耗大小及分布问题,对基于SVPWM变频器电路输出的电流波形,采用傅里叶计算方法,分析不同变频器参数下的各次电流时间谐波分布规律及波形畸变程度,与SPWM对比发现SVPWM优化谐波程度高,且直流母线电压利用率较优。以一台5kW、3000r/min表面式永磁同步电动机为例,运用场路耦合联合仿真方法,研究附加谐波损耗在永磁电机中的分布特性,计算电机定子铁心各区域的磁通密度变化情况,附加谐波损耗以永磁体涡流损耗为主,其次集中于定子齿顶。参考电机损耗计算的国家标准搭建样机试验平台,通过有限元计算与试验结果的对比分析,校核附加谐波损耗计算结果。     

铸铝转子异步电机的附加损耗

本文对铸铝转子异步电机附加损耗产生原因,进行了较全面的论述,对横向谐波电流的产生进行重点分析,并就附加损耗对异步电机性能影响进行必要的分析,最后提出降低附加损耗的有效措施。     

鼠笼转子横向接触电阻的测试

鼠笼式异步电机转子导条和铁心间的接触电阻,通常称为横向接触电阻或横向电阻。它的大小直接影响到转子横向电流损耗的数值和电机转矩特性的好坏。而横向电流损耗在批量很大的小型斜槽式铸铝转子异步电机总附加损耗中,常占有相当大的比重。电机转矩特性的好坏又对起动性能有重要影响。因此准确测定鼠笼转子的横向接触电阻,可以更好地控制其数值,并为计算和减小电机的附加损耗,改善电机的转矩特性创造良好的条件。本文主要介绍当前常用的两种测定鼠笼转子横向接触电阻的方法,以及对国产JO 2系列异步电机进行横向接触电阻测试的实践。     

谐波分量对异步电机性能的影响及抑制方法

晶闸管逆变器作为异步电动机的供电电源时,输出的电压和电流中含有丰富的谐波,对异步电机的运行性能会产生显著影响,主要表现在功率损耗增加、效率和功率因数下降等,传统脉宽调制(PWM)方法虽然可以消除低次谐波的影响,但整体效果不理想。通过谐波对定子及其他电机参数影响的具体分析,提出了以电机总损耗最小为目标函数,并根据各种损耗系数随频率变化情况与逆变器晶闸管开关元件切换次数的关系,确定载波比,对传统PWM进行优化策略设计方案。试验结果表明,优化后的方案可有效抑制谐波影响。     

SPWM供电时电机铁心损耗的研究与测试

介绍了适用于任意磁场波形铁耗计算的谐波分析法,将计算出的正弦脉宽调制(SPWM)谐波电压与基波电压的关系代入其中,得到了SPWM波供电的铁耗电压计算公式.建立试验测量电路,测最出的铁耗计算公式参数与理论推导的公式基本一致,并观察了SPWM波供电时铁耗与调制比和载波比的变化规律.将谐波分析法应用于变频电机中得到其铁耗的计算公式,对样机进行空载试验,试验得到的铁耗测量值与由公式计算出的计算值吻合良好.     

一种新型矿用电机—复合转子异步电机中谐波转矩及附加损耗的分析计算

在上篇谐波磁场三维分析的基础上，对复合转子异步电机中的谐波转矩和附加损耗进行了较详细的分析，提出了实用的计算公式。通过对样机的计算与实测，验证了实用的计算公式。通过对样机的计算与实测，验证了本文计算方法的准确性，最后提出了降低附加损耗，提高电机，性能的各种方法。     

变频电源供电异步电动机噪声和振动的分析

针对变频电源供电的异步电机中因时间谐波的存在对电机噪声和振动带来的影响进行了分析,提出相应的措施,并进行了样机试验,供变频调速异步电机的设计者们参考.     

变频供电条件下感应电机空载铁耗分布特点及其精细化分析

变频供电条件下电源谐波与电机内部谐波共同作用下损耗产生机理及分布特点更为复杂,使得电机铁耗准确计算及精细化分析对于高效变频电机设计至关重要。以一台5.5 k W变频感应电机为例,分析了变频供电时电机定转子主要位置磁密变化情况;为了准确计算铁耗,提出一种损耗系数随磁密幅值和频率变化的两项式分段变系数铁耗模型,该模型在经典两项式常系数铁耗模型基础上引入两个附加磁密项,用于考虑非线性特性及谐波磁场对磁滞和涡流损耗的影响;进一步利用该模型对变频供电时电机铁耗进行了精细化分析,揭示了定转子铁心磁滞和涡流损耗的分布规律,并获得了谐波磁场在定转子铁心产生附加铁耗的变化特点。通过对不同电压及开关频率下的空载铁耗进行实测对比,验证了文中模型及分析结果正确性。文中研究成果可为高效变频电机设计提供重要理论支撑。     

基于环形绕组的异步电机极-相调制方法

针对异步电机变频调速时铁心损耗偏大、匝间绝缘易老化而变极调速中绕组浪费、需断电变极等问题,提出基于环形绕组的异步电机极相调制方法.对环形绕组电机和极相调制方法进行分析,并对环形绕组电机在采用极相调制时的定子磁场进行解析计算与有限元仿真,以证明其定子磁场建立的可行性.仿真结果表明:该方法能够克服变频与变极调速系统的各自缺点,可使电机在不断电的情况下实现极数与相数的改变,使得电机能够提供更大的输出转矩,并减少了在极对数较少时电机的振动和定子磁场谐波.同时,环形绕组异步电机的结构较笼型异步电机的结构具有更好的散热性及较低的维修成本.     

基于二维解析法的光滑表面实心转子感应电机附加损耗的研究

在普通异步电机中，由于附加损耗数值较小，通常按总功率的5%粗略估算。在实心转子感应电机中，附加损耗中的表面涡流损耗数值远大于普通笼型感应电机，不但成为实心转子感应电机附加损耗的主要部分，而且是造成这种电机效率低、电机过热的重要原因，限制了该类电机的应用和发展。文中运用二维解析法及坡印亭定理对实心转子的表面涡流损耗进行了计算，与试验结果比较显示，理论计算在小转差范围(0~0.2)内取得了与实际较为一致的结果，并分析了大转差下产生偏差的原因。在小转差(s=0.107)运行状态，对定子槽口宽度变化和气隙长度变化对转子表面涡流损耗影响进行仿真计算。结果表明，改变槽口宽度对该种电机转子的表面涡流损耗影响不明显，随着气隙长度的增加，附加损耗曲线分为快速下降，缓慢下降两段。在曲线缓慢下降段综合考虑选取气隙长度是合适的。     

逆变器供电永磁同步电机铁耗和永磁体损耗分析

为了模拟逆变器供电变频调速永磁同步电机铁耗和永磁体损耗的精确计算,采用非线性电感参数电机模型与矢量控制技术构建电机系统性能仿真平台,开展基于SVPWM矢量控制的高密度永磁同步电机损耗相关技术研究。以48槽8极高密度永磁同步电机为例,研究逆变器供电变频调速永磁同步电机电流时间谐波对铁耗和永磁体损耗的影响,仿真分析逆变器参数与定子电流畸变率之间的关系。仿真分析表明,电流时间谐波是产生永磁体涡流损耗的主要因素;电流时间谐波对铁心涡流损耗影响大,对铁心磁滞损耗影响小;在一定的范围内,当载波比和调制比增大时,电流畸变率减小,铁耗和永磁体涡流损耗也随之减小。与正弦波供电方式相比,用逆变器供电仿真计算得到的铁耗和永磁体损耗值更接近样机实验数据,进一步验证了仿真分析方法的准确性。     

基于空心杯电机的SPWM与SVPWM研究

<正>弦脉宽调制(SPWM)与空间矢量脉宽调制(SVPWM)都是目前常用的调制模式,被广泛应用于各种交流电机的调速系统中。空心杯电机,由于其便捷的控制特性,作为高性能的传动机构,代表了交流电机的发展方向之一。理论分析两种调制方法的特点,并通过分析试验条件,提出在开环变频的条件下对两种调制方法进行比较。基于英飞凌XC164CM完成了软、硬件试验平台的建立,通过对空心杯电机进行变频调速来比较两种调制方法。试验结果表明,采用SVPWM可以提高电源的利用效率,有效减小电机的脉振;在稳态时,对于同一种调制方式的线性调制比越大,相电流的幅值越大。