开发了一款可能量反馈的级联型高压变频器。其电网侧变换器摒弃了传统的二极管不可控整流器。而采用三相PWM整流器为电机侧级联型逆变器各H桥单元提供独立的直流电源,使得在不引入多脉波整流技术的情况下,就能够实现单位功率因数的整流和逆变。且网侧电流呈正弦,谐波含量小。为验证该结构变频器适合应用于高压大功率交流变频调速领域,以高压异步电动机为典型负载。采用基于转子磁链定向的矢量控制策略,对异步电动机的启动和突加负载特性进行了研究,并在Matlab/Simulink下进行了仿真实验,实验结果证明了设计的有效性。
为了解决电流源型变频器中存在共模电压的问题,提出了一种采用一体化直流电抗器的方法。该方法在传统电流型变频器的直流环节加入共模电感,以减小系统的共模电流和共模电压。对采用一体化电抗器的3种电流源型变频器的共模电压进行了系统分析,并对一体化直流电抗器的共模电感值进行选择。其中将整流器侧电容中性点与逆变器侧电容中性点连接在一起时,共模电压和共模电流都得到了明显抑制。降低了共模噪声对电机的影响。由于省去了用于抑制共模电压的隔离变压器.这种结构使得变频调速系统结构简单。运输方便,成本降低。仿真结果说明了分析的正确性。
为了研究调制比和载波比等PWM变频器参数时直驱型风力永磁同步发电机定子谐波损耗的影响,在考虑变频器谐波负载作用的情况下,采用二维场路耦合时步有限元法,建立永磁同步发电机电磁场计算的数学模型,进而给出定子谐波铁耗和铜耗的数值计算方法,计算结果与解析法的对比验证了算法的正确性。结果表明,当栽波比相同时,随着调制比的减小,定子铁耗增加。定予铜耗减小;而当调制比相同时,随着载波比的减小,定子铁耗和铜耗均有所增加。研究结果对风力永磁同步发电机的设计与控制具有参考价值。
为了研究变频器供电时永磁电机振动噪声源的特征频率,采用有限元法计算变频器供电时永磁电机的气隙磁场并进行频谱分析,通过与实测气隙磁场的对比分析总结出变频器供电时气隙磁场的主要谐波频率表达式。根据麦克斯韦定律计算出作用在电机定子表面的电磁激振力,并加载到定子表面用来计算变频器供电时永磁电机的三维声场。对计算出的噪声声压级进行频谱分析,推导出变频器供电时气隙磁场谐波频率与电机振动噪声频率的对应关系表达式并进行实验进行验证。实验结果表明利用所得到的解析表达式可以预估出永磁电机在变频器供电条件下的主要振动噪声峰值频率。
针对变速恒频双馈异步风力发电系统,以仿真软件EMTP-RV为平台,建立了包括风速,风力机及传动装置和变频器的数学模型。针对最大风能跟踪、有功功率和无功功率的解耦控制以及发电机的变速恒频输出的目标,推导了基于定子磁链定向矢量控制技术的转子侧变频器控制策略和基于定子电压定向矢量控制技术的网侧变频器控制策略。建立变速恒频双馈异步风力发电系统的仿真模型,并依据变速风电机组控制目标的要求对所建模型进行了验证,结果表明所建模型的准确性和控制系统的有效性。该模型的建立为风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据。
为研究感应电机转子故障特征在交直交变频器中的传播规律,在感应电机由交直交变频器驱动的系统中,利用逆变器和整流器的开关函数,对感应电机发生转子断条故障时的逆变器直流侧电流和整流器交流侧电流进行了解析分析,发现了对应的故障特征频率分量。分别在感应电机转子一根断条和转子两根断条的情况进行试验,试验结果也证明了理论分析的正确性,这为从变频器的整流器交流侧诊断感应电机转子故障提供了理论依据。
采用双级矩阵变频器作为倍频设备,改进柔性分频输电系统的变频换流站,将水轮发电机发出分频电力,经升压变压器和输电线路,送入双级矩阵变换器进行交-直-交变换,转变为工频电力,并入电网,或者给交流负载供电。通过分析交-直-交双级矩阵变频器的主电路拓扑结构、双空间矢量调刺策略和零电流换流方法等变频换流技术,提出柔性分频输电系统新型变频换流站实现方案,充分利用双级矩阵变换器结构紧凑、能量双向传递、输出频率可控、输入功率因数可调的优点。在Matlab/Simulink环境下的模型仿真结果表明,该方案能明显提高输电系统的传输效率,充分抑制谐波分量以及有效降低系统无功功率,并通过修正逆变级调制系数,可保证在分频电力输入不对称时网侧输出平衡。
在变频器交流调速的闭环控制方案中,对电动机三相电流进行采样是一个核心环节。为了降低控制低成本、减少体积、高效率,本文根据相电流、直流母线电流及逆变器开关状态之间的关系,提出了一种基于单电阻采样直流母线电流的方式进行电机相电流的重构方案。该方案通过空间电压矢量移相的方法解决了三相电流重构的难点。仿真和试验结果表明了该方法的有效性和正确性。
介绍了燃气轮发电机电气部分的特殊性,阐述了燃气机组特有的静止变频器的工作原理及保护配置,分析了专为机组变频启动所配置的低频过流和启停机保护的设计思想,并介绍了在机组运行的不同阶段,发电机保护的投退情况。对发电机机端电压互感器谐振、SFC故障、励磁系统参数不匹配等曾经引起机组启动失败的案例进行了分析和总结,提出一些解决方法,介绍了检修经验,提高了燃机电厂的电气检修水平。
介绍了通用变频器的发展历程、技术特点与发展方向,并对当代变频器高性能化、环保化与网络化所涉及的各种最新技术进行了综合分析与阐述。
采用载波相移SPWM技术原理, 设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的多路PWM脉冲发生器。该脉冲发生器应用于一个电压级联型变频器,可提供96路PWM脉冲输出,解决了级联变频器多路脉冲同步触发的问题。通过实验证明,FPGA输出的PWM脉冲送入级联变频器模块,输出的电压波形正弦度好,电平阶数符合设计,且修改参数简单,有效地解决了多电平变频器PWM脉冲需求数目多的问题。
现有工程中广泛应用的异步电机变频控制具有算法简单、动态特性好的优点,但未顾及电机的节能控制运行。实际应用中异步电机经常处于轻载运行状态,效率非常低,这对缓解能源紧张和控制污染非常不利,因此引起了学术界和工程界的广泛关注。根据压频比的变化说明了电机节能运行的原理,介绍和分析了近几十年来异步电机节能控制研究中的常用实现方法及其优、缺点,同时指出工程应用中存在的问题和今后的研究趋势。
在分析电压源型低压变频器干扰产生机理的基础上,结合相关国际、国内标准中对低压变频器电磁兼容性(EMC)的规定和要求,将变频器使用环境分为两类,电气传动系统分成C1~C4 4个类别。并根据电压源型低压变频器的实际特性,研究在变频器设计时,如何在低频和高频范围两方面满足C3 EMC干扰发射限值,及其采取的主要措施。结合实验和实际产品分析研究了如何使变频器满足发射限值的方法。
在实施省级课题项目“中频交流静止变频器驱动高精度高速磨床电主轴的应用研究”的过程中,通过了调研、试运行、测试参数等,找到了中频变频器驱动高速电主轴的最佳方案。经实践证明,中频变频器驱动高速电主轴大大降低了能耗、改善了工作环境,操作方便,维护简单。简述了在变频器选用、调试与运行维护时遇到的一些技术问题及其分析、处理,希望对同行有一定的借鉴作用。
针对PWM逆变器在工作时产生的共模电压可能损坏电机轴承,产生电磁干扰等降低系统可靠性的问题,对共模电压的特性及其负面影响进行了理论分析和实验验证,并得出共模电压的抑制方法。提出一种由一个单相逆变器和一个五绕组变压器组成的逆变器输出有源滤波器结构来消除共模电压。该滤波器可以构建一个与PWM逆变器输出的共模电压大小相等、相位相反的共模电压,通过五绕组变压器叠加到电机端,从而消除电机端的共模电压。由统一的控制单元同时输出PWM逆变器和单相逆变器的控制信号,给出滤波器的相关控制策略及设计方法。实验验证了所提出的滤波器消除共模电压及其负面效应的有效性。
以TWERD变频器为研究对象,分析了三相SPWM逆变器的工作原理和故障类型,研究了该类型变频器在正常运行和故障状态下的输出线电压波形。根据故障信息和输入及负载变化时的不同数据,对变频器输出线电压进行小波变换,提取其低频能量值作为特征向量,再利用BP神经网络建立特征向量与故障类型的映射关系,确定变频器故障桥臂和故障点。仿真结果表明经过46次训练后,诊断准确率达到96.5%以上,收敛速度快,精度高。
针对我国变频调速数控机床使用量大和能耗严重的问题,全面分析这类机床的能量传输规律,为进一步的节能研究提供理论依据。通过建立变频调速类数控机床主传动系统的能量流模型,分析机床主电动机功率传输特性和机械传动系统功率传输特性及其各部分的能量损耗规律;建立整个主传动系统的动态功率平衡方程并论述了该功率平衡方程相对于普通机床功率平衡方程的三个特点;最后,应用分析和实践展示了上述功率平衡方程的广阔应用前景。
本文首先介绍了变频器供电永磁电机的工作原理,在此基础上对变频器供电时的永磁同步电机电磁力波进行了理论分析,给出了利用麦克斯韦应力法计算径向电磁力的方法,然后分别对变频器供电和理想电源供电下的一台永磁电机径向电磁力进行了仿真计算,最后与试验测试结果进行了对比分析,证明了采用该方法进行电磁力计算的正确性,所得结论为进一步研究变频器供电永磁电机的振动和噪声提供了理论依据。
该文主要讲述了变频器在热电联产企业的应用和应用中应注意的问题,并同时讲明变频器应用的优势及节能的效果。变频器的应用可大大节约能源,综合考虑变频器的各项功能指标和价格,认真作好技术经济分析,对各种方案进行充分论证,得出切实可行的方案,这是供热工程设计中采用变频调速技术的重点。
针对电机和操作室远距离连接时监控变频器不便的情况,研发了远程控制器,通过变频器远程控制器的双串口。利用工控领域通用协议Modbus通信协议,把变频器和控制系统连接起来,以主从机的方式通过RS一485总线联网构成分布式系统控制多台变频器,达到过程数据、电动机运行状况实时监控的目的。阐述了基于Modbus协议的变频器远程控制器的硬件组成与软件设置及其特点应用。
对ABB Acs800系列变频器在新型水煤浆加压气化技术高压煤浆泵变频传动系统中的应用情况进行了介绍,详细描述了变频器的选型、接线、调试及运行与维护。该变频器的应用提高了生产效率,降低了设备维护、运行费用。
分析了双脉宽调制(PWM)变频器的工作原理与运行特性,在此基础上针对其直流电压易出现波动的缺点,提出了一种新型的带有电流前馈的双PWM变频器一体化控制策略。该控制策略将逆变器负载的动态特性整合在PWM整流器的电流控制当中,加速了整流器和逆变器之间的电流平衡,减轻了直流环节滤波电解电容器的负担,稳定了直流母线电压。系统仿真结果表明该方案正确、有效。
静止变频器(SFC)起动已经成为抽水蓄能机组起动普遍采用方式。对抽水蓄能机组的静止变频器起动控制策略进行了深入研究。通过实时数字仿真系统(RTDS)与SFC实物控制器装置相结合构建了半实物仿真试验平台,验证了所采用的变频起动控制策略的正确性。
变频器已被广泛地应用于火力发电厂里的给煤机,但是当给煤机应用变频器后,6kV厂用电源瞬停切换时会导致锅炉熄火停炉,造成重大经济损失。以上海宝钢股份公司电厂为例,介绍了电厂锅炉给煤机变频器因电源瞬停或电压瞬时变化引起跳闸的隐患,对变频器主电路及其工作原理进行分析,提出了通过改造变频器主电路使变频器在电源瞬停时不发生跳闸的方法,从而确保锅炉在6kV厂用电源瞬停切换时能维持连续运行。
本文建立了抽水蓄能电机静止变频器起动的数值仿真模型,模型中考虑了无穷大母线、静止变频器装置、电机、机械系统及自动励磁调节等。利用该仿真模型对一台334MVA的抽水蓄能电机的静止变频器起动全过程进行了仿真计算,获得了主要物理量的变化规律,验证了模型的可靠性。
介绍了纸机试验控制系统的设计, 根据实际工程中的纸机可编程逻辑控制器(PLC)控制系统,S7-300 PLC和直接转矩控制变频器ACS800之间通过Profibus DP协议进行数据通信对4台电机实现同步控制。在对变频凋速的基本原理和ACS800变频器的工作原理进行介绍的基础上,对纸机传动系统光纤通信的负荷分配进行了讨论,具有很强的指导性。
目前变频器在煤矿井下越来越多的被应用在传送和采掘系统中,但是由于其自身功率开关器件高速频繁开关可产生巨大的电磁干扰,以至影响其他控制器件的正常T作。该文就矿用大功率变频器的电磁兼容性、传统意义上的干扰,进行初步的实验分析。并提出了有效的抗干扰措施。为进一步深入研究大功率变频器电磁干扰提供参考。
针对变频调速推进系统对船舶电网电流谐波的影响,通过改变变频器输出功率和输出频率,观察变频器交流侧电网电流谐波的变化规律,详细分析了变频器在交流电网侧产生的间谐波。结果表明,变频器输出功率、输出频率降低,交流电网侧电流谐波畸变率增大;间谐波主要分布于低频段,间谐波频率越低,谐波幅值越大。由此提出了基于无源滤波器、直流侧电容和高通滤波器综合滤波方案,并利用Matlab建立仿真模型进行分析,有效验证了方案的可行性。
降低三电平中点钳位式变频器驱动电机的共模电压和轴电压,减小轴电流,对预防定子绕组绝缘击穿和延长轴承寿命以及减小电磁干扰等具有重要意义。使用改进型特定谐波消除脉宽调制技术,选择消除变频器输出共模电压中的低频分量,再使用共模滤波器滤除剩余的高频分量,在电机端得到了较低的共模电压和轴电压。并对有、无共模滤波器以及在工频电网供电下的共模实验数据进行了对比分析,结果证实该方法简单高效。
以三菱FR-A700系列通用变频器为例,从控制原理、系统配置、变频器功能设置、系统工作特点及安装与使用等方面论述变频器的实际应用。对变频器的功能及其应用进行了研究。介绍了变频器应用于空气压缩机恒压供气控制中的控制方案、系统构成,并与传统控制方式进行了比较,分析说明了系统的优点。对使用中的关键问题进行了研究和分析,给出了行之有效的方法。
为降低火电厂中各种泵的能量消耗,利用变频器对凝结水泵系统进行改造,把原来的利用挡板或阀门进行调节改造成利用给水流量信号、凝结水流量信号等其他信号控制变频器的输出电压和频率,进而调节凝结水泵电机的转速。试运行结果表明:在汽轮机组负荷相同的条件下,凝结水泵电机变频运行的实时功率大大低于工频运行的实时功率,以凝结水泵年运行6O00h计算,年节电191.52×104kW·h,且随着汽轮机组负荷率的降低节能效果越来越明显。利用变频器对凝结水泵电机转速进行调节响应速度快,能够及时跟踪工况的变化,同时彻底消除了节流损失,从而降低了能耗。
变频技术主要用于交流电动机转速的调节,是交流电动机最理想、有发展空间的调速装置,具有卓越的调速性能和显著的节能作用。本文就变频器的调速节能原理、变频器的常用功能以及变频器的控制方式,进行了综合分析,结果表明变频器是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。
随着科技的发展,触摸屏以其简单方便、美观自然的优点越来越多地应用于机器与现场操作系统,我们利用触摸屏、变频器与PLC设计出触摸屏电机调速系统,简单快捷的实现人们对速度的调节控制,适合于生产线控制与现场调试。
电气技术与经济2012年2期