变频调速系统的三相鼠笼异步电动机(续)

第一讲非正弦波电源下三相鼠笼式异步电动机的稳态谐波性能 (四)非正弦波电压下电动机的谐波损耗在非正弦波电源下,谐波将引起附加损耗,其中包括定子谐波铜耗、转子谐波铜耗、谐波铁耗和谐波杂散损耗。 1.定子谐波铜耗由谐波引起的定子铜耗可由下式计算     

变频调速系统的三相鼠笼异步电动机(续) 第二讲 异步电动机的变频运行原理

如本文第一讲所述,异步电动机用于非正弦波电源下时,由于谐波的存在,在损耗、效率和转矩等方面产生一些新的特点,但是,通常对异步电动机的正常运行性能仅有很小的影响。因而,在这里讨论异步电动机的变频运行原理时,将只考虑电源电压、气隙磁势和磁通的基波;在分析计算中使用图1-2(a)所示忽略铁耗的基波等值电路,并且忽略磁路饱和与集肤效应。因此,在等值电路中,电阻与频率无     

基于高阶滑模控制的异步牵引电动机可变损耗最小化

异步牵引电动机的工作效率和电能消耗率与其电动机的可变损耗有关,针对可变损耗即定转子铁损和铜损的最小化,需要计算出最佳的转子磁链模量。基于铁损的非线性数学模型和最佳效率下最优转子磁链数学模型,依托高阶滑模控制器以及超螺旋算法,转子磁链模量采用具备期望速度的异步牵引电动机实时跟踪监测。利用二次李雅普诺夫函数保证闭环跟踪监测系统的稳定性,为估算不可测的转子磁链和励磁电流变量,故设计滑模观测器,针对负载转矩来设计状态观测器。通过仿真和试验分析所提出的控制器及观测器,结果显示在同样负载转矩条件下,最优磁链相比固定磁链的可变损耗明显降低。     

感应电动机低速运行时带磁通补偿的直接转矩控制

直接转矩控制的感应电动机的速度控制需要有效地建立定子磁通.但当电动机运行在低速区时就很困难,因为定子电阻上的压降与输入定子电压近似,不可忽略.由此,提出了一种简单而有效的方法来补偿定子电阻上的压降,从而构建定子磁通时无需像大多数专家那样需要确定定子电阻.这样就通过有效的定子磁通补偿建立了电动机转矩,使得直接转矩控制在感应电动机的低速区也同样适用.     

关于交—直—交传动机车轮径偏差问题的探讨

本文主要探讨了交—直—交传动机车轮径偏差、异步牵引电动机转矩和电流偏差、轮周牵引力偏差以及电动机转差率之间的数量关系。给出的计算公式不要求知道牵引电动机的具体特性参数和供电电压及频率,适用于牵引电动机尚未设计出来前,对交—直—交传动机车的总体方案进行分析研究。文中还对上述偏差及牵引电动机转差率的数值提出了建议。     

EDM系列永磁同步电动机

ED电动机是装有永磁转子的永磁同步电动机,ED是"Eco Drive"的缩写.这种电动机的转子基本上不产生电气损耗,故电动机的总损耗减小,效率提高.采用转子内埋永久磁铁结构,有效地增大了转矩.此外,由于转子损耗小,轴承的温升也低,使得取决于润滑脂寿命的电动机密封轴承的寿命也大大延长.与通用异步电动机相比,其尺寸和重量大大减小(与同样尺寸的专用于逆变器驱动的异步电动机相比,功率约可以提高1倍).因此,ED电动机的效率比异步电动机提高了5%,轴承的寿命提高了0.5～1倍.这些特性无疑能满足一般产业应用的需要.2000年6月已开始销售6极、5.5～110kW(190/380V、1800r/min)这种型式的电机,更大功率(至500kW)的将于2001年初开始投入市场.     

问与答

异步牵引电动机控制技术的发展经历了哪几个阶段 ?答 :异步牵引电动机控制技术的发展大致经历了转差 -电流控制、矢量控制和直接转矩控制3个发展阶段。早期的转差 -电流控制基于异步电动机的稳态数学模型 ,动态性能差 ,调速不理想。 70年代初提出了矢量控制 (又称转子磁场定向控制 ) ,它基于直流调速系统的控制思想对异步电动机进行矢量解耦 ,实现了磁链、转矩的独立调节 ,且动态响应性能好 ,但同时也带来了新的难题 ,即转子参数及变化规律难以测定。 80年代中期提出了直接转矩控制 (又称定子磁场定向控制 ) ,它基于定子磁场定向 ,数学模型…     

基于Matlab/Simulink的异步电机直接转矩控制系统仿真

在直接转矩控制理论的基础上,利用Matlab/Simulink软件构建异步电动机直接转矩控制调速系统.对仿真模型中的定子磁链观测器模块和逆变器模块进行分析,简要说明空间电压矢量对磁链和转矩的作用及影响.通过对异步电机进行仿真实验,得到电压、电流、转速、转矩以及磁链的仿真波形.     

IGBT PWM逆变器供电异步电动机定子绕组中电压应力的分析

使用IGBT PWM逆变器供电时,逆变器和电动机之间阻抗不匹配和高频开关而引起的高电压上升率(dv/dt)会造成定子绕组绝缘击穿和电压分布不均匀.本文研究了IGBT PWM逆变器驱动的异步电动机定子绕组中电压分布.为了分析定子绕组的不均匀电压,使用有限元法(FEM)计算高频参数.从这些参数得到了由分布电容、电感和电阻构成的等效电路.然后使用该等效电路仿真以预测线匝和线圈中的电压分布.还介绍了逆变器上升时间和电缆长度变化对电压分布的影响.为了试验,制造了一台带有一相分接头的37 kW异步电动机和开关浪涌发生器来分析电压分布.     

异步电动机离散空间矢量调制直接转矩控制的扩充和改善

在传统直接转矩控制(DTC)方法中,由于限制了电压源逆变器(VSI)电压矢量的数量,因此不能区别误差的大小.事实上,误差很大时选择的开关矢量与误差很小时选择的开关矢量相同.为了解决这个问题,考虑到离散空间矢量直接转矩控制(DSVM-DTC)技术,提出了实现异步电动机DSVM-DTC技术的新方法.新方法技术简单,改善了转矩和电流脉动性能,使稳态转矩误差最小,DSVM-DTC新方法中标准VSI拓扑的6个非零电压矢量可分成相等的等分,并根据转矩误差量将一个等分的矢量施加到电动机上,与传统DTC方法基本一致.完成的数字仿真和试验验证了这种新技术的有效性.     

基于空间矢量调制的感应电机直接转矩控制

介绍了一种基于空间矢量调制的感应电机直接转矩控制的新方法,即通过定子磁链偏差与转矩偏差计算出下一个控制周期内需要加在电机定子绕组上的电压,采用空间矢量调制方法得到逆变器的开关控制信号。它具有开关频率恒定,转矩和磁链波动小等特点。仿真结果验证了所述方法的有效性和正确性。     

脉宽调制逆变器—异步电动机系统电压,电流的计算机模拟

交—直—交电压型脉宽调制逆变器是牵引领域中很有发展前途的一种逆变器。本文对该种逆变器—异步电动机系统建立了一个通用的数学模型,它具有运算速度快、精度高及对计算机内存容量要求低的特点。从原则上来说可在系统的整个调频范围内,在微型计算机上对任何稳态工况时的逆变器输出电压、电机定、转子电流的基波及谐波分量进行分析,从而为该种系统的研制和改进提供了一个有力的工具。     

关于三相异步牵引电动机转差偏差的分析

因各轴上的动轮直径相对于公称值总有偏差,各轴动轮相对钢轨滑动情况不一,造成的转差偏差将会引起牵引电动机工作电流偏离额定值,严重时可能影响电源甚至整个机车的安全运行。从三相异步电动机“T”型等值电路入手,对转差偏差问题作了定量分析和公式推导,还对牵引电动机最大转矩倍数和额定转差点容差问题提出了作者的一些看法。     

具有恒定开关频率的感应电机无速度传感器直接转矩控制

介绍了一种具有恒定开关频率的新型直接转矩控制方法 ,通过定子磁链、定子电压与同步角速度之间的关系式实时计算下一个控制周期内需要加在电机定子绕组上的电压 ,实现了对感应电机的动态解耦控制 ,采用空间电压矢量调制的方法使逆变器开关器件处于恒定频率工作状态。在低速下较传统直接转矩控制方法具有更优的控制性能 ,在高速下与传统直接转矩控制方法同样具有响应快、性能不受电机参数影响等优点 ,并介绍了该方法的无速度传感器实现 ,仿真结果验证了本文所述方法是有效的     

基于转差频率的互馈试验台电机控制策略研究

针对互馈试验台,基于转差频率控制策略,研究了牵引电机侧速度的调节和负载模拟侧阻力矩的调节。进一步研究了二者之间存在的耦合关系并提出了解耦对策。最后通过研制的互馈试验台证明该控制方案可以精确调速,同时能够模拟机车各种工况下的负载,满足大功率试验系统的要求。     

基于Matlab的异步电机间接定子量仿真研究

分析了基于定手磁链定向的间接定子量控制原理,采用Matlab6.5/simulink软件,按实际控制系统建立异步电动机快速转矩控制系统的动态仿真模型,在全速域分析了基于定子磁场削弱的间接定子量控制系统的动、静态响应.仿真结果表明定子电流为正弦波,且谐波和转矩脉动小,并具有良好的稳、动态响应性能.     

基于电机定子电流分析的机车齿轮箱故障诊断

机车传动系统齿轮故障诊断对保障列车行车安全有重要意义,因此将牵引电机定子电流分析用于齿轮故障诊断。齿轮局部损伤引起齿轮系扭矩波动,扭矩的波动使驱动电机定子电流多个频率成分发生相位调制,在定子电流频谱中产生边频带,分析这些特殊频率成份就可以检测齿轮故障。齿轮早期故障产生的边频带幅值非常微弱,通常被电机结构引起的谐波成份和噪声掩盖。双树复小波变换保留了常规小波局部分析特性,又能有效抑制平移敏感性和频率混叠。提出了一种新的无传感器机车齿轮故障诊断方法,用双树复小波分析牵引电机定子电流,抑制噪声排除临近频率的干扰。30 t轴重货运机车正线运转实验证明,提出的方法能有效诊断机车齿轮故障。