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     

牵引电动机能耗的比较

铁路运营部门正尽力改善新干线和窄轨列车的运行能耗.列车传动系统最近大多采用感应电动机(IM),但预计永磁同步电动机(PMSM)用作牵引电动机,可以降低能耗,因为PMSM转子损耗比IM少.即使效率提高不多,也可明显节能,因为大量的能量消耗在列车运行中.文章通过数字仿真比较PMSM与IM的能耗,证实PMSM的能耗低.     

JD117型异步牵引电动机的工艺难点及对策

JD117型异步牵引电动机是为动力分散型交流传动电动车组设计的，电机研制过程中在机座的加工和线圈的制作等方面进行了许多的技术研究工作。同时，在异步牵引电动机转子制造的关键环节－导条与端环焊接方面，采用了先进的中频整体感应焊接技术。     

JD117型异步牵引电动机的工艺难点及对策

JD117型异步牵引电动机是为动力分散型交流传动电动车组设计的。电机研制过程中在机座的加工和线圈的制作等方面进行了许多的工艺技术研究工作。同时，在异步牵引电动机转子制造的关键环节——导条与端环焊接方面，采用了先进的中频整体感应焊接技术。     

牵引参数对内燃机车异步传动装置损耗的影响

对运行中直流牵引电动机和异步牵引电动机在内燃机车动力电路中工作时的损耗作了比较分析。指出:当牵引传动装置功率不高时,由于电流高次谐波分量带来的损耗,使异步牵引电动机的经济性不如直流牵引电动机。在单节功率为2200kW的内燃机车上使用异步牵引传动装置会降低其区段速度。     

转子绕线式电动机斩波调速系统的研制

介绍了一种转子绕线式电动机斩波调速系统的工作原理。这种调速系统采用计算机控制，可无触点地调节转子的电阻来实现转子绕线式电动机软启动及调速。     

直（脉）流牵引电动机转子质量分布不均的原因及工艺措施

以ＺＱＤＲ－４１０牵引电动机为例，介绍了转子质量分布不均的危害，造成转子质量分布不均的原因及在工艺上所采取的措施。     

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.     

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。     

通过改善逆变器电压波形提高驱动系统效率

目前,鼠笼式异步电动机通常被用作铁路驱动系统的牵引电动机。通常,这种电动机在高速范围由一种电压源单脉冲波逆变器驱动。但单脉冲波含有低次谐波分量,使电动机内产生附加损耗。因此,对3-脉冲波和5-脉冲波的优化波形进行了研究,以此替代单脉冲波,减少电动机的附加损耗。文章提出采用优化的3-脉冲和5-脉冲波最大限度地减少附加损耗,同时尽可能地提高基波分量。通过有限元分析验证了这种方法的有效性。试验结果表明,与采用单脉冲波相比,采用优化波形可使电动机效率提高约1%。     

基于新型复值小波变换的异步电机故障诊断方法

针对谐波小波所存在的时域特性差的缺点，提出了一种改进的具有良好时频域局部特性的谐波小波，并基于改进的谐波小波，给出了一种新型的异步电机转子断条故障特征检测方法，即利用复小波变换从笼型异步电机启动过程时的定子绕组电流中提取（1－2s）f故障特征分量。理论及仿真分析表明，提出的新型异步电机故障诊断方法比传统的检测方法灵敏度更高，提高了异步电机的故障识别率。     

基于三相异步感应电机数学模型的在线参数辨识技术研究

三相异步感应电机矢量控制的关键在于磁场定向,而影响磁场定向的重要因素之一是电机参数转子电阻。为解决矢量控制动态性能对转子电阻的依赖问题,对三相异步感应电机转子电阻在线辨识技术进行了研究。建立感应电机数学模型,根据电机模型的数学表达式,提出了转子电阻的在线辨识方法,根据电机模型的等效电路图,推导了迭代求解转子电阻的数学表达式,在迭代求解过程中,以电机变量空间矢量图中的转子电阻电压和电流的平行关系作为判定计算结束的标志,得以准确求解转子电阻值。试验结果表明,该方法可有效地在线辨识转子电阻,计算简单,辨识精度高,符合工程应用需要。     

感应电动机无速度传感器矢量控制在铁道机车车辆传动方面的应用

铁道机车车辆牵引领域中的转矩控制是利用脉冲发生器(PG)来检测牵引感应电动机的转子频率.从提高牵引系统可靠性、降低成本和维修费用以及减小感应电动机尺寸的观点出发,最好不使用PG.为此,一直在研究把无速度传感器控制方法应用于牵引感应电动机的控制,提出了应用无速度传感器的控制策略.文章叙述了铁道机车车辆牵引的新控制方法并出示一些研究试验的结果.     

单个逆变器驱动两台并联感应电机的无速度传感器矢量控制方法

介绍在单个逆变器驱动两台定子绕组并联的感应电机时,对各转子产生的转矩采取无速度传感器矢量控制的方法.该方法采用自适应转子磁通观测器取代磁通传感器,磁通观测器中增加转子速度自适应测定来取代速度传感器.试验结果表明,在每台感应电机不同的额定条件下,该方法是实用的.     

永磁同步牵引电动机的特殊性

在阐述永磁同步牵引电动机与异步牵引电动机工作原理的差异以及永磁材料稳定性基础上,从转子不产生损耗带来的优点、过载能力、极数的选择、环境适应性、控制方式、不可逆退磁以及磁场不可调节所带来的缺点等方面,分析永磁同步牵引电动机的特殊性,并提出设计上应采取的措施,为永磁同步牵引电动机的设计提供参考。     

高速列车机车车辆的牵引性能

在采用感应电动机作为牵引电动机时,牵引与电制动特性不仅取决于感应电动机的参数,还取决于逆变器的性能。由于逆变器无法将直流转换为一个理想的交流值,必须考虑谐波的产生以及类似问题。分析认为高速列车最显著的变化是彻底减小了运行阻力。500系新干线列车的运行阻力约是0系的一半。最新的新干线列车以300km·h-1速度运行,却比0系新干线列车甚至其他国家的高速列车耗能少。     

城轨交通牵引系统谐波电流引起的主变压器降容率分析

谐波电流会使变压器损耗增加,降低变压器的有效容量。本文分析城市轨道交通牵引供电系统中整流装置产生的谐波电流对主变压器造成的影响。在MATLAB-SIMULINK环境下建立12脉波和24脉波整流装置模型并得到其谐波电流数据,利用IEEE C57.110标准提供的谐波损耗因子计算谐波电流所引起的主变压器降容率。计算结果表明:谐波电流会引起不可忽视的主变压器降容率;与12脉波整流装置相比,24脉波整流对变压器降容率的影响明显较低;变压器的直流电阻损耗占负荷损耗比例越大,在相同谐波条件下额外增加的损耗越少。研究结果为轨道交通供电系统的负荷计算和主变压器容量选择提供了依据。     

感应电机转子磁链闭环鲁棒观测方法研究

为了使感应电机在其转速大幅度变化、转子和定子的电阻发生变化及外界干扰等因素影响下获得精确的转子磁链,实现调速系统的高性能以及机车牵引的稳定运行,笔者将感应电机的转速、转子电阻和定子电阻作为调速系统的时变参数,采用线性变参数多胞输出反馈控制器设计理论,提出一种新的转子磁链观测方法;利用现代鲁棒控制理论,通过求解一组线性矩阵不等式组,设计出转子磁链观测器;构建一个基于DSP的物理实验系统,验证了所设计观测器的有效性和先进性,表明系统具有鲁棒H∞性能和良好的动态特性.     

永磁同步电机转子分段斜极的分析研究

转子分段斜极能有效削弱齿谐波,改善永磁电机齿槽转矩和转矩波动。文章提出了转子分段斜极最佳斜极角度的计算方法;基于有限元分析,对一台样机在不同斜极分段数时的空载反电势、齿槽转矩及负载转矩进行了计算比较,得出了转子分段数的选择原则。试验结果验证了结论的正确性。     

交流传动机车主变压器谐波损耗分析

大功率电力电子器件的大量应用,使交流传动机车主变压器在谐波环境下运行.本文以ANSOFT软件为平台建立变压器仿真模型,计算谐波条件下主变压器的铜耗及变压器铁芯损耗功率,推导铁芯硅钢片的涡流损耗公式并分析硅钢片的涡流特性.所得结果表明:谐波的存在使交流传动机车主变压器的铜耗和铁芯损耗增大,且谐波电流产生的损耗比等量工频电流产生的损耗大.分析结果可为变压器的设计优化提供参考.