异步牵引电动机绝缘材料的现状与发展方向

介绍了逆变器输出的电压波形、逆变器PWM控制的开关频率电动机谐波电流的影响及国产异步牵引电动机的绝缘结构、耐电晕绝缘材料的现状及发展方向.     

三电平逆变器无拍频控制策略研究

在高速动车组牵引传动系统中,当单相脉冲整流器工作时,会在主牵引传动系统的中间直流电路产生2倍于电网频率的脉动电流分量,该脉动电流传递到逆变器输出端会在牵引电机上产生拍频现象,引起转矩脉动和牵引电机过热。本文提出:若逆变器处于同步脉冲调制阶段而输出电压可调,可采用无拍频控制策略,根据与直流侧电压变化成反比例的关系调节参考电压幅值,保证输出波形的正弦性;若逆变器处于单脉冲控制阶段,逆变器输出电压恒定而频率可调,则可采用无拍频控制策略,瞬时改变逆变器的频率。模型仿真以及对小功率异步牵引电机系统的实验表明,这些策略使拍频现象得到较好的抑制。     

逆变器无拍频控制策略研究

在大功率交流传动电力机车传动系统中,单相脉冲整流器工作时,会在中间直流侧产生2倍于电网频率的脉动分量,该脉动分量传递到逆变器输出侧会在电机上产生拍频现象,引起转矩脉动和电机过热.针对牵引逆变器的工作特征,提出了应用于同步脉冲调制阶段的无拍频控制算法,在逆变器输出电压可调阶段,根据和直流侧电压变化成反比例的关系调节参考电压幅值,保证输出波形的正弦性.通过计算机仿真和对小功率异步电机系统的试验表明拍频现象得到了较好的抑制.     

高速动车组无拍频控制方法研究

在高速动车组牵引传动系统中,由于单相供电制式的应用,会在单相脉冲整流器的直流输出环路上叠加一个2倍于电网频率的交流脉动电压分量。该脉动电压分量会使牵引电机产生拍频现象,从而导致牵引电机电流三相不平衡、转矩脉动增大等问题。针对这一现象,提出了一种基于频域分析的无拍频控制算法。该算法是在对拍频形成原理及输出电压谐波的理论分析基础上,通过在牵引逆变器输出频率上叠加一个映射直流电压脉动分量函数进行频率补偿,以消除低频谐波分量。结合矢量控制系统,完成了算法的仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该无拍频算法可有效抑制牵引电机拍频现象。     

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.     

第三代电力机车问世

采用最新三相交流传动技术的第三代(E120)干线电力机车于一九七九年六月出厂两台,一台(001号)送汉堡国际交通运输博览会展出,一台(002号)交西德联邦铁路。这是首批五台试验车的两台。该车用四象限调节器整直来自接触网的单相交流电,通过恒压的中间回路、脉冲逆变器向三相鼠笼式异步牵引电动机供电。中间回路有储能器整平双倍电网频率的脉动。脉冲逆变器产生电压和频率可调的三相交流电。机车持续功率为5600千瓦,能满足80～120     

基于三电平逆变器的异步电动机直接转矩控制新方法

在异步电动机数学模型和三电平空间矢量调制法的基础上,提出了一种基于三电平逆变器的异步电动机直接转矩控制新方法。新方法将砰-砰控制和开关矢量查表法相结合,通过最优固定合成矢量的选择,既有效地抑制了三电平直流侧中点电压不平衡、限制了输出电压变化率dvldt并降低了开关损耗,又使系统获得了良好的稳态和动态性能。理论分析和仿真结果证明了该控制方法的合理性和可行性。     

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。     

基于二阶广义积分器的拍频抑制算法研究

在轨道交通牵引系统中,由于使用单相整流器,逆变器的直流输入电压包含纹波分量,该分量频率是网侧电压频率的2倍,会导致牵引电机的转矩和电流产生脉动.为了减少脉动,提出一种基于二阶广义积分器的拍频抑制控制方法.首先,利用二阶广义积分器准确提取纹波分量;其次,注入相位补偿信息组成拍频抑制分量;最后,将拍频抑制分量叠加到磁链上,从而实现拍频抑制.对比了2种优化策略,根据脉动抑制效果实现了控制方法的最优化.通过仿真验证了纹波分量提取的准确性,抑制低频电流和转矩脉动的有效性.     

交流异步传动系统的输出策略

为构建传动系统输出动力图谱,从直流侧电压变化的角度论述并提出一种交流异步传动系统输出新策略,在电源的电压变化范围内,利用异步牵引电机的特有输出特性,使传动系统有较大功率输出,不仅满足负载的动力需求,同时兼顾逆变器的安全和系统运行可靠性需求。     

改善交流机车低速性能的SVPWM控制

交流电力机车三电平逆变器-异步电动机系统采用SVPWM控制时,在低速启动阶段,希望正多边形磁链轨迹尽可能接近圆形,使异步牵引电动机三相对称电压近似正弦,以使启动过程更加平稳.文章分析得出系统在低速、低电压工作区,以增加磁链正多边形边数,减小零电压矢量加入时间的电压空间矢量的合成方法,达到改善系统的低速性能的目的.     

轨道交通异步牵引电机低开关频率下定子磁链轨迹跟踪控制研究

功率器件的低开关频率导致轨道交通牵引系统在全速范围内不能实现圆形定子磁链轨迹控制。直接自控制(DSC)广泛应用于轨道交通牵引传动控制,其定子磁链轨迹为六边形或十八边形,但随着逆变器最大输出电压越来越接近电机额定电压,未能实现对转矩的有效控制,产生较大的电流冲击和转矩脉动,影响系统控制性能。为解决此问题,本文基于优化脉宽调制策略,以异步牵引电机为控制对象将定子磁链轨迹跟踪控制算法应用于高速区,与应用于中低速区的DSC控制算法进行无缝切换,实现全速范围内的平滑过渡。仿真及实验证明了所提算法的正确性和可行性。     

基于Buck-Boost变换方式的逆变器

提出了一种基于Buck-Boost变换方式的逆变器。它能实现输出电压高于输入侧直流电压,克服在传统桥式逆变器拓扑中输出电压低于输入侧直流电压而造成的直流电压利用率低的问题。通过改变一个周期内的占空比,以改变单个双向Buck-Boost变换器的输出电压。两个相位相差180°的双向Buck-Boost变换器的输出电压相减即可得到较为理想的单相正弦波;三个相位相互相差120°的双向Buck-Boost变换器可实现三相逆变。可采用SPWM控制功率管的关闭与导通,控制方式采用外环电压环内环电流环的双环控制。仿真结果验证了提出的正弦波逆变器的可行与有效。     

大功率变频交流异步牵引电动机研制成功

我国铁路行业首台完全拥有自主知识产权的大功率变频交流异步牵引电动机——JD116异步牵引电动机日前由株洲电力机车厂研制成功。该电动机具有体积小、重量轻、结构简单、性能可靠、维护方便、适合于VVVF电压型逆变器供电等特点，将主要为“蓝箭”号200 km ／ h交流传动电动车组动力车和株洲电力机车厂研制开发的新一代250 km ／ h以下交直交干线电力机车提供牵引电动机。 JD116异步牵引电动机为4极强迫通风三相鼠笼式，其主要技术参数如下：额定功率1 225 kW，额定电压2 105V，额定电流407．8 A，额定频率48．7 Hz，起动转矩 10 440 N*m，绝缘等级200级，质量2 141 kg。 该电动机采用无机壳全焊接复合结构的定子，有效地减轻了电动机重量，改善了定子散热条件和磁路的均匀性；特别设计的转子槽形和转子结构，适用于逆变器供电的多台电动机并联驱动、频繁起动与制动的工况；一端采用绝缘轴承，使轴电流为零，避免了轴承的电流腐蚀；轴承密封采用无接触式迷宫结构，保证了轴承的良好润滑。JD116异步牵引电动机以其优良的性能，将具有良好的市场发展前景。邓日江供稿     

提高大型逆变器输出电压的控制方法

日本研制的超导磁悬浮系统使用了带有地面电枢线圈的直线同步电动机(LSM).其功率变流器能根据列车速度和牵引力提供电压和频率可变的电源.因此为山梨磁悬浮试验线开发了脉宽调制(PWM)逆变器.另外,为了降低制造成本,开发了几种控制方法,在不改变逆变器电路配置的情况下能提高其输出电压.文章叙述了这些控制方法的特性及部分试验结果.     

基于电机振动的动车组牵引逆变器故障诊断研究

牵引逆变器的安全性和可靠性对高速动车组车辆的稳定运行至关重要,为了对逆变器工作状态进行识别,文章结合车辆系统动力学,提出了一种基于电机振动信号分析的故障诊断方法。将电机振动信号作为监测对象,通过检测逆变器故障时电流畸变引起电机异常振动的特征信号来进行判断。以CRH2型动车组牵引传动系统为例,建立了基于空间矢量脉宽调制策略下的三电平牵引逆变器电路仿真模型,对逆变器结构故障模式进行仿真。仿真结果表明,逆变器故障会显著影响交流侧输出电流谐波含量,尤其是5倍频、7倍频、11倍频、13倍频电流谐波;而这些谐波电流输入到牵引电机后转化为6P(1-s)倍频、12P(1-s)倍频的脉动转矩,并作用于电机,使得其输出振动中含有相应频率的谐波成分。通过对高速动车组实际运行过程中的牵引电机振动信号进行分析可发现,在正常情况下振动信号不明显含有此类谐波频率成分,而当逆变器存在故障时,则会导致在振动信号中该频率信号含量非常明显。因此,文章所提出的基于振动信号分析法能够有效地监测并诊断牵引逆变器工作状态,并具有一定的工程应用价值。     

直—交逆变器驱动的异步电动机系统的仿真分析

论述了一种电压型脉宽调制逆变器驱动的异步电动机系统的数字仿真分析方法。对逆变器和异步电动机建立了仿真模型,同时研究了这两个仿真模型的接口,提出了系统仿真运行的方法。运行结果与实验相符,证明了仿真分析程序的有效性和可靠性。这种方法可用于任何晶闸管逆变器驱动的异步电动机系统的仿真分析。     

内燃机车交流传动系统的分析

对异步牵引电动机的优越性、内燃机车交流传动系统相应能数的计算、逆变器的容积功率、同步主发电机和异步牵引电动机与逆变器最佳匹配的条件进行了分析。     

基于牵引逆变器频率控制的地铁车辆异步电机启动过热防控方法的研究

根据地铁车辆三相鼠笼式异步电动机启动过热而容易出现故障的情况,对电机的发热量进行计算,通过实验得出启动频率变化时电机温升随之变化的情况,得到通过控制牵引逆变器频率实现地铁车辆异步电机启动过热防控的方法。     

变频异步牵引电动机设计中的一些问题

随着大功率变流技术的迅速发展,由静止逆变器供电的交流变频调速系统正在被广泛采用。因为这种系统具有许多优点,例如:控制灵敏,调节精确,调速范国广,而作为系统的调节对象——三相鼠笼异步电动机,则具有更为优越的技术经济指标。目前,国内外许多方面的工作,都是致力于逆变器本身的研究,而对于调速异步电动机,基本上是采用通常工业用的产品,这无疑会