導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇交變電流，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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A. 最大值仍為[Um]，而頻率大于[f]

B. 最大值仍為[Um]，而頻率小于[f]

C. 最 大值大于[Um]，而頻率仍為[f]

D. 最大值小于[Um]，而頻率仍為[f]

2. 圖2甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲表示電壓按正弦規(guī)律變化. 下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 圖甲表示交變電流，圖乙表示直流電

B. 兩種電壓的有效值相等

C. 圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為[U=][311sin100πt V]

D. 圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為[10∶1]的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉?lái)的[110]

3. 圖3表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系. 若使這兩種電流分別通過兩個(gè)完全相同的電阻，則經(jīng)過1min的時(shí)間，兩電阻消耗的電功之比[W甲∶W乙]為（ ）

A. [1∶2] B. [1∶2]

C. [1∶3] D. [1∶6]

4. 我國(guó)南方遭遇特大雪災(zāi)時(shí)，輸電線表面結(jié)冰嚴(yán)重，導(dǎo)致線斷塔倒. 某學(xué)校實(shí)驗(yàn)興趣小組設(shè)計(jì)了利用輸電導(dǎo)線自身電阻發(fā)熱除冰的救災(zāi)方案，處理后的電路原理如圖4，輸電線路終端降壓變壓器用模擬負(fù)載[R0]代替，[RL]為輸電線電阻，并將電阻[RL]放入冰雪中，在變壓器原線圈兩端加上交變電流后即出現(xiàn)冰雪融化的現(xiàn)象. 為了研究最好除冰方案，下列模擬實(shí)驗(yàn)除給定操作外，其他條件不變，不考慮其可行性，你認(rèn)為其中最合理的是 （ ）

A. 將調(diào)壓變壓器滑動(dòng)觸頭[P]向上移動(dòng)一些

B. 將調(diào)壓變壓器滑動(dòng)觸頭[P]向下移動(dòng)一些，同時(shí)延長(zhǎng)通電時(shí)間

C. 通過計(jì)算，選擇適當(dāng)輸出電壓，并閉合[S]將模擬負(fù)載[R0]短時(shí)短路

D. 通過計(jì)算，選擇適當(dāng)輸出電壓，并將模擬負(fù)載[R0]的阻值增大一些

5. 正弦式電流經(jīng)過匝數(shù)比為[n1n2=101]的變壓器與電阻[R]、交流電壓表V、交流電流表A按圖5甲方式連接，[R=]10Ω. 圖5乙是[R]兩端電壓[U]隨時(shí)間變化的圖象，[Um=102V]，則下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 通過[R]的電流[iR]隨時(shí)間[t]變化的規(guī)律是[iR=2cos100πt A]

B. 電流表A的讀數(shù)為0.1A

C. 電流表A的讀數(shù)為[210A]

D. 電壓表的讀數(shù)為[Um=102V]

6. 如圖6，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為[1∶5]，原線圈兩端的交變電壓為[u=202sin100πt V]. 氖泡在兩端電壓達(dá)到100V時(shí)開始發(fā)光. 則（ ）

A. 開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100Hz

B. 開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100V

C. 開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大

D. 開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變

7. 圖7是霓虹燈的供電電路，電路中的變壓器可視為理想變壓器. 已知變壓器原線圈與副線圈的匝數(shù)比[n1n2=120]，加在原線圈上的電壓為[u1=]311sin100[πt]V，霓虹燈正常工作的電阻[R=]440kΩ，[I1、I2]表示原、副線圈中的電流. 下列判斷正確的是（ ）

A. 副線圈兩端電壓6220V，電流14.1mA

B. 副線圈兩端電壓4400V，電流10.0mA

C. [I1

D. [I1>I2]

8. 理想變壓器原線圈中輸入電壓[U1=]3300V，副線圈兩端電壓[U2]為220V，輸出端連有完全相同的兩個(gè)燈泡[L1]和[L2]，如圖8，繞過鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表V的示數(shù)[U=2V]. 求：

圖8

（1）原線圈[n1]的匝數(shù)；

（2）當(dāng)開關(guān)[S]斷開時(shí)，電流表[A2] 的示數(shù)[I2]=5A. 則電流表[A1] 的示數(shù)[I1]為多少；

（3）當(dāng)開關(guān)[S]閉合時(shí)，電流表[A`] 的示數(shù)[I1′]是多少.

9. 如圖9甲，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng). 已知線圈的匝數(shù)[n=]100匝，電阻[r=]1.0Ω，所圍成矩形的面積[S=]0.040m2，小燈泡的電阻[R=]9.0Ω，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按如圖9乙的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為[e=nBmS2πTcos（2πTt）]，其中[Bm]為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，[T]為磁場(chǎng)變化的周期. 不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：

圖9

（1）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；

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1.恒定電流的動(dòng)態(tài)分析

動(dòng)態(tài)分析也就是通過滑動(dòng)變阻器的滑片滑動(dòng)來(lái)改變電阻，或者是光敏電阻、熱敏電阻的電阻隨亮度和溫度的變化。這類題要是從改變的電阻入手，往往分析不出它自身的電流電壓的變化，所以要從不變的電阻來(lái)分析變化的電阻的電流以及電壓。

例1．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，不計(jì)電壓表和電流表內(nèi)阻對(duì)電路的影響，當(dāng)電鍵閉合后，兩小燈泡均能發(fā)光．在將滑動(dòng)變阻器的觸片逐漸向右滑動(dòng)的過程中，下列說(shuō)法正確的是

（）

A．小燈泡L1、L2均變暗

B．小燈泡L1變亮，小燈泡L2變暗

C．電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大

D．電流表A的讀數(shù)變大，電壓表V的讀數(shù)變小

解：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電阻變大，總電阻也變大，由閉合電路的歐姆定律可知，回路中電流I減小，所以電流表A的讀數(shù)變小，燈泡L2變暗。因?yàn)閮?nèi)電阻不變，所以先分析電源內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir減小，路端電壓U=E-U內(nèi)增大，電壓表V的讀數(shù)變大。再分析L2電阻不變，所以UL 2=IRL 2變小，所以滑動(dòng)變阻器兩端電壓U滑=U-UL 2升高，燈泡L1變亮。

故BC項(xiàng)正確。

2.交流電的動(dòng)態(tài)分析

其實(shí)交流電的動(dòng)態(tài)分析相對(duì)同等難度的直流電來(lái)說(shuō)某些方面還要比較簡(jiǎn)單一些，因?yàn)楦咧薪佑|的變壓器都是理想變壓器，不考慮自身的電能的消耗，所以相當(dāng)于沒有內(nèi)電阻。也是同樣的思路從不變的電阻入手。

例2．如圖，理想變壓器原線圈接正弦交流電，副線圈與理想電壓表、理想電流表、熱敏電阻Rt（阻值隨溫度的升高而減?。┘岸ㄖ惦娮鑂1組成閉合電路．則以下判斷正確的是（）

A．變壓器原線圈中交流電壓u的表達(dá)式u＝36 sin100πt（V）

B．Rt處溫度升高時(shí)，Rt消耗的功率變大

C．Rt處溫度升高時(shí)，變壓器的輸入功率變大

D．Rt處溫度升高時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)均變大

解：當(dāng)溫度升高時(shí)，Rt電阻減小，總電阻減小，總電流增大，所以電流表的示數(shù)增大。副線圈的電壓不變，因?yàn)殡娮鑂1電阻不變，所以R1的分壓UR 1=IR1變大，則電壓表的示數(shù)減小。這個(gè)題還涉及到輸入功率隨輸出功率的變化，以及交流電的瞬時(shí)表達(dá)式。

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一、采用同步對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示電感和電容對(duì)交變電流的影響

對(duì)于“電感對(duì)交變電流的影響”演示實(shí)驗(yàn)，筆者將原實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)成圖2所示電路，不僅操作方便而且增加了實(shí)驗(yàn)對(duì)比度。器材如下：A和B為2個(gè)完全相同的小燈泡(2.5V，3.8W)，R為滑動(dòng)變阻器(最大值50Ω)，S為雙刀雙擲開關(guān)，L為學(xué)生用原副線圈，用學(xué)生電源供電。實(shí)驗(yàn)過程：先接直流6V擋，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使B和A燈泡亮度相同。然后改接為交流6V擋，對(duì)比A和B燈泡的亮度，會(huì)發(fā)現(xiàn)A燈比B燈暗。以上現(xiàn)象可說(shuō)明線圈L對(duì)交流電除電阻阻礙外，又產(chǎn)生新的阻礙電流因素感抗。

將實(shí)驗(yàn)裝置中的線圈換成電容器，且將滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值放置為最小，便可用來(lái)對(duì)比演示“電容對(duì)交變電流的影響”，效果亦同樣十分明顯。使用該實(shí)驗(yàn)裝置還可以進(jìn)一步演示感抗與自感系數(shù)的關(guān)系、容抗與電容量的關(guān)系，具體方法和過程在這里不再贅述。

二、用信號(hào)發(fā)生器作為電源演示交流電頻率對(duì)感抗和容抗的影響

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交流電轉(zhuǎn)換成直流電通過整流器實(shí)現(xiàn)，直流電轉(zhuǎn)變成交流電通過逆變器完成。

整流原理：半導(dǎo)體PN結(jié)在正向偏置時(shí)電流很大，反向偏置時(shí)電流很小。整流二極管就是利用PN結(jié)的這種單向?qū)щ娞匦詫⒔涣麟娏髯優(yōu)橹绷鞯囊环NPN結(jié)二極管。通常把電流容量在1安以下的器件稱為整流二極管，1安以上的稱為整流器。常用的半導(dǎo)體整流器有硅整流器和硒整流器，產(chǎn)品規(guī)格很多，電壓從幾十伏到幾千伏，電流從幾安到幾千安。整流器廣泛用于各種形式的整流電源中。

逆變?cè)恚簩㈦娋W(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的12V直流輸出，而逆變器是將Adapter輸出的12V直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l的高壓交流電；兩個(gè)部分同樣都采用了用得比較多的脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)。其核心部分都是一個(gè)PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆變器則采用TL5001芯片。

（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）

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論文關(guān)鍵詞：變頻電源,變壓整流器,變壓器設(shè)計(jì)

0引言

變頻發(fā)電系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單可靠的特點(diǎn)，在新一代飛機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用，如B787，A380，C919飛機(jī)均采用了變頻發(fā)電系統(tǒng)。

飛機(jī)變壓整流器將主交流電源轉(zhuǎn)換成28V直流電源給直流用電設(shè)備供電。

1變壓整流器工作原理

本方案設(shè)計(jì)的12脈沖變壓整流器由一個(gè)變壓器，兩組三相整流橋等組成，其電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。它利用一個(gè)三相變壓器，其原邊繞組采用星形連接，副邊兩繞組分別采用星形和三角形聯(lián)接后分別接到兩個(gè)整流橋，兩組橋輸出端經(jīng)平衡電抗器并聯(lián)，引出電抗器的中心抽頭作為直流輸出的正端，整流橋的負(fù)端直接相聯(lián)后作為輸出負(fù)端接至直流負(fù)載。

4.3仿真結(jié)論

經(jīng)過仿真可知，設(shè)計(jì)的變壓整流器可滿足相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的要求，本設(shè)計(jì)方案可行。

5結(jié)論

本文以變頻交流發(fā)電系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一款變壓整流器，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的變壓整流器性能良好。驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性，為對(duì)飛機(jī)變壓整流器的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]李傳琦，盛義發(fā).電子電力技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)[M].北京：電子工業(yè)出版社.

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關(guān)鍵詞：變頻電機(jī)設(shè)計(jì)交流調(diào)速系統(tǒng)變頻器諧波

一、變頻器運(yùn)行時(shí)對(duì)變頻電機(jī)工作的影響

在變頻電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中，采用電力電子變壓變頻器作為供電電源，供電系統(tǒng)中電壓除基波外不可避免含有高次諧波分量，對(duì)外表現(xiàn)為非正弦性，諧波對(duì)電機(jī)的影響主要體現(xiàn)在磁路中的諧波磁勢(shì)和電路中的諧波電流上，不同振幅和頻率的電流和磁通諧波將引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。這些損耗都會(huì)使電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)降低。同時(shí)，這些損耗絕大部分轉(zhuǎn)變成熱能，引起電機(jī)附加發(fā)熱，導(dǎo)致變頻電機(jī)溫升的增加。如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%～20%。同時(shí)這些諧波磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子諧波電流合成又產(chǎn)生恒定的諧波電磁轉(zhuǎn)矩和振動(dòng)的諧波電磁轉(zhuǎn)矩，恒定諧波電磁轉(zhuǎn)矩的影響可以忽略，振動(dòng)諧波電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動(dòng)，從而造成電機(jī)轉(zhuǎn)速(主要是低速時(shí))的振蕩，甚至引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。諧波電流還增加了電機(jī)峰值電流，在一定的換流能力下，諧波電流降低了逆變器的負(fù)載能力。對(duì)于變頻電機(jī)，如何在設(shè)計(jì)過程中采取合理措施避免或減小應(yīng)用變頻器所帶來(lái)的影響，以求得系統(tǒng)最佳經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，是本文討論的重點(diǎn)。

二、變頻電機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

對(duì)于變頻電機(jī)，其設(shè)計(jì)必須與逆變器、機(jī)械傳動(dòng)裝置相匹配共同滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性，如何從調(diào)速系統(tǒng)的總體性能指標(biāo)出發(fā)，求得電機(jī)與逆變器的最佳配合，是變頻電機(jī)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)理論依據(jù)交流電機(jī)設(shè)計(jì)理論，供電電源的非正弦以及全調(diào)速頻域內(nèi)達(dá)到滿意的綜合品質(zhì)因數(shù)是變頻電機(jī)設(shè)計(jì)中需要著重注意的兩個(gè)問題，設(shè)計(jì)中參數(shù)的選取應(yīng)做特別的考慮。與傳統(tǒng)異步電機(jī)相比，一般變頻電機(jī)設(shè)計(jì)有如下一些特點(diǎn)：

1.用于變頻調(diào)速的異步電動(dòng)機(jī)要求其工作頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào)，所以設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)不能僅僅考慮某單一頻率下的運(yùn)行特性，而要求電機(jī)在較寬的頻率范圍內(nèi)工作時(shí)均有較好的運(yùn)行性能。如目前大多調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的工作頻率在5Hz~100Hz內(nèi)可調(diào)，設(shè)計(jì)時(shí)要全面考慮。

2.變頻電機(jī)在低速時(shí)降低供電頻率，可以把最大轉(zhuǎn)矩調(diào)到起動(dòng)點(diǎn)，獲得很好的起動(dòng)特性，因而在設(shè)計(jì)變頻電機(jī)時(shí)不需要對(duì)起動(dòng)性能作特別的考慮，轉(zhuǎn)子槽不必設(shè)計(jì)為深槽，從而可以重點(diǎn)進(jìn)行其它方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.變頻電機(jī)通過調(diào)節(jié)電壓和頻率，在每一個(gè)運(yùn)行點(diǎn)都可以有多種運(yùn)行方式，對(duì)應(yīng)多種不同的轉(zhuǎn)差頻率，因而總能找到最佳的轉(zhuǎn)差頻率，使電機(jī)的效率或功率因數(shù)在很寬的調(diào)速范圍內(nèi)都很高。因而，變頻電機(jī)的功率因數(shù)和效率可以設(shè)計(jì)得更高，功率密度得以進(jìn)一步提高?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)表明：在額定工作點(diǎn)，逆變器供電下的異步電機(jī)效率比普通電機(jī)高2%~3%，功率因數(shù)高10%~20%。

4.變頻電機(jī)采用變頻裝置供電，輸入電流中含有較多的高次諧波，產(chǎn)生電機(jī)局部放電和空間電荷，增大了介質(zhì)損耗發(fā)熱和電磁振動(dòng)力，加速了絕緣材料的老化，所以應(yīng)加強(qiáng)電機(jī)絕緣和提高整體機(jī)械強(qiáng)度，變頻電機(jī)的絕緣強(qiáng)度一般要達(dá)到F級(jí)以上。

5.變頻供電時(shí)產(chǎn)生的軸電壓和軸電流會(huì)使電機(jī)軸承失效，縮短軸承使用壽命，必須在設(shè)計(jì)上要加以考慮。對(duì)較小的軸電流，可以適當(dāng)增大電機(jī)氣隙和選用專用脂；另外，增加軸承的電氣絕緣或者將電機(jī)軸通過電刷接地，可以有效解決軸承損壞問題；對(duì)過高軸電壓，應(yīng)設(shè)法隔斷軸電流的回路，如采用陶瓷滾子軸承或?qū)崿F(xiàn)軸承室絕緣。同時(shí)，在逆變器輸出端增加濾波環(huán)節(jié)，降低脈沖電壓dU/dt也是一種有效的方法。

三、電磁設(shè)計(jì)

在普通異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上，為進(jìn)一步提高變頻調(diào)速電機(jī)的性能，對(duì)變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)也要進(jìn)行更加細(xì)致的考慮。滿足高性能要求時(shí)的變頻電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的變化與設(shè)計(jì)目標(biāo)之間的關(guān)系。在設(shè)計(jì)參數(shù)和性能要求之間還必須折衷選擇。電磁設(shè)計(jì)時(shí)不能僅限于計(jì)算某一個(gè)工作狀態(tài)，電磁參數(shù)的選取應(yīng)使每個(gè)頻率點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩參數(shù)滿足額定參數(shù)要求，最大發(fā)熱因數(shù)滿足溫升限值，最高磁參數(shù)滿足材料性能要求，最高頻率點(diǎn)滿足轉(zhuǎn)矩倍數(shù)要求，額定點(diǎn)效率、功率因數(shù)滿足額定要求。由于諧波磁勢(shì)是由諧波電流產(chǎn)生的，為減小變頻器輸出諧波對(duì)異步電動(dòng)機(jī)工作的影響，總之是限制諧波電流在一定范圍內(nèi)。

四、絕緣設(shè)計(jì)

電機(jī)運(yùn)行于逆變電源供電環(huán)境，其絕緣系統(tǒng)比正弦電壓和電流供電時(shí)承受更高的介電強(qiáng)度。與正弦電壓相比，變頻電機(jī)繞組線圈上的電應(yīng)力有兩個(gè)不同點(diǎn)：一是電壓在線圈上分布不均勻，在電機(jī)定子繞組的首端幾匝上承擔(dān)了約80%過電壓幅值，繞組首匝處承受的匝間電壓超過平均匝間電壓10倍以上。這是變頻電機(jī)通常發(fā)生繞組局部絕緣擊穿，特別是繞組首匝附近的匝間絕緣擊穿的原因。二是電壓(形狀、極性、電壓幅值)在匝間絕緣上的性質(zhì)有很大的差異，因此產(chǎn)生了過早的老化或破壞。變頻電機(jī)絕緣損壞是局部放電、介質(zhì)損耗發(fā)熱、空間電荷感應(yīng)、電磁激振和機(jī)械振動(dòng)等多種因素共同作用的結(jié)果。變頻電機(jī)從絕緣方面看應(yīng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)良好的耐沖擊電壓性能；(2)良好的耐局部放電性能；(3)良好的耐熱、

耐老化性能。

五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要也是考慮非正弦電源特性對(duì)變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般應(yīng)注意以下問題：

1.普通電機(jī)采用變頻器供電時(shí)，會(huì)使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的振動(dòng)和噪聲變得更加復(fù)雜。在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮電動(dòng)機(jī)構(gòu)件及整體的剛度，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

2.電機(jī)冷卻方式：變頻電機(jī)一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使其在低速時(shí)保持足夠的散熱風(fēng)量。

3.對(duì)恒功率變頻電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000r/min時(shí)，應(yīng)采用耐高溫的特殊脂，以補(bǔ)償軸承的溫度升高。

4.變頻電機(jī)承受較大的沖擊和脈振，電機(jī)在組裝后軸承要留有一定軸向竄動(dòng)量和徑向間隙，即選用較大游隙的軸承。

5.對(duì)于最大轉(zhuǎn)速較高的變頻電機(jī)，可在端環(huán)外側(cè)增加非磁性護(hù)環(huán)，以增加強(qiáng)度和剛度。

6.為配合變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制和提高控制精度，在電機(jī)內(nèi)部應(yīng)考慮裝設(shè)非接觸式轉(zhuǎn)速檢測(cè)器，一般選用增量型光電編碼器。

7.調(diào)速系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)裝置加速度有較高要求時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)較小，應(yīng)設(shè)計(jì)成長(zhǎng)徑比較大的結(jié)構(gòu)。

六、結(jié)論

與普通異步電動(dòng)機(jī)不同，變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電，其運(yùn)行性能與電機(jī)本體和調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都密切相關(guān)。這一方面使變頻調(diào)速電機(jī)的設(shè)計(jì)要同時(shí)兼顧電機(jī)本體和調(diào)速系統(tǒng)；另一方面也使得變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)變得靈活，但同時(shí)也增加了高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。只有結(jié)合變頻器和一定的控制策略，從整體上進(jìn)行電機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，才能獲得最理想的運(yùn)行性能。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳伯時(shí)，陳敏遜.交流調(diào)速系統(tǒng)(第2版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

篇7

關(guān)鍵詞：變電站、站用電系統(tǒng)、一體化、整合方案

Researching of Substation AC ＆ DC Power Integration System

Abstract: This paper analyzes the status and problems in station power supplies for conventional substation, base on which the information circulation, low degree of automation, reliability problems exist, poor economy, ioperational inconvenience, life cycle cost increase. This paper provides an integrated scheme for substation AC＆DC power supplies, namely through the network communications, integrated monitoring, system linkage scheme, effective Integrated station AC power supply system, DC power supply sytem and uninterrupted power supply system, The whole station power supplies is managed by integrated monitoring to implement the linkage of auxiliary system.

Key words: Substation; station power system; Integration; Integration programme

中圖分類號(hào):TM411+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

0 概述

常規(guī)變電站配有三套獨(dú)立的電源系統(tǒng)，直流操作電源(DC)、交流不間斷電源(UPS)和站用電交流電源(AC)。直流操作電源為控制、信號(hào)、保護(hù)、自動(dòng)裝置以及某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)等供電。交流不間斷電源(UPS)為綜自系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)、繼電保護(hù)裝置內(nèi)重要負(fù)荷等供電，站用電交流電源除為站內(nèi)照明、空調(diào)、主變冷卻、消防等設(shè)備供電外，還為直流充電設(shè)備、站內(nèi)通信裝置、監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)控保護(hù)屏柜等提供二次交流電源。

1 各自獨(dú)立式電源系統(tǒng)存在問題

2.1 信息流通不暢，自動(dòng)化程度低

傳統(tǒng)站用電源難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化管理，信息不能共享，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電源設(shè)備的狀態(tài)檢修。變電站交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)均由不同的中標(biāo)廠家提供，各廠家設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)均采用不同的通訊規(guī)約，并且通訊規(guī)約一般不兼容。難以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理，其自動(dòng)化程度較低。

2.2可靠患

由于站用電源信息不能網(wǎng)絡(luò)共享，針對(duì)故障或告警信息不具備進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)平臺(tái)，不同專業(yè)的巡檢人員分別管理各自電源子系統(tǒng)，難以進(jìn)行系統(tǒng)分析判斷、及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。對(duì)于涉及需站用電源各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)才能解決的問題難以統(tǒng)一處理。

2.3經(jīng)濟(jì)性差

由不同供貨廠家分別設(shè)計(jì)的各個(gè)電源子系統(tǒng)，資源不能綜合考慮，造成了部分設(shè)備的重復(fù)配置，一次性投資顯著增加。如直流電源、UPS不間斷電源分別配置獨(dú)立的蓄電池，浪費(fèi)嚴(yán)重；交流系統(tǒng)配置電源自動(dòng)切換設(shè)備，直流電源充電模塊前又重復(fù)配置交流電源自動(dòng)投切裝置，既浪費(fèi)又使設(shè)備之間難于協(xié)調(diào)運(yùn)行。

2 交直流一體化電源的優(yōu)點(diǎn)

交直流一體化電源系統(tǒng)并不是對(duì)交流、直流電源系統(tǒng)的簡(jiǎn)單混裝，具有鮮明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

3.1 網(wǎng)絡(luò)智能化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)信息共享

通過一體化監(jiān)控器對(duì)站用交流電源、直流電源、逆變電源進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，建立統(tǒng)一的信息共享平臺(tái)，解決了以往由不同供應(yīng)商提供的各獨(dú)立電源通信規(guī)約不兼容等問題，提高了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、智能化程度。

3.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

取消直流充電模塊前的交流自動(dòng)切換回路；取消原直流系統(tǒng)對(duì)交流部分的數(shù)據(jù)采集(配電監(jiān)控)；統(tǒng)一進(jìn)行波形優(yōu)化處理，針對(duì)逆變電源反灌電流影響充電模塊均流進(jìn)行抑制等；統(tǒng)一進(jìn)行防雷配置。根據(jù)交流進(jìn)線運(yùn)行方式，自動(dòng)調(diào)整直流運(yùn)行，達(dá)到最佳方式運(yùn)行。

3.3 設(shè)備資產(chǎn)優(yōu)化

取消UPS系統(tǒng)的蓄電池，將逆變器直接掛于直流母線。避免了UPS蓄電池維護(hù)不精細(xì)、損壞不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題。

3.4 利于深層次開發(fā)，使站用電源的狀態(tài)檢修成為可能

統(tǒng)一的信息共享平臺(tái)，可以提高一體化站用電源綜合自動(dòng)化應(yīng)用水平，減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，使檢修人員現(xiàn)場(chǎng)定期試驗(yàn)和測(cè)量工作量減輕到最小，提高了工作效率。能夠充分利用已有的狀態(tài)信息，通過多方位、多角度的分析，最大限度地把握設(shè)備的狀態(tài)，依此制定合理的檢修維護(hù)策略，為提高設(shè)備運(yùn)行可靠性提供了保障。

3交直流一體化電源實(shí)現(xiàn)方案

4.1 直流電源、UPS電源整合原理

直流電源、UPS電源整合方案取消UPS系統(tǒng)的蓄電池，統(tǒng)一由整合系統(tǒng)，提供直流負(fù)荷供電電源、逆變器或交流不間斷電源UPS的直流供電。整合后的系統(tǒng)主要由直流操作電源、電力專用UPS或逆變、集中監(jiān)控等部分組成，UPS系統(tǒng)與直流電源共用蓄電池組。

4.2 一體化電源整合方案

將站用交流電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)全面整合，通過一體化監(jiān)控模塊將站用電源各子系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)站用電源信息共享，通過開關(guān)智能模塊化，集中功能分散化，實(shí)現(xiàn)站用電源整體模塊外無(wú)二次接線，上行下達(dá)信息數(shù)字化傳輸，站用電源信息共享平臺(tái)能通過光纖媒介、IEC61850規(guī)約與外界進(jìn)行信息互換。該方案取消各專業(yè)相互重復(fù)配置的功能部分，將電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整合，由一個(gè)設(shè)備廠家進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一生產(chǎn)、統(tǒng)一調(diào)試和統(tǒng)一服務(wù)。

一體化電源的一體化監(jiān)控與各子模塊間管理關(guān)系如下：

圖1交直流一體化電源監(jiān)控系統(tǒng)圖

一體化電源的系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

圖2交直流一體化電源系統(tǒng)圖

4.3一體化電源已解決的技術(shù)問題

直流操作電源系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，所以交流側(cè)的UPS裝置的交流輸入、輸出與直流側(cè)必須采取措施進(jìn)行隔離，如采用隔離變，可避免交流側(cè)的運(yùn)行及故障影響直流操作電源系統(tǒng)側(cè)的絕緣降低，造成直流系統(tǒng)接地等異常。反之，直流系統(tǒng)接地（絕緣降低），也不影響交流系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4 結(jié)論

本文就變電站工程中的交直流電源一體化系統(tǒng)作了探討和研究，形成結(jié)論如下：

1）各自獨(dú)立式電源存在信息流通不暢，自動(dòng)化程度低，經(jīng)濟(jì)性差，運(yùn)行不便，全壽命周期成本增加等缺點(diǎn)。

2）交直流電源一體化系統(tǒng)將站用交流電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)全面整合，有以下優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)智能化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)信息共享、設(shè)備資產(chǎn)優(yōu)化利于深層次開發(fā)、使站用電源的狀態(tài)檢修成為可能。

作者：劉磊（1981-），男，漢族，工程師，廣州電力設(shè)計(jì)院，從電設(shè)計(jì)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 電力用直流和交流一體化不間斷電源設(shè)備;中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);2008.

[2] 吳鳳婷;;變電站站用交直流一體化電源的解決方案[J];南方電網(wǎng)技術(shù);2011年03期.

篇8

關(guān)鍵詞：無(wú)速度傳感器控制；轉(zhuǎn)矩響應(yīng)；直接轉(zhuǎn)矩控制；矢量控制

前言

在市場(chǎng)容量逐漸提升的過程中，國(guó)際范圍中各種產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。在產(chǎn)品技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的過程中，直接轉(zhuǎn)矩控制成為了競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。在全面展示和挖掘DTC控制前提下，被廣泛宣傳的DTC技術(shù)特點(diǎn)就是其轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度高于VC，速度在1到3ms之間，所以能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)速度傳感器的調(diào)速控制，在速度為零時(shí)，達(dá)到滿負(fù)荷輸出的狀態(tài)。

1 對(duì)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)的分析

通過使用DTC直接轉(zhuǎn)矩控制下的交流調(diào)速系統(tǒng)，相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度要明顯高于矢量控制。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩階躍響應(yīng)大概在1ms左右。矢量控制系統(tǒng)中，相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩階躍響應(yīng)在6到7ms之間。對(duì)于DTC的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)為什么比矢量控制更快，一般硭擔(dān)對(duì)于DTC這種控制系統(tǒng)，實(shí)際的定子轉(zhuǎn)矩都是由相應(yīng)的電機(jī)電壓以及實(shí)際電流來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，為了達(dá)到相應(yīng)變頻器PWM控制的要求，使用了砰-砰控制的模式，在這種系統(tǒng)中，并沒有包含相應(yīng)的電流控制環(huán)路，因此相關(guān)人員對(duì)于控制系統(tǒng)的關(guān)注，不能放在電壓上，而需要放在電流方面，把實(shí)際的交流電流依據(jù)磁場(chǎng)的相應(yīng)坐標(biāo)軸，劃分成轉(zhuǎn)矩分量以及相應(yīng)的磁場(chǎng)分量，給予針對(duì)性的控制。要把關(guān)注點(diǎn)放到控制電流上，對(duì)于交流電機(jī)，如果想要加快轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，如果不改變磁鏈就需要，加快電流的變化，這就需要電壓產(chǎn)生快速的變化。對(duì)于矢量控制系統(tǒng)來(lái)世，有電流調(diào)節(jié)器來(lái)控制輸出電壓，所以對(duì)于電流的調(diào)節(jié)會(huì)產(chǎn)生一定的滯后。但是，當(dāng)前的適量控制系統(tǒng)中，可以通過調(diào)節(jié)和控制電流以及前饋電壓來(lái)產(chǎn)生輸出電壓，通過前饋電壓控制可以提升動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，而且可以通過精確計(jì)算模型來(lái)控制電壓輸出，不會(huì)產(chǎn)生過沖現(xiàn)象，而且電流處于受控范圍中。DTC因?yàn)槿狈﹄娏骺刂骗h(huán)路，所以電壓能夠產(chǎn)生過沖現(xiàn)象，所以電機(jī)的加速電流比較高，自然而然就能獲得較快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)以及電流響應(yīng)。

DTC變頻器實(shí)際上具有極強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，這是無(wú)可爭(zhēng)議的。我國(guó)著名的清華大學(xué)對(duì)電機(jī)的實(shí)際實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果也肯定的證實(shí)了相應(yīng)的結(jié)論。如果真的對(duì)于轉(zhuǎn)矩響應(yīng)的要求非常之高，比如交流伺服傳動(dòng)的情況或者機(jī)車牽引的情況，就可以應(yīng)用DTC技術(shù)。如果相應(yīng)的場(chǎng)合對(duì)于轉(zhuǎn)矩響應(yīng)只有比較低的要求，尤其是具有齒輪連接的傳動(dòng)情況，如果轉(zhuǎn)矩響應(yīng)太快，不僅無(wú)法帶來(lái)好處，還會(huì)產(chǎn)生負(fù)面效果。

2 變頻器的穩(wěn)態(tài)特征分析

DTC變頻器使用的是砰-砰控制，所以能夠獲得良好的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，但是因?yàn)檫@種變頻器的開關(guān)頻率并不確定，所以會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)的變化，通過分析可以得出DTC變頻器的幾個(gè)主要問題：第一，如果電子電力元器件情況相同，變頻器只有略小的輸出容量。第二，變頻器的效率相對(duì)較低。第三，變頻器的輸出電壓相對(duì)較低。第四，變頻器的電流諧波以及電壓較大。第五，客觀的分析，DTC的變頻器相比于矢量控制有著較大的區(qū)別，也就是難以在已經(jīng)確定了開關(guān)頻率的前提下，應(yīng)用消除諧波的PWM控制。

所以客觀地說(shuō)，和VC這種形式相比較，DTC控制變頻器的實(shí)際穩(wěn)態(tài)指標(biāo)十分的差，因此，如果相應(yīng)的通用變頻器對(duì)于良好的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)沒有一定的要求，簡(jiǎn)單舉幾個(gè)例子：風(fēng)機(jī)的節(jié)能傳動(dòng)情況、水泵的節(jié)能傳動(dòng)情況以及工業(yè)上的機(jī)械傳動(dòng)情況，對(duì)于這些實(shí)際情況來(lái)講，實(shí)際的效率、容量利用率以及實(shí)際的變頻器諧波都是極為重要的。VC這種模式應(yīng)用意義比較高，優(yōu)勢(shì)十分明顯。

對(duì)于那些大中型的傳動(dòng)設(shè)備，如果相關(guān)人員選用了IGCT元件的高壓三電平變頻器，那么必然的需要關(guān)注變頻器的實(shí)際效率以及具體容量指標(biāo)。本文在表1中，就列出了使用VC或者DTC這兩種控制模式的實(shí)際IGCT高壓三電平變頻器技術(shù)的真實(shí)數(shù)據(jù)。

3 無(wú)速度傳感器的控制

在個(gè)別的產(chǎn)品銷售宣傳中，宣稱DTC技術(shù)的特點(diǎn)是，無(wú)速度傳感器控制DTC變頻器，在零速狀態(tài)達(dá)到滿負(fù)荷輸出，這種說(shuō)法是不正確的。VC和DTC采用相同的交流電機(jī)設(shè)計(jì)模型，但是DTC并沒有無(wú)速度傳感器控制得相關(guān)專利技術(shù)內(nèi)容。對(duì)于無(wú)速度傳感器控制來(lái)說(shuō)，屬于VC控制以及DTC控制中的相同研究題目?jī)?nèi)容。比如，魯爾大學(xué)的相關(guān)教授就曾在我國(guó)講學(xué)中強(qiáng)調(diào)，DTC變頻器并不具備較好的低速控制性能，所以為了改進(jìn)這種變頻器的低速性能，需要使用ISR這種間接的控制方式，這種控制方法的原理是使用電流和電壓依靠電機(jī)模型來(lái)得出了轉(zhuǎn)子磁鏈，并且使用轉(zhuǎn)子磁鏈控制實(shí)現(xiàn)對(duì)于DTC低速性能的補(bǔ)償。對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在低速時(shí)使用ISR，速度提升之后才進(jìn)入到DTC狀態(tài)，所以說(shuō)，是利用VC來(lái)實(shí)現(xiàn)DTC的低速控制的。

對(duì)于無(wú)速度傳感器來(lái)說(shuō)，屬于交流電機(jī)調(diào)速控制研究中的重要內(nèi)容，也屬于我國(guó)相關(guān)學(xué)術(shù)界以及變頻器生產(chǎn)制造中的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。我國(guó)各個(gè)高校投入了許多的研究精力，并且發(fā)表了較多的論文，但是我國(guó)對(duì)于無(wú)速度傳感器的實(shí)踐應(yīng)用和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的水平相差較大。我國(guó)的許多變頻器的水平都是在V/F控制階段，但是國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)把無(wú)速度傳感器控制做成了量產(chǎn)的產(chǎn)品。日本電器學(xué)會(huì)在2000年曾經(jīng)調(diào)查了各個(gè)大型的電氣企業(yè)的通用變頻器所使用的無(wú)速度傳感器。相關(guān)的無(wú)速度傳感器控制系統(tǒng)主要分成四種形式：第一，角速度計(jì)算方式。第二，MRAS模型參考自適應(yīng)法。第三，感應(yīng)電勢(shì)計(jì)算法。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在討論VC技術(shù)以及DTC技術(shù)的過程中，需要充分排除市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的商業(yè)因素，并且認(rèn)清相關(guān)技術(shù)的真實(shí)面目，加強(qiáng)對(duì)于VC以及DTC的實(shí)踐和理論探究，在對(duì)比VC以及DTC技術(shù)的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)過程中，不僅需要明確適用的場(chǎng)合，還需要明確VC技術(shù)以及DTC技術(shù)探索中的問題，努力發(fā)展我國(guó)自主研發(fā)的交流電機(jī)調(diào)速控制技術(shù)，為后續(xù)的交流調(diào)速技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)；這更為工礦企業(yè)特別是發(fā)電廠優(yōu)化變頻器選型改造提供了有益借鑒。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞：兩相交流電機(jī)；變頻控制；改進(jìn)

隨著高性能變頻調(diào)速技術(shù)在感應(yīng)電機(jī)中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，使得感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速性能有了很大的提高，高性能調(diào)速技術(shù)因此在兩相電機(jī)中的進(jìn)步也越來(lái)越快。兩相交流電機(jī)即將單相電機(jī)的運(yùn)行繞組、起動(dòng)繞組改為對(duì)稱的兩繞組和同時(shí)參與運(yùn)行。相對(duì)于單相電機(jī)，兩相交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩效率、能量密度方面都有了較大提高，調(diào)速性能也較好。傳統(tǒng)的單相電機(jī)，由于運(yùn)行電容的影響，在非額定情況下，其調(diào)速性能受到很大的影響，所以去除電容，將單相異步電機(jī)變?yōu)閮上喈惒诫姍C(jī)，并使它與電力電子技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行變頻調(diào)速技術(shù)的研究是當(dāng)今的主流。本文從兩相交流電機(jī)的特點(diǎn)與矢量控制入手，對(duì)兩相交流電機(jī)在SVPWM的實(shí)現(xiàn)方法作了介紹與討論，研究了兩相交流電機(jī)的控制策略，討論了兩相交流電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)與發(fā)展方向。

一、兩相交流電機(jī)的特點(diǎn)

兩相交流電機(jī)的副繞組上去掉了電容或電抗器，使得電機(jī)的兩相繞組對(duì)稱并且同時(shí)參與起動(dòng)和運(yùn)行工作。在運(yùn)用矢量控制時(shí)，由于兩相繞組對(duì)稱，能夠使電機(jī)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。單相電機(jī)的副繞組上帶有分相電容，在等效電機(jī)模型中仍然帶有分相電容，而分相電容的參數(shù)與電機(jī)的轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，因此在調(diào)速時(shí)單相電機(jī)的運(yùn)行性能會(huì)受到很大的影響。單相電機(jī)的副繞組只參與起動(dòng)而不參與運(yùn)行工作。單相電機(jī)的兩相繞組阻數(shù)不同，因此等效后的單相電機(jī)都有不對(duì)稱性，所以電機(jī)產(chǎn)生的磁場(chǎng)為橢圓形。在運(yùn)用矢量控制時(shí)，兩相電機(jī)與單相電機(jī)相比減少了對(duì)稱變換這一步驟，實(shí)現(xiàn)起來(lái)更方便。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外單相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的研究，是將單相電機(jī)看作兩相電機(jī)模型來(lái)進(jìn)行研究。在兩相電機(jī)的模型中，單相電機(jī)的主繞組和副繞組的工作方式與原來(lái)有較大的區(qū)別：副繞組不僅僅承擔(dān)電機(jī)起動(dòng)作用，而將參與到電機(jī)的整個(gè)運(yùn)行過程中；副繞組不再需要串電抗器或者電容器，而是采用變頻器給兩相電機(jī)的兩個(gè)繞組分別供電，獲得較小的起動(dòng)電流、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較好的運(yùn)行性能，電機(jī)工作在變頻調(diào)速狀態(tài)下。從國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀來(lái)看，變頻調(diào)速技術(shù)是兩相電機(jī)調(diào)速控制的主要發(fā)展方向。

二、兩相交流電機(jī)矢量控制

交流電機(jī)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性的龐大系統(tǒng)。矢量控制主要是以轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制的成功運(yùn)用使得交流異步電機(jī)變頻調(diào)速性能發(fā)揮出來(lái)，甚至超過直流電機(jī)的調(diào)速性能。使交流異步電機(jī)變頻調(diào)速在電機(jī)的調(diào)速領(lǐng)域里占有越來(lái)越重要的地位。兩相交流電機(jī)矢量控制原理為：將兩相交流電機(jī)的兩相定子交流電，經(jīng)坐標(biāo)變換后，分解為勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量，通過對(duì)兩者的直接控制，求得類似與直流電機(jī)的控制量再經(jīng)坐標(biāo)反變換，求得交流電機(jī)控制量，通過設(shè)定控制量實(shí)現(xiàn)兩相交流電機(jī)的變頻調(diào)速控制。

矢量控制可分為轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制、定子磁場(chǎng)定向矢量控制和氣隙磁場(chǎng)定向矢量控制三種類型，其中定子磁場(chǎng)定向矢量控制與氣隙磁場(chǎng)定向矢量控制不能實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)矩電流之間的解耦，無(wú)法實(shí)現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)矩控制，因此系統(tǒng)選用以轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制。矢量控制要以以下三點(diǎn)為原則：一是忽略兩相交流電機(jī)的磁路飽和，可以認(rèn)為各相繞組的互感與自感都為線性。二是忽略鐵心的損耗。三是不考慮溫度和頻率的變化對(duì)兩相交流電機(jī)相關(guān)參數(shù)的影響。

三、兩相交流電機(jī)的空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）控制策略的實(shí)現(xiàn)

空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）技術(shù)是從電機(jī)的角度出發(fā)，其目的在于使電機(jī)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)]，是根據(jù)逆變器空間電壓矢量的變換來(lái)控制逆變器的一種控制方法。最早是由日本學(xué)者提出的，目前已成功運(yùn)用于三相交流電機(jī)的控制當(dāng)中。是通過正弦電源供電使得交流電機(jī)產(chǎn)生理想的圓形磁鏈為目的。根據(jù)要求決定逆變器中開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，為使電機(jī)的實(shí)際的磁鏈能盡可能逼近理想的圓形軌跡，進(jìn)而產(chǎn)生PWM波形。SVPWM的特點(diǎn)是直流電壓利用率高，并且開關(guān)次數(shù)少，減少了開關(guān)損耗，進(jìn)而減小了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流電壓的諧波信號(hào)，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。在電壓矢量合成時(shí)，給定電壓矢量是由其所在扇區(qū)的兩個(gè)相鄰基本電壓矢量合成，因此要計(jì)算作用在這兩個(gè)基本電壓上的時(shí)間。在確定基本電壓作用時(shí)間后，需要合理安排基本電壓空間矢量的作用順序。其順序的安排一般需要遵循盡可能減少開關(guān)管的關(guān)次數(shù)和相鄰電壓矢量的切換只能有一個(gè)橋臂的開關(guān)管動(dòng)作兩個(gè)原則。

四、磁場(chǎng)定向與解耦

在兩相交流電機(jī)的矢量控制中Park變換與Park反變換是必不可少的。Park變換的定義是在dq坐標(biāo)系下使d軸與轉(zhuǎn)子磁鏈重合，讓q軸超前d軸90度的電角度，并且使坐標(biāo)系在空間以同步角速度旋轉(zhuǎn)。這種坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)了將兩相靜止坐標(biāo)系向兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。定子電流的勵(lì)磁分量用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁鏈與轉(zhuǎn)矩分量無(wú)關(guān)。定子電流的勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量是解耦的。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁鏈保持不變時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩分量成比例，因此可以分別控制勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈。

五、兩相交流電機(jī)的變頻控制的發(fā)展趨勢(shì)

到目前為止，電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)研究主要集中在三相交流電機(jī)上，對(duì)于單相電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的研究較少，尤其是對(duì)兩相交流電機(jī)的研究。目前對(duì)單相電機(jī)變頻調(diào)速的研究，是將單相電機(jī)去掉副繞組上的電容器而看作兩相電機(jī)，副繞組不但參與啟動(dòng)工作而且參與運(yùn)行工作，電機(jī)采用變頻器供電，使得電機(jī)的起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。從國(guó)外來(lái)看，兩相電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的研究是從上世紀(jì)90年代開始的，其研究?jī)?nèi)容主要包括兩相電機(jī)逆變器的結(jié)構(gòu)、逆變器的控制策略，以及電機(jī)的控制方法等方面。近幾年來(lái)，關(guān)于兩相電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的文章發(fā)表明顯增加，其中研究矢量控制用于單相異步電機(jī)，研究了無(wú)速度傳感器的單相異步電機(jī)矢量控制方面較多。兩相交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)研究在國(guó)內(nèi)開始的時(shí)間晚，研究的也較少。從總體來(lái)看，兩相交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上三相電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)兩相電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的研究目前還基本處于理論研究和實(shí)驗(yàn)開發(fā)階段。

兩相交流電機(jī)的變頻控制有很多地方還需要進(jìn)一步研究。一是仿真方面的完善：兩相交流電機(jī)的變頻控制系統(tǒng)往往只搭建了基于SVPWM控制兩相交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部的具體模塊沒有做更好的處理。比如說(shuō)為了使仿真系統(tǒng)更接近實(shí)際系統(tǒng)可以增設(shè)IGBT的死區(qū)時(shí)間。增加對(duì)兩相交流電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)可以大大提高系統(tǒng)控制精度。二是硬件方面的完善：系統(tǒng)可以增加溫度保護(hù)電路，以免在運(yùn)行時(shí)溫度過高影響系統(tǒng)的可靠性。增加能耗制動(dòng)，可以避免在停機(jī)時(shí)因電流過大而燒壞元器件。三是軟件方面的完善：可以增加更多控制電機(jī)程序和按鈕，比如加速程序及按鈕，減少程序及按鈕。另外，由于兩相交流電機(jī)一般用于小功率、低成本的場(chǎng)合，研究無(wú)速度傳感器的電機(jī)控制技術(shù)，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本，提高兩相電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在應(yīng)用中的競(jìng)爭(zhēng)力。

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篇10

南通市2013屆高三第一次調(diào)研中，有一道含二極管的交流電路的選擇題，在答案公布后，教師間出現(xiàn)爭(zhēng)議或疑惑.筆者對(duì)此加以歸納、分析，與同行交流.

題目如圖1所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2=225，原線圈接u1=2202sin100πt (V)的交變電流，電阻R1=R2=25 Ω，D為理想二極管，則

A.電阻R1兩端的電壓為50 V

B.二極管的反向耐壓值應(yīng)大于502 V

C.原線圈的輸入功率為200 W

D.通過副線圈的電流為3 A

在答案公布后，D選項(xiàng)出現(xiàn)了爭(zhēng)議，有人認(rèn)為D是錯(cuò)誤的，典型解答有如下兩種：

【第一種解答】根據(jù)理想變壓器原、副線圈的電壓比等于其匝數(shù)之比，即U1U2=n1n2，可得副線圈兩端電壓的有效值U2=50 V，所以通過R1的電流為2 A，交變電流通過二極管后，由于二極管的單向?qū)щ娦?，使得通過R2的交變電流變?yōu)槿鐖D2所示的圖象.再根據(jù)交變電流有效值的定義可計(jì)算R2兩端電壓的有效值，

502R2×T2=U2RT,

所以U=252 V，從而得到IR2=2 A.

故可得通過副線圈的電流為

I2=IR1+IR2=(2+2) A.

【第二種解答】分時(shí)段計(jì)算：一個(gè)周期分兩時(shí)間段，假設(shè)前半個(gè)周期二極管導(dǎo)通，后半個(gè)周期二極管截止.

前半個(gè)周期，R1、R2并聯(lián)，總電流即通過副線圈的電流有效值為I1=4 A；后半個(gè)周期二極管截止，電路只有R1有電流，所以通過副線圈的電流有效值為I2=2 A.所以通過副線圈的交變電流如圖3所示.

根據(jù)有效值的計(jì)算方法有：

I21RT2+I22RT2=I2RT,

得到I=10 A.

分析交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定的.讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們?cè)谙嗤臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值.第一種解答根據(jù)功率計(jì)算通過R2的電流，且通過R2的電流2 A是對(duì)的，但認(rèn)為通過R2的電流加上通過R1的電流就是通過副線圈的電流就錯(cuò)了.要計(jì)算通過副線圈的電流，要把二極管和電阻R2看成一個(gè)整體，電路結(jié)構(gòu)不同了，有效值也就不一樣了.第二種解答中，前、后半周期兩種電路的結(jié)構(gòu)不同了，不能用這樣的方法解答了.所以上述兩種結(jié)果是錯(cuò)的.出現(xiàn)這種錯(cuò)誤解答的原因是沒有對(duì)交變電流的有效值真正理解，即沒有掌握物理本質(zhì)，而是停留在套用公式、掌握題型的層次，這一現(xiàn)象必須引起我們物理教師在教學(xué)過程中的高度重視.其實(shí)D是正確的.

正確的解法：

方法一從總功率出發(fā).

因?yàn)閁2=50 V，所以R1的功率

PR1=U22/R1=100 W.

而R2的交變電流變?yōu)槿鐖D2所示的圖象，所以R2只有一半時(shí)間在工作，所以R2的功率

PR2=50 W,

因此變壓器的輸出功率

P2=PR1+PR2=150 W.

再根據(jù)P2=U2I2，可得I2=3 A.

方法二我們也可以這樣理解，電阻R2兩端的電壓有效值為25 V，通過R2的電流2 A.若把二極管和電阻R2看成一個(gè)整體，而此時(shí)它們兩端的電壓的有效值為50 V，所以整體電流有效值為

I′=50 W50 V=1 A,

即有副線圈的電流為I2=2 A+1 A=3 A.

拓展練習(xí)如圖4所示的電路中，D為二極管(正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大)，R1=R2=4 Ω，R3=6 Ω，當(dāng)在AB間加上如圖5所示的交變電壓時(shí)，求1 s內(nèi)電阻R2、R3所消耗的電能分別是多少？

提示：由于二極管的單向?qū)щ娦?，將?huì)使R2上的電流為半波電流，故R2上電流的有效值為0.25 A，所以1 s內(nèi)R2所消耗的電能為0.25 J.