The performance analysis and calculation for variable frequency speed control motors with the rotor structure optimized

In the paper, the method to optimize the rotor structure in variable frequency speed control motors is introduced. The saturation and the skin effect are considered and 2D no-load and load electromagnetic field is calculated in finite elements for a variable frequency speed control motor before and after optimization. Finally, no-load current and operation performance before and after optimization are obtained and the two results are contrasted.

现场总线PROFIBUS-DP主-从站技术在变频调速系统中的应用

PROFIBUS-DP是一种国际性开放式的现场总线标准,用于设备级的高速数据传输,中央控制器通过高速串行线同分散的现场设备进行通信,以进行配置、诊断和报警处理,其主-从站控制技术与系统结构目前得到广泛应用。PLC与其它现场总线设备组成"一主站一从站"或"一主站多从站"的系统结构,具有技术先进,控制方案灵活,运行效率高,安全可靠等优点。本文设计了S7-300PLC作为主站,S7-200PLC作为从站,变频器及电动机作为被控对象,组态王作为上位监控的架构,阐述了现场总线PROFIBUS-DP主-从站技术在变频调速系统中的网络通讯与实施方案、PLC实现主-从站数据接收/发送的多种交换模式、PLC主-从站闭环变频调速编程技术要点与多种调试方法,实践结果证明了PROFIBUS-DP主-从站技术的先进性与实用性。

基于Profibus的腈纶水洗牵伸机组全数字交流调速系统

Profibus现场总线在生产过程中日益发挥着重要作用,介绍了通过西门子S7-300PLC与ABB全数字变频器组成的腈纶水洗牵伸机组Profibus-DP控制网络,阐述了对PLC和变频器进行Profibus现场总线组态配置、通信参数设置的实现过程。现场运行表明,该系统具有控制精度高、可靠性高、维护简单的特点。

PROFIBUS在交流电动机变频调速系统中的实现

以ＤＡＮＦＯＳＳ公司的ＶＬＴ５０００系列变频器为例描述了ＰＲＯＦＩＢＵＳ现场总线在交流电动机变频调速系统中的实现，并对现场总线在电力传动领域应用的前景进行了分析。

A Designated Harmonic Suppression Technology for Sampled SPWM

Sampled SPWM is an excellent VVVF method of motor speed control, meanwhile the harmonic components of the output wave impairs its applications in practice. A designated harmonic suppression technology is presented for sampled SPWM, which is an improved algorithm for the harmonic suppression in high voltage and high frequency spectrum. As the technology is applied in whole speed adjusting range, the voltage can be conveniently controlled and high frequency harmonic of SP WM is also improved.

一种新型输出频率连续的交-交变频调速系统

针对传统交-交变频器功率器件多、控制复杂、功率因数低等缺点,在脉冲阻塞式交-交变频电路控制原理的基础上提出1种输出频率连续的交-交变频电路控制方法。首先给出三相输入三相输出和六相输入三相输出这2种交-交变频电路拓扑及其详细的工作原理。然后,搭建MATLAB/Simulink仿真环境下2种变频调速系统仿真模型进行仿真实验,仿真结果与理论分析相一致。最后,制作实验样机进行验证,实验结果证明了所提新型变频调速系统控制方法的有效性与可行性。

基于PLC的变频造纸机双闭环调速控制方法

为了提高变频造纸机的控制精度与稳定性,提出基于PLC的变频造纸机双闭环调速控制方法。首先,对变频造纸机的电机展开建模分析,为后续调速控制提供依据;其次,采用PLC技术设计变频造纸机控制系统,计算造纸机理想转速比,结合实际转速获得控制偏差,采用PI控制方式完成电流调节环节与转速调节环节的控制;最后,引入灰狼算法在变频造纸机双闭环调速控制目标函数的基础上优化PI控制参数,以此实现变频造纸机双闭环调速的优化控制。实验结果表明,在干扰环境中所提方法可高效、稳定地实现控制。

变频调速技术在自动控制系统优化中的应用

阐述变频调速技术在机械自动化控制中的应用,包括深度指示器、等速段超速、减速段超速的应用,以及匀速电机超速的保护。针对系统稳定性、调速精度、可靠性方面的问题,提出优化措施。

永磁同步电机变频调速系统动态解耦控制方法

常规的永磁同步电机变频调速系统解耦控制,主要采用系统反馈信号完成解耦控制,忽略了反馈信号的预测误差,导致解耦控制结果负荷响应幅值不够稳定.因此,提出永磁同步电机变频调速系统动态解耦控制方法.建立系统数学模型,在该模型中分离系统模式系数获取控制信号,对该信号进行优化处理,基于输出期望值计算预测误差,加权修正预测值,形成动态控制信号,分离有功-无功信号实现动态解耦控制.实验结果表明:所提方法应用后得出的动态解耦控制结果,表现出的负荷响应幅值较为稳定,满足了永磁同步电机变频调速系统的实际解耦控制需求.

考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制

当系统出现频率跌落时,变速抽蓄机组可大幅降低转速、迅速释放转子动能,从而为系统提供惯量支撑,但目前已有的调频方案未能有效发挥变速抽蓄机组的这一优势。为充分利用转子动能,提出一种考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制策略。首先,从变速抽蓄机组的有功支撑特性和不对称转速约束条件出发,得出适用于变速抽蓄机组的最优频率控制结构,该结构中包含两个时间常数不同的虚拟惯量控制环节。然后,分析各惯量控制环节的作用并整定相关参数。在此基础上,计及变速抽蓄机组运行特性与电力系统调频需求,设计了变速抽蓄机组不对称综合惯量控制策略,使得机组转速降低时可以为系统提供更大的惯量支撑。仿真结果表明,所提调频策略能够充分发挥变速抽蓄机组的优势,维持系统频率稳定。

直升机变旋翼转速技术研究现状

直升机具有垂直起降、悬停和低空机动飞行的独特优势,在军用和民用航空领域发挥着重要作用,然而低速、高油耗、短续航和高噪声等不足制约了其应用市场拓展。根据飞行工况变化动态调整旋翼转速的变旋翼转速技术能较大程度上克服上述不足,提升直升机的综合性能,因而成为当前直升机领域重要的研究课题。目前,在变旋翼转速对直升机具体性能的影响、变旋翼转速的优化与控制、因使用变旋翼转速技术衍生的控制和变旋翼转速的实现等问题的研究仍面临着诸多挑战。基于此,文中综合了国内外变旋翼转速技术的研究成果,着重从变旋翼转速对直升机性能的影响、变旋翼转速的优化与控制、变旋翼转速技术的实现3个方面阐述了变旋翼转速技术的研究发展现状,并对其进行归纳和展望,旨在为高性能直升机变旋翼转速技术的发展提供有价值的参考。

风电场与多分布式变速抽水蓄能协同调频控制

针对单个变速抽蓄调频容量不足和风电场调频后转子转速恢复容易引发频率二次跌落的问题,提出一种风电场与多分布式变速抽水蓄能协同调频控制策略。首先,当电网发生频率事件时,该策略根据风电场风速和区域内多分布式变速抽水蓄能可调节容量对电网频率提供支撑。然后,针对风电调频后转子转速恢复过程容易引发系统频率二次跌落的问题,在风电转子转速恢复时通过多分布式变速抽蓄提供功率支撑来缓解系统频率二次跌落。最后,以含风电场与分布式变速抽蓄的四机两区域系统为例,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略相比风电场和多分布式变速抽水蓄能独立调频对于系统具有更好的调频效果。

Modeling and Experimental Investigation of a Variable Speed Drive Water Source Heat Pump

Accurate variable speed characteristics are needed for water source heat pumps （WSHP） to de- sign variable speed controls to adjust refrigerant flow rates in heat pumps and air conditioners. The system capacity can then be regulated to match the compressor loads to the heating or cooling needs to improve the energy efficiency and lower energy costs. The motor and compression characteristics of WSHP were modeled to include the coupling between the motor speed and the torque characteristics and compression characteristics. An analytical model is given for a variable speed hermetic scroll compressor that describes various factors, such as the drive frequency, suction pressure, and discharge pressure as a function of the compressor speed. The model was validated experimentally using R22 and R134a in an experimental WSHP with variable speed control using frequency conversion. The results show that the analytical model properly describes the variable speed characteristics and provides a control strategy for adjusting the ca- pacity of scroll compressors to match the heat pump or air conditioner operating conditions.

Frequency Regulation of VSC-MTDC System with Offshore Wind Farms

Frequency regulation of voltage source converter-based multi-terminal high-voltage direct current(VSC-MTDC)system with offshore wind farms enhances the frequency stability by compensating the power for a disturbed AC system.However,it is difficult to reasonably allocate frequency-regulation resources due to a lack of coordination mechanisms between wind farms and the MTDC system.Moreover,it is difficult for the frequency control of the wind farms to manage changes in wind speed;and the risk of wind-turbine stalls is high.Thus,based on the kinetic energy of wind turbines and the power margin of the converters,the frequency-regulation capability of wind turbines is evaluated,and a dynamic frequency-support scheme considering the real-time frequency-support capability of the wind turbines and system frequency evolution is proposed to improve the frequency-support performance.A power adaptation technique at variable wind speeds is developed;the active power in the frequency-support stage and restoration stage is switched according to the wind speed.A hierarchical zoning frequency-regulation scheme is designed to use the frequency-regulation resources of different links in the MTDC system with wind farms.The simulation results show that the novel frequency-regulation strategy maintains frequency stability with wind-speed changes and avoids multiple frequency dips.

双馈变速恒频风电系统控制研究

文章以双馈异步电机为风力发电的变流器,分析了双馈式变速恒频风电系统在功率因数校正、电网电压畸变及无功补偿方面的控制策略,重点介绍了双馈变速恒频风电场系统,基于功率因数校正的控制方法分析了双馈异步发电机并网运行时电网电压畸变对风力发电系统运行稳定性和电能质量的影响,最后通过仿真验证了控制策略的正确性。仿真结果表明:文章提出的双馈变速恒频风电系统可以有效改善双馈异步电机并网运行时因电压畸变带来的性能下降问题。

Effective participation of wind turbines in frequency control of a two-area power system using coot optimization

In this paper,load frequency control is performed for a two-area power system incorporating a high penetration of renewable energy sources.A droop controller for a type 3 wind turbine is used to extract the stored kinetic energy from the rotating masses during sudden load disturbances.An auxiliary storage controller is applied to achieve effec-tive frequency response.The coot optimization algorithm(COA)is applied to allocate the optimum parameters of the fractional-order proportional integral derivative(FOPID),droop and auxiliary storage controllers.The fitness function is represented by the summation of integral square deviations in tie line power,and Areas 1 and 2 frequency errors.The robustness of the COA is proven by comparing the results with benchmarked optimizers including:atomic orbital search,honey badger algorithm,water cycle algorithm and particle swarm optimization.Performance assessment is confirmed in the following four scenarios:(i)optimization while including PID controllers;(ii)optimization while including FOPID controllers;(iii)validation of COA results under various load disturbances;and(iv)validation of the proposed controllers under varying weather conditions.

静态试验机的伺服调速液压控制系统设计

传统的伺服液压站是通过改变比例阀的开度来调整液压液输出压力的大小。这种方法会造成能源浪费,而且必须增加冷却散热装置。因此,针对静态或准静态的试验机,设计一个伺服调速液压控制系统。首先,分析静态试验机的伺服调速液压控制系统的结构;其次,介绍控制系统的主要硬件设计,包括DKZQ-1010智能伺服控制器的控制电路和接口设计;最后,阐述伺服调速液压控制系统的软件设计。

含定速与变速机组的抽水蓄能电站一次调频动态特性研究

鉴于含定速与变速机组的抽水蓄能电站安全、稳定、高效联合运行是充分发挥变速机组技术优势的关键,基于数值仿真方法,开展含定速与变速机组的抽水蓄能电站一次调频动态特性研究。首先建立含定速与变速机组的抽水蓄能电站一次调频仿真模型,然后分析定速与变速机组单独运行一次调频动态特性,最后分析定速与变速机组联合运行一次调频动态特性。结果表明,相同的调速器和变频器参数下,变速机组频率阶跃减的幅值越大,动态响应时间越长、速度越快;频率阶跃增幅值越大,动态响应时间越短、速度越快;定速与变速机组联合运行可提高定速机组的出力和有功功率动态响应速度及变速机组的出力动态响应速度,但对变速机组的有功功率动态响应速度的影响较小。

基于调速器-变频器协调控制的变速抽蓄机组一次调频研究

变速抽蓄机组可为保障高比例新能源电网频率安全稳定提供重要支撑,是抽水蓄能技术发展的重要方向。因此,开展了基于调速器-变频器协调控制的变速抽蓄机组一次调频研究,首先建立变速抽蓄机组仿真模型,然后分析基于协调控制的变速抽蓄机组一次调频特性,最后揭示基于协调控制的变速-定速抽蓄机组一次调频特性。结果表明,变速抽蓄机组调速器-变频器协调控制模式2下一次调频有功功率的响应速度明显快于控制模式1,调速器对一次调频导叶开度和转速振荡的抑制优于变频器、变频器对一次调频有功功率的调节速度明显快于调速器。变速抽蓄机组采用调速器-变频器协调控制模式1时的一次调频有功功率响应速度略慢于定速抽蓄机组、采用控制模式2时的一次调频有功功率响应速度明显快于定速抽蓄机组。

定速与变速抽水蓄能机组联合运行一、二次调频仿真及特性研究

变速抽水蓄能机组在电网频率—功率快速调节及主动支撑等方面相较于定速机组具有独特优势,为此开展定速与变速抽水蓄能机组联合运行一、二次调频仿真及特性研究。即首先建立定速与变速机组联合运行一、二次调频数值仿真模型,然后实现一、二次调频协调仿真,最后揭示定速与变速机组联合运行一、二次调频动态特性。结果表明,频率阶跃的幅值越大,定速与变速机组出力和有功功率一次调频90%目标值响应时间、二次调频目标值响应时间越长。机组的调功指令配比越高,其出力和有功功率的二次调频目标值响应时间越短,变速机组出力和有功功率二次调频目标值响应时间对调功指令配比的变化更为敏感。定速与变速机组的调功指令配比相同时,联合运行的二次调频目标值总体响应时间更短。