变频电流激励下GIS隔离开关机械缺陷的振动非线性行为及其辨识方法

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)机械缺陷是导致设备故障的关键因素之一,为此开展了变频电流激励模式下隔离开关底座松动缺陷的时频域振动图谱变化规律研究,进行了波形因子、重心频率等6个振动特征量的量化分析,采用灰狼算法优化的支持向量机研究提出了变频电流激励模式下GIS隔离开关底座松动缺陷严重程度辨识方法。结果表明:GIS隔离开关缺陷振动信号特征量与电流激励频率具有强相关性,与单一工频电流激励模式相比,变频电流激励具备更有效检测GIS设备机械缺陷的优势;基于126 kV真型GIS试验平台验证获得构建的隔离开关底座松动缺陷辨识模型的平均识别准确率达90%以上。该研究成果为揭示GIS设备的非线性机械振动特性及提升其机械缺陷检测水平提供了重要参考。

智能化视角下造纸机传动系统变频调速控制研究

在当今造纸行业向智能化转型的背景下,造纸机作为纸张生产的核心设备,其传动系统的高效运行对整体生产效率和产品质量起着决定性作用。电气自动化与变频调速技术的深入应用,极大地推动了造纸机控制系统的技术进步,为实现造纸机械高效、稳定生产提供了坚实的技术基础。基于此,在探讨造纸机传动控制系统的构成与设计关键点,并针对常见的变频调速技术进行分析,特别是直接转矩控制(DTC)算法在优化传动系统中减少异步电机电磁转矩波动、降低能耗、提升效率方面的应用,旨在为造纸机传动系统的优化提供切实可行的解决方案。

基于智能制造的造纸机传动系统变频调速控制研究

进入21世纪以来,科技飞速发展,经济水平不断得到提高,人们对纸张的差异化需求越来越突出,不仅包括纸张的质量,更重要的是纸张的功能性。在造纸企业的生产中,智能化的造纸设备对企业的发展影响巨大。在智能化的造纸设备中,传动系统处于核心的位置,通过变频的方式实现传动系统的有序运转,有利于节约能源,同时保证仪器的平稳运行。为此,对造纸及传动系统进行深入研究,分析了造纸机在变频调速方面面临的挑战与机遇,为加速造纸机的升级以及造纸行业的进一步发展,促进纸张的智能化生产提供了借鉴。

宽增益高效率CLLLC变换器的变频双移相调制策略

在输入电压宽范围变化时,变频调制CLLLC变换器存在开关频率变化范围宽的问题,而移相调制CLLLC变换器难以实现宽范围零电压导通(ZVS)。为了实现宽输入电压CLLLC变换器的高效率,该文提出一种变频双移相调制方法。通过同时调节开关频率、一次侧全桥和二次侧全桥之间的移相角,拓宽CLLLC变换器的增益并提高其效率。采用时域分析法求解变频双移相调制CLLLC变换器的电压增益与谐振电感电流有效值,并分析频率以及移相角对电压增益和谐振电感电流有效值的影响。最后,通过搭建一台100~300 V输入、48 V/400 W输出的实验样机,验证了理论分析的正确性。

基于自适应增强型复系数滤波器的多电飞机变频电网状态估计

多电飞机的电网是一种典型的孤岛微网,具有360~800 Hz的宽频率工作范围,传统恒定频率电网同步方法的动态性能在飞机变频电网中有所不足。为了准确估计飞机变频电网的电网状态,结合自适应模块,对增强型复系数滤波器锁相环进行改进,设计了一种适应于MEA变频电网的自适应增强型复系数滤波器锁相环结构(AECCF-PLL)。分析了其传递函数与阶跃响应之间的关系,推导了模型参数与频率的关系,建立了频率自适应模块,满足飞机变频交流电网状态估计对稳定性和快速性的要求。实验结果表明,在飞机变频电网含有大小频率跳变、谐波、斜坡等扰动情况时,提出的AECCF-PLL可以实现对电网状态的快速稳定估计。

EACHTCS智能变频除湿热泵烤房研究与应用

针对使用燃煤烤房污染大、成本高等问题,研究应用一种以变频热泵为热源的智能变频除湿热泵烤房,以常规电热泵供热烤房和燃煤密集烤房为对照,对比分析该型烤房在烘烤能耗、烟叶质量等方面的差异。结果表明:与传统燃煤型密集烤房相比,EACHTCS智能变频除湿热泵烤房能耗成本可降低40.8%;与普通热泵烤房相比,节能效果可达14.9%。烤后烟叶结构疏松,香气量足,油分增多,上等烟比例可提高3%~5%(绝对值)。综合分析,该型烤房可为优化当前密集烤房供热方式、改善烘烤性能、推动烟叶烘烤降本增效提供借鉴。

细纱机主变频器散热器改造与实践

变频器在纺纱设备中应用广泛。细纱机主变频器散热器容易被花毛堵塞,造成细纱机过热自停,严重影响生产效率,造成巨大经济损失。设计提出细纱机主变频器散热器改造方案,实践证明:新的散热器设计方案消除了细纱机过热自停问题,提高生产效率,节约维护维修成本。

抽油机井恒功率变频控制系统研究

抽油机作为陆上油田最重要的机械采油装备之一,近年来已发展出一系列的变频节能技术,但其研究主要集中在硬件方面,缺乏相关基础理论,导致现场应用普适性差,应用效果参差不齐。为此,研究有杆泵变频测控机理,优选了主要部件,对测试数据提出了要求,形成了有杆泵抽油变频控制系统。构建BP神经网络系统对正常井和漏失、柱塞碰泵、气体影响等异常井进行识别,分类提出变频计算模型:考虑负扭矩和抽油机冲次界限等建立了正常井恒功率变频计算模型,实例对比分析了变频后抽油机速度、加速度变化规律,产液量一定时,负功功率和有功功率分别下降了65%和44%。建立了上行程漏失的异常井变频计算模型,针对性地提高上行程冲次,形成“上快下慢”运行模式。实例计算表明:该系统缩短上行程时间2.6 s,较好地解决有杆泵上行程漏失和变频节能的问题。研究成果可为抽油机变频技术提供理论支持,对油田节能和提产具有指导意义。

基于变频重构S/SP拓扑的无线电能传输系统恒流恒压研究

针对电动汽车无线充电系统耦合系数和负载变化导致系统输出电流和电压剧烈波动的问题,提出一种由交错叠放式线圈结构和变频重构控制策略组成的无线电能传输系统,通过重构补偿拓扑,并切换工作频率,实现了系统的恒流恒压输出。首先,分析了拓扑重构前后系统的恒流、恒压输出特性和零相角特性,对比恒流恒压工作模式下补偿电容的大小,给出了系统参数调整方法。其次,剖析了交错叠放式线圈结构模型,提出基于耦合系数波动最小原则的线圈结构优化策略。所提出的系统补偿元件较少,两个工作频率点符合国际标准。最后,搭建一套500 W的实验样机,验证系统的可行性和有效性。实验结果表明,交错叠放式线圈在X轴方向偏移发射线圈外径的55%(187mm)或Y轴方向偏移120mm时,耦合系数波动率小于5%。系统在恒流模式下电流波动率为3.58%,在恒压模式下电压波动率为4.83%,满足无线充电系统恒流恒压需求。

顶/底部变频交替进水的厌氧氨氧化系统特性

针对厌氧氨氧化污泥颗粒化过程较慢且易受水力剪切力和基质浓度波动的影响,颗粒污泥的传质性能随着粒径的增长逐渐恶化,进而导致系统脱氮性能受限问题,提出一种顶/底部变频交替进水运行模式,通过延长进水时间,并增设回流提供充足水力剪切力,改变顶/底部交替进水位置及频次,有效降低了基质浓度对厌氧氨氧化菌的冲击负荷,强化了系统脱氮性能.探究了系统运行期间污泥浓度、颗粒性能、EPS分泌和脱氮稳定性等变化情况.结果表明,该进水模式下总氮去除率达84.80%,颗粒平均粒径为783.67μm,EPS含量为169.13mg/gVSS.增加进水负荷后,游离氨最高浓度为9.70mg/L,未对系统造成抑制作用.显微镜结果显示,该进水模式下系统内颗粒颜色较深,血红素c含量较高,AnAOB活性较佳.高通量测序结果表明,顶/底部变频交替进水模式能够大幅提高系统内厌氧氨氧化菌属Candidatus_Brocadia的丰度,当交替频次为3次时达43.59%的最高占比.该进水方式加快了污泥与底物的混合,缩短了颗粒化进程,同时提升了污泥活性和抗冲击负荷能力,实现了厌氧氨氧化系统的稳定运行.

基于PLC与变频器的恒压供水系统设计

采用PLC和变频器相结合设计恒压供水系统,采集管网的水压力,经A/D转换后送入PLC,经PLC的PID运算后输出信号来控制变频器的输出电压和频率,改变电动机的转速来改变供水量,最终使管网水压力值稳定在恒定值。实践证明,该系统稳定可靠,同时还具有良好的节能效果。

基于基准频率自适应谐波准谐振控制器的宽变频逆变电源控制研究

360~800 Hz宽变频交流电源系统是多电飞机电力系统的主要发展方向之一。为实现宽变频中频逆变电源在包括带整流型非线性负载等工况下的宽范围谐波抑制,保证其任意基准频率下的输出电压质量,提出一种基于频率基准自适应谐波准谐振控制器的控制策略。基于滤波电感电流反馈,设计了包含数字控制延迟补偿的有源阻尼方案,以抑制输出滤波器的谐振尖峰,对电压控制器的被控对象进行校正使系统得到简化;设计并采用积分与准比例谐振相结合的基波追踪控制器以消除基波频段的稳态误差;提出基准频率自适应的补偿角度设计方法以实现谐波准谐振控制在电压环控制带宽之外的谐波抑制。在理论分析的基础上,搭建了一台300~800 Hz/600 W单相逆变器样机并进行实验测试,结果表明,采用该控制策略的逆变器能够实现宽基波频段内任意基准频率下的宽范围谐波抑制,且具有良好的稳态和动态输出特性。

基于单片机的直流电机变频调速方法与仿真

针对电机谐波损耗及逆变器输出谐波信号影响直流电机变频调速的稳定性,导致调速性能不佳等,提出一种基于单片机的直流电机变频调速方法。建立直流电机变频调速状态空间模型,通过上述模型获取变频调速系统的运行状态;采用电流、速度双闭环PI控制器实现直流电机的变频调速初步控制,使直流电机变频调速系统可同时满足静态性能与动态性能;将直流侧电压输入至SVPWM脉宽调制系统,进一步降低电机谐波损耗和脉动转矩,实现变频调速的精确控制。仿真结果表明,所提方法的直流电机变频调速稳定性更佳、精度更高,整体效果更佳。

晶闸管和IGBT混合的三相电机两相变频控制策略

现有三相交直交变频电路中大多使用IGBT作为电力电子器件,为了进一步降低低压大容量变频器设备成本,减少IGBT的使用,提出了一种晶闸管和IGBT混合的三相电机两相变频电路结构及四开关八电压矢量直接转矩控制策略.首先分析了利用IGBT辅助晶闸管关断的三相电机两相变频电路结构,并分析了不同开关状态下的瞬时电路工作原理,给出三相四开关拓扑下的八电压矢量生成方法;其次提出四开关八矢量异步电机直接转矩控制策略,并给出扇区划分、电压矢量选择和电压矢量伏秒生成原理;最后通过仿真实验验证所提策略的正确性和可行性.仿真结果验证了上述电路结构和控制方法的有效性.

变频供电对异步电机电磁噪声的影响

针对某三相异步电机变频供电时,电机噪声明显增大且出现刺耳高频声的情况,利用数值仿真软件建立了电机磁场、振动和噪声模型,计算和分析了变频供电对电机定子电流、径向电磁力、电机振动和噪声的影响。研究发现,变频器供电时,电机定子电流在基波之外增加了基波的谐波分量和载波与谐波相互作用的频率分量,载波引起的电流分量增加了电磁力波的高阶分量,在研究频率范围内(个别频率除外),相比于正弦供电,电机振动速度增大至1.08~131.4倍,声压级增大了2.6~42.6dB。

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。

PLC与变频器在真空抽气系统中的应用

分析了真空抽气系统的运行特性,根据罗茨泵抽气系统的入口压力与电机转速的关系,设计了一个PLC与变频器在真空抽气系统的应用项目。该项目采用PLC的模拟量输入采集压力传感器的信号,模拟量输出控制变频器的输入电流,从而调节电机的转速,通过项目的硬件组态、参数设置、PLC程序设计与调试,实现了项目的控制功能。

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。

独立充放时序SIDO开关变换器电流型变频控制技术

单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)开关变换器工作在共享充放时序下存在电感电流纹波大、输出支路间交叉影响严重以及电路参数宽范围变化下控制电路不能正常工作等问题.为此,提出一种独立充放时序电流型变频控制(current-mode variable frequency control,C-VF)技术.首先,具体描述变换器在连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)下的工作原理,并推导主电路开环传递函数;进一步构建闭环小信号模型,推导闭环交叉阻抗,详细分析不同输出电压及负载电流下变换器的交叉影响特性;最后,通过仿真和实验进行验证.研究表明:相较于共享充放时序,独立充放时序C-VF CCM SIDO buck变换器减小了交叉影响,改善了负载瞬态响应性能;当两支路负载电压不等时,减轻某一支路负载可以降低该支路的交叉影响;当两支路输出电压相同但负载不同时,重载支路对轻载支路的交叉影响更小.

全光通信网络非线性突变频率干扰检测算法

【目的】针对全光通信网络非线性突变频率干扰问题进行分析时,主要依托于估计信道协方差直接展开干扰检测,并未展开网络通信信号变换处理,使得检测结果的F1⁃score值较低,为此提出了基于时域有限差分的全光通信网络非线性突变频率干扰检测算法。【方法】结合数据包抓包和镜像两种方式采集全光通信网络流量数据,并进行清理、转换和规约处理。依托于时域有限差分工作原理,在时域和频域空间内描述信号的时宽和带宽,应用导数与傅里叶变换算法对实时采集信号进行处理,利用变换后的信号分析非线性突变频率干扰情况,再针对变换后的信号进行检测分析。在时间⁃频率联合特征分析方法辅助下,提取干扰信号的时域、频域特征,依托于反向传播算法和最小化损失函数,简化非线性突变频率干扰检测过程,采用特征距离函数替换网络损失函数,并将其输入基于孪生网络的干扰识别模型中,得出非线性突变频率干扰检测结果。【结果】在不同噪声条件下,所提算法非线性突变频率干扰检测结果的F1⁃score值保持在0.95以上,检测时间低于40 ms。【结论】应用时域有限差分方法的新型检测方法,能够更准确地反映当前通信网络的干扰情况,保证通信网络正常运行,更好地满足了全光通信网络干扰检测要求。