Frequency control system based on power factor control of asynchronous motor

Deduced the relationship between the power factor (PF) and the angular fre-quency according to the simplified equivalent circuit of asynchronous motor, forming a power factor auto-control system. An anti-interference circuit was also introduced in the middle voltage link of inverter to avoid the shift of the optimum PF point caused by the change of the load and the reliable run of the control system was assured. The experi-ment results show that it has a good self-adaptation in the whole scope of speed ad-justment and an obvious economization on energy while it runs under load.

考虑用电和馈电模式的变流器电驱系统建模与稳定性分析

由大量异步电机驱动设备构成的电力电子化交流配用电系统存在严重的次/超同步振荡问题。电驱系统正常工作时具有用电和馈电2种运行模式,现场振荡现象表明不同的运行模式对系统的稳定性影响也不同。建立了含机侧系统的电驱系统详细阻抗模型,利用阻抗分析法揭示了电驱系统接入电网的次/超同步振荡机理,分析了运行模式、电网强度、控制参数、交流电压幅值等因素对系统次/超同步稳定性的影响,并基于相位裕度灵敏度明确了主导影响因素。基于实际系统数据,搭建了时域仿真模型,仿真复现了振荡现象,并验证了理论分析的正确性。

大功率带式输送机变频驱动方式比较研究

以某输煤项目为研究对象,分析了该项目大功率带式输送机的驱动配置特点,对比了2种主流变频驱动方式在项目应用中的技术优缺点,全面系统归纳了2种主流变频驱动方式的初期投资成本差异,计算得出了75%负载下2种变频驱动方式的项目耗电量差值,给出了永磁同步变频电机的选型建议。

异步电机变频/工频柔性切换控制策略

针对异步电机在变频切工频过程中存在瞬时冲击电流和过电压的问题,提出一种变频/工频的柔性切换控制策略,由基于转子磁链定向的矢量控制、同步策略和合闸换流控制组成。在变频调速工况下,采用转子磁链定向的转速外环电流内环的矢量控制方式。当电机需要从变频切换至工频运行时,通过同步控制策略实现电网电压和逆变器输出电压的主动同步,减小合闸时因两个电压较大的偏差导致的电压电流冲击。切换过程中采用合闸换流控制实现柔性切换。该方法不受接触器分断时间和投切时刻的影响,减小了切换过程中的冲击电流。最后通过实验验证了所提控制策略的有效性。

频率扰动下异步电机功率因数控制仿真

为妥善处理频率扰动环境下,异步电动机轻载与空载时功率因数低导致的电能损耗增加问题,提出基于遗传算法的异步电机功率因数控制方法。计算电机定子绕组和转子回路参数的电阻与电感,对角化处理参数矩阵,在dq坐标系中创建异步电机的电压、磁链和转矩方程组,作为功率因数控制的研究基础;推算电流及电压间相位差,获得电机实时功率因数,利用遗传算法实现自适应功率因数控制,通过浮点数编码策略实施染色体编码,计算染色体适应度,运用交叉、变异操作控制训练异步电机功率因数,保障电机运行过程中的功率因数趋近于1。使用MATLAB软件进行仿真,结果表明所提方法可自主调整额定功率下的功率因数,令异步电机系统运行阶段达到最高功率因数,提升其供电质量。

交流电机端口特性的数字化实现方法

针对电机驱动器的性能测试和考核需求,提出了一种可模拟交流电机端口特性的电力电子负载模拟系统,取代了传统交流传动平台对各类电机供电电源进行测试。本文首先分别建立异步电机和同步电机的动态数学模型,采用Adams数值法,获得电机实际接入时的电流状态。鉴于电机动态变化时,其电流波形存在非重复性的暂态过渡分量,故采用PI控制器控制功率变换器的输入电流准确跟踪指令电流,使变换器具有与实际电机相同的端口特性。对异步电机的空载启动,突加负载以及同步电机的闭环启动等典型工况进行了模拟,仿真和实验结果表明,该负载模拟系统能够灵活高效的模拟交流电机的端口特性,验证了本方案的有效性。

基于无源性的同步电动机控制器设计

利用无源性理论对同步机设计了磁通、转速和功率因数控制器，分析与仿真表明，得到的控制器不仅形式简单、无奇异点，而且无须转子电流观测器，并在此基础上实现了转速无静差和功率因数的控制。

基于逆变器功率调节的永磁电机无电解电容控制策略

永磁同步电机无电解电容驱动系统具有寿命长和功率密度高的优点。为了提高无电解电容永磁电机驱动系统的功率因数,并减小输入电流谐波,研究一种基于逆变器输出功率调节的无电解电容控制策略。在建立输入电流与负载功率关系基础上,设计基于逆变器输出功率的比例谐振控制器,其输出作为交轴电流给定,实现功率波动量的同步跟踪。同时,直轴电流采用弱磁控制方式且与输入电网电压同步。最后,通过空调实验平台验证了基于逆变器输出功率控制的无电解电容驱动器高功率因数控制算法的有效性。

大同步电动机断电失步建模、仿真与保护设计

详析了大功率同步电动机断电失步过渡过程中的转速、电压、电流及转矩 ,运用双反应理论建立了dq0坐标系下非同期冲击时刻电动机的Park电压状态方程 ,并与转子机械运动方程联立获得了失步后电源恢复时的数学模型即七阶变系数非线性微分方程组。运用MATLAB仿真了这种严重故障状态 ,利用四阶变步长龙格 库塔法得到了非同期冲击电流、转矩与功角的数值解及波形图。仿真表明非同期冲击电流与转矩可 >15倍的额定值。

基于恒功率因数的异步电机节能控制器

设计了一个交流异步电机软起动和基于恒功率因数的节能控制器。对轻载调压节能、软起动和综合保护等原理进行了详细分析,同时对节能效果进行了研究。给出了主要硬件电路的设计原理图,并进行了相应的实验。实验结果表明,该技术在电机轻载运行时具有明显的节能效果,且易于实现软起动、软停车、综合保护及调速等多种功能。

带输出滤波器的永磁同步电机系统的逆变器最大功率因数研究

为了改善永磁同步电机系统的绝缘性,减小振动与噪声并增大逆变器的输出功率因数,首先推导了带LC输出滤波器的表贴式永磁同步电机系统的最大电流和最大电压限制;然后根据此限制以及电流、电压矢量图推导得到该系统的电机d轴参考电流,实现该系统的逆变器最大功率因数矢量控制;最后给出了整个系统的多回路反馈控制框图。实验结果证明了理论推导的逆变器最大功率因数控制方法能够使逆变器的功率因数达到最大,保证了系统稳定运行,输入给电机正弦电压和电流。

基于直接转矩控制电励磁同步电机转子励磁电流控制策略

同步电机转子励磁电流控制方式直接影响电机的运行特性。针对直接转矩控制电励磁同步电机提出一种全速度范围内转子励磁电流优化控制策略,它直接利用转矩给定和定子磁链给定计算出转子励磁电流给定值。仿真和实验结果表明:额定转速以下转子励磁电流较小,降低了转子绕组的发热;额定转速以上转子励磁电流较大,提高了电机负载能力;恒转矩区和恒功率区之间转换不需要设定过渡区,过渡平滑;全速度范围内电机的外功率因数均近似等于1。

农用电动机节电运行技术与管理措施

异步电动机在农业生产和农业工程中应用极其广泛。根据初步统计 ,目前我国农用电动机消耗的电能约占全国农村电能的 70 %以上。由于选型、使用不当和管理不善等原因 ,农用电动机普遍存在着“马拉空车”、“大马拉小车”、功率因数偏低等现象 ,致使农村电网容量不能完全被利用 ,大量的能量被白白地浪费掉。鉴于此 ,该文详细论述了农用电动机的各种节能运行、技术改造和技术管理的措施 ,以及抑制谐波、调节无功的新技术 ,来提高电动机的效率和农网的功率因数 。

无电解电容逆变器永磁同步电机驱动系统控制研究

在单相交流输入逆变器永磁同步电机驱动系统中,母线侧通常采用大电解电容使母线电压稳定。然而大电解电容体积大、寿命有限,而且为了改善网侧电流质量,还需要增加功率因数校正(PFC)电路。为了解决这些问题,分析了母线无电解电容的电机驱动系统的特性,提出了一种基于"平均电压裕度"的网侧高功率因数的dq轴电流分配策略。仿真实验结果验证了所提出的控制方法的正确性和可行性。

新型横向磁场永磁同步电动机电感参数计算与功率因数分析

由于横向磁场永磁同步电动机具有低转速、高转矩密度的特点,在推进电机领域被广泛研究。提出了一种新型结构的横向磁场永磁同步电动机;利用电磁场有限元数值计算对该电动机的电感参数进行了求解和分析。结合新型横向磁场永磁电动机的结构和参数特点,分析了电动机功率因数与其参数的关系。实验结果验证了分析结果的正确性。

绕线异步电机双馈调速控制

将SVPWM控制技术应用到双馈电机调速控制系统,转子回路采用双PWM变换器控制,实现了绕线异步电机功率因数高、谐波污染小等高性能的调速目标。首先推导了网侧PWM变换器的数学模型,设计出基于电网电压定向的电压、电流双闭环控制策略;其次推导了绕线异步电机双馈运行时的数学模型,提出了基于定子电压定向的转速、电流双闭环转子侧PWM变换器的控制策略;最后搭建了基于英飞凌XC2785X的双馈调速系统试验平台,试验结果验证了控制策略的可行性和有效性。

绕线式异步电机双馈调速系统控制分析

将SVPWM控制技术应用到双馈电机调速控制系统,转子回路采用双PWM变换器控制,实现了绕线异步电机功率因数高、谐波污染小等高性能的调速指标。首先推导了网侧PWM变换器的数学模型,设计出基于电网电压定向的电压、电流双闭环控制策略;其次推导了绕线异步电机双馈运行时的数学模型,提出了基于定子电压定向的转速、电流双闭环转子侧PWM变换器的控制策略;最后搭建了基于英飞凌XC2785X的双馈调速系统实验平台,实验结果验证了控制策略的可行性和有效性。

永磁同步电动机的双闭环分数阶控制研究

为提高永磁同步电动机的转速控制性能和鲁棒性,提出一种双闭环分数阶控制策略,其中电流环和速度环分别采用分数阶积分-微分控制和分数阶比例-积分控制。通过建立永磁同步电动机双闭环分数阶控制系统的数学模型,结合控制系统频域设计理论和功率因数优化方法,设计出速度环和电流环的分数阶控制器,并分析控制系统的稳定性和鲁棒性。控制仿真结果表明,相比传统的整数阶控制情形,即使在不同转速、负载突变的情况下,该双闭环分数阶控制方法不仅能使电机获得更优的转速控制动态性能和鲁棒性,且有效降低定子电流,进一步提高了系统的运行效率。

永磁电动机在油田DSM中的应用

简述了稀土永磁电动机的技术原理,分析了在油田实际应用中存在的电机容量确定、启动力矩控制、保护改进等技术问题,针对这些问题提出具体的解决办法。对永磁电机和异步电机进行了性能、价格对比,永磁电机的投资回收期仅需4～12个月,且可节约低压就地补偿设备等投资。永磁电机的推广应用,使需求侧管理的节能措施在油田取得成效。

厂用电切换方法的研究及应用

分析了厂用电切换动态过程及目前厂用电切换方法存在的不足，提出了厂用电“同期捕捉切换”方式，并在现场实际切换中取得了成功，利用“同期捕捉切换”，结合快速切换，可提高厂用电切换的成功率，减少切换时对电动机及备用变压器的冲击，对发电机组的安全运行具有重要意义。