ASSESSMENT OF AN ELECTRO MECHANICAL DIFFERENTIAL GEAR PROVIDING VARIABLE SPEED TO INDUSTRIAL APPLICATIONS

当前,标准工业应用对于整体传动系统效率的要求日益提高,如压缩机、鼓风机、风扇及水泵。现有的系统如VFD或液压变速控制系统不能满足能源成本的需求。几年前一个创新性的变速系统EMDS(机电差速系统)出现在市场上,在总效率和初始成本上显示出巨大的潜力。该系统由一个主驱动(直接连接电网)、一个包含行星齿轮级的齿轮箱和一个伺服变频控制驱动组成。伺服驱动(最大为系统总功率的20%)通过主驱动的恒定速度来控制齿轮箱输出速度。此外这一设置使得电力元件最少化同时在整个传动当中占用空间小。研究表明,该系统可应用于最高至15MW和15 000r/min速度的变速应用上。长期运行将证明,该方案是否能安全满足工业的高标准和需求。作者对比了EMDS和其他变速系统的技术优势,并分析了EMDS的技术原理并包括详细的效率对比。此外还给出了实际应用证明案例。

基于三状态PWM的电动汽车电机驱动系统多模式调制策略研究

在电动汽车电驱动系统中,逆变器中的高频开关动作是产生开关损耗影响逆变器效率的主要因素,特别是为适应驱动电机高速化的趋势,不得不采用较高的开关频率,从而在低速时产生不必要的开关损耗,使逆变器效率偏低。因此,该文提出一种基于三状态脉冲宽度调制(TSPWM)的多模式调制策略来减少逆变器的开关损耗,提高全工况范围的逆变器效率。根据工况动态改变调制模式:在不同转速下采取变载频分段异步TSPWM;根据电机的相电流幅值动态地改变TSPWM不连续调制的钳位模式,使电流幅值较大的相保持在钳位状态以减小损耗。为了解决不同模式切换时相位突变导致电流或转矩冲击的问题,提出一种基于载波周期角度计算的电压矢量相位补偿算法,通过精确分析调制模式改变时刻对电压矢量角的影响,计算出切换后的补偿角度对空间电压矢量角进行补偿,从而实现不同模式的平滑切换。最后,通过算法仿真和电机实验验证了所提策略的有效性。结果表明,采用基于TSPWM的多模式调制策略的电机驱动系统,其逆变器效率得到了显著提升,且具有较小的共模电压。

煤矿井下水力压裂自动控制系统设计

分析指出目前煤矿井下水力压裂技术面临压裂泵输出压力和流量无法快速精确调节、远程安全监控效果及自动化水平有待提高等难题。设计了一种煤矿井下水力压裂自动控制系统。根据煤矿井下水力压裂工艺及系统构成,明确了控制系统关键技术为高压大流量压裂泵输出流量和压力的快速精确调节,远程高可靠性安全、高速实时监控,一键启停及图形化分析等。以KXH12本安型控制器为核心,搭配变频器、组合开关、监控主机、电动开度球阀等设备,以及光纤加CAN总线的双线冗余通信方案,研发了控制系统硬件,并编制了压裂泵控制器、水箱控制器及中央控制器软件,实现了压裂系统快速变流量注水、稳定保压及远程高速实时监控和报警等功能。在煤矿现场对水力压裂自动控制系统进行工业性试验,结果表明该系统压力控制精度为0.1 MPa,流量控制精度为0.1 m3/h,在连续完成14次压裂过程中,每次煤岩层开裂后均能实现较好的保压效果,且操作简单,安全性高,满足煤矿井下水力压裂工艺要求。

矿用蓄电池特种车辆用变频牵引电机的研究与设计

传统交流变频调速系统只有恒转矩段和恒功率段,且恒转矩段约占整个调速范围的1/2,中频段特性比较硬,转矩不会跟随转速的变化而变化。为了让交流变频调速系统满足矿用蓄电池特种车辆的牵引工况,模拟直流调速系统的低速大扭矩“挖掘机”软特性,以DC 128 V的矿用铅酸蓄电池铲运车为例,通过对比直流电机特性参数,详细介绍了变频牵引电机多段速关键点、额定功率、额定电压、额定转速、启动电流、额定转差率和电机极对数等关键参数的设计方法,使得变频牵引电机转速与扭矩机械特性曲线与原直流电机相吻合,使其完全适用于矿用蓄电池特种车辆的行走,并在煤矿井下得到了验证。

一种高压电动机变频改造方案

根据现场实际情况和业主要求,对某火力发电厂的高压循环泵进行变频改造,提出了一种改造方案。该方案通过完善高压变频电动机的保护配置,保证了电动机的可靠运行和机组安全,同时改动较小,满足项目工期要求,对后续厂用高压电动机变频改造提供一定参考。

Electromagnetic interference modeling and suppression techniques in variable-frequency drive systems

Electromagnetic interference （EMI） causes electromechanical damage to the motors and degrades the reliability of variable-frequency drive （VFD） systems. Unlike fundamental frequency components in motor drive systems, high-frequency EMI noise, coupled with the parasitic parameters of the trough system, are difficult to analyze and reduce. In this article, EMI modeling techniques for different function units in a VFD system, including induction motors, motor bearings, and rectifierinverters, are reviewed and evaluated in terms of applied frequency range, model parameterization, and model accuracy. The EMI models for the motors are categorized based on modeling techniques and model topologies. Motor bearing and shaft models are also reviewed, and techniques that are used to eliminate bearing current are evaluated. Modeling techniques for conventional rectifierinverter systems are also summarized. EMI noise suppres- sion techniques, including passive filter, Wheatstone bridge balance, active filter, and optimized modulation, are reviewed and compared based on the VFD system models.

煤矿主通风机电机启动方式应用分析

针对近年来矿井通风需求量的增大,通风机电机功率不断增大的现状,若采用传统的方式启动通风机,存在易对电网造成较大冲击,影响其他设备安全稳定运行的问题,为有效解决上述问题,重点研究了矿井主通风机电机启动方式,基于主通风机电机启动方式应用现状,对通风机电机三种主要启动方式:全压启动,软启动及变频启动进行分析,分析了各自的优势、劣势,并结合工程应用案例进行了对比分析,得出了各种启动方式较适合应用的场景,以为矿井通风机电机启动方式的科学,合理选择提供支持。

新景矿带式输送机驱动装置更换优化研究

针对新景矿主煤流运输系统芦南分区带式输送机驱动装置使用年限较长,经常出现各种问题的情况,在保证主煤流运输系统正常运行的前提下,对其驱动装置进行更换。根据新景矿实际情况研究优化方案,对更换的驱动装置进行选型分析,最终确定采用“永磁直驱电动滚筒+变频软启动”代替原有驱动装置。实践表明,此次设计选用更换的驱动装置应用效果良好,且利用矿井检修的3 d时间完成了设备的安装及运行调试,对运输系统的正常运行无影响,保证了煤矿的安全高效开采。

船用变频调速电路设计与性能测试

阐述变频调速系统的工作原理和特点,设计出一个变频调速系统在船舶上三相异步电动机应用的电路。分析之前的调速方式在设计和性能上的差异,通过在电机与电力拖动实验室进行的调试运行、确定实验步骤、数据分析,得出该船用变频调速电路设计的不足,从而优化船舶电机节能中的变频调速技术应用。

变频调速技术在电机拖动中的应用研究

变频调速技术通过改变电源频率来控制电机转速,实现对机械性能的高效调节。介绍了变频器的基本构成及其工作原理,分析了变频调速系统中的PWM技术、矢量控制技术和能量回馈技术。并深入探讨了变频调速技术在工业生产和家电领域的实际应用情况,如输送机械、泵类设备、风机压缩机以及空调、冰箱和洗衣机等,展示了变频技术的广泛应用和显著效益。

变频电机定子绕组电场分布的仿真研究

本文基于COMSOL Multiphysics建立了一台变频电机定子绕组绝缘结构的仿真模型,分别计算了变频运行时匝间绝缘和对地绝缘所承受的电场强度,考察了浸渍过程中产生的不同位置、大小的气泡中的最大电场强度,以及半导体高阻带对于电场分布的影响。仿真结果表明本电机现行绝缘结构足以承受变频运行时的应力,且有一定裕量。

德国化工企业低压配电设计特点

介绍德国化工企业低压配电设计的一些实践做法和特点,包括采用中性点集中一点接地的交流低压配电系统、采用“N+1”配置的变压器-低压单母线分段主接线方案等,并与我国工程设计中的习惯做法进行对比与分析。

ZJ50DB型石油钻机直驱转盘驱动装置研制及应用

转盘驱动装置是石油钻机的核心部件之一。常规的转盘驱动装置是高速交流变频电机,其通过齿轮减速箱驱动转盘工作。文章研制的ZJ50DB型石油钻机直驱转盘采用低速大扭矩交流变频电机直接驱动转盘工作,取消了大型传动机构齿轮减速箱,简化了传动方式,减少了中间故障点,降低了维护保养成本,整体尺寸小,质量轻,方便拆装和运输。

子午水电站可逆水轮机组电气传动控制系统

介绍了子午水电站可逆水轮机组电气传动控制系统。基于四象限级联中压变频器,实现了机组发电工况下的变速恒频运行和抽水工况下的高效节能运行。同时,采用电气回路冗余设计、变频器功率单元快速旁路技术和中性点漂移技术,确保了机组的高效可靠运行。

车用电机的有限元模态分析

模态分析是一种确定结构振动特性的技术,是结构运动学的分析基础,固有频率是结构动力学特性分析中的重要指标。采用有限元法对电动汽车驱动用电机进行模态分析,通过对电机结构进行适当假设和等效,建立电机结构定子绕组、机壳、端盖以及转子和轴的模态有限元仿真模型,分析各结构部件对电机固有频率的影响。通过有限元仿真得到电机结构径向各阶模态的固有频率和模态振型,并通过锤击法模态实验和电机空载噪声频谱验证了有限元分析的准确性。

基于复矢量调节器的低开关频率同步电机控制

为提高中压大功率变频器出力,需要降低器件的开关频率,这会导致脉宽调制(pulse width modulation,PWM)响应滞后,影响定子电流磁化分量和转矩分量间的动态解耦效果。受低开关频率制约,常规的比例积分(proportionalintegral,PI)及前馈补偿PI调节器难以满足系统要求。为改善这一问题,在对电励磁同步电机进行复矢量信号建模的基础上,充分考虑信号采样的延迟和开关器件在低开关频率下的惯性特性,结合经典的控制理论分析方法,设计了一种新颖的基于复矢量的电流调节器。该调节器能在低开关频率下实现对定子电流磁化分量和转矩分量的有效解耦,动稳态性能良好。Matlab仿真及DSP实验验证了该调节器的有效性与可行性。

变频调速异步电机的优化设计(英文)

随着变频调速技术的发展,异步电机在工业传动领域中的应用越来越广泛。传统的异步电机设计方法已经不适应变频调速异步电机的设计要求。传统电机的设计重点在于额定点效率、功率因数、最大转矩、起动转矩、起动电流、运行温升和价格等指标。而变频调速电机的设计重点是在调速范围内的效率、功率因数、温升,以及动态响应性能等。本文根据变频调速集成系统的特点,提出具有针对性的变频调速电机优化设计策略。该策略具有以下几个特点:①采用自适应设计模型;②针对变频器供电的谐波影响分析模型;③采用最优滑差控制和面向系统的优化设计方法。利用该优化设计方法,使得变频调速异步电机更加高效节能。

变频供电异步电动机转子断条状态下变频器一次侧特征电流分析

异步电动机变频调速系统已经广泛应用于工业生产之中。实现变频调速异步电动机转子断条故障的诊断,对保障安全生产、提高生产效率有十分重要的意义。目前,已经提出的转子断条故障诊断方法多是针对定子电流信号做频谱分析。然而,在变频调速异步电动机运行过程中易于测取的多是开关柜二次侧电流信号,即供电电流(变频器输入侧电流)信号。该文分析了异步电动机转子断条故障特征分量穿越变频器对供电电流信号的影响,基于定子电流频谱分析方法,分别对定子电流(变频器输出侧电流)和供电电流做频谱分析。仿真和实验结果显示,在供电电流信号中存在转子断条故障特征分量,进而可以据此实现变频供电异步电动机转子断条故障诊断。

输油系统中变频调速电机和泵类负载效率的计算方法

在异步电机变频调速系统中,频率改变后,电机的转速不能由频率直接确定,因而不能确定电机输出的机械功率。电机拖动泵类负载时,由于泵与电机对轴联接,因此泵的轴功率也不能确定,电机和泵的效率也不能单独计算。依据电机理论和泵的特性,分析并得出了在频率改变后,由频率计算电机转速及输出机械功率的方法。利用该方法可以单独计算电机和泵的效率。另外,还分析得出了频率改变后电机转差率和转速的计算公式,并同时否定了变频调速电机转差率不变的论点。

爆炸性环境用变频驱动系统防爆功能技术分析

与普通电气传动系统相比,在煤矿、石化等现代工业生产中存在可燃性混合物形成的爆炸性环境,变频驱动系统由于电火花和热表面等潜在点燃源存在,可能引起爆炸导致人员伤亡和重大损失。对爆炸性环境下变频驱动系统防爆功能技术方面的标准、研究现状进行梳理,从爆炸性环境下变频驱动系统结构与安全、防爆变频器、防爆电动机3个方面进行归纳总结,讨论了系统各部分研究和特殊环境应用中存在的问题;对极限环境下变频驱动系统可靠性、爆炸性环境下变频驱动系统安全评估技术、新型隔爆变频驱动一体化技术等方面进行了展望。