六相异步电机定子谐波电流抑制的滤波器研究

针对电压型逆变器驱动的多相异步电动机的定子谐波电流问题,提出了一种新型的电抗滤波方法,滤波电抗器采用单铁心结构.当被控异步电机为六相移30°的绕组结构时,定子中的基波电流在电抗器铁心中产生的磁动势为零,而5次,7次等低次谐波电流则产生2倍于三相结构的旋转磁动势,因此该滤波器可以有选择地对定子中的显著谐波电流产生电抗,而对基波电流不产生电抗.对包括滤波器的多相异步电动机建立了数学模型并进行了仿真分析,仿真结果验证了电抗器的有效性.     

变压器式可控电抗器的限流电抗计算和仿真

在根据谐波要求确定了变压器式可控电抗器(CSRT)功率控制级数的基础上,把磁势平衡方程和支路电流方程相结合,得到了关于绕组电流和限流电抗的增广方程,再根据控制绕组顺次短路工作的特点,利用递推算法求出了CSRT的各级限流电抗值.利用多绕组变压器多边形等值电路模型,以MATLAB/PSB为平台,建立了CSRT的仿真模型.仿真算例的结果说明,CSRT不仅能够满足谐波因数指标的要求,而且具有分级平滑调节功率的控制特性和很快的反应速度.     

六相30°相带绕组的同步发电机

本文论述六相30°相带绕组同步发电机的基本原理和特点,研究包含高众谐波的定子电流产生的磁势谐波的特征和规律,并分析了在超巨型汽轮发电机和带整流负载的同步发电机上采用六相30°相带绕组的一系列优点。文中介绍了在50千伏安试验电机上进行试验的部分结果,并提出应用这种电机必须研究的课题。     

单片机控制等离子喷涂(焊)电源研制

研制了 80 98单片机控制的等离子喷涂和喷焊两用电源 .主电路为带平衡电抗器晶闸管整流电路结构 ,空载电压可分档调节 ,最大输出功率为 1 2 0 k W,电流连续调节范围 30～ 630 A.恒流输出 ,抗网压波动能力强 ,且具有电流预置和规范参数实时数显等功能 ,满足等离子喷涂 (焊 )对电源的要求 .     

有源电抗器的阻抗调控特性

研究了一种基于磁通控制原理的电感和电阻连续可调的有源电抗器。通过对有源电抗器在正弦电路中伏安特性的分析,提出了有源电抗器等值电阻和等值电感的独立调控方法以及负电阻和负电感的产生条件。在补偿绕组中注入一个与主绕组电流同相或反相的补偿电流,可以独立调节主绕组的等值电感;在补偿绕组中注入一个与主绕组电流相位正交的补偿电流,可以独立调节主绕组的等值电阻。建立了有源电抗器的仿真和实验系统,验证了有源电抗器的可实现性。     

变压器式可控电抗器在线状态的控制方案

针对目前广泛采用的变压器式可控电抗器控制方案对电抗器本体参数的依赖较大以及未考虑如何有效控制逆变器直流侧电容电压这两个问题,提出了一种新型控制方案。该方案采用了基波分量的提取算法,通过对原边基波电压和基波电流的在线检测,实时、准确地测量当前状态下电抗器的电抗值。该控制方案根据当前状态电抗器的电抗值控制副边绕组电流的幅值,根据逆变器直流侧的电容电压和电抗器原边绕组电压的相位控制副边电流相位,不依赖于电抗器本体的参数。实验结果表明该方案不仅能有效、精确地控制电抗器的电抗值,同时还能有效地控制其逆变器直流侧的电容电压,为电抗器的高性能运行提供了条件;仿真证明该方案的正确性和有效性。     

交直交主传动装置谐波分析及治理

以新型供电整流变压器的绕组结线组别、主传动装置配置的可关断功率元件IGCT(integrated gate commutated thrusters)或IEGT(injection enhanced gate transistor)和主动整流前端装置(active rectifier unit,ARU)的并联脉动组合接线型式特性为基础,提出了新型中压交直交主传动装置超高次谐波电流计算分析和治理方案.分析超高次谐波电流的特性,对电气设备和生产运行的危害,以及对其进行治理的必要性,提出基于超高次调谐频率的谐波滤波装置(HF-typefilter),用以解决工程实际中出现的问题.供轧钢供配电系统及谐波滤波装置设计制造参考.     

12脉波大功率相控整流电路仿真实验教学设计

针对学生对12脉波大功率相控整流电路理解上的难点,利用Simulink工具箱建立了12脉波相控整流电路的仿真模型.详细说明了带平衡电抗器的12脉波相控整流电路仿真模型的建立过程,分别测试了在有、无平衡电抗器情况下,不同触发角时,整流电路的输出特性.所建立的仿真模型有利于加深学生对于整流电路中平衡电抗器作用和2组并联整流...     

一种新型钳式电流表

本文介绍一种适合于在整流系统中测量整流元件所通过的单向导电电流的新型钳式电流表。这种钳式电流表以磁位计(又称空芯互感器)作为敏感元件,利用电子线路由磁电系仪表显示被测电流的平均值和最大值。它的特点是测量时与钳式电流表的位置无关;受外界干扰电流的影响小;波形误差小;结构简单;使用方便。本文介绍了这种钳式电流表的工作原理、线路结构和试验结果。     

半主动式结构的蓄电池-超级电容器复合电源

为减弱脉动负载对蓄电池循环寿命的影响,设计了一种应用于脉动负载的半主动式蓄电池-超级电容器复合电源.将蓄电池组经过一个双向DC-DC功率变换器与超级电容器组并联,从而向脉动负载供电.复合电源系统的控制目标是:在负载脉动的情况下,使得蓄电池的输出电流几乎恒定,其幅值等于负载的平均电流,而超级电容器主要承担负载电流中的动态分量,从而延长蓄电池循环寿命.分别对半主动式和被动式蓄电池-超级容器复合电源在MATLAB 7环境下进行建模和仿真.仿真结果表明,采用半主动式结构的复合电源相比于被动式结构,其蓄电池组的放电电流更平滑、放电过程得到了优化.     

电气化铁道的改进型静止动态无功补偿器

针对目前电气化铁道产生大量谐波及无功功率的现状，以及现有固定电容器式无功功率补偿方式常产生容性过补，与电网谐振、补偿装置自身过载及滤波效果差等问题，提出了一种基于变压器式可控电抗器的改进型静止动态无功补偿器的新模型．在带气隙的变压器二次侧设置若干组绕组，每组绕组用反并联晶闸管控制其导通程度，可平滑连续调节可控电抗器的功率．通过改变级间容量递增系数，从而实现无功功率的动态补偿．这种方法具有可控电抗器不饱和、产生谐波电流小的优点，变压器二次侧电压低，利于电力电子器件的长期可靠工程化运行．试验表明，设计出的模型具有良好的动态无功功率补偿性能。     

直流制式下机车变压器用作电抗器的电磁特性分析及设计优化

跨线运行的电气机车,由直流供电时其变压器用作滤波电抗器.本文针对一台心式结构且具有4个高压和4个低压(牵引)绕组的机车变压器在直流供电时的有关电磁特性进行了研究.此时,高压绕组并联开路,低压绕组两两串联分别接入两个直流回路中用于滤波,两个直流回路或同时工作或单独工作.按同一铁心柱上两个绕组串联连接,则4个低压绕组有4种接法.文章在用ANSYS软件对磁场进行深入分析的基础上,计算了绕组间的电感矩阵及相应连接时的电感.同时,深入研究了4个低压绕组两两串联后或同时工作或单独工作时电感值随负载电流变化的特性,推荐了直流制式下变压器用作滤波电抗器时其低压绕组一种较合适的连接方式,且这种连接方式的电感计算值得到了试验验证.文章最后还针对所推荐的连接方式,在单回路工作时较双回路工作时所呈现的电感值差异,提出了一种增设第三绕组的补偿方案,并就有关问题进行了分析.     

风电场用快速反应型磁控电抗器的研究

针对目前风电场使用的磁控电抗器的反应速度较慢,不能满足风电场快速无功补偿要求的现状,提出了一种快速反应型高压磁控电抗器的技术方案.给出了该磁控电抗器的铁芯与绕组结构以及快速跟踪原理,并对电抗器的稳态工作过程及其稳态运行参数进行了分析,提出了其快速跟踪时间的表达式.仿真结果表明,该快速反应型磁控电抗器具有很快的电流跟踪速度,可以满足风电场快速无功动态补偿装置的跟踪时间要求.     

基于五电平变换器的开关磁阻电动机转矩脉动抑制方法

针对开关磁阻电动机(SRM)在换向时电流跟踪效果不佳造成的转矩脉动问题,提出一种基于五电平变换器的开关磁阻电动机转矩脉动抑制方法.设计一种A、C相或B、D相共用同一桥臂的新型五电平变换器结构,较传统变换器控制更灵活、成本更低.根据SRM的非线性模型重新划分导通区间,优先选择电感变化率较大的相输出转矩,避免换向初期电流峰值过大.针对转速及负载等工况发生较大变化时绕组电流跟踪能力不佳问题,提出基于五电平变换器的直接瞬时转矩控制(DITC)方法,设计低速与高速的DITC导通规则.根据当前转速、转矩误差以及转子位置选择适配的导通方式,实现电动机低速时能够稳定运行,高速时电流能及时跟踪所需电流值,实现转矩脉动的抑制.仿真和实验结果表明：相比于传统DITC,该控制策略能在宽速域下实现转矩与电流脉动的抑制,改善转矩的动态特性.     

带零序电流抑制的开绕组永磁同步电机断相故障容错控制

针对共直流母线型开绕组永磁同步电机在绕组出现断相故障后控制策略以及零序电流抑制策略不再适用的问题,采用一种断相后坐标转换和零序电流抑制的改进控制策略,以保证系统运行的可靠性和控制精度。基于断相前后定子电流合成磁势不变的原理,对剩余两相建立坐标系并重构其与静止αβ坐标系间的变换矩阵,调整非故障相电流的幅值与相位,保证断相故障后电机运行的稳定性。为实现逆变器组间的协同作用,设计分配方案,对逆变器容量进行合理分配,并利用一种比例谐振控制方法对断相后系统零序电流进行抑制,削弱三次谐波零序电流在同步坐标系中电流产生的谐波,从而减小电磁转矩脉动,提高系统的控制性能。仿真结果表明,改进后的方法提高了断相故障状态下开绕组永磁同步电机控制系统的可靠性和控制精度。研究结果可为共母线型开绕组电机系统在断相工况下的控制提供理论依据。     

整流式故障电流限制器对高压断路器开合能力的影响

该文指出整流式故障电流限制器在限流过程中降低了短路电流幅值,改变了短路电流波形,明显地影响到高压断路器的关合开断能力。应用电磁暂态程序(EM TP)仿真计算了整流式故障电流限制器对高压断路器关合开断过程有影响的7种因素,包括开断电流值、三相开断时后两相开断电流值、短路电流最大值、电流过零前的电流下降率、电弧能量、恢复电压幅值及上升率。计算分析表明电流过零前的下降率较同样幅度的正弦电流可增大到6倍,电弧能量可增大50%,短路电流峰值将降至25%,后开相电流可增大29%。这些对高压断路器的开断、关合能力影响很大。     

基于电流斜率的开关磁阻电机转矩脉动研究

针对开关磁阻电机中低速运行时存在转矩脉动较大的问题,提出了一种固定开关频率的电流预测控制策略,以提高电流动态跟踪能力,实现电机恒转速控制.根据电磁关系估算当前控制周期内绕组施加正压、负压和零压时电流斜率,预测当前周期电压占空比,实现对绕组电流的精确控制.仿真与实验结果验证该电流预测控制策略的可行性,表明该方法具有较快的动态响应性能,在低速情况下能很好跟踪参考电流,较好地抑制了电机的转矩脉动和电磁噪声.     

无轴承外转子异步电动机的设计及有限元分析

为了提高飞轮储能系统运行的精度和可靠性,减小转矩脉动及悬浮脉动对系统运行的影响,对无轴承外转子异步电动机径向悬浮力及转矩与电动机结构参数的关系进行了分析,提出了减小转矩脉及悬浮脉动的一般方法.介绍了无轴承异步电动机工作原理,基于此推导了电动机数学模型.结合传统异步电动机设计方法,设计了一台功率为0.5 k W,转矩绕组极对数Pt=2,径向悬浮力绕组极对数Ps=1的无轴承外转子异步电动机.基于有限元软件计算了无轴承外转子异步电动机的磁场分布,确定径向悬浮力、转矩和悬浮绕组电流之间的关系,并得到电动机气隙长度和磁场饱和对径向悬浮力的影响规律,而且考虑了不同槽配比和定子极弧系数对悬浮力及转矩的影响.结果表明,当电动机转矩绕组电流和悬浮绕组电流分别为额定电流2.5 A和2.0 A时,转矩为1 N·m,转子径向悬浮力为105 N,能够实现转子的稳定悬浮.     

基于EKF的双Y移30°六相PMSM无速度传感器控制系统研究

介绍了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的双Y移30°六相永磁同步电动机(PMSM)无速度传感器控制方法.本系统建立了六相双Y移30°绕组永磁同步电动机的数学模型和状态空间方程.通过选取dq旋转坐标系下的定子电流、电机转速和转子位置作为状态变量,选取定子电压和电流作为输入、输出向量,构建了EKF观测器.在dq旋转坐标下采用扩展卡尔曼滤波器获得转速和转子位置,并利用TMS320F2812型DSP芯片实现全数字控制.该方法不需要对多相永磁电机的结构作任何改变,同时适用于凸极和隐极永磁同步电机,在很宽的速度变化范围内都有较高的位置估计精度.实验表明该方法使系统具有更加良好的控制性能.     

永磁风力发电机三相PFC整流器控制策略

针对用于变速恒频风力发电的永磁同步发电机(PMSG),采用每相定子绕组由一个单相功率因数校正(PFC)电路进行整流的拓扑结构,提出了一种同步比例积分(PI)控制策略。根据PMSG运行工况和PFC主电路拓扑结构的特点,选取整流控制目标为发电机定子电流与端电压同相位,并依此设计了控制系统。利用同步旋转坐标变换将电机定子电流变换为直流量进行控制,消除了传统方法中各相PFC电路分别使用一个PI调节器对交流电流进行调节所存在的稳态误差。仿真和实验表明:该控制策略既能稳定直流输出电压,亦能保持发电机三相电流波形正弦,并与机端电压基波同相位。