双频道交流激发极化法初步研究

在交流激发极化法工作中,实现双频供电、双频遭观测,可以提高单点观测速度,实现一机供电多机观测,并可提高抗干扰能力,故有利于将激发极化法推广到大面积快速普查。本文讨论了双频道工作的特点、双频道幅频仪的方案设计,并对SF-1双频道幅频仪方法样机及其实验结果作了扼要介绍。     

频率域激发极化法的观测系统

本文用系统理论研究了激发极化法的观测过程,从理论和实验两方面论证了时间域激电和频率域激电的等效性及其相互转换性。讨论了频率域激电的几种观测系统;在分析对比的基础上,指出作者等人发明的双频道激电观测系统具有快速、轻便、抗干扰能力强、成本低等优点,特别适合山区和中高阻地区应用。在激发极化观测中,用供电电极向地下送入供电电流,并从测量电极观测电位差(或电位)。因此可将对大地进行激发极化观测抽象为双口系统,系统输入的激励为电流,系统对激励的响应为电位差。按激励方式可分为时间域和频率域。一般说来,可极化大地表现为非线性系统,并可根据其非线性来研究激发极化现象。然而,在通常情况下,它是一个弱的非线性系统。当电极距不大、所用频率较低且频率范围不宽、激励电流密度较小时,可将其看作是线性时不变系统。皮尔通提出的Cole-Cole模型模拟极化效应,实践证明其近似程度是比较好的。这也说明激发极化系统可看作是线性时不变系统。对线性时不变系统,时间域和频率域的测量结果不仅是等效的,而且用拉普拉斯变换可以互相转换。由于激发极化系统是一种最小相移系统,在频率域观测中,其实分量、虚分量、振幅和相位之间并非彼此独立,而是相互依赖,只有一个量是独立的。我们用Cole-Cole模型计算出实分量Re(ω)、虚分量Im(ω)、相位φ(ω)和振幅|V(ω)|随频率的变化,并用转换近似关系式(7)计算出Re(ω),Im(ω),φ和|V(ω)|。从图2看出它们的特征是一致的,彼此等效。另外在实验室用BT—6超低频频率特性测试仪观测了黄铁矿标本和石墨标本的振幅和相位随频率的变化,按式(7)转换成|V(ω)|和φ(ω)。由图3可见尽管实测曲线存在观测误差,|V(ω)|与|V(ω)|,φ(ω)与φ(ω)间基本形态是一致的。频散率P.F.E.与相位曲线形态相似,极值频率也大体相对应。频率域激发极化法的观测方案概括起来可分为变频方案、奇次谐波方案和伪随机信号方案三类(图4示出几种方案的波形和频谱)。这些方案各有优缺点,因而不存在用一种方案完全取代另一种方案。在一般情况下它们之间也是彼此等效的,然而由于它们各自优缺点不同,适应的条件也是有差别的。与变频方案、奇次谐波方案相比,双频道方案具有一些突出优点。例如双频道观测方案中两种频率的频率差可任意选择,而二者的振幅是接近的;这对于在减轻供电功率的条件下,准确地测量视频散率或相对相位差均十分有利。又如采用双频道方案观测时,发送机电流的变化对测量结果的影响也很少,我们曾就电流变化对测量视频散率的影响进行了理论计算和实验,结果表明,在相同情况下,当对变频方案影响为-12％时,对奇次谐波方案影响为-1.06％,对双频道方案的影响仅为0.148％。而且,双频道方案可不须稳流,这对于简化和减轻发送机有利。此外,双频道观测方案可方便地抑制电磁耦合影响。图4表明,对于单纯的方波,电磁耦合影响与激发极化效应都是周期地出现,难于提取它们之间的差别;但是,双频道方案则不然,电磁耦合效应随高频周期地出现,而激发极化则主要随低频周期地出现,因而能够方便地将两种信息分离出来。我国金属矿多产于山区,交通不便,需要轻便快速的普查方案;相比之下,双频道方案较现有的其它方案更优越些。     

双频激电法在东乡铜矿找矿勘查中的应用简

双频激电法可同时得到低频和高频电位差,由其计算视幅频率可抵消相同的影响因素,抑制干扰,增强异常幅值,提高观测精度.在分析区域成矿背景、矿区成矿地质特征、矿床地质特征的基础上,结合双频激电法的成果解译结果,对区内铜矿体成矿的有利区段进行了预测,优选出两个找矿靶区,为该区边深部找矿指明了方向.     

应用地球物理领域中的开拓性贡献

应用地球物理领域中的开拓性贡献针对我国地形复杂、矿产资源的大面积普查与详查评价难度大的特点，以及国外的“变频激电”和“奇次谐波激电”理论存在的问题，何继善教授创立和发展了以“频激电理论”为核心的地电场理论，形成了一套以“双频激电法”为特色的应用地球物...     

基于STATCOM无功补偿系统设计与分析

由于交-交变频主传动在运行过程中将产生与输入频率及相数相关的特征谐波以及与输出频率及相数相关的旁频谐波等高次谐波和电压波动;为了解决上述问题并考虑到工程投入的问题,设计了STATCOM+FC补偿方案,采用基于DSP的全数字化控制器,控制器响应时间≤10 ms,系统响应时间≤20 ms;能使系统平均功率因数达到0.95以上,谐波电流和电压波动优于国标允许值。     

连铸结晶器非正弦振动共振分析

根据谐波共振理论,连铸结晶器做非正弦振动且振频低于振动机构自然频率时,由于谐波频率是振频的整数倍,一部分幅值较大的谐波可引发共振.利用傅里叶变换对连铸结晶器非正弦振动加速度函数进行谐波分析,得该波形谐波幅值与振幅、振频、非正弦因子和谐波阶数的变化关系,从理论上给出一种削弱共振的方法.当结晶器振动机构的自然频率已知时,不同振频下可引起共振的谐波阶数是确定的.通过谐波幅值与各振动参数的变化关系,得到不同振动参数组合对应的谐波幅值.采用谐波幅值较小的振动参数组合,可削弱共振现象对连铸结晶器振动机构的不利影响,减小结晶器偏摆量,维持钢液液面稳定,改善连铸机工作状况.     

定子槽口宽度对同步电机永磁体涡流损耗影响

采用二维时步有限元法,系统地分析变频供电条件下高功率表贴式永磁同步电机定子槽口宽度对电机漏抗、功率因素、绕组电流、气隙磁密等参数的影响,从而确定永磁同步电机（PWM）波供电下槽口宽度对永磁体涡流损耗的影响. 分析表明,定子槽口宽度由6.0 mm变为2.5 mm,电机漏抗增加,由高直流母线电压变频供电引起的电枢纹波电流得到较好抑制,高次谐波电流得到很好过滤,气隙磁密高次谐波幅值减小,永磁体涡流损耗减小可减小近40%. 同时,对两台不同槽口宽度样机进行永磁体温升试验,验证了分析方法和计算结果的正确性.      

双馈风力发电机电流谐波分析

由于变速恒频发电系统中交-交变频器输出电压中含有大量谐波,导致发电机输出电能质量无法满足实际需求.针对这一问题,在分析双馈发电机数学模型的基础上,对双馈发电机转子侧输入非标准正弦电压情况,以及定子侧电压出现三相不平衡情况时,电机定子及转子侧的电流进行傅里叶分解,分解为基波电流和一系列谐波电流,得到各次谐波幅值及其频率,从而进行谐波分析和仿真研究,验证分析方法的正确性.     

无死区模糊准PR控制算法在变频恒流源中的应用

针对变压器振动频响法所进行的变频恒流试验的需要,提出了无死区的模糊准PR控制的变频恒流源的设计.利用准PR控制,跟踪给定的参考电流信号,实现了稳定电流输出的同时消除了PID等控制所存在的静差误差问题;设计了无死区策略,消除因为设置死区时间而引起的谐波含量过大的问题;同时引入模糊控制算法,结合准PR控制,实现初始电流的快...     

面向运动平稳性的直线电机推力频谱特征分析

针对直线电机推力谐波直接作用于驱动部件会降低进给系统运动平稳性的问题,综合考虑伺服驱动电路和电机结构非线性,利用等效磁化电流法和麦克斯韦方程,得到了纹波力、齿槽力、端部力、齿槽效应与电流谐波耦合力以及电感不对称力等5部分推力谐波的解析表达式。计算过程考虑了多个谐波因素之间的耦合作用,弥补了以往单一因素分析直线电机推力谐波的不足。研究结果表明:受驱动电路和电机结构非线性的影响,直线电机推力夹杂有众多的谐波成分,而且各个谐波成分之间相互耦合;这些推力谐波直接作用于机械系统,会造成进给系统显著的位移波动;随着进给速度的增加,推力谐波影响增大,尤其在进给速度为5、20和33m/min附近,推力谐波激起了机械系统共振,位移波动急剧增大;纹波推力幅值随着驱动电流谐波幅值的减小而减小;电机的极距与齿槽距之比、齿槽开口与齿槽距之比,对于齿槽力的主要谐波阶次以及幅值都有重要影响,尤其当齿槽开口与齿槽距之比为0.625时,齿槽力各阶次谐波均为0。     

SPWM逆变器的谐波分析

讨论了SPWM逆变器的谐波分析方法,导出了采用规则采样法的SPWM逆变器的谐波计算公式,利用计算机辅助分析研究了谐波的频谱分布规律及频比和调制度对谐波的影响等。定量分析结果显示,SPWM逆变器在频比及其整数倍处形成谐波边带,远离频比及其整数倍的低次谐波数值接近为零,而与之同次数和附近的谐波幅值却很大。应根据所研究结果来确定频比,以使可忽略的低次谐波范围满足要求。     

三相桥式整流电路谐波的概率分析

为了抑制谐波干扰,对三相桥式全控整流装置的谐波进行分析和预测,得到三相电压对称与不对称条件下谐波的成分、含量及THD.考虑三相电压不对称实际情况.以指数分布表示三相不平衡因子幅值的概率密度函数,建立了一种关于三相桥式全控整流电路的概率模型.利用此模型对整流装置交流侧电流中的特征谐波与非特征谐波的幅值和相角进行了分析,并采用Monte Carlo方法、电路模型抽样方法与所建立概率模型计算结果进行了对比验证,3种方法得到一致的谐波特性对比结果,验证了所建立概率模型的正确性.     

用功率平衡原理分析超外差接收电路

根据谐波平衡原理求出的微分方程中一部份主要谐波成分,以及频域平衡定理求出的各谐波成分相互之间的非线性耦合关系,以偶次项与超外差电路为例,证明网络中3个主谐波的每一成分,复功率各自守恒。差频的功率来自变频元件,全网络每一谐波成份的功率总消耗等于零,与用传统谐波分析法的求解结果是一致的。3个主谐波混频造成的振荡解,其公共基频很低,稳态的总体输出有很长的振荡周期,频谱的分布非常密集。事实上,数值仿真画出的一切振荡解,必然都是离散频谱的周期解。当相点画出的相图还没有完成一个周期时,就显示为非周期性的混沌。     

利用电流高次谐波诊断旋转设备故障的研究

电气设备如电动机,变频器,变压器,发电机等,在不同劣化状态,不同的工作状态下,会产生不同的高次谐波。经过多年对各类电器设备高次谐波成分的密切跟踪和详细分析,通过研究电流谐波的产生机理,详细阐述了高次谐波的电路理论与电流分析,发现电气设备中的高次谐波和劣化情况及设备状态有直接对应关系,可为维护保养提供依据。这种检测技术(原理)是结合了谐波分析法和电流法的新型谐波诊断法。     

用改进电压矢量法实现交流电机变频调速系统

介绍采用８０９８单片机构成交流变频调速系统,用改进电压矢量法生成ＰＷＭ信号,其输出波形好,谐波电流小,简单实用。     

基于DFT滤波器组检测间谐波参数新方法

在多抽样率数字信号处理技术的基础上,研究了一种利用离散傅立叶变换(DFT)滤波器组来检测系统间谐波的方法.该方法可在时域和频域内检测间谐波成分,对于长时间观测谐波比较理想,并且有效克服了加窗FFT算法的缺点和不足.     

感应电机无传感器检测的一种新方法

基于阻抗、谐波分析和数字信号处理技术,提出了感应电机无传感器检测的谐波导纳法,并成功地应用于电机转速检测,提出的方法利用谐波导纳提取转速信息,基于导纳测量和快速傅里叶变换频域内插算法,给出了一种获得谐波导纳的计算方法,由于导纳定义为电流和电压之比,是电机系统固有的属性,不依赖于电流或电压本身,因而有强的抗干扰能力,实验研究结果证实了其有效性,特别是在传统的电流法失效的情况下,应用谐波导纳法仍能提取     

小型船舶电力推进系统谐波分布研究

针对小型船舶电力推进系统产生的谐波对船舶电网电能质量的影响,建立了谐波分析模型,研究变频驱动产生的输入侧电流谐波在不同工作状态下谐波分布情况,并分析了电力推进系统的动、静态特性对系统产生谐波分布的影响、研究结果表明:谐波电流的大小主要由负载的大小决定,在特殊工况下,系统频率的变化及系统阻抗的变化对谐波分布产生较大影响.     

扬声器低频谐波跳跃

通过能量法求解扬声器非线性振动系统的非线性微分方程的一阶近似解，得出幅频关系方程和谐波失真与频率关系曲线，并着重分析讨论了磁场的非线性对扬声器低频谐波失真跳跃的影响，得出了一些结论。     

具有弹性支承裂纹转子的动态响应分析

以单盘偏置裂纹转子为研究对象,同时考虑支承弹性和陀螺效应的影响,建立了运动方程并进行了仿真计算。数值分析表明：当转子以亚临界转速运行时,裂纹转子盘心响应和支承处加速度响应中均出现1,2,3…倍频成分,且出现分数次共振现象;转子以超临界转速运行时,盘心轨迹为一椭圆,幅频图上2倍频以后的各分量极小,而支承处加速度响应的幅频图2倍频以后的各谐波分量仍明显存在。