二电平变频器输出对电动机的影响及应对措施

介绍了二电平变频器供电对电动机产生的不良影响,采用仿真数据说明变频供电出现电机端尖峰电压的特点,就改善变频供电电动机温升偏高及机端电压尖峰问题提出应对措施,并现场实测改善效果.     

对变频电源供电电动机的技术分析

作为变频器供电的电动机,由于变频器在换流过程中电动机释放电感贮能引起电压突变,叠加在运行电压上,而产生冲击电压,同时将使电动机上的电流波形呈现为一个叠加谐波的正弦波,该谐波电流将使异步电动机的磁路中产生一个脉动的磁通分量,此磁通分量叠加在主磁通上,使电机损耗增加,产生电磁振动和噪声,并产生对电机绝缘的冲击电压及轴电压,对电动机的对地绝缘形成威胁。对变频电源供电电动机产生的技术问题及解决办法做了详实的论述。     

变频器供电电源对电动机绝缘强度的影响

1 引言作为变频器供电的电动机,由于变频器在换流的过程中,电动机释放电感贮能,引起电压突变,叠加在运行电压上,产生冲击电压,对电动机的对地绝缘形成威胁;高频陡削波前的脉冲电压加在电动机绕组上,在绕组内部产生高频振荡,在振荡过程中,绕组的首末端几匝产生最大的电位梯度,从而威胁绕组的匝间绝缘。由于极其频繁的换流次数和陡削波前电压冲击,导致绝缘反复冲击老化和电晕放电引起的腐蚀问题,使绝缘情况长期恶化,绝缘变质过程加快,因此在电机设计中要有一定的加强绝缘措施。变频器供电电源对电动机绝缘强度的影响与     

降低变频器输出电压变化率的LC滤波器的设计

在变频器供电的异步电动机控制中,电机绝缘上所受到的过大的应力会导致绝缘损坏。这主要是因为加在电机上的电压上升过快以及在电机足够长电缆端接上造成的过电压所致。本文提出一种变频器输出端LC滤波器加二极管桥式电路的设计和实现方案,可将电压变化率限制在每微秒几百伏,同时降低了长电缆电机端的峰值电压和电机中的共模噪声,并用附加电阻来清除谐振电路的能量。实验结果证明了上面的论述。     

变频调速电动机的设计特点

主要介绍变频器供电异步电动机与普通电网供电的电动机相比是有区别的。变频调速异步电动机在设计上,两者不能完全相同。变频器可分为电压源变频器和电流源变频器,将对其设计特点进行阐述。     

永磁直线同步电动机非正弦磁场数学模型研究

电机传动系统大都采用变频器供电,输出的是非正弦电压和电流,因此产生非正弦磁场,永磁直线同步电动机也如此。初步建立了永磁直线同步电动机时空三维非正弦电磁场的数学模型。模型在空间上采用体电流密度等效初、次级激励场源,充分解决了直线电动机的结构开断、边端效应等问题;在时间上考虑了非正弦供电的情况,最后用傅里叶变换对该模型进行解析计算,其计算结果和实验结果吻合。     

变频器供电电动机绕组上的电压分布

阐述了变频电机由变频器供电时，由于电源电压的非正弦，会在电机绕组线匝上产生高电压，本文用实验的方法论述绕组上电压的分布情况。     

降低变频器输出电压变化率的LC滤波器设计

变频器供电的异步电动机绝缘上受到过大应力会导致绝缘破坏，这主要是因为加在电机上的电压上升过快以及在电机长电缆端接上的过电压所致。提出一种变频器输出端LC滤波器加二极管桥式电路的设计方案。它可将电压变化率限制在每微秒几百伏，并用附加电阻来消除谐振电路的能量。通过实验对这一设计方案进行了验证。     

浅谈高次谐波和集肤效应对变频电机发热的影响

变频器供电的变频调速三相异步电动机(以下简称变频电机)电压和电流为非正弦波，其中含有的高次谐波会使变频电机产生附加的铜耗、铁耗以及杂散损耗。尤其中心高在355毫米以上的变频电机在高频下运行时，转子中会产生明显的集肤效应。附加损耗和集肤效应使变频电机稳定运行时的温升显著增加，本文通过试验去研究它们对变频电机发热的影响。     

变频调速异步电动机的设计

结合变频器供电下变频调速异步电动机的特点,介绍了变频供电下电机的噪声、振动、发热、绝缘、轴电流和通风冷却等问题的产生原因和解决措施,对变频调速异步电动机的设计进行了详细的介绍。     

主从式级联多电平变换器及其控制方法的研究

针对混合级联多电平变换器的输出电压等级和中间单元功能不明确的缺点,提出了一种主从式级联多电平功率变换器的拓扑组合结构.主变换器用来实现基波功率输出,从变换电路用来改善输出波形质量.该主从式级联多电平变换器具有输出波形质量高、开关损耗小、系统整体效率高等显著优点,特别适用于高压或超高压功率变换系统,是一种非常实用的电路拓扑组合方式.文中给出了适合于该功率变换器拓扑结构的两种控制策略:三角载波调制控制策略和特定谐波消除(SHEPWM)控制策略,并给出了50Hz下三角载波控制策略的仿真结果.仿真结果证明了所提的主从式级联多电平功率变换及其控制策略的有效性和实用性.     

具备VSG特征并网变流器的预同步及主动孤岛判别方法研究

针对具备VSG特征的并网变流器,研究其预同步及主动孤岛判别方法,提出一种基于逐步追踪思想的预同步控制和基于电网电压自扰动的主动孤岛判别方法;预同步控制按照一定步长调节变流器侧输出电压的幅值和相位,进而追踪逼近电网侧电压幅值和相位,当差值在很小范围内时,合闸实现离网到并网的"零"冲击;主动孤岛判别是将电网侧电压幅值以微小步长进行负扰动,扰动后的值作为变流器输出侧电压幅值的参考给定,若电网连接,则扰动基本无影响,若电网断开,因扰动使得电压持续减小,最终判别出孤岛现象。通过MATLAB仿真分析,验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于有源PFC原理的升压型DC/DC空间电源设计

采用有源PFC工作原理实现了一种升压型DC/DC变换器模块。作为空间电源完成由蓄电池输出电压50￣90V范围到稳定的128V输出,所采用的核心控制芯片为L4981A。该变换器的设计采用了双闭环控制,其特点是采用电压误差放大器环节实现输出电压稳定,采用电流环误差放大器环节实现输入电流跟踪输入电压且连续。试验结果表明,该变换器的输入电流连续,输出电压精度高,负载调整率高,电压调整率高,纹波电压较低,EMI强度较低,输出功率达到1.5kW。     

Expandable interleaved high voltage gain boost DC-DC converter with low switching stress

In this paper, an interleaved DC-DC step-up boost converter with high voltage conversion ratio and low voltage stresses on switches and diodes is proposed. The proposed converter has low average current passing through the diodes and switches and low input current ripple as a feature of interleaved converters. The voltage gain of the proposed converter can be increased by adding more diode-capacitor modules; therefore, the proposed converter has expandable structure. In addition, by implementing more diode-capacitor modules, the switching stresses would be more decreased. Also, to evaluate the performance of the proposed converter, it is compared with other similar presented circuits in the literature. The proposed converter is not only able to provide higher voltage gain but also has lower voltage stresses on switches and diodes. Consequently, switches and diodes with low voltage ratings can be selected. Theoretical analysis is provided in this study for each operation mode and the average current through the switches, diodes and inductors, voltage stresses on switches and diodes, voltage gain, and input current ripple are calculated. Finally, to demonstrate the accuracy performance of the proposed converter, a 450-W prototype is implemented practically.     

基于倍压单元耦合电感高增益DC/DC变换器

提出一种基于倍压单元的新型DC/DC高增益变换器。在传统Boost变换器的基础上引入倍压单元,提高变换器电压增益,并把2个储能电感进行磁集成,减小变换器体积和电感电流纹波。分析了该变换器的工作原理以及工作模态,推导了输出电压增益公式、各二极管和开关管的电压应力以及电感电流纹波。与传统Boost变换器相比,电压增益提高了（3+D）倍,开关管应力电压减小明显,电感电流纹波减小一半。通过仿真和实验,验证了理论分析的正确性。     

一种应用于光伏并网发电系统的新型双输入DC-DC变换器

提出一种具有高增益低电压应力的双输入DC-DC变换器,该变换器由两个上下对称的耦合电感Boost变换器组成。具有单输入和双输入两个模式,在单输入状态下只有一个开关管工作;在双输入状态下两个开关管工作。新型变换器可以通过改变耦合电感的匝比来提升变换器电压增益;输出端采用三电平结构使变换器开关管和二极管电压应力减小。分析了变换器在单输入和双输入模式下的工作模态;给出了变换器主要工作波形;推导了变换器电压增益,开关管和二极管电压应力,分析了漏感对变换器的电压增益的影响。通过实验验证了理论分析的正确性。     

储能用悬浮交错双向DC/DC变换器

本文提出将单向悬浮交错Boost变换器扩展到双向工作模式,得到可用于储能系统的悬浮交错双向DC/DC变换器FIBDC（floating interleaved bi-directional converter）。详细分析了该变换器在双向模式下的工作过程,推导出电压增益、功率器件承受的电压应力以及电流纹波表达式,采用共同占空比交错控制策略实现了工作电压稳定和内部子单元平衡。最后通过仿真和实验对该变换器的性能及控制策略进行验证。该变换器具有输入输出电流纹波小、电压增益高、开关管应力低以及可多相扩展等优点,适用于高压大功率场合。     

适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略

针对新能源并网的多端柔性直流（voltage source converter multi-terminal direct current,VSC-MTDC）输电系统中各换流站之间功率协调控制的问题,提出一种适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略。该策略将主从控制与下垂控制相结合,通过多个换流站分担采用定直流电压控制的主换流站有功功率的方式,使主换流站不易达到满载,协调了多个换流站的有功功率容量,尤其适用于新能源并网时出力的频繁性与间歇性变化;当主换流站满载或退出运行时,其余不平衡功率由采用自适应下垂控制的换流站承担,自适应下垂控制根据换流站的功率裕度将系统中的不平衡功率进行合理分配。考虑多个换流站间直流电压存在误差,通过对直流电压极限值进行调节,可以最大限度地利用换流站的有功功率容量,维持直流电压稳定。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

采用辅助变压器的全占空比调节三电平AC/AC变换器

高压大功率变换场合下,传统三电平AC/AC变换器需要同时控制输出电压和飞跨电容电压,使得控制电路相对复杂,且输出电压和负载范围受到限制。为此提出了一种采用辅助变压器的全占空比调节三电平AC/AC变换器,其飞跨电容电压由辅助变压器直接供给,无需通过其他控制电路进行调节。该变换器只有输出电压1个控制对象,其控制简单、易于实现,可全占空比满幅调节输出电压,且辅助变压器的容量很小,只需略大于飞跨电容的无功负载。详细分析了电路工作原理,并研制了原理样机。实验结果表明,采用简单的控制电路就可实现三电平AC/AC变换器的全占空比满幅调节。     

抑制三电平矩阵变换器共模电压调制策略

与传统AC-DC-AC功率变换器相比,矩阵变换器作为一个通用的功率变换装置,能够轻易实现N个相位到M个相位的变换。矩阵变换器可以产生理想的输入输出波形、没有中间储能环节、能量双向流动、快速的动态响应等优点。三电平矩阵变换器能够提高电压传输效率、实现多电平电压波形输出、突破电压传输比0.866的限制。针对三电平矩阵变换器调制过程中存在的共模电压问题,提出了基于电容钳位三电平矩阵变换器的改进空间矢量调制算法,根据不同的调制系数选择不同的调制策略,能够将三电平矩阵变换器的共模电压减小到最小。通过实验和仿真平台验证该简化策略的可行性和正确性。