变频电源驱动的感应电机定子短路故障诊断方法

针对由变频电源驱动的感应电机,分析了电网负序电压分量对感应电机定子电流的影响,发现电网负序电压分量不会在定子电流中产生负序电流。因此,对变频电源驱动的感应电机定子故障进行诊断,不再需要对电网负序电压对定子电流的影响进行补偿。基于对逆变器直流侧电流的分析,提出了一种基于逆变器直流侧电流的定子故障诊断方法和一种评估定子故障严重程度的故障严重因子,这种故障严重因子完全独立于电源与负载,同时在物理意义上还具"阻抗"的概念。采用在电机两相之间接短路电阻的方法,模拟定子线圈非金属性短路故障进行实验。实验结果表明:该方法不需要对电网负序电压的影响进行补偿,而且只需要采集一路电流信号,其算法也相对简单,是一种简单有效的方法。     

基于逆变器直流侧电流和融合算法的感应电机转子故障诊断方法

分析了逆变器驱动的感应电机发生转子故障时的逆变器直流侧电流的频谱成分,发现与转子故障对应的故障特征频率分量分布在逆变器直流侧电流频谱的低频和高频的多个频段.基于此,提出了一种融合算法,利用解析信号的模平方函数将分布在高频段的故障特征频率分量转化到低频段,然后和低频段的信号进行融合相关处理,融合谱中的噪声和与故障不相关的...     

基于变频器网侧电流感应电机定子故障诊断

提出一种基于变频器网侧电流频谱分析的感应电机定子故障诊断方法。当感应电机发生定子故障时,定子电流负序分量将通过逆变器、整流器向变频器网侧传播,将在网侧电流频谱中出现故障特征频率成分。分析电网负序电压对感应电机定子电流、变频器网侧电流的影响,发现电网负序电压分量在网侧电流中形成的故障特征频率与定子故障时的网侧电流故障特征频率存在明显不同,选择容易测取的网侧电流可构成定子故障诊断新判据。实验结果表明:利用变频器网侧电流频谱分析能有效进行定子故障诊断,且不受电网负序电压的影响。     

考虑电压电流约束的感应电机容错运行对比研究

围绕电机驱动系统可靠性提高问题,对现有几种具备容错运行能力的三相感应电机驱动系统性能开展了对比研究。对容错控制策略的评估应考虑电机驱动系统输出的实际转矩和转速,而这主要取决于系统电流和电压约束。考虑到励磁电流的存在,感应电机驱动系统中的电流极限不如永磁电机驱动系统中的电流极限直观,同时逆变器和电机都存在对系统电压的限制,故通过推导故障后电机驱动系统的电压方程,分析得到了电机参数、运行工作点和电压电流约束对输出转速的影响,并指出优化拓扑可使故障后电机运行在额定转速以上以获得额外的功率。利用搭建的感应电机驱动测试平台开展了实验研究,不同容错策略的对比实验结果验证了理论分析。     

光伏水泵系统PWM输出滤波方法及影响分析

针对光伏水泵系统的逆变器PWM电压输出导致的共模电压、电流等现象常引起水泵电机故障的问题,在分析了PWM 逆变器驱动电机系统产生共模电压、电流机理的基础上,采用滤波电容公共点接回到光伏母线侧负端的LC滤波器,使共模电压与电流得到抑制。LC滤波器使电机侧的输入状态发生改变,通过分析PWM输出LC滤波方法对感应电机控制系统的影响,对滤除参数的选取进行了优化。并对以上研究进行了实验,结果表明参数选取方法的正确及有效性。     

基于直流侧电流检测的逆变器开路故障诊断方法

针对变频驱动系统中的逆变器开关管开路故障,应用开关函数的双傅里叶变换技术,分析逆变器的直流侧电流在正常运行、单管开路故障及一相开路故障时的频谱：逆变器正常运行时,其直流侧电流频谱的低频部分只包含直流成分;逆变器单管开路故障时,其直流侧电流频谱的低频部分会出现调制信号的频率成分;逆变器一相开路故障时,其直流侧电流频谱的低频部分除了直流成分外,还会出现调制信号的二次谐波成分。通过检测直流侧电流的频率成分就可实现逆变器单管开路故障及一相开路故障的故障诊断。实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

国内外动态

高精度交流感应伺服系统的磁场定向控制交流感应伺服系统的磁场控制将普通的变频交流感应驱动功能转变成高效率的精密伺服功能。新型INDac功能模块以一单独的可装印刷电路板模块方式提供这种控制。该模块能提高电机的效率,并获得传统驱动系统不可企及的转矩——转速控制范围。它的输入是转矩指令和磁场指令,这就象一台直流他励电动机一样;它的输出是三个模拟信号,向三相交流感应电动机的PWM电流回路发出指令。模块的输入端允许电动机各种参数进入。一个典型的工业用交流驱动系统由整流器向逆变器提供一个合适的直流电压,以功率元件和续流     

直流融冰系统整流器管母线电流差动保护新原理

整流器作为直流融冰系统的重要设备对融冰系统的安全稳定运行起着重要的保障作用。首先,分析了直流融冰系统整流器的管母线电流在正常运行和各种故障情况下的基本特征,得到了整流器交流侧电流与直流侧电流的关系。在此基础上,提出了基于管母线电流差动原理的新型融冰系统整流器保护动作方程,并分析了整流器保护区内各种类型故障下此动作方程的有效性。最后,结合PSCAD软件搭建直流融冰系统模型,对保护方程动作特性进行仿真,验证了动作方程的准确性。     

基于逆变器直流侧电流的异步电机转子断条和偏心混合故障诊断

电机发生早期故障时,出现在定子电流中的故障特征频率分量很弱,容易被基波分量的泄漏淹没。很多文献通过各种变换方法将电流的基波分量转化为直流量,以减少频谱泄漏来突出故障特征分量。基于变频器驱动的异步电机,通过分析发现定子电流中的基波分量转化为逆变器直流侧电流中的直流分量,定子电流中的各种故障特征频率分量和逆变器直流侧电流中的频率分量存在对应关系。提出了一种基于逆变器直流侧电流的异步电机转子和偏心混合故障诊断方法,采集逆变器直流侧电流信号,并用MUSIC算法进行频率估计,具有很好的实时性。试验结果证明,提出的方法是一种简单有效的方法。     

一种基于转移函数的电机驱动系统共模EMI滤波器设计方法

为抑制电机驱动系统传导干扰发射,提出一种基于转移函数的共模EMI滤波器设计方法。采用该方法针对一个电机驱动系统设计了逆变器直流侧和交流侧共模电磁干扰滤波器。实验结果表明,该方法能够在保证交流侧共模干扰强度不增加的同时,有效抑制直流侧共模干扰。     

微电网故障下三相电压型并网变换器瞬态行为分析

三相电压源型变换器(VSC)是交直流混合电力系统中重要的功率接口装置。交直流混合系统存在诸如电网侧故障或直流侧负载变化等扰动,对其中功率接口变换器造成难以预计的影响。着重研究微电网故障时并网变换器的瞬态响应过程及其机理。首先,给出了电网三相电压暂降时三相电压源型变换器的失稳的瞬态响应现象。然后,通过非线性分析揭示了该不稳定现象的物理本质,并通过系统建模计算给出了系统参数空间中的稳定域范围;最后,通过微电网与变换器仿真验证了分析计算的有效性。     

基于信息融合分析的感应电机故障检测方法

为了提高感应电机故障检测的准确性,在分析了感应电机定子线圈短路故障时的振动特征信息及定子电流的谱信息的基础上,指出了单一的振动分析方法或定子电流频谱分析（MCSA）诊断定子线圈短路故障,不能得到准确可靠诊断结果的原因,提出了一种基于信息融合分析的感应电机定子故障检测方法,能有效提取电机定子故障时的特征信息,提高了故障识别的准确性。实验结果证实,基于融合分析得到故障特征可以作为感应电机定子线圈短路故障诊断的依据。     

电机故障特征值的倍频小波分析

该文对异步电动机在鼠笼转子发生不同断条故障情况下的定子电流分别进行了实验测量；并对测量电流进行倍频小波分析，利用小波系数，在各个频段上进行小波信号重构；通过计算各个频段的信号能量特征值，诊断电机故障。这样，既可以从低频频段来诊断异步电动机鼠笼转子断条故障，也可以从某些高频频段来识别故障是否发生，从该文的实验诊断表明，倍频小波分析方法取得了较好的效果。     

云广HVDC孤网运行瞬时频率抑制的附加控制

在孤网运行方式下,为抑制交流故障后交流系统的瞬时频率,利用换流器稳态方程导出换流母线电压与直流电流的动态关系,结合故障特点,应用HVDC的快速和高可控特性,设计了一种反映整流站换流母线电压具有惯性环节的高压直流输电(HVDC)瞬时频率附加控制器,实现对整流器给定电流的修正和直流功率调制,提高了故障后送端交流系统瞬时频率稳定性。云广±800kV特高压直流输电系统的电磁仿真结果表明,在送端交流系统故障下,该附加控制器能够有效抑制交流系统的瞬时频率。     

基于MMC的多端直流电网双极短路故障电流计算

直流侧故障切除能力是衡量直流输电系统的重要指标。针对子模块采用半桥拓扑的模块化多电平换流器(MMC)直流侧发生双极短路故障的机理进行分析,定量研究了影响故障电流峰值的主要因素;并将结论延伸至多端直流电网,提出了不同电网拓扑和不同位置发生故障后10 ms内各换流站出口、线路电流的计算方法;在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建三端电磁暂态仿真模型,并将故障电流计算结果与仿真结果进行对比验证,结果表明所提计算方法具有一定的精度和速度,对直流电网规划、直流断路器选型具有一定的指导意义。     

采用Park变换感应电机转子复合故障检测

针对感应电机转子断条与偏心故障特征受定子电流基波信号的影响而难以提取的难点,提出了一种基于旋转Park变换滤波的感应电机转子复合故障检测方法.该方法利用电压与电流基波频率相等,通过旋转Park变换,将电流Park矢量的基波正序分量完全滤除而不影响其它的谐波分量,从而使转子断条和偏心故障特征更清晰地显示出来,然后对旋转Park变换滤波后的电流Park矢量的频谱进行分析,可以准确检测到电机转子复合故障时的故障特征.解决了电流频谱分析方法转子故障特征频率分量容易被基波湮没而难以突出故障特征的问题.实验结果表明,应用该方法可有效的对电机转子复合故障进行实时检测.     

Improvements in Fault Current Calculation Techniques for DC Systems

Since 1970 at least 12 men have died from underground coal-mine fires which were started due to undetected high-resistance faults on trolley systems. Methods which have been proposed to determine these dc fault currents more accurately involve the assumption that the magnitude of the fundamental-component current on the ac side of the rectifier is equal to the magnitude of the current on the dc side of the rectifier. Since this assumption breaks down when the fault occurs at the terminals of a rectifier, a new nonlinear equation set is proposed which eliminates this assumption. The equation set is formulated to account for dc fault current contributions from dc machines and three-phase bridge rectifiers. Newton's method is used to solve the set of nonlinear equations. The use of rectangular form for all voltage variables and elimination of current as a variable provides more reliable and faster convergence than previous methods. A new phenomenon is identified in the results presented. Under certain fault conditions, dc motor voltages may be of sufficient magnitude to reverse bias electrically close bridge rectifiers and hence prevent them from contributing to the fault current.     

Power converter control based on neural and fuzzy methods

The new power converter control approaches based on neural network techniques and fuzzy logic theorems are briefly reviewed and discussed in this paper. Current-controlled voltage source inverters offer substantial advantages in improving motor system dynamics for high-performance AC drive systems. The controller switches follow a set of reference current waveforms. Fixed-band and sinusoidal-band hysteresis current controllers have been studied. The first part of this paper develops neural network and fuzzy logic based current-controlled voltage source inverters. The models and learning techniques have been investigated by simulation. The implementation of neural networks is described and simulation results are presented. In the second part of this paper, the new UPS (uninterruptible power supply) with fuzzy logic compensator is proposed. The proposed fuzzy logic compensator is used to prevent voltage drop from nonlinear loads. The total harmonic distortion (THD) of the proposed scheme is better than that of conventional deadbeat control methods for linear and nonlinear loads. The applications of fuzzy and neural network control to DC-DC converters operating at finite switching frequency are studied in the third part of this paper. The fuzzy logic and neural network controller for unity power factor rectifiers, half-bridge DC-DC ZVZCS converters, DC motor drives, induction motor drives and permanent-magnet motor drives are also discussed. Some simulations are presented in this paper.     

基于相关分析的感应电机定子故障诊断方法研究

分析了感应电机定子线圈短路故障时的振动特征及定子电流的谱特性，指出由于受电机固有不对称等因素的影响，单纯利用振动谱分析或定子电流信号频谱分析(MCSA)诊断定子线圈短路故障，不能得到准确可靠的诊断结果；提出了一种基于相关分析的感应电机定子故障诊断方法，能有效提取电机定子故障时的特征信息，利用该方法可提高故障识别的精度；实验结果证实，基于相关分析得到的谱特征可以作为感应电机定子线圈短路故障诊断的依据。