孙金水[1]2007年在《斩波内馈串级调速系统的基础研究》文中提出本文分析了用集成门极晶闸管IGCT作为斩波器的斩波内馈串级调速系统的工作原理和系统特性,对系统中主回路的参数进行了详细的分析计算,给出了具体计算公式,并用软件实现串级调速系统的参数计算;控制系统采用电流内馈,转速外馈的双闭环控制系统,对所开发的系统用MATLAB软件进行了仿真;由于晶闸管逆变器存在逆变颠覆等固有缺点,提出了用IGBT功率晶体管构成的有源逆变器来加以克服,并进行了仿真分析;应用现场实例进行了详细的测试和分析,证明该调速系统达到了预期的效果。这就使得该调速系统在大功率风机、泵类负载的调速节能方面具有广阔的应用前景。
周封, 邢方勃, 刘志刚, 王丙全, 刘健[2]2016年在《起重机电机新型电力电子调速方法对比分析》文中进行了进一步梳理针对现代起重机行业中电机调速发展滞后的问题,研究了10种异步电机调速方法,重新划分为3大类并进行了性能分析:新型转子串电阻调速优化了有级调速,部分解决了能耗大等问题;新型串级调速针对功率因数低、谐波大等问题优势明显;改进型变频调速性能极佳,但造价高、可靠性差。在此基础上,根据本行业需求从调速性能等几个方面综合对比分析,提出基于IGBT斩波和PWM整流器的外馈式串级调速系统具有更好的工程实用价值。
郑益飞[3]2009年在《新型串级调速系统的研究与应用》文中提出风机和水泵在我国国民经济各个部门中,应用数量众多,耗电量巨大,存在严重的节流损耗。因此,风机、水泵调速运行的节电效果是非常明显的,平均节能电量约占30%。目前交流调速应用大多是变频调速,但高压变频调速系统由于技术、谐波污染严重等问题,在实际的应用中受到一定的限制。对于风机、水泵类负载采用串级调速是一种合理的方案。本文分析了国内外传统串级调速的基本原理,详细分析了传统串级调速系统的优缺点,虽然效率提高了,但功率因数低下、体积庞大。基于此,本文采用了内反馈串级调速电动机。有效防止了转差功率在异步电机、整流器、逆变变压器和电网间无谓的循环,提高了功率因数,不但减少了装置体积、生产成本还大大提高了系统功率因数。在主电路的设计上,本文探索性地把PWM整流技术代替传统的晶闸管有源逆变。借助瞬时无功功率理论,分析了PWM整流技术能够提高串级调速系统功率因数的原理,该技术提升了系统的功率因数和减少了网侧谐波含量。本文还对主电路主要功率器件进行了参数计算,包括二极管、IGBT、电容、电感、缓冲吸收电路参数等。本文采用了DSP控制板对内反馈斩波串级调速系统中的斩波器实行数字式双闭环控制,即电流和速度双闭环控制,并设计了电流调节器和速度调节器以及相关的硬件实现电路。工艺控制部分采用了可编程逻辑控制器PLC实现。在实验室里对整个系统进行了调试和大量的实验,实现了调速的功能。并在实际中调试了串级调速系统,整个串调系统能够顺利运行。但在调速中也存在一些问题,通过分析,提出了相应的解决方案。
江友华[4]2006年在《高压大功率异步电动机驱动风机、泵类负载调速技术的研究》文中提出风机和水泵在国民经济各部门中,应用数量众多,耗电量巨大,存在严重的节流损耗,而对风机、泵类负载进行节能的有效方法就是对其进行调速,因此积极推广高压大功率风机、泵类负载的调速技术具有重大的国民经济意义。本文在客观分析国内外高压大功率异步电动机驱动风机、泵类负载相关调速技术现状并紧密结合中国实际国情的基础之上,认为转子侧的串级调速技术和定子侧的高压变频调速技术是两种比较好的调速方案,因此本文对这两种调速技术进行了较为全面的研究。在新型串级调速系统的研究中,阐述了内馈斩波串级调速基本原理和内馈电机基本结构,并分析了其效率、节能效果及启动等问题,然后致力于内馈斩波串级调速的工程应用及基于PWM整流技术的串级调速系统拓扑结构和控制策略的理论研究,其主要研究内容及研究结果如下:(1)采用DSP板件对内馈斩波串级调速系统中的斩波器实行数字式双闭环控制,并首次成功的应用于工业现场,取得良好的经济效益和社会效益。(2)采用状态空间平均法建立了内馈斩波串级调速系统的数学模型,以此为基础,按照工程设计方法设计了速度、电流双闭环调节器。此外,还研究了内馈斩波串级调速系统的斩波器占空比同电机转速之间的关系,发现它们之间呈现线性变化关系。(3)本文探索性地把PWM整流技术引入串级调速系统,不仅可以提高串级调速系统的功率因数和减少网侧谐波含量,还可以有效的防止逆变颠覆故障。同时借助瞬时无功功率理论,分析了基于PWM整流技术的串级调速系统提高功率因数的原理。(4)建立了应用于串级调速系统的电压型PWM整流器的静态解耦模型,以此为基础进行了系统设计,并通过仿真和实验验证了该方案的可行性。除此之外,对基于电流型PWM整流技术及双PWM技术的串级调速系统进行了一些理论探讨和仿真,并分析了应用于串级调速系统中的三相电流型PWM整流器开关模式及其等效特性。在高压变频调速系统的研究中,首先综述了定子侧高压变频器的拓扑结构和控制策略,然后主要致力于备受工业现场青睐的级联型多电平变频器及其相关特
许雁龙[5]2006年在《升压斩波式串级调速系统的研究》文中研究说明串级调速系统作为一种高效、可靠的调速方案，尤其是在风机、泵类负载应用场合比变频调速具有更明显的优势。 本文在分析传统串级调速原理的基础上，对系统的功率因数进行分析；针对传统串级调速系统功率因数低的缺点，采用升压斩波式串级调速系统加以改进；建立了升压斩波式串级调速系统的等效电路并采用向量图法对该系统的功率因数进行详细分析；分析了系统的谐波情况；构建了以7.5kW／380V电机为调速对象的升压斩波式串级调速系统实验装置，给出相应的实验结果；针对斩波器中IGBT处于硬开关状态的缺点，应用无源无损软开关技术予以改善，包括对软开关电路工作原理的分析、参数的设计并给出相应的实验结果。 实验证明，升压斩波式串级调速系统明显提高了系统的功率因数和改善了谐波畸变，同时使得无功补偿更简单、经济；所构建的实验装置运行可靠，无源软开关方案有效地改善了开关管的工作条件，提高了系统的效率。
杨磊[6]2011年在《基于电压型PWM整流器的新型内馈斩波串级调速系统的研究》文中指出风机和泵类负载在生产过程中应用广泛,但是其耗电量大,不能达到有效的节能效果,传统的调速方式是采用一种转差功率消耗型的调速系统,这样驱动电机的输出功率并没有改变,增加了无功,浪费了大量的电能。所以,改进大容量的风机、泵类负载的调速方式是当务之急,也是响应了国家提出节能减排的号召。本文首先分析了传统串级调速系统应用的局限性以及其存在的缺点,在此基础之上应用新型内反馈斩波串级调速技术改造风机,此调速系统主要由内反馈电动机、斩波器和电压型PWM整流器组成。从分析绕线式异步电动机的数学模型入手,建立内反馈电动机的在三相静止坐标下的数学模型和两相旋转坐标下的数学模型,并通过建立更直观的等值电路来观察内反馈电动机中定子侧、转子侧以及附加绕组侧的电磁关系；在传统串级调速系统的基础上探求内反馈斩波串级调速系统的工作原理及其特性,并通过比较两者的工作效率来证实后者的优势所在；研究了电压型PWM整流器的数学模型,对其运行特性进行了分析,并分析了其应用于内反馈斩波串级调速系统中的优势所在；利用仿真软件Matlab/simulink对内反馈电动机和电压型PWM整流器的数学模型进行仿真研究,仿真结果证明了数学模型的正确性,并对内反馈斩波串级调速系统的双闭环进行了建模和研究,证实了新型内反馈斩波串级调速系统的可行性。最后给出了系统中主要的硬件电路以及软件流程图,进行了相关的实验,通过对比仿真结果和实验结果证明了使用斩波器可以平滑的调节系统的转速；同时也验证了PWM整流器应用于调速系统提高了系统的功率因数以及减少网侧谐波含量的优势,也防止系统出现逆变颠覆,其工作在逆变状态,将转子回路的能量回馈到电动机定子侧,回馈的能量越多,调速范围越大,从而达到节能降耗的目的。
彭军林[7]2006年在《无刷双馈电机及其控制研究》文中研究说明无刷双馈电机是在级联电机的基础上,结合电机设计技术和控制策略实现的一种新型电机。该电机具有简单牢固的无刷电机结构、可调节的功率因数、可回馈使用的转子转差功率、小容量的调速控制装置以及多种运行模式等特点,在变频调速和变速恒频发电领域具有重大实际应用价值,因此对其进行深入的研究具有十分重要的意义。本文以一种转子绕组采用变极法设计的新型无刷双馈电机作为研究对象,结合国内外的有关文献,首先介绍了无刷双馈电机产生的背景条件、发展的历史和现状、研究意义和应用前景,接着介绍了无刷双馈电机的基本原理、定转子结构、运行方式等情况。本文就无刷双馈电机目前比较常用的定转子线圈变量表示的通用模型、转子坐标下的双轴模型以及混合坐标模型进行比较分析,尤其是对转子坐标下的双轴模型进行了深入研究,并利用MATLAB/Simulink软件建立了电机开环运行的仿真模型,并对电机进行了开环实验,验证了电机开环运行时的特征。在此基础上,根据无刷双馈电机的特点,由d-q双轴数学模型,通过坐标变换,将功率绕组和控制绕组在各自的同步坐标系下分别进行磁场定向,推导出无刷双馈电机矢量解耦数学模型。本文对基于同步角的矢量解耦控制系统进行了仿真,实现了对电机转矩和磁通的完全解耦控制,获得了良好的控制性能,与开环控制相比,证实了无刷双馈电机矢量解耦控制的可行性和优越性。
苏利敏[8]2000年在《新型串级调速系统的研究》文中研究指明晶闸管串级调速系统作为一种高效、节能的调速方案，具有装置结构简单、维护容易、能实现连续平滑地调速等优点，尤其是对风机、泵类等大容量平方转矩负载进行控制时，其节能效果是十分可观的。但对它提高功率因数和降低谐波对电网污染却一直是困扰人们的课题。 本文首先从普通串调原理入手，简要分析了影响串调系统功率因数的主要因素；在对三相四线双晶闸管串级调速、新型GTO串级调速等几种高功率方案进行分析与比较的基础上，提出了一种新型三相四线制双IGBT串级调速控制方案。 文中给出了系统的工作原理，详细分析了新型控制方案对系统功率因数的改善情况；对系统中各个环节的参数进行了分析计算，给出了具体计算公式。以80C196单片机为核心组成了全数字新型串级调速控制系统，针对该方案所要求的控制和触发脉冲，设计了新型数字触发器。为了进一步证实该方案的正确、可行性，本文首先用MATLAB软件对整个系统的动态性能进行了仿真与分析；又借助ICAP软件，对改进后的逆变电路进行了仿真分析，并在此基础上进行了实验验证。 计算分析及仿真结果表明，改进后串调方案能够较大程度地提高系统功率因数；另外，由于逆变变压器容量较传统串调系统有明显减少，串调装置与电网之间的能量交换大大减少，因此谐波对电网的污染在一定程度上得到抑制。
谢军[9]2005年在《矿井提升机交流电机斩波串调系统的研究》文中研究指明采用转子回路串电阻调速的绕线式异步电机广泛应用于矿井提升机电控系统。该方法是通过调节转子回路附加电阻的有级调速,难以实现平滑地调速,而且调节性能差,调速过程中大量的转差功率通过转子回路电阻转化为热能消耗掉了。本文提出了将斩波串级调速方案应用于改造采用转子回路串电阻调速的绕线式异步电机的矿井提升机电控系统。与常规串级调速系统不同之处在于转子直流回路中加入了直流斩波器。斩波串调不仅克服了有级调速的缺点;还可以采用闭环控制,使调速性能大大改善,同时与普通串调系统相比,逆变器的容量大为减小;更为重要的是能够大大改善电机拖动系统的功率因数。 本文研究了矿井提升机交流电动机斩波串调系统的主电路拓扑结构,分析其工作原理,推导出斩波串调系统的机械特性。同时提出斩波串调系统的主电路参数选择方法和逆变器容量的选择方法。 针对矿井提升机的工艺特点,斩波开关器件选用IGCT器件代替老式的可控硅斩波器控制方案,斩波频率可达1KHz,不仅改善了系统的调速性能,还可以克服晶闸管需强迫换流的缺点,线路简单,控制方便。 本文采用TI公司的电机控制专用DSP—TMS320LF2407A处理器作为控制器,实现斩波串调系统的控制功能,同时能够满足实时控制的要求。 最后通过应用MATLAB对所设计的控制系统进行了建模与仿真,仿真结果表明系统运行可靠,设计是切实可行的,是一种实用的IGCT斩波串调的电路结构。
吴雯雯[10]2009年在《高压转子内馈电机调速技术的研究》文中研究说明我国是一个电力资源短缺的国家,建设节能型国家的发展需要,使得开发新型节能技术显得尤为重要。风机和水泵在国家重大民生部门应用中数量众多,分布面广,耗电量大。为了实现节能,各种调速技术发展迅速。综合分析国内外高压大功率风机、泵类等相关调速技术现状,目前有效用于高压大功率电机调速有两种方案-转子侧串级调速技术和定子侧高压变频调速技术。对于风机,水泵等调速范围不大(一般为50%~100%),系统动态性能要求不高的场合,转子侧的串级调速技术有较显著的优势。本文主要针对转子侧的高压内馈串级调速技术进行研究,它是在传统串级调速的直流部分增加一个斩波器,通过改变斩波器的占空比大小来调节电机转速,进而实现能量的循环利用。因不需要改变晶闸管逆变器的逆变角,可以将逆变器的触发角固定为最小逆变角不变,这样系统将具有更高的功率因数。本文对采用绝缘栅双极性晶体管(IGBT)作为斩波器的斩波串级调速系统主回路的工作原理和工作效率进行了分析,推导具体计算公式,实现了参数计算;控制系统采用电流、转速双反馈的闭环控制系统,可实现根据实际状况自我调速的功能,并用MATLAB软件进行仿真;系统硬件电路的总体设计和PLC、DSP控制的软件配置等,并且给出了应用现场的调试波形和实验分析,验证了控制方案的可行性、实用性和节能性,证实了该调速系统在大功率风机、泵类负载调速节能方面的应用具有广阔前景。
参考文献：
[1]. 斩波内馈串级调速系统的基础研究[D]. 孙金水. 华北电力大学（河北）. 2007
[2]. 起重机电机新型电力电子调速方法对比分析[J]. 周封, 邢方勃, 刘志刚, 王丙全, 刘健. 电气传动. 2016
[3]. 新型串级调速系统的研究与应用[D]. 郑益飞. 安徽理工大学. 2009
[4]. 高压大功率异步电动机驱动风机、泵类负载调速技术的研究[D]. 江友华. 上海大学. 2006
[5]. 升压斩波式串级调速系统的研究[D]. 许雁龙. 华北电力大学（河北）. 2006
[6]. 基于电压型PWM整流器的新型内馈斩波串级调速系统的研究[D]. 杨磊. 安徽理工大学. 2011
[7]. 无刷双馈电机及其控制研究[D]. 彭军林. 华中科技大学. 2006
[8]. 新型串级调速系统的研究[D]. 苏利敏. 河北工业大学. 2000
[9]. 矿井提升机交流电机斩波串调系统的研究[D]. 谢军. 安徽理工大学. 2005
[10]. 高压转子内馈电机调速技术的研究[D]. 吴雯雯. 上海交通大学. 2009
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