通过电流注入的交流电机驱动器的直流母线电容器劣化监视
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SVG的原理、特点及优势1、静止无功补偿技术介绍静止无功补偿技术经历了3代:第1代为机械式投切的无源补偿装置,属于慢速无功补偿装置,在电力系统中应用较早,目前仍在应用;第2代为晶闸管投切的静止无功补偿器(SVC),属无源、快速动态无功补偿装置,出现于20世纪70年代,国外应用普遍,我国目前有一定应用,主要用于配电系统中,输电网中应用很少;第3代为基于电压源换流器的静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM),亦称SVG,属快速的动态无功补偿装置,国外从20世纪80年代开始研究,90年代末得到较广泛的应用。
早期的无功补偿装置主要是无源装置,方法是在系统母线上并联或者在线路中串联一定容量的电容器或者电抗器。
这些补偿措施改变了网络参数,特别是改变了波阻抗、电气距离和系统母线上的输入阻抗。
无源装置使用机械开关,它不具备快速性、反复性、连续性的特点,因而不能实现短时纠正电压升高或降落的功能。
20世纪70年代以来,以晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切的电容器(TSC)以及二者的混合装置(TCR+TSC)等主要形式组成的静止无功补偿器(SVC)得到快速发展。
SVC可以看成是电纳值能调节的无功元件,它依靠电力电子器件开关来实现无功调节。
SVC 作为系统补偿时可以连续调节并与系统进行无功功率交换,同时还具有较快的响应速度,它能够维持端电压恒定。
SVC虽然能对系统无功进行有效的补偿,但是由于换流元件关断不可控,因而容易产生较大的谐波电流,而且其对电网电压波动的调节能力不够理想。
随着大功率全控型电力电子器件GTO、IGBT及IGCT的出现,特别是相控技术、脉宽调制技术(PWM)、四象限变流技术的提出使得电力电子逆变技术得到快速发展,以此为基础的无功补偿技术也得以迅速发展。
静止同步补偿器,作为FACTS家族最重要的成员,在美国、德国、日本、中国相继得到成功应用。
电压型的STATCOM(SVG)直流侧采用直流电容为储能元件,通过逆变器中电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压。
许继集团・许继电源有限公司XU JI POWER CO.,LTD.WZJ-22微机直流绝缘监测装置使用说明书2013-05-06版本:V1.02许继电源有限公司 WZJ-22微机直流绝缘监测装置使用说明书1. 概述1.1 适用范围直流绝缘监测装置在直流系统中起到了极其重要的作用。
运行实践证明,直流系统接地的危害不仅使继电保护装置误动、拒动,甚至会造成采用直流控制的一次设备误动、拒动,严重危及电力系统安全稳定运行。
所以,必须实时在线监测直流系统的对地绝缘状况及实时监测交流分量窜入直流系统的状况,出现接地及交流窜入时要及时排除故障。
结合我公司WZJ-21系列微机直流绝缘监测装置在电力系统内多年的运行经验,开发了WZJ-22型微机直流绝缘监测装置(以下简称为WZJ-22装置),它可以实时在线监测直流母线及支路的绝缘状况及实时监测交流分量窜入直流系统的状况,在出现直流接地时可以迅速查找并确定接地的母线或支路,并发出告警信号;在出现直流系统交流信号窜入时,及时发出告警信号;绝缘及交流窜入报警信息还可通过RS485通讯上传至上位机。
WZJ-22装置采用平衡桥及不平衡桥相结合的原理,检测母线对地绝缘状态,不向直流系统注入信号,不受直流馈线对地电容影响。
同时可实时检测交流信号窜入直流系统,该装置能够适用电厂、变电站等场所使用的多种复杂的直流系统。
1.2 型号说明WZJ -22设计序号微机直流绝缘监测装置1.2.1附件说明WZJ-22装置用以监测支路的附件分为两种:(1).FCT-23(24)智能互感- 1 -器;(2)FLR-23漏电流信号采集模块和与其配合使用的FCT-23智能互感器。
FCT-23(24)采用磁调制原理,应用自稳零电路,能够可靠地将直流系统馈线支路漏电流模拟信号转换数字量,通过RS485接口上送给上级装置。
具有不易受环境温度温度影响,不对直流系统产生不良影响的优势,可单独应用于馈线支路较少的直流系统。
电网谐波的危害及抑制技术随着工业、农业和人民生活水平的不断提高,除了需要电能成倍增长,对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多,电力质量(PowerQuality)受到人们的日益重视。
例如,工业生产中的大型生产线、飞机场、大型金融商厦、大型医院等重要场合的计算机系统一旦失电,或因受电力网上瞬态电磁干扰影响,致使计算机系统无法正常运行,将会带来巨大的经济损失。
电梯、空调等变频设备、电视机、计算机、复印机、电子式镇流器荧光灯等已成为人民日常生活的一部分,如果这些装置不能正常运行,必定扰乱人们的正常生活。
但是,电视机、计算机、复印机、电子式照明设备、变频调速装置、开关电源、电弧炉等用电负载大都是非线性负载,都是谐波源,如将这些谐波电流注入公用电网,必然污染公用电网,使公用电网电源的波形畸变,增加谐波成份。
近几年,传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术日臻成熟。
集成度愈来愈高的微电子技术使计算器的功能更加完美,体积愈来愈小,从而促使各种电器设备的控制向智能型控制器方向发展。
随着微电子技术集成度的提高,微电子器件工作电压变得更低,耐压水平也相对更低,更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。
例如,20世纪70年代计算机迅速普遍推广,电磁干扰及抑制问题更是十分突出,一些功能正常的计算机常出现误动作,而无法找出原因。
1966年日本三基电子工业公司率先开发了“模拟脉冲的高频噪音模拟器”,将它产生的脉冲注入被试计算机的电源部分,结果发现计算机在注入100~200V脉冲时就误动作,难怪计算机在现场无法正常工作,其原因之一是计算机的电源受到了污染。
因此,受谐波电流污染的公用电源,轻者干扰设备正常运行,影响人们的正常生活,重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪,会造成严重经济损失。
国际电工委员会(IEC)已于1988年开始对谐波限定提出了明确的要求。
美国“IEEE电子电气工程师协会”于1992年制定了谐波限定标准IEEE—1000。
2023年电工(技师)备考押题2卷合1带答案(图片大小可自由调整)全文为Word可编辑,若为PDF皆为盗版,请谨慎购买!第壹套一.全能考点(共100题)1.【判断题】变频器中间直流环节的储能元件用于完成对逆变器的开关控制。
参考答案:×2.【判断题】()检验继电保护装置的灵敏度应根据系统最大运行方式时的短路电流数值进行。
参考答案:×3.【单选题】一台三相变压器的联结组别可以通过测试一、二次绕组的()数值,分析判别得到。
A、线电压和相电压B、功率因数和效率C、线电流和相电流D、输入功率和输出功率参考答案:A4.【单选题】下列关于W7905集成稳压块,错误的说法是。
A、额定输出电压为+5VB、输出电流随负载大小改变C、内部有过流保护功能D、输出电压不随输入电压波动而改变参考答案:A5.【判断题】()直接耦合放大电路的特点是零点漂移现象也能通过逐级放大器反映在输出端。
参考答案:√6.【单选题】异步电动机按转子的结构不同分为笼型和两类。
A、绕线转子型B、单相C、三相D、以上都不是参考答案:A7.【单选题】变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。
A、电压型B、电流型C、电感型D、以上都不是参考答案:A8.【判断题】()查找变电所直流接地故障,当发现某一专用直流回路接地时,应及时切断该回路,找出接地点,尽快消除。
参考答案:×9.【单选题】在三相半波可控整流电路中,当负载为电感性时,负载电感量越大,则。
A、导通角越小B、导通角越大C、输出电压越高D、输出电压越低。
参考答案:B10.【单选题】35KV架空线路,通常采用混凝土杆架设,每个支持点上用个悬式瓷瓶串联来支持导线。
A、9~11B、6~8C、5~6D、2~4参考答案:D11.【多选题】下列()属于运用系统原理的原则。
A、动态相关性原则B、整分合原则C、反馈原则D、封闭原则E、动力原则参考答案:ABCD12.【单选题】下列有关起重吊装的司机的上岗证书说话正确的是()。
交直变换1.二极管1.1二极管简介一块半导体晶体一侧掺杂成P型半导体,另一侧掺杂成N型半导体,中间两者相连的接触面称为PN结。
1.1.1P型半导体掺入少量杂质硼元素(或铟元素)的硅晶体中,由于硅原子被杂质原子取代,硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候,会产生一个“空穴”,这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”,使得硼原子成为带负电的离子。
这样,这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”(相当于正电荷),成为能够导电的物质。
1.1.2N型半导体掺入少量杂质磷元素(或锑元素)的硅晶体(或锗晶体)中,由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代,磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键,多出的一个电子几乎不受束缚,较为容易地成为自由电子。
于是,N型半导体就成为了含自由电子浓度较高的半导体,其导电性主要是因为自由电子导电。
1.2二极管原理1.2.1 PN结的原理:单相导电性PN结加正向电压时,外电场方向与PN结内电场方向相反,削弱了内电场。
于是内电场对多子扩散运动的阻碍减弱,扩散电流加大,空间电荷区变窄。
PN结加反向电压时,外电场与PN结内电场方向相同,增强内场。
内电场对多子扩散运动阻碍增强,扩散电流大大减少。
少子在内电场的作用下形成的漂移电流加大,空间电荷区变宽,PN结呈现高祖性。
1.2.2 二极管的伏安特性曲线正向特性:当时,正向电流为零,Vth称为死区电压或开启电压。
当时,开始出现正向电流,并按指数规律增长。
反向特性:当时,反向电流很小,且基本不随反向电压的变化而变化,此时的反向电流也称反向饱和电流IS。
当时,反向电流急剧增加,VBR称为反向击穿电压。
2.晶闸管2.1 简介晶闸管是晶体闸流管的简称,又被称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个极:阳极A,阴极K和控制极G;晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
基于直流漏电流检测原理的直流电路接地选线系统周亚夫;许辰雨【摘要】针对直流系统接地故障不能及时排除,会造成直流电源短路或保护设备误动,引起严重后果的问题,采用基于直流漏电流检测原理,并利用微机系统实现信息的采集和处理的接地故障选线方法,分析基于不平衡电桥的直流母线绝缘监测,基于直流电流传感器的支路电流巡检原理及基于微机控制的数据采集系统.结果表明:该方法抗干扰能力强、工作稳定、选线准确,是实现直流系统接地检测的理想选线方法.【期刊名称】《北京工业职业技术学院学报》【年(卷),期】2017(016)001【总页数】4页(P13-16)【关键词】直流系统;接地检测;微机控制;选线系统【作者】周亚夫;许辰雨【作者单位】北京工业职业技术学院资产处,北京100042;北京工业职业技术学院机电工程学院,北京100042【正文语种】中文【中图分类】TM930.12随着电力系统和工业控制自动化的快速发展,直流操作系统被广泛应用于电力系统发电厂、变电站以及大型工矿等企业,是系统运行与控制的重要组成部分。
而电缆或设备的绝缘老化、受潮、破损等原因引发直流系统接地故障。
在运行过程中由于接地点难以准确定位,可能造成主设备损坏、继电保护和自动装置误动、拒动、烧坏继电器接点等重大事故。
对直流系统接地检测选线常用“低频及变频信号寻迹法”[1]、“载波相位法”[2]等方法,其工作原理都是向直流系统注入低频交流信号。
上述2种方法存在以下缺陷,首先,不可避免地会受到系统分布电容的影响,使检测精度受到一定的限制;其次,在直流系统加入交流信号,相当于给了直流系统一个干扰源,对直流系统正常工作产生影响。
近年来,微机控制技术和直流传感器技术高速发展,使直接监测直流系统接地故障成为可能。
利用不平衡电桥原理实现正负母线对地绝缘电阻的测量,利用直流传感器直接测量母线及支路的漏电流,根据漏电流计算出绝缘电阻;所有数据利用微机系统进行处理。
克服了低频信号注入法的缺陷,构造出理想的直流系统接地检测选线系统。
有关直流场设备的简介直流输电概述直流输电工程是以直流输电的方式实现电能传输的工程。
与传统的交流输电系统相比有突出的优点:直流输电架空线路只需正负两极导线、杆塔结构简单、线路造价低、损耗小;直流电缆线路输送容量大、造价小、损耗小、不易老化、寿命长、且输送距离不受限制;直流输电不存在交流输电的稳定问题,有利于远距离里大容量送电;采用直流输电可以实现电力系统之间的非同步联网;直流输电输送的用功功率和换流器消耗的无功功率均可由控制系统进行控制;在直流输电作用下,只有电阻起作用,电感和电容均不起作用,且可以很好的利用大地这个良导体;直流输电可方便的进行分期建设和增容扩建,有利于发挥投资效益。
直流输电在我国乃至世界是一种发展趋势。
一般直流输电系统由整流站,逆变站和直流输电线路三部分组成。
其中整流站是把交流电转化为直流电,逆变站是把直流电转化为交流电。
其中整流站和逆变站统称为换流站。
一般直流输电工程采用两端直流输电系统,两端直流输电系统又可分为单极系统(正极或负极)、双极系统(正负两极)和背靠背直流系统(无直流输电线路)三种类型。
一般直流输电工程采用双极系统中的双极运行方式。
直流场设备换流站主要负责交-直-交转换功能,因此除装有普通交流变电站所装有的交流设备外,还有与换流有关的直流设备以及相关的辅助设备。
其中直流场设备主要包括以下几部分:1.穿墙套管2.避雷器3.开关类4.电容器5.电抗器6.测量设备下面分别予以介绍:1.穿墙套管穿墙套管主要用于母线或极线从户外向户内、户内向户外、户内向户内之间穿过墙壁,并保证载流导体与地绝缘。
按安装地点分为户内式和户外室两种;按结构形式可分为导体型和母线型两种。
直流场穿墙套管一般分为中性母线穿墙、极线穿墙套管和滤波器内穿墙套管,套管结构基本由户外端子、硅橡胶绝缘体、法兰等组成。
根据各部分电压等级不同采用不同内部结构的穿墙套管。
其内部是实心导体的,即导体型;内部是空气绝缘的,一般采用SF6充气或真空式,即母线型。
电子技术雨课堂答案现代随着时代的发展,电工越来越吃香,我们看看下面的电子电工技术试题答案,欢迎阅读哦!一、填空1、倒闸操作方式时,不容许将设备的电气和机械严防误操作枪机装置(中止),特定情况下例如须要(中止),必须通过值长同意。
2、带电装表接电工作时,应采取防止(短路)和(电弧灼伤)的安全措施。
3、各类作业工人应当被知会其作业现场和工作岗位存有的(危险因素)、防范措施及(事故应急处置措施)。
4、凡在离地面(2)m及以上的地点进行的工作,都应视作(高处)作业。
5、变压器在运转中,其总损耗就是随功率的变化而变化的,其中(铁耗)就是维持不变的,而(铜耗)就是变化。
6、随着负载的变化,变压器的效率也在发生变化。
当(可变损耗)等于(不变损耗)时,其效率将最高。
7、电焊变压器必须存有较低的(电抗),而且可以(调节),其外特性应当就是(陡降)的。
8、绝缘处理工艺主要包括(预烘、浸漆和干燥)三个过程。
9、异步电动机搞耐压试验时,当电压升至(半值)后,应当逐渐跌至全值,通常不少于(10 秒),以免受到冲击电压的影响,然后维持(1)分钟,再降到(半值)以下阻断电源。
10 、交流控制电机可分为(伺服电机、测速发电机和自整角机)三大类。
11 、触点的电磨损就是由触点间(电弧)或(电火)的高温并使触点金属气化和蒸以导致的,机械磨损就是由于触点接触面(喷发)导致的。
12 、交流接触器的栅片灭弧原理是由于触点上方的铁质栅片(磁阻很小),电弧上部磁通大都进入(栅片),使电弧周围空气中的磁场分布形式(上疏下密),将电弧拉入灭弧栅。
电弧被栅片分割多若干短弧,使起弧电(高于),电源电压并产(阴极)效应,栅片又大量吸收电弧的(热量),所电弧被熄灭。
13 、触点压力存有(终压力)和(初压力)之分后。
触点的终压力主要依赖于触点的(材料)与导体的容许(温升)以及电机(稳定性),触点被压力对于交流接触器通常按终压力的(65%~90%)调整,直流接触器按终压力的(60%~80%)调整。
常见的电力电缆状态在线监测方法综述李文泉;兰生【摘要】电力电缆的在线监测项目包括绝缘电阻、介质损耗、局部放电、接地电流和温度等参数.对国内外现有电力电缆绝缘及温度在线监测方法进行介绍,分析其优缺点,对其发展趋势进行了预测.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2013(051)006【总页数】7页(P1-7)【关键词】电力电缆;状态;在线监测【作者】李文泉;兰生【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350108;福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】TM247电力电缆由于占地面积小、供电安全可靠、对周围环境电磁干扰小等优点而获得了越来越广泛的应用,至今已有百余年的历史。
电力电缆在使用过程中,由于电磁、热、机械、化学等多方面的作用会逐渐老化,进而产生破坏性的故障。
早期电缆以本体故障为主,近期以过载性故障居多,当前电缆终端和中间接头故障成为电缆故障的主要原因。
对电缆状态进行监测,是预防电缆故障发生的重要手段。
传统的电力电缆预防性试验需停电检测、试验电压低、试验周期长,属于离线检测[1,2],已经越来越不能适应电力不间断生产和供应的要求。
研究电力电缆状态在线监测技术,实时显示电缆运行状态,保证供电安全可靠已成为各国电力系统的发展趋势。
国外从20世纪六七十年代开始就已经开始研究电缆绝缘监测与故障诊断技术[3-5],我国在这方面起步较晚,但近几年发展较快。
本文对国内外现有电力电缆状态在线监测技术进行归纳和总结,分析其技术特点,并对未来电力电缆状态监测技术进行展望。
研究表明,电力电缆的树枝状放电是造成绝缘劣化和击穿的主要原因,针对水树枝产生的直流电流分量、低频电流分量、电容电流分量等特征信号,产生了诸如直流法、低频法、接地线电流法等多种在线监测方法。
针对电缆局部放电产生的声、热等效应,又产生了多种局部放电在线监测方法。
2.1 直流法当电力电缆在导电线芯侧或外皮侧存在水树枝缺陷时,水树枝突起可视为尖电极,电缆外皮可视为板电极,在外施交流电压正、负半周时,树枝放电表现出不同的电荷注入与中和特性,而电缆外皮将始终有一部分负电荷或正电荷注入,即从导电芯线到外皮始终有一直流电流流过,此现象即为水树枝的“整流效应”。
来源:李建芳1 陈为志2 陈书欣2发布时间:2010-11-09分类:[杂志期刊]关键词:一、引言随着电子高频技术(HVC)的发展,相关谐波及对地问题尤为突出,在理想状态下直流回路中的对地电容是不会影响直流的安全运行,所以往往被人们所忽视。
由于对地电容过大造成的继电保护误动通常没有得到很好的解释。
随着电网电压等级的不断提高,电站容量的不断增大和电站范围面积的扩大,导线对地的分布电容及高频开关对地的抗干扰电容也不断的增大,一般500KV变电站对地电容已达500uF以上①。
对地电容量的大小实际上是一个直流系统中各负载整合过程中出现的一个新问题,事先无法控制。
而直流回路的对地电容有利一面就是:该电容明显地改善直流母线共模干扰,除此之外就没有什么有利因素。
下面我们对直流回路的对地电容产生和造成继电保护误动进行分析,以及提出运行中对地电容的测量必要性和测量方法。
二、直流回路电容的产生机理及事实在变电站中通常有长达几十公里的直流回路,在高压电场的感应下,直流回路会产生一个很大的交流干扰电压,由于电容的存在大大减小其干扰。
在变电站现场就有一个明显的例子是人们不慎将交流电单线串接到直流回路中,直流系统也能长时间的正常运行,并不被人们所发现,这就表明直流回路的对地电容的存在大大减少了交流电压的干扰。
在电子电路中通常有EMI回路,也就是对地吸收电容回路(继电保护装置回路的工作电源都是采用直流电源供电,各继电保护设备之间为了减少干扰,满足电磁兼备的要求,在其输入回路上都接入了EMI回路加以解决)。
其主要原理是系统将干扰源通过EMI中的对地电容加以旁路接地,使各设备之间能够保持兼容和正常运行,各设备对地之间的电容越大效果越好。
直流回路的各负载设备从自身考虑EMI加大电容,并联到直流回路系统中,集中反映了直流系统对地电容就较大。
目前,变电站内继电保护设备普遍使用微机保护、变电站综合自动化及其他一些微机监测设备,其工作电源也取自直流回路。
通过电流注入的交流电机驱动器的直流母线电容器劣化监视Thanh Hai Nguyen,电气与电子工程师协会会员;李东峻,电气与电子工程师协会高级会员摘要——这封信中提出了一种新的在脉宽调制逆变器供电的感应电机驱动器的前端二极管整流器直流支撑电容器的监测方案,这是基于电容的在线估计方案。
当电机工作在再生模式的近似步骤时,调节交流电流注入到定子绕组,使直流母线电压在相同的频率波动。
来自于交流点的分量由直流母线的电压和电流组成,电容是用递归最小二乘(RLS)算法估计。
用这种方法,实验结果表明该电容的估计误差小于1%,从而使电容器的退化状态可以可靠的诊断。
标引词–电容值的估计,状态监测,直流支撑电容器,感应电机,再生模式。
一、引言在工业电机驱动器的电压源逆变器(VSI)与前端二极管整流器是最广泛使用的电力电子装置的可靠性是最重要的问题。
在可靠性的角度,直流铝电解电容器在电机驱动系统中比其他部件更容易故障。
由于老化的影响,逐渐失去了其初始电容特性,即,电容减小,等效串联电阻(ESR)增加。
在一般情况下,电容器的寿命被视为终止时,电容从初始值降低20%以上或ESR的增加初始值的两倍以上。
因此,一个可靠的直流支撑电容器监测技术在电机驱动系统中是必不可少的预测维护。
最近,报道了一些为电容器的劣化状况监测的研究成果。
对于可调速驱动系统,直流支撑电容器的等效串联电阻和电容估计已经提出,它是基于电机不工作时电容电流的直流分量和电容器的放电模式中的电容器的直流环节电压的平均变化。
电动汽车驱动系统,在直流支撑电容器放电与输入电池隔离牵引电动机处于停滞状态时电容是按照电容电压和集整合的电容电流变化的。
类似的概念应用于无刷直流电机驱动器的电容容量估计,估计过程的执行在电动机转速下降的时候。
在这个方案中,估计的输出是不可靠的因为电容计算的估算步骤只做了一次。
另一个在线电容估计方法在航空航天驱动器上提出了,其中利用电容电压和该电机的正常工作模式时的电流。
在这个方案中,一个额外的电流传感器在直流端是必要的。
在这封信中,提出了退化状态监测中一种适合于工业用交流电机驱动系统的新型的直流支撑电容器的电容估计方案,其电源电路由二极管整流器、直流母线、脉宽调制逆变器组成。
首先控制交流电流进入电机的电流q轴,然后,电容通过交流电压和在带通滤波处理的直流母线电流纹波信号(BPF)进行估计。
为了这个目的,感应电动机应在再生模式下操作,由于直流母线电压增高到足以使整流二极管反向偏置,故在这里直流母线是独立于二极管整流器的。
该算法可以很容易由软件不需要额外的硬件来实现。
为3千瓦的感应电机驱动系统提供了一个实验结果表明该电容值的可靠的结果的误差小于1%的估计算法。
二、推荐的逆变器的直流支撑电容器电容的估值方案A:异步电动机在再生模式操作功率关系在感应电动机驱动系统的直流链路末端如图1所示,再忽略损耗,表示为和图1、一个前端二极管整流器的感应电机驱动系统。
和是直流母线的输入和输出功率,分别的,是由于由ESR忽略损耗电容器功率,是电机输入功率,为电机的负载功率,C是直流母线电容值,是直流电压,是电机的转速,J和B是电机驱动系统的惯性和摩擦系数。
在无负载条件下的估计过程机械动力学可改写为电机的减速过程中,由于工作在再生模式,电机功率为负的,所以在右手边的第一项为负。
因此,电机的惯性动力驱动电荷的直流支撑电容器,产生的直流电压可以阻断二极管整流器的增加。
然后,电容电流可以从电机电流和逆变器的开关状态中再生。
B.对感应电动机的控制级联控制结构用于感应电机矢量控制,应用在外部速度控制回路和内部电流的定子电流控制回路。
对于估计的直流母线电容,需要确定适当的电机速度的减速率。
再生操作期间,从交流电源流入直流母线没有功率。
然后,根据(1)和(3),减速速率表示为电机速度的减速率取决于系统的惯性和摩擦系数,直流母线电容,和直流母线电压的衍生物。
为了在直流母线获得的交流电压和电流纹波成分,调节定子电流的交流电流分量可以被注入到的d轴和q轴分量。
如果它注入d轴磁通的电流分量,磁饱和可能会发生。
此外,将低转矩脉动引起的足够高的信号处理后也很难获得有效的交流信号。
因此,最好是在q轴电流注入的交流电流分量,使转矩脉动,从而导致在直流母线电压和电流的波动。
注入的交流电流, 表示为其中和分别为注入电流的幅度和频率。
注入的电流的大小是根据确定的允许的转矩波动以及电容的电流纹波。
同时,由于直流母线电压的脉动分量是注入的电流的频率成反比,不宜选择太低。
如果注入的电流的频率太高,直流母线电压的纹波有效信号太低,这降低了估计的精度。
因此,建议通过实证测试,电容器的电压脉动诱发的平均直流母线电压的范围(2 ~ 5)%。
在这项工作中,和。
感应电机的驱动控制框图如图1所示。
带阻滤波器(BSF)30-Hz截止频率应用于测量电机转速反馈控制。
在电流控制回路,PR(比例谐振)控制器来调节注入交流分量的q轴电流,而PI(比例积分)控制器采用的q轴电流的直流分量和d轴电流。
分别以30赫兹的截止频率的BSF和BPF提取直流分量和交流分量对q轴电流进行控制。
C.电容电流的计算如前所述,在电机工作在再生模式下电容器的充电电流是相同的逆变器输入电流的负。
因此,逆变器的输入电流,可由定子电流和开关装置的逆变器开关时间的补偿死区时间重构,表示为其中是电容电流, 是定子相电流,分别代表为每个在变频器支脚上的开关选通时间,还有代是抽样时间。
对AC/ DC PWM变换器的直流支撑电容电流的重建过程进行了详细的描述。
D.电容的估值直流支撑电容器的电压和电流的关系表示为30赫兹的截止频率的带通滤波器是用于测量电压和重构电流。
采用RLS算法(8)对于强大的估计性能,估计的电容,,结果为在这里是调整增益,通过试验和误差法得出在这项工作中选择。
另一方面,温度很容易对电容的实施影响,如果需要,附加的温度信息。
表一感应电机参数图2、感应电动机的控制性能。
(a)电动机的速度。
(b)d轴电流。
(c)q轴电流的直流分量。
(d)q轴电流的交流分量。
三、实验结果在实验室对3千瓦的异步电机驱动系统进行的实验测试验证了该方法的有效性。
感应电动机的参数列于表一。
由220V /60Hz的三相交流电源供给的前端二极管整流器被连接到电源逆变器。
数字信号处理器芯片(TMS320VC33)作为主控制器。
控制器的电流和转速的采样时间分别为100μs和1毫秒。
逆变器的开关频率5 kHz。
三个声音电容C1,C2,C3在测试时被串联在直流母线上。
C1,C2,C3的电容由一个误差在±0.08%范围内的电感电容电阻测量计测量,分别为2,170 μF; 2,181 μF; and 2,192 μF。
直流连接的总电容储量为727 μF。
电机的转速的减速率大致由(4)得到的,并通过实验调整到195 rad/s2。
图2显示了感应电机的控制性能,如图2(a)所示在第0.2s时电机减速到1500转每分钟。
图2(b)表明直轴分量的电流被控制在5A为了励磁。
图2(c)表明定子电流交轴分量的直流部分是负的。
这意味着电机的功率流回直流母线。
正如图2(c)所示,电机减速运行之前和之后,由于转速损失,电流q轴分量处于空载状态。
如图2(d)所示在q轴电流注入的交流成分也由PR控制器调节。
图3、在再生操作的直流侧整流效应。
(a)直流母线电压。
(b)A相电流源。
(c)计算的直流母线电流。
(d)预计的电容。
图3表示再生操作期间直流电流端和二极管整流器的状态。
图3(a)显示直流母线电压,它在再生模式中增大。
由于直流母线电压增大,二极管整流器被闭锁0,因此如图3(b)所示没有电流从交流源流向直流母线。
如图3(c)所示,该逆变器输入电流是由定子电流和逆变器的转换时间重构的。
要注意的是,由于机械和传动系统摩擦的损失,直流母线电流的量并不完全等于注入的量。
除此之外,从图3(a)中还可以知道由于电动机转速减小,导致惯性功率变得比旋转损失小,从而使得直流母线电压在测定阶段的后半期减小了。
利用电容器上的电压和电流,如图3(d)所示电容的计算(9)约0.91%的估计误差,这比从[ 10 ]和[ 11 ]的方法分别为2%和3%的估计误差明显降低。
值得注意的是,上述所提出的方法只有在电动机的再生操作下才能有效地进行。
图4、图2放大后的波形图。
(a)电机转速。
(b)d轴定子电流。
(c)q轴定子电流的直流分量。
(d)q轴定子电流的交流分量。
图4表示了图2放大后的波形。
图4(a)表示速度参考数据,一个是测试的,另一个是经BSF过滤后的。
图4(a)中可以看出,通过BSF的优质过滤,调速性能还是相当令人满意的。
图4(b)和(c)显示的是d轴电流和q轴电流的直流分量,从中可以看出实际数值的电流被控制得与参考数值的电流很接近。
除此之外,图4(d)中注入的电流也调试地很好。
图5、直流母线中的信号处理。
(a)电容电流。
(b)直流母线电压。
(C)通过带通滤波器的直流母线电压。
(d)通过带通滤波器的电容器的电流图5表示直流母线电压和电流的信号处理。
图5(a)表明再现的电容电流几乎等于直接通过探针测量的电流。
图5(b)表示的是包含30HZ脉动成分的直流母线电压。
正如分别由图5(c)和图5(d)所示,包含30HZ脉动成分的直流母线电压和电流都是通过BPF获得的。
IV.结论在这封信中,一个新颖的在感应电动机中电容器的直流支撑电容器的测试方法提出来了。
电动机的再生操作,通过从二极管整流器中被分离开来的直流支撑电容器,来增加直流母线电压。
因此,电容器电流在定子电流和电频器的反复操作下被计算出来。
通过注入交流零件进入定子的交轴分量电流,交流电流和电压在直流支撑电容器中产生。
借由适当的信号处理和RLS计算程序,准确的电容值便得到了。
这个方法可以简单地通过软件来操作,并不要求额外的硬件。
在VSI提供的感应电动机驱动系统下得出的实验结果表明电容误差的估计小于1%.在AC电动机驱动系统中的直流支撑电解电容器的衰退状况下,可以通过提出准确地作出诊断的在线电容器预估技术。
电气1203班熊董201209837。