低頻特性

低頻啟動特性

異步電動機改變定子頻率F1,即可平滑地調(diào)節(jié)電動機的同步轉(zhuǎn)速,但是隨著F1的變化,電動機的機械特性也將發(fā)生改變,尤其是在低頻區(qū)域,根據(jù)異步電動機的最大轉(zhuǎn)距公式:

Temax=3/2{np(U1/W1)2}/{R1/W1 /(R2/W1)2 (LL1 LL2)2} 式中np—電動機極對數(shù);

R1—定子每相電阻;

R2—折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻;

LL1—定子每相漏感;

LL2—折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每漏感;

U1—電動機定子每相電壓;

W1—電源角頻率

可見Temax是隨著W1的降低而減小，在低頻時，R1已不可忽略。Temax將隨著W1的減小而減小，啟動轉(zhuǎn)距也將減小，甚至不能帶動負(fù)載。

低頻穩(wěn)態(tài)特性

電動機穩(wěn)態(tài)運行時的轉(zhuǎn)距公式如下:

TL=3np(U1/W1)2SW1R2/{(SR1 R2)2 S2W2(LL1 LL2)2 }

在角頻率W1為額定時,R1可以忽略。而在低頻時,R1已不能忽略,故在低頻區(qū)時由于R1上的壓降所占的比重增加,將無法維持M的恒定,特別是在電網(wǎng)電壓變化和負(fù)載變化時,系統(tǒng)將出現(xiàn)抖動和爬行。

變頻器調(diào)速系統(tǒng)低頻特性

1 諧波分析

由變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng),由于變頻器的非線性,電動機定子中除了基波電流外,還有各次諧波電流,由于高次諧波的存在,使電動機損耗和感抗增大,減少了cosφ,從而影響輸出轉(zhuǎn)距,并將產(chǎn)生6倍于基波頻率的脈動轉(zhuǎn)距。

以電流波形中的5次、7次諧波來分析，在三相電動機定子電流中的5次諧波頻率為 F5=5F1 (F1為基波電流頻率)，它在電動機氣隙中產(chǎn)生空間負(fù)序的磁勢和磁場，這個磁場的轉(zhuǎn)速 n51為基波電流所產(chǎn)生磁場的轉(zhuǎn)速n11的5倍，并且沿著與基波磁場反的方向旋轉(zhuǎn)，由于電動機轉(zhuǎn)速一定，并假設(shè)接近n11，這樣由5次諧波磁勢在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)出6倍于基波頻率的轉(zhuǎn)子電流，此電流與氣隙基波磁勢的合成作用產(chǎn)生6倍于基波頻率的脈動轉(zhuǎn)距。

7次諧波所產(chǎn)生的磁場與基波同相序，但它所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速7倍于基波旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，故相應(yīng)轉(zhuǎn)子電流諧波與氣隙主磁場的相對轉(zhuǎn)速也是6倍于基波頻率，也產(chǎn)生一個6倍于基波頻率的脈動轉(zhuǎn)距。

以上兩個6倍于基波頻率的脈動轉(zhuǎn)距一齊使電動機的電磁轉(zhuǎn)距發(fā)生脈動，雖然其平均值為零，但脈動轉(zhuǎn)距使電動機轉(zhuǎn)速不均勻，在低頻運行時影響最大。

2 準(zhǔn)方波方式下脈動轉(zhuǎn)距的產(chǎn)生

分別設(shè)ψ1、ψ2為定子磁鏈及轉(zhuǎn)子磁鏈的空間矢量，在穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)方波(QSW)運行方式時(橋中晶閘管用1800電角脈沖觸發(fā))ψ1在輸出周期內(nèi)沿著正六邊形的周邊運動。ψ2沿著與六邊形同心的圓周運動，在準(zhǔn)方波運行方式下ψ1和ψ2運動是連續(xù)的，但它們且有重大的區(qū)別，當(dāng)矢量ψ2以恒定定子電壓角速度W1旋轉(zhuǎn)時，矢量ψ1以恒定的線速度沿正六邊形周邊運行，矢量ψ1線速度恒定導(dǎo)致其角速度的變化，進(jìn)而引起ψ1和ψ2的夾角δ變化，除此，當(dāng)ψ1沿著六角形軌跡移動時其幅值在一定程度上也有變化。當(dāng)電動機空載時，由于處于穩(wěn)態(tài)ψ1與ψ2的夾角與轉(zhuǎn)距T在W1t=0、π/6、π/3時為零，而當(dāng)W1T≠0、π/6、π/3時，δ不為零，它與上面提到的ψ1幅值變化一起引起低頻轉(zhuǎn)距脈動，其頻率為定子電壓基波的6倍，當(dāng)電動機帶負(fù)載時對應(yīng)于一個恒定的δ均值，低頻轉(zhuǎn)距脈動將疊加于恒定轉(zhuǎn)距均值之上。

1 啟動轉(zhuǎn)距的提升

由于系統(tǒng)在低頻時R1上的壓降影響,使系統(tǒng)的啟動轉(zhuǎn)距隨W1下降而減小,為此變頻器設(shè)有轉(zhuǎn)距提升功能,該功能可以調(diào)整低頻區(qū)域電動機的力矩,使之與負(fù)荷配合,增大啟動轉(zhuǎn)距。可選擇自動轉(zhuǎn)距提升和手動轉(zhuǎn)距提升模式，其原理是提升定子電壓也就相應(yīng)提高了啟動轉(zhuǎn)距，但提升電壓設(shè)置過高，將導(dǎo)致電流過大引起電動機飽和、過熱或過電流跳閘。如1336PLUS系列變頻器的轉(zhuǎn)距提升功能，可自動調(diào)整提升電壓，以產(chǎn)生所需的電壓，可根據(jù)預(yù)定轉(zhuǎn)距所需的電流來選擇提升電壓，轉(zhuǎn)距提升在控制電流的同時使電動機處于最佳運行狀態(tài)，在選擇手動轉(zhuǎn)距提升時，要結(jié)合實際情況來設(shè)定轉(zhuǎn)距提升值。

2 改善低頻轉(zhuǎn)距脈動

變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)距脈動直接影響系統(tǒng)動態(tài)特性,不論是變頻器的生產(chǎn)廠和系統(tǒng)集成的工程技術(shù)人員,都在盡力于改善低頻區(qū)脈動這一技術(shù)問題.如采用磁通控制方式、正弦波PWM控制方式控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，它不是按照調(diào)制正弦波和載波的交點來控制GTR的導(dǎo)通和關(guān)斷，而是始終使異步電動機的磁通接近正弦波，旋轉(zhuǎn)磁場的軌跡是圓形來決定GTR的導(dǎo)通規(guī)律。在很低的頻率下，保證異步電動機在低速時旋轉(zhuǎn)均勻，從而擴大了變頻調(diào)速范圍，抑制異步電動機的振動和噪聲。其圓形旋轉(zhuǎn)磁場的實現(xiàn)，是通過檢測磁通使控制環(huán)節(jié)隨時判斷實際磁通超過誤差范圍與否，來改變GTR的工作模式，從而保證旋轉(zhuǎn)磁場的軌跡呈圓形，以減少轉(zhuǎn)距脈動。

3 圓周PWM方法降低轉(zhuǎn)距脈動

“圓周”的含義是指定子磁鏈ψ1空間矢量在高斯平面中沿著一個非常接近于圓周的多邊形，其以降低電動機脈動轉(zhuǎn)距為目的來確定電壓脈沖的寬度和位置。三相逆變器為全波橋式結(jié)構(gòu)，如其運行在這樣一種方式下，當(dāng)交流輸出端(a、b、c)之一在任何時候接通直流母線(應(yīng)同時接到另一個直流母線上),這一原理中可以明顯表示清楚。顯然交流輸出端接到直流母線方式有六種，這就導(dǎo)致定子電壓U1的空間矢量有六個位置，這六個位置，六種開/關(guān)狀態(tài)對應(yīng)著U1的六種位置，粗線位置表示開關(guān)1、3、6處于開的位置，投影所產(chǎn)生的瞬時相電壓如下：

Va=Vb=1/3Vdc Vc="-2/3Vdc"

其余類推，符號Va、Vb、Vc代表三相輸出電壓的瞬時相電壓值，假如Ia Ib Ic=0由空間矢量在A、B、C軸上的垂直投影就可得到Va、Vb、Vc，除以上六種開/關(guān)狀態(tài)外，還有使開關(guān)1、3、5或2、4、6同時關(guān)斷兩種狀態(tài)，在這種情況下，交流輸出端a、b、c接到同一電位上，U1及Ua、Ub、Uc順次變?yōu)榱悖瑢⑦@種運行方式應(yīng)用到一個三電平PWM逆變器上可獲得與兩電平PWM相比而言較低的諧波成分。

PWM形式是一種斬波準(zhǔn)方波調(diào)制，負(fù)載上的相電壓由矩形段和零電壓段(U1=0時)組成CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，在每個電壓脈沖時刻，矢量ψ1以恒定線速度移動，而在零電壓段保持靜止，然而由于矢量ψ2以恒定角速度W1轉(zhuǎn)動，ψ1和ψ2間的夾角δ就出現(xiàn)了，因此電壓斬波是引起高頻轉(zhuǎn)距脈動的主要原因，頻率與輸出電壓矩脈沖頻率相同。這是由于PWM自身固有的，實際上高頻轉(zhuǎn)矩脈動是很難消除的，并疊加于低頻轉(zhuǎn)矩脈動之上。為消除系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)矩脈動可從以下兩種方式開展工作。

(1) 在電壓脈沖中間點的時刻,矢量ψ1、ψ2間的夾角δ在穩(wěn)態(tài)運行時對于所有脈沖應(yīng)保持恒定，消除由δ變化而產(chǎn)生的對低頻轉(zhuǎn)矩(頻率為6F1)的影響，在空載情況下δ=0盡管ψ1的幅值變化，低頻轉(zhuǎn)矩脈動仍然將被完全消除。

(2) 在恒定的負(fù)載時(δ-cost≠0)僅僅ψ1幅值的變化引起低頻轉(zhuǎn)矩脈動,而負(fù)載引起ψ2幅值的變化可以忽略,因此必須獲得一個比較接近于圓周的ψ1矢量軌跡。

圓周PWM是利用空載矢量ψ1的空間位置來確定電壓脈沖的中間點,即晶閘管導(dǎo)通段及零電壓段的合理組合,可以產(chǎn)生幅值變化可以忽略不計的ψ1,此原理,ψ1停止時刻(即零電壓段)用圓點標(biāo)出,確定電壓脈沖位置使它們對稱控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,各橫坐標(biāo)的中間點,脈沖寬度(即持續(xù)時間)與橫坐標(biāo)長度相對應(yīng),所要求的輸出電壓來確定.自然電壓波形周期由ψ1矢量沿多邊形轉(zhuǎn)一周所需的時間確定。采用此方法在保持輸出電壓由零到最大值可變的同時，可有效的消除低頻轉(zhuǎn)矩脈動。

由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)普遍存在的問題是，系統(tǒng)運行在低頻區(qū)域時,其性能不夠理想,主要表現(xiàn)在低頻啟動時啟動轉(zhuǎn)矩小,造成系統(tǒng)啟動困難甚至無法啟動。由于變頻器的非線性產(chǎn)生的高次諧波，引起電動機的轉(zhuǎn)距脈動及電動機發(fā)熱，并且電動機運行噪聲也加大。低頻穩(wěn)態(tài)運行時，受電網(wǎng)電壓波動或系統(tǒng)負(fù)載的變化及變頻器輸出電壓波形的奇變，將造成電動機的抖動。當(dāng)變頻器距電動機距離較大時及高次諧波對控制電路的干擾，極易引起電動機的爬行。由于上述各種現(xiàn)象，嚴(yán)重降低由變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速特性和動態(tài)品質(zhì)指標(biāo)，必須采取相應(yīng)的措施，以使系統(tǒng)的低頻運行特性能得以改善。

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繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

低頻繼電器電磁繼電器的工作原理和特性

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。

低頻繼電器熱敏干簧繼電器的工作原理和特性

熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動開關(guān)動作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。

低頻繼電器固態(tài)繼電器（SSR）的工作原理和特性

固態(tài)繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。

固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。

低頻或超低頻振動測量套件專利目的

《低頻或超低頻振動測量套件》提出了一種可以解決上述問題的低頻或超低頻振動測量套件。

低頻或超低頻振動測量套件技術(shù)方案

《低頻或超低頻振動測量套件》的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，2010年9月前在航天系統(tǒng)中使用的、應(yīng)用于飛行器姿態(tài)控制的石英撓性伺服加速度計具有體積小、重量輕、高分辨率和穩(wěn)定性好等特點，且具有直流響應(yīng)的特性。如果將該類傳感器應(yīng)用于低頻或超低頻振動測量，并針對該類傳感器設(shè)計特定的電源和適調(diào)放大器，則可以對低頻或超低頻振動進(jìn)行精確的測量。該發(fā)明基于上述發(fā)現(xiàn)而做出。

根據(jù)《低頻或超低頻振動測量套件》的一個方面，提供了一種低頻或超低頻振動測量套件，包括：石英撓性加速度計，測量低頻或超低頻振動并輸出以電壓或者電流方式表示的低頻或超低頻振動信號；適調(diào)放大器，接收所述石英撓性加速度計輸出的低頻或超低頻振動信號，對所述低頻或超低頻振動信號進(jìn)行可選的放大處理并輸出經(jīng)處理的低頻或超低頻振動信號；以及穩(wěn)壓電源部件，用于為所述適調(diào)放大器提供穩(wěn)壓電源，其中所述穩(wěn)壓電源部件包括：電源輸入端，以提供輸入電源；耦接到所述電源輸入端的一級穩(wěn)壓部件以及耦接到所述一級穩(wěn)壓部件的二級穩(wěn)壓部件，所述一級和二級穩(wěn)壓部件構(gòu)成反饋式跟蹤穩(wěn)壓電路，以降低所述輸入電源電壓的波動；耦接到所述二級穩(wěn)壓部件的LC濾波電路，以進(jìn)一步過濾所述電源電壓中的高頻分量；以及電源輸出端，輸出經(jīng)穩(wěn)壓的電源給所述適調(diào)放大器。

可選地，穩(wěn)壓電源部件的電源輸出端還輸出經(jīng)穩(wěn)壓的電源到撓性加速度計。

可選地，穩(wěn)壓電源部件還包括耦接在所述LC濾波電路和所述電源輸出端之間的三級穩(wěn)壓部件，用于進(jìn)一步降低所述電源電壓的波動。

可選地，適調(diào)放大器還包括：調(diào)零電路，接收來自所述穩(wěn)壓電源部件的經(jīng)穩(wěn)壓的電源，并提供與所述低頻或超低頻振動信號中的靜態(tài)分量相對應(yīng)的調(diào)零信號；減法器，接收所述低頻或超低頻振動信號和所述調(diào)零信號，并輸出從所述低頻或超低頻振動信號中減去所述調(diào)零信號之后的經(jīng)調(diào)零信號；多級直流放大器，接收所述經(jīng)調(diào)零信號并進(jìn)行多級直流放大，以提供多個放大后的低頻或超低頻振動信號；以及多個有源濾波器，接收來自所述穩(wěn)壓電源部件的經(jīng)穩(wěn)壓的電源，用于對所述放大后的低頻或超低頻振動信號進(jìn)行濾波。

低頻或超低頻振動測量套件改善效果

根據(jù)《低頻或超低頻振動測量套件》的發(fā)明人的實驗結(jié)果表明，根據(jù)《低頻或超低頻振動測量套件》的適調(diào)放大器在0.01赫茲～100赫茲的低頻或超低頻振動范圍內(nèi)取得了較好的測量效果。