低頻特性特性簡(jiǎn)介

由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)普遍存在的問(wèn)題是，系統(tǒng)運(yùn)行在低頻區(qū)域時(shí),其性能不夠理想,主要表現(xiàn)在低頻啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小,造成系統(tǒng)啟動(dòng)困難甚至無(wú)法啟動(dòng)。由于變頻器的非線性產(chǎn)生的高次諧波，引起電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距脈動(dòng)及電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，并且電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲也加大。低頻穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，受電網(wǎng)電壓波動(dòng)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(dòng)機(jī)的抖動(dòng)。當(dāng)變頻器距電動(dòng)機(jī)距離較大時(shí)及高次諧波對(duì)控制電路的干擾，極易引起電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(yùn)行特性能得以改善。

低頻啟動(dòng)特性

異步電動(dòng)機(jī)改變定子頻率F1,即可平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,但是隨著F1的變化,電動(dòng)機(jī)的機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)極對(duì)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(dòng)機(jī)定子每相電壓;

W1—電源角頻率

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

低頻穩(wěn)態(tài)特性

電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)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(shí),R1可以忽略。而在低頻時(shí),R1已不能忽略,故在低頻區(qū)時(shí)由于R1上的壓降所占的比重增加,將無(wú)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(shí),系統(tǒng)將出現(xiàn)抖動(dòng)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)轉(zhuǎn)距。

以電流波形中的5次、7次諧波來(lái)分析，在三相電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)氣隙中產(chǎn)生空間負(fù)序的磁勢(shì)和磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n51為基波電流所產(chǎn)生磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n11的5倍，并且沿著與基波磁場(chǎng)反的方向旋轉(zhuǎn)，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定，并假設(shè)接近n11，這樣由5次諧波磁勢(shì)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(shì)的合成作用產(chǎn)生6倍于基波頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)距。

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

以上兩個(gè)6倍于基波頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)距一齊使電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)距發(fā)生脈動(dòng)，雖然其平均值為零，但脈動(dòng)轉(zhuǎn)距使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻，在低頻運(yùn)行時(shí)影響最大。

2 準(zhǔn)方波方式下脈動(dòng)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(yùn)行方式時(shí)(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(yùn)動(dòng)。ψ2沿著與六邊形同心的圓周運(yùn)動(dòng)，在準(zhǔn)方波運(yùn)行方式下ψ1和ψ2運(yùn)動(dòng)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(shí)，矢量ψ1以恒定的線速度沿正六邊形周邊運(yùn)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(dòng)時(shí)其幅值在一定程度上也有變化。當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，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(shí)為零，而當(dāng)W1T≠0、π/6、π/3時(shí)，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(dòng)，其頻率為定子電壓基波的6倍，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)于一個(gè)恒定的δ均值，低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)將疊加于恒定轉(zhuǎn)距均值之上。

1 啟動(dòng)轉(zhuǎn)距的提升

由于系統(tǒng)在低頻時(shí)R1上的壓降影響,使系統(tǒng)的啟動(dòng)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(dòng)機(jī)的力矩,使之與負(fù)荷配合,增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)距?？蛇x擇自動(dòng)轉(zhuǎn)距提升和手動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)距，但提升電壓設(shè)置過(guò)高，將導(dǎo)致電流過(guò)大引起電動(dòng)機(jī)飽和、過(guò)熱或過(guò)電流跳閘。如1336PLUS系列變頻器的轉(zhuǎn)距提升功能，可自動(dòng)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(lái)選擇提升電壓，轉(zhuǎn)距提升在控制電流的同時(shí)使電動(dòng)機(jī)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，在選擇手動(dòng)轉(zhuǎn)距提升時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)距提升值。

2 改善低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)

變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)距脈動(dòng)直接影響系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)這一技術(shù)問(wèn)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(diǎn)來(lái)控制GTR的導(dǎo)通和關(guān)斷，而是始終使異步電動(dòng)機(jī)的磁通接近正弦波，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡是圓形來(lái)決定GTR的導(dǎo)通規(guī)律。在很低的頻率下，保證異步電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)旋轉(zhuǎn)均勻，從而擴(kuò)大了變頻調(diào)速范圍，抑制異步電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲。其圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)檢測(cè)磁通使控制環(huán)節(jié)隨時(shí)判斷實(shí)際磁通超過(guò)誤差范圍與否，來(lái)改變GTR的工作模式，從而保證旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡呈圓形，以減少轉(zhuǎn)距脈動(dòng)。

3 圓周PWM方法降低轉(zhuǎn)距脈動(dòng)

“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(gè)非常接近于圓周的多邊形，其以降低電動(dòng)機(jī)脈動(dòng)轉(zhuǎn)距為目的來(lái)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(yùn)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(shí)候接通直流母線(應(yīng)同時(shí)接到另一個(gè)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(gè)位置，這六個(gè)位置，六種開(kāi)/關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)著U1的六種位置，粗線位置表示開(kāi)關(guān)1、3、6處于開(kāi)的位置，投影所產(chǎn)生的瞬時(shí)相電壓如下：

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

其余類(lèi)推，符號(hào)Va、Vb、Vc代表三相輸出電壓的瞬時(shí)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(kāi)/關(guān)狀態(tài)外，還有使開(kāi)關(guān)1、3、5或2、4、6同時(shí)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?，將這種運(yùn)行方式應(yīng)用到一個(gè)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(shí))組成CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，在每個(gè)電壓脈沖時(shí)刻，矢量ψ1以恒定線速度移動(dòng)，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(dòng)，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(dòng)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(shí)際上高頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是很難消除的，并疊加于低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)之上。為消除系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可從以下兩種方式開(kāi)展工作。

(1) 在電壓脈沖中間點(diǎn)的時(shí)刻,矢量ψ1、ψ2間的夾角δ在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)對(duì)于所有脈沖應(yīng)保持恒定，消除由δ變化而產(chǎn)生的對(duì)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(dòng)仍然將被完全消除。

(2) 在恒定的負(fù)載時(shí)(δ-cost≠0)僅僅ψ1幅值的變化引起低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),而負(fù)載引起ψ2幅值的變化可以忽略,因此必須獲得一個(gè)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(lái)確定電壓脈沖的中間點(diǎn),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(jì)的ψ1,此原理,ψ1停止時(shí)刻(即零電壓段)用圓點(diǎn)標(biāo)出,確定電壓脈沖位置使它們對(duì)稱(chēng)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,各橫坐標(biāo)的中間點(diǎn),脈沖寬度(即持續(xù)時(shí)間)與橫坐標(biāo)長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng),所要求的輸出電壓來(lái)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(shí)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(shí)，可有效的消除低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

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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(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)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(diǎn)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(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)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(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）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(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為“常閉觸點(diǎn)”。

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(cè)和控制溫度的新型熱敏開(kāi)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(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)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(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。

固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類(lèi)型可分為交流型和直流型。按開(kāi)關(guān)型式可分為常開(kāi)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(dòng)測(cè)量套件專(zhuān)利目的

《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》提出了一種可以解決上述問(wèn)題的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件。

低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件技術(shù)方案

《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)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(jì)具有體積小、重量輕、高分辨率和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，且具有直流響應(yīng)的特性。如果將該類(lèi)傳感器應(yīng)用于低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量，并針對(duì)該類(lèi)傳感器設(shè)計(jì)特定的電源和適調(diào)放大器，則可以對(duì)低頻或超低頻振動(dòng)進(jìn)行精確的測(cè)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(dòng)測(cè)量套件》的一個(gè)方面，提供了一種低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件，包括：石英撓性加速度計(jì)，測(cè)量低頻或超低頻振動(dòng)并輸出以電壓或者電流方式表示的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)；適調(diào)放大器，接收所述石英撓性加速度計(jì)輸出的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)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(dòng)信號(hào)；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(jí)穩(wěn)壓部件以及耦接到所述一級(jí)穩(wěn)壓部件的二級(jí)穩(wěn)壓部件，所述一級(jí)和二級(jí)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(dòng)；耦接到所述二級(jí)穩(wěn)壓部件的LC濾波電路，以進(jìn)一步過(guò)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(jì)。

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(jí)穩(wěn)壓部件，用于進(jìn)一步降低所述電源電壓的波動(dòng)。

可選地，適調(diào)放大器還包括：調(diào)零電路，接收來(lái)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(dòng)信號(hào)中的靜態(tài)分量相對(duì)應(yīng)的調(diào)零信號(hào)；減法器，接收所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)和所述調(diào)零信號(hào)，并輸出從所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)中減去所述調(diào)零信號(hào)之后的經(jīng)調(diào)零信號(hào)；多級(jí)直流放大器，接收所述經(jīng)調(diào)零信號(hào)并進(jìn)行多級(jí)直流放大，以提供多個(gè)放大后的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)；以及多個(gè)有源濾波器，接收來(lái)自所述穩(wěn)壓電源部件的經(jīng)穩(wěn)壓的電源，用于對(duì)所述放大后的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波。

低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件改善效果

根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)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(dòng)范圍內(nèi)取得了較好的測(cè)量效果。