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机电调速体系的探究
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-11-11

  所提出的马达调速系统的电路(Electric circuit)结构所提出的三相交流电流(Electron flow)型Z源交流调压器电机调速系统如所示。微型电动机是指直径小于160mm或额定功率小于750W的电机,微型电动机常用于控制系统或传动机械负载中,用于实现机电信号或能量的检测、解析运算、放大、实行或转换等功能。微型电动机是一种体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下,用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。它们仅应用(application)了两个有源器件(S 1和S 2),每一个器件和一个晶体二极管全桥连接,构成三相交流电力电子开关。它们都包含一个Z源网络(Network),采用独特(释义:特有的、特别的)的LC网络来提供升/降压功能。它们的工作(job)原理(Maxim)是相同的,本文仅以a为例来分析(Analyse)它们的输入和输出之间的关系以及电路的特性(characteristic])等。
  输入交流电流源可以由交流电压(voltage)源串联一个合适的电感来得到。和传统(chuán tǒng)的斩控式交流调压器一样,所提出的Z源交流调压器可以工作在PWM占空比控制(control)方式下。通过控制交流电力电子开关的占空比,可以达到任意的输出电压。因为有Z源网络的存在,当两个电力电子开关()同时导通或关断时,不会造成两个电力电子器件的损坏。
  3系统的工作原理因为交流电力电子开关的工作频率(frequency)远远高于输入电压的频率,在一个开关周期内,可以将输入电压看作定值,电机可以用电阻和电感的串联来等效。因此,可以得到对应于两个电路状态的等效电路,如所示。状态1:开关S
  因为Z源网络的电感和电容器具有相同的电感量和电容量(Capacity),三相Z源网络变为对称(symmetry)性网络。假设负载是对称的,并且
  (1)在状态1,双向电力电子开关S 1导通,S 2关断,变换器工作在该状态的时间为DT,其中D是开关S 1的占空比,T是开关周期。因而3 1 2 1 3 2 C L C L C i
  (2)在状态2,双向电力电子开关S 1关断,S 2导通,变换器工作在该状态的时间为(1?D)T,如所示。因而
  (3)Z源网络电容器电压的平均值(The average value)在一个电源(power supply)周期内应当为0显然,通过控制开关占空比D,所提出的交流变换器的电流可以被升高或降低(reduce)。电流增益关于占空比的关系如所示。假定输入侧功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)因数为1,负载侧功率因数为cos?并且所有的器件都是理想的,因而输入和输出的有功功率相等s s o o 3 cos 2 U I=或2 o s o 3 1 cos 1 cos U I D U I D
  (6)式中,U o和U s分别是输出和输入相电压的幅值。
  当cos=1时电压增益关于占空比的关系如所示。实际的曲线应当位于图中曲线的上方,因为cos?总小于1.从图中可以清楚的看到:当D>0.5时,电压增益较大,变换器工作在升压式模式(pattern);当D<0.5时,电压增益较小,变换器工作在降压式模式。
  对于这种电流型的Z源变流器,其Z源网络电感的电感量相对较大,电容器的电容量相对较小,当然由于开关频率远高于电源频率,Z源网络需要的元件参数(parameter)并不大。
  4仿真和实验(experiment)结果为了验证(Experimental)理论分析的正确性,进行了仿真和实验。仿真结果如所示。为了更清楚的看到输出电压的情况,在输出侧加装了滤波器(filter),其截止频率为1kHz.交流输入相电压为220V(有效值),输入侧电感的电感量为2mH,Z源网络参数为:L=2mH,C=10μF.开关频率为10kHz.在D=0.2和D=0.8两种条件(tiáo jiàn)下进行了仿真,仿真结果与上述理论分析结果非常一致。实验结果如所示,实验结果也证实了理论分析的正确性。
  5结论本文提出一种阻抗源功率变换器,可以实现交流-交流功率变换。它应用了独特的阻抗源网络,将变换器主电路与电源耦合(Coupling)在一起,因而提供了传统的交流变换器没有的独特特性。它可以升/降压,减少元器件数目,降低系统成本(Cost)。

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