外文翻譯譯文--基于隨機(jī)脈寬調(diào)制的調(diào)速控制(已修改)
2025-06-01 05:19 本頁面
【正文】 1 中文 4840字 出處： CPES Annual Meeting. 2020: 202209 基于隨機(jī)脈寬調(diào)制的調(diào)速控制 西恩卡門，艾瑞克柏尼迪特，福瑞斯特菲特，尼米思 帕特爾 ，阿卜杜拉候麥菲爾 （電力電子系統(tǒng)中心，電氣工程學(xué)院，北卡羅來納州大學(xué)， 格林斯伯勒 , NC 27411 美國） 電話 : (336) 3343151, 傳真 : (336) 3347934 摘要 :在 PWM的開關(guān)頻率的作用下 脈沖寬度調(diào)制（ PWM ）電力電子系統(tǒng)往往產(chǎn)生 噪聲。 例如，在風(fēng)扇/風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中，該風(fēng)機(jī)使用 的驅(qū)動(dòng)器應(yīng)使用“擴(kuò)展頻譜的 PWM ”技術(shù) （也稱為隨機(jī)脈寬調(diào)制）， 在運(yùn)用這種技術(shù)時(shí)要特別注意通過 duckwork 的噪聲。本文說明了隨機(jī)開關(guān)條件 的控制策略和仿真結(jié)果。該系統(tǒng)包括一個(gè)單相感應(yīng)電機(jī)，通過連接該電機(jī)的主要和輔助繞組通過電橋來作為一個(gè)不對稱三相負(fù)載和升壓電路來產(chǎn)生直流母線電壓 。 單相感應(yīng)電機(jī)是世界上應(yīng)用最為廣泛的小功率電機(jī)中的一種。尤其應(yīng)用于三相電力供應(yīng)不方便的家居和商業(yè)等領(lǐng)域。 然而，單相電機(jī)的調(diào)速通常通過非電的手段，例如在電機(jī)全速運(yùn)行的情況下控制閥門開度以調(diào)節(jié)機(jī)械功的輸出，或者通過切換繞組 來改變電機(jī)的極對數(shù)來滿足不同操作條件的要求 [1]。 只有為數(shù)不多的幾個(gè)方案被變頻器使用來實(shí)現(xiàn)單相電機(jī)的速度連續(xù)變化。 其中的一個(gè)方法是采用單相整流器來控制共給電機(jī)輔助繞組的電壓相角，然而主要繞組仍然有交流電源供電 [2]。 獻(xiàn)中提出用單相變頻電源驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的性能，用的是 未經(jīng)修改的電容式運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)。 這些情況表明，標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的工作性能十分受到限制，同時(shí)表明控制共給輔助繞組的單相電壓的相角可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速操作 [2]。 另一種解決單相調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展問題的辦法是對輸入的交流電整流生成直流電壓，并且用由變壓變頻（ VVVF）逆變 器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)給三相電機(jī)提供能量。 經(jīng)對比唯一的變化是， 傳統(tǒng)的三相驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)降低由單相交流電源提供的直流電壓。 然而，單相電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對于大多數(shù) 工 況仍然是有相當(dāng)?shù)奈Φ模?因?yàn)橛捎跈C(jī)械、結(jié)構(gòu)或只是成本的限制，三相電機(jī)還不能容易的取代現(xiàn)有的電機(jī)。 另外，因?yàn)閱蜗嚯姍C(jī)在大多數(shù)情況下是不平衡的兩相電機(jī)，任何成熟的 單相電機(jī)調(diào)速控制器幾乎都可以控制平衡的兩相電機(jī)。這將適用于其他領(lǐng)域，比如小型電機(jī)，這種條件下，與三相繞組的設(shè)置相比兩相繞組在物理上更容易安排。 本文介紹的對單相感應(yīng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的調(diào)速的方法是采用隨機(jī)脈寬調(diào)制和 升壓斬波器。 針對電機(jī)的主要繞組和輔助繞組的調(diào)制策略與不平衡的兩相繞組在 60HZ的設(shè)置一樣。 對 正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM） 和隨機(jī)脈寬調(diào)制（ RPWM）在相同的參數(shù)下的仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。 結(jié)果表明，采用隨機(jī)脈寬調(diào)制的方案可以減少噪聲。 2 介紹 調(diào)速技術(shù)的發(fā)展水平可以個(gè)更好的比較，在這里可以認(rèn)為是理想的轉(zhuǎn)換條件如圖 1[5]例中，輸入端和輸出端都是由晶閘管組成的全橋，輸入端是單相橋（這是必須的，因?yàn)榧僭O(shè)電源為單相），輸出端是三相橋。在理想情況下假定此電機(jī)是三相鼠籠式感應(yīng)電機(jī)，從而保證以相對低的成本實(shí)現(xiàn)良好的效率。 這種轉(zhuǎn)換器總共有 10個(gè)晶閘管，顯然是個(gè)成本高的方案。 單相供應(yīng) 三相 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) 圖 1 理想調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng) 圖 2展示了由紐約國際公司 [68]驅(qū)動(dòng)器。 單相供電電源 單相 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) 圖 2 電壓泵升兩相調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng) 四個(gè)輸入端的晶閘管開關(guān)改為一個(gè)二極管全橋和一個(gè)單一晶閘管組成的升壓斬波器，晶閘管開關(guān)減少至七個(gè)。 為了防止轉(zhuǎn)換失敗單相電機(jī)通常用于直接與單相電源相連。 該升壓斬波器允許泵生的直流電壓鏈接到更高的電 壓上而不是簡單的實(shí)現(xiàn)了二極管全橋。 這允許使用常規(guī)單相電機(jī)，這種方案需要額定電壓更大的電壓以得到比額定速度大的轉(zhuǎn)速。 大多數(shù)的單相電機(jī)具有兩個(gè)繞組結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在物理上使電機(jī)定子上的電角度偏移 90度。繞組 3 往往是不對稱的，在這種情況下，主要繞組會(huì)有更大的額定電流。 此外，輔助繞組通過一系列電容連接到交流電源，如圖 3所示，以它的電流比主繞組的電流超前約 90度。 在兩繞組中時(shí)間和空間正交的電流生成不平衡的兩相旋轉(zhuǎn)磁場，這個(gè)磁場確保一些甚至在靜止時(shí)也會(huì)生成轉(zhuǎn)矩。 單相電機(jī)無論是作為電容運(yùn)行，這種情況下輔助繞 組永久通電，還是作為電容啟動(dòng)，這種情況下當(dāng)電機(jī)速度提升時(shí)離心開關(guān)會(huì)將輔助繞組從電路中切離。 輔助繞組電容啟動(dòng)單相電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)通常不額定，但是只在電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 圖 3 電容運(yùn)行式單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 必須選好一組電容，使主要繞組和輔助繞組中的電流在時(shí)間上相差 90度，實(shí)現(xiàn)除了不平衡電
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1