交变电流范文
时间：2023-03-20 20:51:10
导语：如何才能写好一篇交变电流，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
A. 最大值仍为[Um]，而频率大于[f]
B. 最大值仍为[Um]，而频率小于[f]
C. 最 大值大于[Um]，而频率仍为[f]
D. 最大值小于[Um]，而频率仍为[f]
2. 图2甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲表示电压按正弦规律变化. 下列说法正确的是（ ）
B. 两种电压的有效值相等
C. 图甲所示电压的瞬时值表达式为[U=][311sin100πt V]
D. 图甲所示电压经匝数比为[10∶1]的变压器变压后，频率变为原来的[110]
3. 图3表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系. 若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1min的时间，两电阻消耗的电功之比[W甲∶W乙]为（ ）
A. [1∶2] B. [1∶2]
C. [1∶3] D. [1∶6]
4. 我国南方遭遇特大雪灾时，输电线表面结冰严重，导致线断塔倒. 某学校实验兴趣小组设计了利用输电导线自身电阻发热除冰的救灾方案，处理后的电路原理如图4，输电线路终端降压变压器用模拟负载[R0]代替，[RL]为输电线电阻，并将电阻[RL]放入冰雪中，在变压器原线圈两端加上交变电流后即出现冰雪融化的现象. 为了研究最好除冰方案，下列模拟实验除给定操作外，其他条件不变，不考虑其可行性，你认为其中最合理的是 （ ）
A. 将调压变压器滑动触头[P]向上移动一些
B. 将调压变压器滑动触头[P]向下移动一些，同时延长通电时间
C. 通过计算，选择适当输出电压，并闭合[S]将模拟负载[R0]短时短路
D. 通过计算，选择适当输出电压，并将模拟负载[R0]的阻值增大一些
5. 正弦式电流经过匝数比为[n1n2=101]的变压器与电阻[R]、交流电压表V、交流电流表A按图5甲方式连接，[R=]10Ω. 图5乙是[R]两端电压[U]随时间变化的图象，[Um=102V]，则下列说法正确的是（ ）
A. 通过[R]的电流[iR]随时间[t]变化的规律是[iR=2cos100πt A]
B. 电流表A的读数为0.1A
C. 电流表A的读数为[210A]
D. 电压表的读数为[Um=102V]
6. 如图6，理想变压器的原、副线圈匝数比为[1∶5]，原线圈两端的交变电压为[u=202sin100πt V]. 氖泡在两端电压达到100V时开始发光. 则（ ）
A. 开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz
B. 开关接通后，电压表的示数为100V
C. 开关断开后，电压表的示数变大
D. 开关断开后，变压器的输出功率不变
7. 图7是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器. 已知变压器原线圈与副线圈的匝数比[n1n2=120]，加在原线圈上的电压为[u1=]311sin100[πt]V，霓虹灯正常工作的电阻[R=]440kΩ，[I1、I2]表示原、副线圈中的电流. 下列判断正确的是（ ）
A. 副线圈两端电压6220V，电流14.1mA
B. 副线圈两端电压4400V，电流10.0mA
C. [I1
D. [I1>I2]
8. 理想变压器原线圈中输入电压[U1=]3300V，副线圈两端电压[U2]为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡[L1]和[L2]，如图8，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数[U=2V]. 求：
图8
（1）原线圈[n1]的匝数；
（2）当开关[S]断开时，电流表[A2] 的示数[I2]=5A. 则电流表[A1] 的示数[I1]为多少；
（3）当开关[S]闭合时，电流表[A`] 的示数[I1′]是多少.
9. 如图9甲，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场. 已知线圈的匝数[n=]100匝，电阻[r=]1.0Ω，所围成矩形的面积[S=]0.040m2，小灯泡的电阻[R=]9.0Ω，磁场的磁感应强度按如图9乙的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为[e=nBmS2πTcos（2πTt）]，其中[Bm]为磁感应强度的最大值，[T]为磁场变化的周期. 不计灯丝电阻随温度的变化，求：
图9
（1）线圈中产生的感应电动势的最大值；
篇2
1.恒定电流的动态分析
动态分析也就是通过滑动变阻器的滑片滑动来改变电阻，或者是光敏电阻、热敏电阻的电阻随亮度和温度的变化。这类题要是从改变的电阻入手，往往分析不出它自身的电流电压的变化，所以要从不变的电阻来分析变化的电阻的电流以及电压。
例1．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当电键闭合后，两小灯泡均能发光．在将滑动变阻器的触片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是
（）
A．小灯泡L1、L2均变暗
B．小灯泡L1变亮，小灯泡L2变暗
C．电流表A的读数变小，电压表V的读数变大
D．电流表A的读数变大，电压表V的读数变小
解：当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电阻变大，总电阻也变大，由闭合电路的欧姆定律可知，回路中电流I减小，所以电流表A的读数变小，灯泡L2变暗。因为内电阻不变，所以先分析电源内电压U内=Ir减小，路端电压U=E-U内增大，电压表V的读数变大。再分析L2电阻不变，所以UL 2=IRL 2变小，所以滑动变阻器两端电压U滑=U-UL 2升高，灯泡L1变亮。
故BC项正确。
2.交流电的动态分析
其实交流电的动态分析相对同等难度的直流电来说某些方面还要比较简单一些，因为高中接触的变压器都是理想变压器，不考虑自身的电能的消耗，所以相当于没有内电阻。也是同样的思路从不变的电阻入手。
例2．如图，理想变压器原线圈接正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻Rt（阻值随温度的升高而减小）及定值电阻R1组成闭合电路．则以下判断正确的是（）
A．变压器原线圈中交流电压u的表达式u＝36 sin100πt（V）
B．Rt处温度升高时，Rt消耗的功率变大
C．Rt处温度升高时，变压器的输入功率变大
D．Rt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大
解：当温度升高时，Rt电阻减小，总电阻减小，总电流增大，所以电流表的示数增大。副线圈的电压不变，因为电阻R1电阻不变，所以R1的分压UR 1=IR1变大，则电压表的示数减小。这个题还涉及到输入功率随输出功率的变化，以及交流电的瞬时表达式。
篇3
一、采用同步对比实验进行演示电感和电容对交变电流的影响
对于“电感对交变电流的影响”演示实验，笔者将原实验优化设计成图2所示电路，不仅操作方便而且增加了实验对比度。器材如下：A和B为2个完全相同的小灯泡(2.5V，3.8W)，R为滑动变阻器(最大值50Ω)，S为双刀双掷开关，L为学生用原副线圈，用学生电源供电。实验过程：先接直流6V挡，调节滑动变阻器R使B和A灯泡亮度相同。然后改接为交流6V挡，对比A和B灯泡的亮度，会发现A灯比B灯暗。以上现象可说明线圈L对交流电除电阻阻碍外，又产生新的阻碍电流因素感抗。
将实验装置中的线圈换成电容器，且将滑动变阻器接入电路的阻值放置为最小，便可用来对比演示“电容对交变电流的影响”，效果亦同样十分明显。使用该实验装置还可以进一步演示感抗与自感系数的关系、容抗与电容量的关系，具体方法和过程在这里不再赘述。
二、用信号发生器作为电源演示交流电频率对感抗和容抗的影响
篇4
交流电转换成直流电通过整流器实现，直流电转变成交流电通过逆变器完成。
整流原理：半导体PN结在正向偏置时电流很大，反向偏置时电流很小。整流二极管就是利用PN结的这种单向导电特性将交流电流变为直流的一种PN结二极管。通常把电流容量在1安以下的器件称为整流二极管，1安以上的称为整流器。常用的半导体整流器有硅整流器和硒整流器，产品规格很多，电压从几十伏到几千伏，电流从几安到几千安。整流器广泛用于各种形式的整流电源中。
逆变原理：将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。其核心部分都是一个PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆变器则采用TL5001芯片。
（来源：文章屋网 ）
篇5
论文关键词：变频电源,变压整流器,变压器设计
0引言
变频发电系统具有简单可靠的特点，在新一代飞机上得到了广泛的应用，如B787，A380，C919飞机均采用了变频发电系统。
飞机变压整流器将主交流电源转换成28V直流电源给直流用电设备供电。
1变压整流器工作原理
本方案设计的12脉冲变压整流器由一个变压器，两组三相整流桥等组成，其电路结构如图1所示。它利用一个三相变压器，其原边绕组采用星形连接，副边两绕组分别采用星形和三角形联接后分别接到两个整流桥，两组桥输出端经平衡电抗器并联，引出电抗器的中心抽头作为直流输出的正端，整流桥的负端直接相联后作为输出负端接至直流负载。
4.3仿真结论
经过仿真可知，设计的变压整流器可满足相关技术指标的要求，本设计方案可行。
5结论
本文以变频交流发电系统为基础，设计了一款变压整流器，并进行了仿真验证，仿真结果表明，设计的变压整流器性能良好。验证了设计的合理性，为对飞机变压整流器的进一步研究奠定了基础。
【参考文献】
[1]严仰光.航空航天器供电系统[M].北京：航空工业出版社.
[2]李传琦，盛义发.电子电力技术计算机仿真实验[M].北京：电子工业出版社.
篇6
关键词：变频电机设计交流调速系统变频器谐波
一、变频器运行时对变频电机工作的影响
在变频电机调速控制系统中，采用电力电子变压变频器作为供电电源，供电系统中电压除基波外不可避免含有高次谐波分量，对外表现为非正弦性，谐波对电机的影响主要体现在磁路中的谐波磁势和电路中的谐波电流上，不同振幅和频率的电流和磁通谐波将引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜(铝)耗。这些损耗都会使电动机效率和功率因数降低。同时，这些损耗绝大部分转变成热能，引起电机附加发热，导致变频电机温升的增加。如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%～20%。同时这些谐波磁动势与转子谐波电流合成又产生恒定的谐波电磁转矩和振动的谐波电磁转矩，恒定谐波电磁转矩的影响可以忽略，振动谐波电磁转矩会使电动机发出的转矩产生脉动，从而造成电机转速(主要是低速时)的振荡，甚至引起系统的不稳定。谐波电流还增加了电机峰值电流，在一定的换流能力下，谐波电流降低了逆变器的负载能力。对于变频电机，如何在设计过程中采取合理措施避免或减小应用变频器所带来的影响，以求得系统最佳经济技术效果，是本文讨论的重点。
二、变频电机设计特点
对于变频电机，其设计必须与逆变器、机械传动装置相匹配共同满足传动系统的机械特性，如何从调速系统的总体性能指标出发，求得电机与逆变器的最佳配合，是变频电机设计的特点。设计理论依据交流电机设计理论，供电电源的非正弦以及全调速频域内达到满意的综合品质因数是变频电机设计中需要着重注意的两个问题，设计中参数的选取应做特别的考虑。与传统异步电机相比，一般变频电机设计有如下一些特点：
1.用于变频调速的异步电动机要求其工作频率在一定范围内可调，所以设计电机时不能仅仅考虑某单一频率下的运行特性，而要求电机在较宽的频率范围内工作时均有较好的运行性能。如目前大多调速异步电动机的工作频率在5Hz~100Hz内可调，设计时要全面考虑。
2.变频电机在低速时降低供电频率，可以把最大转矩调到起动点，获得很好的起动特性，因而在设计变频电机时不需要对起动性能作特别的考虑，转子槽不必设计为深槽，从而可以重点进行其它方面的优化设计。
3.变频电机通过调节电压和频率，在每一个运行点都可以有多种运行方式，对应多种不同的转差频率，因而总能找到最佳的转差频率，使电机的效率或功率因数在很宽的调速范围内都很高。因而，变频电机的功率因数和效率可以设计得更高，功率密度得以进一步提高。现有数据表明：在额定工作点，逆变器供电下的异步电机效率比普通电机高2%~3%，功率因数高10%~20%。
4.变频电机采用变频装置供电，输入电流中含有较多的高次谐波，产生电机局部放电和空间电荷，增大了介质损耗发热和电磁振动力，加速了绝缘材料的老化，所以应加强电机绝缘和提高整体机械强度，变频电机的绝缘强度一般要达到F级以上。
5.变频供电时产生的轴电压和轴电流会使电机轴承失效，缩短轴承使用寿命，必须在设计上要加以考虑。对较小的轴电流，可以适当增大电机气隙和选用专用脂；另外，增加轴承的电气绝缘或者将电机轴通过电刷接地，可以有效解决轴承损坏问题；对过高轴电压，应设法隔断轴电流的回路，如采用陶瓷滚子轴承或实现轴承室绝缘。同时，在逆变器输出端增加滤波环节，降低脉冲电压dU/dt也是一种有效的方法。
三、电磁设计
在普通异步电动机设计基础之上，为进一步提高变频调速电机的性能，对变频调速异步电动机的设计参数也要进行更加细致的考虑。满足高性能要求时的变频电机设计参数的变化与设计目标之间的关系。在设计参数和性能要求之间还必须折衷选择。电磁设计时不能仅限于计算某一个工作状态，电磁参数的选取应使每个频率点的转矩参数满足额定参数要求，最大发热因数满足温升限值，最高磁参数满足材料性能要求，最高频率点满足转矩倍数要求，额定点效率、功率因数满足额定要求。由于谐波磁势是由谐波电流产生的，为减小变频器输出谐波对异步电动机工作的影响，总之是限制谐波电流在一定范围内。
四、绝缘设计
电机运行于逆变电源供电环境，其绝缘系统比正弦电压和电流供电时承受更高的介电强度。与正弦电压相比，变频电机绕组线圈上的电应力有两个不同点：一是电压在线圈上分布不均匀，在电机定子绕组的首端几匝上承担了约80%过电压幅值，绕组首匝处承受的匝间电压超过平均匝间电压10倍以上。这是变频电机通常发生绕组局部绝缘击穿，特别是绕组首匝附近的匝间绝缘击穿的原因。二是电压(形状、极性、电压幅值)在匝间绝缘上的性质有很大的差异，因此产生了过早的老化或破坏。变频电机绝缘损坏是局部放电、介质损耗发热、空间电荷感应、电磁激振和机械振动等多种因素共同作用的结果。变频电机从绝缘方面看应具有以下几个特点：(1)良好的耐冲击电压性能；(2)良好的耐局部放电性能；(3)良好的耐热、
耐老化性能。
五、结构设计
在结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般应注意以下问题：
1.普通电机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的振动和噪声变得更加复杂。在设计时要充分考虑电动机构件及整体的刚度，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。
2.电机冷却方式：变频电机一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动，使其在低速时保持足够的散热风量。
3.对恒功率变频电机，当转速超过3000r/min时，应采用耐高温的特殊脂，以补偿轴承的温度升高。
4.变频电机承受较大的冲击和脉振，电机在组装后轴承要留有一定轴向窜动量和径向间隙，即选用较大游隙的轴承。
5.对于最大转速较高的变频电机，可在端环外侧增加非磁性护环，以增加强度和刚度。
6.为配合变频调速系统进行转速闭环控制和提高控制精度，在电机内部应考虑装设非接触式转速检测器，一般选用增量型光电编码器。
7.调速系统对传动装置加速度有较高要求时，电机的转动惯量应较小，应设计成长径比较大的结构。
六、结论
与普通异步电动机不同，变频调速异步电动机采用变频器供电，其运行性能与电机本体和调速系统的设计都密切相关。这一方面使变频调速电机的设计要同时兼顾电机本体和调速系统；另一方面也使得变频调速异步电动机的设计变得灵活，但同时也增加了高性能变频调速系统设计的复杂程度。只有结合变频器和一定的控制策略，从整体上进行电机的设计和优化，才能获得最理想的运行性能。
参考文献：
[1]ANDRZEJM.TRZYNADLOWSKI著，李鹤轩，李扬译.异步电动机的控制.北京：机械工业出版社，2003.
[2]陈伯时，陈敏逊.交流调速系统(第2版).北京：机械工业出版社，2005.
篇7
关键词：变电站、站用电系统、一体化、整合方案
Researching of Substation AC ＆ DC Power Integration System
Abstract: This paper analyzes the status and problems in station power supplies for conventional substation, base on which the information circulation, low degree of automation, reliability problems exist, poor economy, ioperational inconvenience, life cycle cost increase. This paper provides an integrated scheme for substation AC＆DC power supplies, namely through the network communications, integrated monitoring, system linkage scheme, effective Integrated station AC power supply system, DC power supply sytem and uninterrupted power supply system, The whole station power supplies is managed by integrated monitoring to implement the linkage of auxiliary system.
Key words: Substation; station power system; Integration; Integration programme
中图分类号:TM411+.4文献标识码：A文章编号：
0 概述
常规变电站配有三套独立的电源系统，直流操作电源(DC)、交流不间断电源(UPS)和站用电交流电源(AC)。直流操作电源为控制、信号、保护、自动装置以及某些执行机构等供电。交流不间断电源(UPS)为综自系统的微型计算机、继电保护装置内重要负荷等供电，站用电交流电源除为站内照明、空调、主变冷却、消防等设备供电外，还为直流充电设备、站内通信装置、监控系统的测控保护屏柜等提供二次交流电源。
1 各自独立式电源系统存在问题
2.1 信息流通不畅，自动化程度低
传统站用电源难以实现系统化管理，信息不能共享，无法实现电源设备的状态检修。变电站交流电源系统和直流电源系统均由不同的中标厂家提供，各厂家设计的电源系统均采用不同的通讯规约，并且通讯规约一般不兼容。难以实现对电源系统的网络化管理，其自动化程度较低。
2.2可靠患
由于站用电源信息不能网络共享，针对故障或告警信息不具备进行综合分析的基础平台，不同专业的巡检人员分别管理各自电源子系统，难以进行系统分析判断、及时发现事故隐患。对于涉及需站用电源各子系统协调才能解决的问题难以统一处理。
2.3经济性差
由不同供货厂家分别设计的各个电源子系统，资源不能综合考虑，造成了部分设备的重复配置，一次性投资显著增加。如直流电源、UPS不间断电源分别配置独立的蓄电池，浪费严重；交流系统配置电源自动切换设备，直流电源充电模块前又重复配置交流电源自动投切装置，既浪费又使设备之间难于协调运行。
2 交直流一体化电源的优点
交直流一体化电源系统并不是对交流、直流电源系统的简单混装，具有鲜明的技术优点：
3.1 网络智能化设计，实现信息共享
通过一体化监控器对站用交流电源、直流电源、逆变电源进行统一监控，建立统一的信息共享平台，解决了以往由不同供应商提供的各独立电源通信规约不兼容等问题，提高了系统网络化、智能化程度。
3.2 设计优化
取消直流充电模块前的交流自动切换回路；取消原直流系统对交流部分的数据采集(配电监控)；统一进行波形优化处理，针对逆变电源反灌电流影响充电模块均流进行抑制等；统一进行防雷配置。根据交流进线运行方式，自动调整直流运行，达到最佳方式运行。
3.3 设备资产优化
取消UPS系统的蓄电池，将逆变器直接挂于直流母线。避免了UPS蓄电池维护不精细、损坏不能及时发现的问题。
3.4 利于深层次开发，使站用电源的状态检修成为可能
统一的信息共享平台，可以提高一体化站用电源综合自动化应用水平，减轻运行人员的工作强度，使检修人员现场定期试验和测量工作量减轻到最小，提高了工作效率。能够充分利用已有的状态信息，通过多方位、多角度的分析，最大限度地把握设备的状态，依此制定合理的检修维护策略，为提高设备运行可靠性提供了保障。
3交直流一体化电源实现方案
4.1 直流电源、UPS电源整合原理
直流电源、UPS电源整合方案取消UPS系统的蓄电池，统一由整合系统，提供直流负荷供电电源、逆变器或交流不间断电源UPS的直流供电。整合后的系统主要由直流操作电源、电力专用UPS或逆变、集中监控等部分组成，UPS系统与直流电源共用蓄电池组。
4.2 一体化电源整合方案
将站用交流电源系统、直流电源系统、UPS电源系统全面整合，通过一体化监控模块将站用电源各子系统通信网络化，实现站用电源信息共享，通过开关智能模块化，集中功能分散化，实现站用电源整体模块外无二次接线，上行下达信息数字化传输，站用电源信息共享平台能通过光纤媒介、IEC61850规约与外界进行信息互换。该方案取消各专业相互重复配置的功能部分，将电源系统进行优化整合，由一个设备厂家进行统一设计、统一监控、统一生产、统一调试和统一服务。
一体化电源的一体化监控与各子模块间管理关系如下：
图1交直流一体化电源监控系统图
一体化电源的系统架构如下图所示：
图2交直流一体化电源系统图
4.3一体化电源已解决的技术问题
直流操作电源系统为不接地系统，所以交流侧的UPS装置的交流输入、输出与直流侧必须采取措施进行隔离，如采用隔离变，可避免交流侧的运行及故障影响直流操作电源系统侧的绝缘降低，造成直流系统接地等异常。反之，直流系统接地（绝缘降低），也不影响交流系统正常运行。
4 结论
本文就变电站工程中的交直流电源一体化系统作了探讨和研究，形成结论如下：
1）各自独立式电源存在信息流通不畅，自动化程度低，经济性差，运行不便，全寿命周期成本增加等缺点。
2）交直流电源一体化系统将站用交流电源系统、直流电源系统、UPS电源系统全面整合，有以下优点：网络智能化设计实现信息共享、设备资产优化利于深层次开发、使站用电源的状态检修成为可能。
作者：刘磊（1981-），男，汉族，工程师，广州电力设计院，从电设计工作。
参考文献：
[1] 电力用直流和交流一体化不间断电源设备;中华人民共和国电力行业标准;2008.
[2] 吴凤婷;;变电站站用交直流一体化电源的解决方案[J];南方电网技术;2011年03期.
篇8
关键词：无速度传感器控制；转矩响应；直接转矩控制；矢量控制
前言
在市场容量逐渐提升的过程中，国际范围中各种产品的竞争越来越激烈。在产品技术竞争的过程中，直接转矩控制成为了竞争的热点。在全面展示和挖掘DTC控制前提下，被广泛宣传的DTC技术特点就是其转矩响应速度高于VC，速度在1到3ms之间，所以能够实现无速度传感器的调速控制，在速度为零时，达到满负荷输出的状态。
1 对转矩响应的分析
通过使用DTC直接转矩控制下的交流调速系统，相应的转矩响应速度要明显高于矢量控制。直接转矩控制系统中，相应的转矩阶跃响应大概在1ms左右。矢量控制系统中，相应的转矩阶跃响应在6到7ms之间。对于DTC的转矩响应为什么比矢量控制更快，一般硭担对于DTC这种控制系统，实际的定子转矩都是由相应的电机电压以及实际电流来进行计算的，为了达到相应变频器PWM控制的要求，使用了砰-砰控制的模式，在这种系统中，并没有包含相应的电流控制环路，因此相关人员对于控制系统的关注，不能放在电压上，而需要放在电流方面，把实际的交流电流依据磁场的相应坐标轴，划分成转矩分量以及相应的磁场分量，给予针对性的控制。要把关注点放到控制电流上，对于交流电机，如果想要加快转矩响应，如果不改变磁链就需要，加快电流的变化，这就需要电压产生快速的变化。对于矢量控制系统来世，有电流调节器来控制输出电压，所以对于电流的调节会产生一定的滞后。但是，当前的适量控制系统中，可以通过调节和控制电流以及前馈电压来产生输出电压，通过前馈电压控制可以提升动态响应速度，而且可以通过精确计算模型来控制电压输出，不会产生过冲现象，而且电流处于受控范围中。DTC因为缺乏电流控制环路，所以电压能够产生过冲现象，所以电机的加速电流比较高，自然而然就能获得较快的转矩响应以及电流响应。
DTC变频器实际上具有极强的转矩响应，这是无可争议的。我国著名的清华大学对电机的实际实验报告结果也肯定的证实了相应的结论。如果真的对于转矩响应的要求非常之高，比如交流伺服传动的情况或者机车牵引的情况，就可以应用DTC技术。如果相应的场合对于转矩响应只有比较低的要求，尤其是具有齿轮连接的传动情况，如果转矩响应太快，不仅无法带来好处，还会产生负面效果。
2 变频器的稳态特征分析
DTC变频器使用的是砰-砰控制，所以能够获得良好的转矩响应，但是因为这种变频器的开关频率并不确定，所以会产生随机的变化，通过分析可以得出DTC变频器的几个主要问题：第一，如果电子电力元器件情况相同，变频器只有略小的输出容量。第二，变频器的效率相对较低。第三，变频器的输出电压相对较低。第四，变频器的电流谐波以及电压较大。第五，客观的分析，DTC的变频器相比于矢量控制有着较大的区别，也就是难以在已经确定了开关频率的前提下，应用消除谐波的PWM控制。
所以客观地说，和VC这种形式相比较，DTC控制变频器的实际稳态指标十分的差，因此，如果相应的通用变频器对于良好的动态性能指标没有一定的要求，简单举几个例子：风机的节能传动情况、水泵的节能传动情况以及工业上的机械传动情况，对于这些实际情况来讲，实际的效率、容量利用率以及实际的变频器谐波都是极为重要的。VC这种模式应用意义比较高，优势十分明显。
对于那些大中型的传动设备，如果相关人员选用了IGCT元件的高压三电平变频器，那么必然的需要关注变频器的实际效率以及具体容量指标。本文在表1中，就列出了使用VC或者DTC这两种控制模式的实际IGCT高压三电平变频器技术的真实数据。
3 无速度传感器的控制
在个别的产品销售宣传中，宣称DTC技术的特点是，无速度传感器控制DTC变频器，在零速状态达到满负荷输出，这种说法是不正确的。VC和DTC采用相同的交流电机设计模型，但是DTC并没有无速度传感器控制得相关专利技术内容。对于无速度传感器控制来说，属于VC控制以及DTC控制中的相同研究题目内容。比如，鲁尔大学的相关教授就曾在我国讲学中强调，DTC变频器并不具备较好的低速控制性能，所以为了改进这种变频器的低速性能，需要使用ISR这种间接的控制方式，这种控制方法的原理是使用电流和电压依靠电机模型来得出了转子磁链，并且使用转子磁链控制实现对于DTC低速性能的补偿。对于控制系统来说，在低速时使用ISR，速度提升之后才进入到DTC状态，所以说，是利用VC来实现DTC的低速控制的。
对于无速度传感器来说，属于交流电机调速控制研究中的重要内容，也属于我国相关学术界以及变频器生产制造中的热点研究内容。我国各个高校投入了许多的研究精力，并且发表了较多的论文，但是我国对于无速度传感器的实践应用和国外发达国家的水平相差较大。我国的许多变频器的水平都是在V/F控制阶段，但是国外发达国家已经把无速度传感器控制做成了量产的产品。日本电器学会在2000年曾经调查了各个大型的电气企业的通用变频器所使用的无速度传感器。相关的无速度传感器控制系统主要分成四种形式：第一，角速度计算方式。第二，MRAS模型参考自适应法。第三，感应电势计算法。
4 结束语
综上所述，在讨论VC技术以及DTC技术的过程中，需要充分排除市场竞争中的商业因素，并且认清相关技术的真实面目，加强对于VC以及DTC的实践和理论探究，在对比VC以及DTC技术的缺点和优点过程中，不仅需要明确适用的场合，还需要明确VC技术以及DTC技术探索中的问题，努力发展我国自主研发的交流电机调速控制技术，为后续的交流调速技术的实际工程应用奠定基础；这更为工矿企业特别是发电厂优化变频器选型改造提供了有益借鉴。
参考文献
[1]陈虹，宫洵，胡云峰，等.汽车控制的研究现状与展望[J].自动化学报，2013（04）：65-66.
篇9
关键词：两相交流电机；变频控制；改进
随着高性能变频调速技术在感应电机中应用的越来越广泛，使得感应电机的调速性能有了很大的提高，高性能调速技术因此在两相电机中的进步也越来越快。两相交流电机即将单相电机的运行绕组、起动绕组改为对称的两绕组和同时参与运行。相对于单相电机，两相交流电机的转矩效率、能量密度方面都有了较大提高，调速性能也较好。传统的单相电机，由于运行电容的影响，在非额定情况下，其调速性能受到很大的影响，所以去除电容，将单相异步电机变为两相异步电机，并使它与电力电子技术相结合，进行变频调速技术的研究是当今的主流。本文从两相交流电机的特点与矢量控制入手，对两相交流电机在SVPWM的实现方法作了介绍与讨论，研究了两相交流电机的控制策略，讨论了两相交流电机的发展趋势与发展方向。
一、两相交流电机的特点
两相交流电机的副绕组上去掉了电容或电抗器，使得电机的两相绕组对称并且同时参与起动和运行工作。在运用矢量控制时，由于两相绕组对称，能够使电机产生圆形旋转磁场。单相电机的副绕组上带有分相电容，在等效电机模型中仍然带有分相电容，而分相电容的参数与电机的转速密切相关，因此在调速时单相电机的运行性能会受到很大的影响。单相电机的副绕组只参与起动而不参与运行工作。单相电机的两相绕组阻数不同，因此等效后的单相电机都有不对称性，所以电机产生的磁场为椭圆形。在运用矢量控制时，两相电机与单相电机相比减少了对称变换这一步骤，实现起来更方便。
当前国内外单相异步电动机变频调速技术的研究，是将单相电机看作两相电机模型来进行研究。在两相电机的模型中，单相电机的主绕组和副绕组的工作方式与原来有较大的区别：副绕组不仅仅承担电机起动作用，而将参与到电机的整个运行过程中；副绕组不再需要串电抗器或者电容器，而是采用变频器给两相电机的两个绕组分别供电，获得较小的起动电流、较大的起动转矩和较好的运行性能，电机工作在变频调速状态下。从国内外研究的现状来看，变频调速技术是两相电机调速控制的主要发展方向。
二、两相交流电机矢量控制
交流电机是一个多变量、强耦合、非线性的庞大系统。矢量控制主要是以转子磁场定向控制的成功运用使得交流异步电机变频调速性能发挥出来，甚至超过直流电机的调速性能。使交流异步电机变频调速在电机的调速领域里占有越来越重要的地位。两相交流电机矢量控制原理为：将两相交流电机的两相定子交流电，经坐标变换后，分解为励磁电流分量和转矩电流分量，通过对两者的直接控制，求得类似与直流电机的控制量再经坐标反变换，求得交流电机控制量，通过设定控制量实现两相交流电机的变频调速控制。
矢量控制可分为转子磁场定向矢量控制、定子磁场定向矢量控制和气隙磁场定向矢量控制三种类型，其中定子磁场定向矢量控制与气隙磁场定向矢量控制不能实现磁场与转矩电流之间的解耦，无法实现良好的转矩控制，因此系统选用以转子磁场定向的矢量控制。矢量控制要以以下三点为原则：一是忽略两相交流电机的磁路饱和，可以认为各相绕组的互感与自感都为线性。二是忽略铁心的损耗。三是不考虑温度和频率的变化对两相交流电机相关参数的影响。
三、两相交流电机的空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制策略的实现
空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术是从电机的角度出发，其目的在于使电机产生圆形旋转磁场]，是根据逆变器空间电压矢量的变换来控制逆变器的一种控制方法。最早是由日本学者提出的，目前已成功运用于三相交流电机的控制当中。是通过正弦电源供电使得交流电机产生理想的圆形磁链为目的。根据要求决定逆变器中开关管的开关状态，为使电机的实际的磁链能尽可能逼近理想的圆形轨迹，进而产生PWM波形。SVPWM的特点是直流电压利用率高，并且开关次数少，减少了开关损耗，进而减小了驱动电机的电流电压的谐波信号，便于实现数字化控制。在电压矢量合成时，给定电压矢量是由其所在扇区的两个相邻基本电压矢量合成，因此要计算作用在这两个基本电压上的时间。在确定基本电压作用时间后，需要合理安排基本电压空间矢量的作用顺序。其顺序的安排一般需要遵循尽可能减少开关管的关次数和相邻电压矢量的切换只能有一个桥臂的开关管动作两个原则。
四、磁场定向与解耦
在两相交流电机的矢量控制中Park变换与Park反变换是必不可少的。Park变换的定义是在dq坐标系下使d轴与转子磁链重合，让q轴超前d轴90度的电角度，并且使坐标系在空间以同步角速度旋转。这种坐标变换实现了将两相静止坐标系向两相旋转坐标系的转换。定子电流的励磁分量用于产生转子磁链与转矩分量无关。定子电流的励磁分量与转矩分量是解耦的。当转子磁链保持不变时，输出转矩与转矩分量成比例，因此可以分别控制励磁分量和转矩分量，实现单独控制电机的转矩和磁链。
五、两相交流电机的变频控制的发展趋势
到目前为止，电机的变频调速技术研究主要集中在三相交流电机上，对于单相电机变频调速技术的研究较少，尤其是对两相交流电机的研究。目前对单相电机变频调速的研究，是将单相电机去掉副绕组上的电容器而看作两相电机，副绕组不但参与启动工作而且参与运行工作，电机采用变频器供电，使得电机的起动电流小，起动转矩大。从国外来看，两相电机变频调速技术的研究是从上世纪90年代开始的，其研究内容主要包括两相电机逆变器的结构、逆变器的控制策略，以及电机的控制方法等方面。近几年来，关于两相电机变频调速技术的文章发表明显增加，其中研究矢量控制用于单相异步电机，研究了无速度传感器的单相异步电机矢量控制方面较多。两相交流电机变频调速技术研究在国内开始的时间晚，研究的也较少。从总体来看，两相交流电机变频调速技术的发展远远比不上三相电机的变频调速技术，对两相电机变频调速技术的研究目前还基本处于理论研究和实验开发阶段。
两相交流电机的变频控制有很多地方还需要进一步研究。一是仿真方面的完善：两相交流电机的变频控制系统往往只搭建了基于SVPWM控制两相交流电机变频调速系统，对于系统内部的具体模块没有做更好的处理。比如说为了使仿真系统更接近实际系统可以增设IGBT的死区时间。增加对两相交流电机的参数辨识可以大大提高系统控制精度。二是硬件方面的完善：系统可以增加温度保护电路，以免在运行时温度过高影响系统的可靠性。增加能耗制动，可以避免在停机时因电流过大而烧坏元器件。三是软件方面的完善：可以增加更多控制电机程序和按钮，比如加速程序及按钮，减少程序及按钮。另外，由于两相交流电机一般用于小功率、低成本的场合，研究无速度传感器的电机控制技术，可以大幅度降低系统的成本，提高两相电机调速系统在应用中的竞争力。
参考文献
[1] 刘超.异步电机矢量控制技术在抽油机井的应用[J].中外能源.2013（04）.
[2] 谢雅，黄中华，左金玉.三相交流异步电机矢量控制系统仿真建模[J].湖南工程学院学报（自然科学版）.2013（01）.
篇10
南通市2013届高三第一次调研中，有一道含二极管的交流电路的选择题，在答案公布后，教师间出现争议或疑惑.笔者对此加以归纳、分析，与同行交流.
题目如图1所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=225，原线圈接u1=2202sin100πt (V)的交变电流，电阻R1=R2=25 Ω，D为理想二极管，则
A.电阻R1两端的电压为50 V
B.二极管的反向耐压值应大于502 V
C.原线圈的输入功率为200 W
D.通过副线圈的电流为3 A
在答案公布后，D选项出现了争议，有人认为D是错误的，典型解答有如下两种：
【第一种解答】根据理想变压器原、副线圈的电压比等于其匝数之比，即U1U2=n1n2，可得副线圈两端电压的有效值U2=50 V，所以通过R1的电流为2 A，交变电流通过二极管后，由于二极管的单向导电性，使得通过R2的交变电流变为如图2所示的图象.再根据交变电流有效值的定义可计算R2两端电压的有效值，
502R2×T2=U2RT,
所以U=252 V，从而得到IR2=2 A.
故可得通过副线圈的电流为
I2=IR1+IR2=(2+2) A.
【第二种解答】分时段计算：一个周期分两时间段，假设前半个周期二极管导通，后半个周期二极管截止.
前半个周期，R1、R2并联，总电流即通过副线圈的电流有效值为I1=4 A；后半个周期二极管截止，电路只有R1有电流，所以通过副线圈的电流有效值为I2=2 A.所以通过副线圈的交变电流如图3所示.
根据有效值的计算方法有：
I21RT2+I22RT2=I2RT,
得到I=10 A.
分析交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的.让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值.第一种解答根据功率计算通过R2的电流，且通过R2的电流2 A是对的，但认为通过R2的电流加上通过R1的电流就是通过副线圈的电流就错了.要计算通过副线圈的电流，要把二极管和电阻R2看成一个整体，电路结构不同了，有效值也就不一样了.第二种解答中，前、后半周期两种电路的结构不同了，不能用这样的方法解答了.所以上述两种结果是错的.出现这种错误解答的原因是没有对交变电流的有效值真正理解，即没有掌握物理本质，而是停留在套用公式、掌握题型的层次，这一现象必须引起我们物理教师在教学过程中的高度重视.其实D是正确的.
正确的解法：
方法一从总功率出发.
因为U2=50 V，所以R1的功率
PR1=U22/R1=100 W.
而R2的交变电流变为如图2所示的图象，所以R2只有一半时间在工作，所以R2的功率
PR2=50 W,
因此变压器的输出功率
P2=PR1+PR2=150 W.
再根据P2=U2I2，可得I2=3 A.
方法二我们也可以这样理解，电阻R2两端的电压有效值为25 V，通过R2的电流2 A.若把二极管和电阻R2看成一个整体，而此时它们两端的电压的有效值为50 V，所以整体电流有效值为
I′=50 W50 V=1 A,
即有副线圈的电流为I2=2 A+1 A=3 A.
拓展练习如图4所示的电路中，D为二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，R1=R2=4 Ω，R3=6 Ω，当在AB间加上如图5所示的交变电压时，求1 s内电阻R2、R3所消耗的电能分别是多少？
提示：由于二极管的单向导电性，将会使R2上的电流为半波电流，故R2上电流的有效值为0.25 A，所以1 s内R2所消耗的电能为0.25 J.