電力傳動(dòng)系統(tǒng)中非線性機(jī)電耦合振蕩機(jī)理研究

【摘 要】為了能過更加有效地改善傳統(tǒng)的直流調(diào)速的相關(guān)技術(shù)，使電力傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到改進(jìn)，就要對電力傳動(dòng)系統(tǒng)中出現(xiàn)的非線性的機(jī)電耦合振蕩問題進(jìn)行探究，研究出機(jī)電耦合振蕩產(chǎn)生的原因，從傳動(dòng)系統(tǒng)中的設(shè)備非線性和系統(tǒng)變流設(shè)施的非線性進(jìn)行分析，從而得出電力傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩的原因，從而有效地避免電力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障，讓電力傳動(dòng)系統(tǒng)能夠高效地運(yùn)行，滿足生產(chǎn)的需要。通過對電力傳統(tǒng)系統(tǒng)中非線性機(jī)電耦合振蕩的原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)造成電力傳統(tǒng)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的原因是多方面的。

【關(guān)鍵詞】電力傳動(dòng)系統(tǒng)；非線性；機(jī)電耦合；振蕩；機(jī)理研究

1.電力傳動(dòng)系統(tǒng)的基本模式及特點(diǎn)分析

現(xiàn)在，電力傳統(tǒng)系統(tǒng)的運(yùn)行模式主要有兩種，其是通過與電動(dòng)機(jī)的連接而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的，與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行保持同一個(gè)頻率，這種傳動(dòng)的方法可以防止電力傳動(dòng)系統(tǒng)的故障，但是對電動(dòng)機(jī)性能要求比較高，需要大功率的電動(dòng)機(jī)才能實(shí)現(xiàn)電力傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行，對電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及頻率都有較高的要求。還有一種傳動(dòng)模式是在電動(dòng)機(jī)與電力傳動(dòng)系統(tǒng)之間安裝一個(gè)傳遞能量的機(jī)械，使二者可以借助齒輪等器械實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，這種傳動(dòng)方法又可以成為異軸傳動(dòng)模式。在電力傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，由于各類生產(chǎn)對電力傳動(dòng)系統(tǒng)的要求不同，傳動(dòng)系統(tǒng)中會(huì)形成非線性，會(huì)導(dǎo)致電力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象。

2.變流裝置的主要特征分析

在電力傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，主要是通過離散模式的變流裝置實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的，變流裝置可以調(diào)節(jié)電力傳動(dòng)系統(tǒng)，使電力傳動(dòng)系統(tǒng)盡量不產(chǎn)生非線性的模式，在電力傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中確保直流電和交流電能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)化，變流裝置對直流電和交流電互相轉(zhuǎn)化是通過對直流電進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式實(shí)現(xiàn)的，在調(diào)節(jié)的過程中運(yùn)用直流側(cè)電壓，對交流的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，其原理就相當(dāng)于是按照一定的時(shí)間，開啟電源和關(guān)閉電源，按照一定的邏輯關(guān)系對交流電進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過運(yùn)算，歸納出其函數(shù)關(guān)系，對變流器的參數(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對非線性特征的電力傳動(dòng)系統(tǒng)的耦合振蕩現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

在歸納交流電轉(zhuǎn)化的函數(shù)公式時(shí)，可以運(yùn)用方便地三角變化代替區(qū)域的方法，使原本復(fù)雜的變流器的波形可以簡單地呈現(xiàn)出來，按照晶閘管運(yùn)行的方法，歸納出電力傳動(dòng)系統(tǒng)將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的關(guān)系，如下述公式所示：

S（t）=S·（S+S）=1，晶閘管導(dǎo)通；

0，晶閘管截止。

電力傳動(dòng)系統(tǒng)中的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，所采用的函數(shù)關(guān)系如下述公式：

S.=U（V-V）=

1，V

>V；

0，

V≤

V.

V指的是電力傳動(dòng)系統(tǒng)的電壓，V指的是晶閘管的電壓，S指的是交流電轉(zhuǎn)化過程中的因變量。

在變流器運(yùn)行的過程中，容易產(chǎn)生幾種脈沖的變化，如果將變流器運(yùn)行過程中的重疊角忽略不計(jì)，而且交流電源是多相的，而且交流電源在運(yùn)行的過程中具有對稱性，并且能夠?qū)⒅C波電壓的影響忽略不計(jì)，那么，變流器的回路的電感就會(huì)非常強(qiáng)大，能夠直接忽略直流電流的影響。當(dāng)變流器的運(yùn)行處于常態(tài)的時(shí)候，觸發(fā)的脈沖也可以對稱運(yùn)行，不同的晶閘管之間也是呈對稱分布的，在相對穩(wěn)定的環(huán)境下，電力傳動(dòng)系統(tǒng)的電壓可以用以下的公式來表示：

u=Usin（θ-π/6）；

u=Usin（θ-π/6-2π/3）；

u=Usin（θ-π/6+2π/3）.

其中，u指的是變流器輸入端口的交流電壓，u指的是電力傳動(dòng)系統(tǒng)與電網(wǎng)連接的交流電流的數(shù)值，通過分析交流電與直流電之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，可以分析觸發(fā)角的線型條件，其應(yīng)該滿足以下的關(guān)系：

α=α-Ka·V（t）=π-K·V（t）

當(dāng)電力傳動(dòng)系統(tǒng)的觸發(fā)脈沖受到外界的影響的時(shí)候，其頻率就會(huì)改變，從而導(dǎo)致其運(yùn)行的速度忽快忽慢，在長期不穩(wěn)定的運(yùn)行速度下，其就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)的現(xiàn)象，由于不同部件的開關(guān)變量進(jìn)行描述的時(shí)候，晶閘管輸出的信號都會(huì)存在不穩(wěn)定性，導(dǎo)致晶閘管也會(huì)出現(xiàn)不同頻率的振蕩，在考慮振蕩產(chǎn)生的原因的時(shí)候?qū)⒕чl管的直流諧波的影響忽略不計(jì)，直接計(jì)算晶閘管的直流電壓。

3.非線性耦合的振蕩特點(diǎn)探究

變流器的觸發(fā)脈沖能夠?qū)﹄娏鲃?dòng)系統(tǒng)的信號起到一定的控制作用，但是，電力傳動(dòng)系統(tǒng)的信號還是會(huì)受到外界的干擾，導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定，出現(xiàn)振蕩的現(xiàn)象，所以，經(jīng)常出現(xiàn)交流電和直流電相互拖動(dòng)的問題。在電力傳動(dòng)系統(tǒng)中，在檢測電力系統(tǒng)裝置的過程中可以對振蕩現(xiàn)象進(jìn)行檢測，對轉(zhuǎn)速進(jìn)行反饋，但是，電力傳動(dòng)系統(tǒng)會(huì)形成一個(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng)，對電力傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的干擾，干擾通過對系統(tǒng)的控制后直接在變流器上發(fā)生作用，使變流器發(fā)生站當(dāng)，產(chǎn)生非線性的耦合振蕩。

對電力傳動(dòng)系統(tǒng)的非線性耦合振蕩現(xiàn)象進(jìn)行檢測，可以通過閉環(huán)直流對系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)速，然后設(shè)置仿真系統(tǒng)，繪制出系統(tǒng)運(yùn)行的仿真曲線，通過觀察系統(tǒng)運(yùn)行仿真曲線可以看出，在電機(jī)橫流加速的曲線中，會(huì)出現(xiàn)高頻率的振蕩現(xiàn)象，而且，隨著電力傳統(tǒng)系統(tǒng)的加速運(yùn)行，在后期的振蕩頻率也會(huì)增加。在電力傳動(dòng)系統(tǒng)中，其振蕩產(chǎn)生的原因主要是由于系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)，使系統(tǒng)運(yùn)行的頻率不能控制，嚴(yán)重了會(huì)導(dǎo)致振蕩加劇。

4.結(jié)束語

在電力傳動(dòng)系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)振蕩的問題，這類問題會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)不能進(jìn)行，嚴(yán)重了會(huì)對人體的健康造成不利的影響，所以，要分析電力傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩的原因，將振蕩遏制。電力傳動(dòng)系統(tǒng)通過與電動(dòng)機(jī)的連接而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的，與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行保持同一個(gè)頻率，這種傳動(dòng)的方法可以防止電力傳動(dòng)系統(tǒng)的故障，在電力傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中確保直流電和交流電能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)化，變流裝置對直流電和交流電互相轉(zhuǎn)化是通過對直流電進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)電力傳動(dòng)系統(tǒng)的觸發(fā)脈沖受到外界的影響的時(shí)候，其頻率就會(huì)改變，從而導(dǎo)致其運(yùn)行的速度忽快忽慢，在長期不穩(wěn)定的運(yùn)行速度下，其就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)的現(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】

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