導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電機(jī)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

在變頻電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中，采用電力電子變壓變頻器作為供電電源，供電系統(tǒng)中電壓除基波外不可避免含有高次諧波分量，對(duì)外表現(xiàn)為非正弦性，諧波對(duì)電機(jī)的影響主要體現(xiàn)在磁路中的諧波磁勢(shì)和電路中的諧波電流上，不同振幅和頻率的電流和磁通諧波將引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。這些損耗都會(huì)使電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)降低。同時(shí)，這些損耗絕大部分轉(zhuǎn)變成熱能，引起電機(jī)附加發(fā)熱，導(dǎo)致變頻電機(jī)溫升的增加。如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%～20%。同時(shí)這些諧波磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子諧波電流合成又產(chǎn)生恒定的諧波電磁轉(zhuǎn)矩和振動(dòng)的諧波電磁轉(zhuǎn)矩，恒定諧波電磁轉(zhuǎn)矩的影響可以忽略，振動(dòng)諧波電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動(dòng)，從而造成電機(jī)轉(zhuǎn)速(主要是低速時(shí))的振蕩，甚至引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。諧波電流還增加了電機(jī)峰值電流，在一定的換流能力下，諧波電流降低了逆變器的負(fù)載能力。對(duì)于變頻電機(jī)，如何在設(shè)計(jì)過程中采取合理措施避免或減小應(yīng)用變頻器所帶來的影響，以求得系統(tǒng)最佳經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，是本文討論的重點(diǎn)。

二、變頻電機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

對(duì)于變頻電機(jī)，其設(shè)計(jì)必須與逆變器、機(jī)械傳動(dòng)裝置相匹配共同滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性，如何從調(diào)速系統(tǒng)的總體性能指標(biāo)出發(fā)，求得電機(jī)與逆變器的最佳配合，是變頻電機(jī)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)理論依據(jù)交流電機(jī)設(shè)計(jì)理論，供電電源的非正弦以及全調(diào)速頻域內(nèi)達(dá)到滿意的綜合品質(zhì)因數(shù)是變頻電機(jī)設(shè)計(jì)中需要著重注意的兩個(gè)問題，設(shè)計(jì)中參數(shù)的選取應(yīng)做特別的考慮。與傳統(tǒng)異步電機(jī)相比，一般變頻電機(jī)設(shè)計(jì)有如下一些特點(diǎn)：

1.用于變頻調(diào)速的異步電動(dòng)機(jī)要求其工作頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào)，所以設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)不能僅僅考慮某單一頻率下的運(yùn)行特性，而要求電機(jī)在較寬的頻率范圍內(nèi)工作時(shí)均有較好的運(yùn)行性能。如目前大多調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的工作頻率在5Hz~100Hz內(nèi)可調(diào)，設(shè)計(jì)時(shí)要全面考慮。

2.變頻電機(jī)在低速時(shí)降低供電頻率，可以把最大轉(zhuǎn)矩調(diào)到起動(dòng)點(diǎn)，獲得很好的起動(dòng)特性，因而在設(shè)計(jì)變頻電機(jī)時(shí)不需要對(duì)起動(dòng)性能作特別的考慮，轉(zhuǎn)子槽不必設(shè)計(jì)為深槽，從而可以重點(diǎn)進(jìn)行其它方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.變頻電機(jī)通過調(diào)節(jié)電壓和頻率，在每一個(gè)運(yùn)行點(diǎn)都可以有多種運(yùn)行方式，對(duì)應(yīng)多種不同的轉(zhuǎn)差頻率，因而總能找到最佳的轉(zhuǎn)差頻率，使電機(jī)的效率或功率因數(shù)在很寬的調(diào)速范圍內(nèi)都很高。因而，變頻電機(jī)的功率因數(shù)和效率可以設(shè)計(jì)得更高，功率密度得以進(jìn)一步提高?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)表明：在額定工作點(diǎn)，逆變器供電下的異步電機(jī)效率比普通電機(jī)高2%~3%，功率因數(shù)高10%~20%。

4.變頻電機(jī)采用變頻裝置供電，輸入電流中含有較多的高次諧波，產(chǎn)生電機(jī)局部放電和空間電荷，增大了介質(zhì)損耗發(fā)熱和電磁振動(dòng)力，加速了絕緣材料的老化，所以應(yīng)加強(qiáng)電機(jī)絕緣和提高整體機(jī)械強(qiáng)度，變頻電機(jī)的絕緣強(qiáng)度一般要達(dá)到F級(jí)以上。

5.變頻供電時(shí)產(chǎn)生的軸電壓和軸電流會(huì)使電機(jī)軸承失效，縮短軸承使用壽命，必須在設(shè)計(jì)上要加以考慮。對(duì)較小的軸電流，可以適當(dāng)增大電機(jī)氣隙和選用專用脂；另外，增加軸承的電氣絕緣或者將電機(jī)軸通過電刷接地，可以有效解決軸承損壞問題；對(duì)過高軸電壓，應(yīng)設(shè)法隔斷軸電流的回路，如采用陶瓷滾子軸承或?qū)崿F(xiàn)軸承室絕緣。同時(shí)，在逆變器輸出端增加濾波環(huán)節(jié)，降低脈沖電壓dU/dt也是一種有效的方法。

三、電磁設(shè)計(jì)

在普通異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上，為進(jìn)一步提高變頻調(diào)速電機(jī)的性能，對(duì)變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)也要進(jìn)行更加細(xì)致的考慮。滿足高性能要求時(shí)的變頻電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的變化與設(shè)計(jì)目標(biāo)之間的關(guān)系。在設(shè)計(jì)參數(shù)和性能要求之間還必須折衷選擇。電磁設(shè)計(jì)時(shí)不能僅限于計(jì)算某一個(gè)工作狀態(tài)，電磁參數(shù)的選取應(yīng)使每個(gè)頻率點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩參數(shù)滿足額定參數(shù)要求，最大發(fā)熱因數(shù)滿足溫升限值，最高磁參數(shù)滿足材料性能要求，最高頻率點(diǎn)滿足轉(zhuǎn)矩倍數(shù)要求，額定點(diǎn)效率、功率因數(shù)滿足額定要求。由于諧波磁勢(shì)是由諧波電流產(chǎn)生的，為減小變頻器輸出諧波對(duì)異步電動(dòng)機(jī)工作的影響，總之是限制諧波電流在一定范圍內(nèi)。

四、絕緣設(shè)計(jì)

電機(jī)運(yùn)行于逆變電源供電環(huán)境，其絕緣系統(tǒng)比正弦電壓和電流供電時(shí)承受更高的介電強(qiáng)度。與正弦電壓相比，變頻電機(jī)繞組線圈上的電應(yīng)力有兩個(gè)不同點(diǎn)：一是電壓在線圈上分布不均勻，在電機(jī)定子繞組的首端幾匝上承擔(dān)了約80%過電壓幅值，繞組首匝處承受的匝間電壓超過平均匝間電壓10倍以上。這是變頻電機(jī)通常發(fā)生繞組局部絕緣擊穿，特別是繞組首匝附近的匝間絕緣擊穿的原因。二是電壓(形狀、極性、電壓幅值)在匝間絕緣上的性質(zhì)有很大的差異，因此產(chǎn)生了過早的老化或破壞。變頻電機(jī)絕緣損壞是局部放電、介質(zhì)損耗發(fā)熱、空間電荷感應(yīng)、電磁激振和機(jī)械振動(dòng)等多種因素共同作用的結(jié)果。變頻電機(jī)從絕緣方面看應(yīng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)良好的耐沖擊電壓性能；(2)良好的耐局部放電性能；(3)良好的耐熱、

耐老化性能。

五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要也是考慮非正弦電源特性對(duì)變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般應(yīng)注意以下問題：

1.普通電機(jī)采用變頻器供電時(shí)，會(huì)使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的振動(dòng)和噪聲變得更加復(fù)雜。在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮電動(dòng)機(jī)構(gòu)件及整體的剛度，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

2.電機(jī)冷卻方式：變頻電機(jī)一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使其在低速時(shí)保持足夠的散熱風(fēng)量。

3.對(duì)恒功率變頻電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000r/min時(shí)，應(yīng)采用耐高溫的特殊脂，以補(bǔ)償軸承的溫度升高。

4.變頻電機(jī)承受較大的沖擊和脈振，電機(jī)在組裝后軸承要留有一定軸向竄動(dòng)量和徑向間隙，即選用較大游隙的軸承。

5.對(duì)于最大轉(zhuǎn)速較高的變頻電機(jī)，可在端環(huán)外側(cè)增加非磁性護(hù)環(huán)，以增加強(qiáng)度和剛度。

6.為配合變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制和提高控制精度，在電機(jī)內(nèi)部應(yīng)考慮裝設(shè)非接觸式轉(zhuǎn)速檢測(cè)器，一般選用增量型光電編碼器。

7.調(diào)速系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)裝置加速度有較高要求時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)較小，應(yīng)設(shè)計(jì)成長(zhǎng)徑比較大的結(jié)構(gòu)。

六、結(jié)論

與普通異步電動(dòng)機(jī)不同，變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電，其運(yùn)行性能與電機(jī)本體和調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都密切相關(guān)。這一方面使變頻調(diào)速電機(jī)的設(shè)計(jì)要同時(shí)兼顧電機(jī)本體和調(diào)速系統(tǒng)；另一方面也使得變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)變得靈活，但同時(shí)也增加了高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。只有結(jié)合變頻器和一定的控制策略，從整體上進(jìn)行電機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，才能獲得最理想的運(yùn)行性能。

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篇2

關(guān)鍵詞：輸配電系統(tǒng)規(guī)劃；遺傳算法；最短路算法；啟發(fā)式方法

1、引言

從物理或數(shù)學(xué)意義的角度講，不同電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的綜合規(guī)劃對(duì)獲得全局最優(yōu)解，得到總體上最大的經(jīng)濟(jì)效益是必要的。然而，輸配電系統(tǒng)的同時(shí)綜合規(guī)劃長(zhǎng)期以來并不被人們所重視，在實(shí)踐中，人們普遍采用將各電壓等級(jí)系統(tǒng)分層規(guī)劃的策略。造成這種狀況的原因主要是：

①輸配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)化算法不同；

②各電壓等級(jí)綜合規(guī)劃導(dǎo)致問題規(guī)模激增。另外，各級(jí)電網(wǎng)的分層管轄也是造成分層規(guī)劃的一個(gè)實(shí)際原因。

本文對(duì)多電壓等級(jí)、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究，提出了基于知識(shí)的最短路遺傳算法的解決方法[1].文獻(xiàn)[1]利用最短路遺傳算法求解了配電系統(tǒng)重構(gòu)問題。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題可被看成一類問題，只不過是弧費(fèi)用的計(jì)算方法不同而已，即規(guī)劃問題的弧費(fèi)用需要用分段函數(shù)來表示，從而考慮固定投資和不同的線型。

2、不同電壓等級(jí)的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃

在電力系統(tǒng)中，為了避免電磁環(huán)網(wǎng)，高中壓配電網(wǎng)必定是開環(huán)運(yùn)行的。這時(shí)就能利用能生成樹狀網(wǎng)絡(luò)的最短路遺傳算法來求解不同電壓等級(jí)的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題。對(duì)于規(guī)劃問題中根據(jù)安全性和可靠性的要求需要閉環(huán)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以先應(yīng)用本文的方法得到樹狀網(wǎng)絡(luò)，然后采用文獻(xiàn)[2]的方法進(jìn)行專門的聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化，以構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。最短路遺傳算法是在同一個(gè)電壓等級(jí)中實(shí)現(xiàn)的[1]，這樣才能直接將負(fù)荷潮流迭加到各弧的流量上。對(duì)于多電壓等級(jí)系統(tǒng)，只需仿照標(biāo)幺值計(jì)算的原理將各電壓等級(jí)的電氣量折算到某一選定的電壓等級(jí)上，就可以采用最短路遺傳算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化。

3、開環(huán)與非開環(huán)混合輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃

如果需要進(jìn)一步將開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃，或配電系統(tǒng)允許弱環(huán)運(yùn)行，最短路遺傳算法就不能直接應(yīng)用了。

但是，經(jīng)過下述2個(gè)改變以后，最短路遺傳算法即可近似地求解上述問題了。

3.1節(jié)點(diǎn)入度限制

首先，應(yīng)允許在不需要放射運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成環(huán)。這可通過檢測(cè)和限制節(jié)點(diǎn)入度數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)。最短路遺傳算法中，在形成尋路網(wǎng)絡(luò)Gm時(shí)，當(dāng)某個(gè)中間節(jié)點(diǎn)k的入弧數(shù)Nin-x-m=1時(shí)，則其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向?。ǔ绷鞅貫?）均舍棄，這保證了最終形成的網(wǎng)絡(luò)為放射狀?，F(xiàn)在，對(duì)每一節(jié)點(diǎn)規(guī)定最大入弧數(shù)，即最大入度Nin_k_MAX，若節(jié)點(diǎn)k屬于放射狀運(yùn)行系統(tǒng)，則令其為1，否則令其為該節(jié)點(diǎn)最大允許的進(jìn)線數(shù)。Nin_k_m記錄節(jié)點(diǎn)k入弧數(shù)的變化情況，其初始值為0，并有機(jī)會(huì)逐漸增加。當(dāng)時(shí)，其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向?。ǔ绷鳛?）均舍棄。即實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)行方式系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求。經(jīng)過以上改進(jìn)的最短路遺傳算法就可以解決開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的要求。雖然，從原理上說它得到的只是較優(yōu)解。

但可證明當(dāng)各負(fù)荷大小趨近于0時(shí)，這種方法得到的解就會(huì)與全局最優(yōu)解一致。當(dāng)負(fù)荷越大時(shí)，其解越可能偏離最優(yōu)解，因?yàn)榇藭r(shí)該負(fù)荷有很大可能是由多個(gè)實(shí)際電源點(diǎn)供電。由于負(fù)荷通常在較低電壓等級(jí)，而允許成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)是在很高的電壓等級(jí)，且低壓負(fù)荷的容量比高壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中元件的容量要小得多，所以，可近似地認(rèn)為負(fù)荷點(diǎn)是由一個(gè)（實(shí)際）電源點(diǎn)供電，因此用最短路遺傳算法獲得的解將接近于實(shí)際最優(yōu)解。

3.2有功潮流

由于網(wǎng)孔的出現(xiàn)，使得以負(fù)荷復(fù)電流（或功率）直接迭加構(gòu)成線路中潮流的方法失去了合理性。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)虛擬源點(diǎn)，對(duì)于同時(shí)由2條以上供電路徑供電的節(jié)點(diǎn)來說，可能會(huì)導(dǎo)致矛盾的節(jié)點(diǎn)電壓。為了避免這種情況，此時(shí)可只考慮有功功率的優(yōu)化。實(shí)際上對(duì)于允許環(huán)網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃問題，現(xiàn)有的方法[3]也全是只考慮有功優(yōu)化，而無功配置和電壓控制由專門的無功優(yōu)化來完成。這是因?yàn)椋阂环矫妫瑹o功設(shè)備的投資一般要比線路、變壓器和有功電源的投資小得多；另一方面，無功潮流在一定程度上可獨(dú)立于有功潮流的控制。

4、基于知識(shí)的高效最短路算法

盡管最短路遺傳算法不會(huì)有維數(shù)災(zāi)問題。

但是基本的Dijkstra最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N2），其中N是規(guī)劃問題的網(wǎng)絡(luò)流模型的節(jié)點(diǎn)數(shù)，因此，基于最短路算法的局部?jī)?yōu)化算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）（認(rèn)為負(fù)荷數(shù)與節(jié)點(diǎn)數(shù)成一定比例）；若遺傳算法的種群個(gè)體數(shù)和最大代數(shù)取固定值，則最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）?？梢婋S問題規(guī)模的增大，最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間也將很長(zhǎng)。實(shí)際上，直接在輸配電系統(tǒng)規(guī)模非常龐大的網(wǎng)絡(luò)上利用常規(guī)的最短路算法為某一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)尋找供電路徑是很不必要的。對(duì)于一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)來說，整個(gè)系統(tǒng)中可能為其供電的元件只是很小的一部分。如果能根據(jù)輸配電系統(tǒng)的實(shí)際信息把這一小部分元件提取出來后再應(yīng)用最短路算法，則最短路算法的尋路時(shí)間將大大縮短。而由前面的分析可知，最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性決定了整個(gè)算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性。我們稱這個(gè)被提取出來供尋找負(fù)荷m的最經(jīng)濟(jì)供電路徑的網(wǎng)絡(luò)為尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.用以提取尋路網(wǎng)絡(luò)的方法應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

①易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

②在保證不丟失最優(yōu)解的基礎(chǔ)上，盡可能縮小尋路網(wǎng)絡(luò)。下面，以一個(gè)實(shí)例來說明如何實(shí)現(xiàn)基于輸配電系統(tǒng)知識(shí)的最短路算法。

若現(xiàn)有10kV，66kV，220kV，3個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)，要尋找負(fù)荷m的最優(yōu)供電路徑，則可按以下步驟提取尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.

（1）將輸配電系統(tǒng)按電壓等級(jí)分層，負(fù)荷點(diǎn)通常在最底層10kV層，虛擬電源點(diǎn)在最高電壓等級(jí)層220kV層。

（2）定義元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離為式中為元件Aij的起點(diǎn)坐標(biāo)；XB-ij、yE-ij為元件Aij的終點(diǎn)坐標(biāo)；Xm、Ym為負(fù)荷點(diǎn)m的坐標(biāo)；Kij-m為元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離調(diào)節(jié)系數(shù)，通常取1，可用于考慮一些特殊供電情況。按最大供電半徑Rm選擇出可能給負(fù)荷點(diǎn)m供電的10kV區(qū)域：若10kV元件（線路、變壓器或變電站）與負(fù)荷點(diǎn)m的距離大于Rm，則認(rèn)為其不可能為m供電，因此不加入尋路網(wǎng)絡(luò)。反之，則將相應(yīng)的元件加入負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)。

（3）通常希望盡可能通過具有主干線型或可靠性高的主干網(wǎng)絡(luò)傳送電能，并且減少電能在主干線型和次要線型間的轉(zhuǎn)換。因此，規(guī)定最大精細(xì)尋路半徑rm.在此半徑之外，凡是具有非主干線型或位于次要分支線路或非主干路由（對(duì)于規(guī)劃問題由于許多路由上線型未確定，因此這里用“非主干路由”一詞）上的元件都不加入尋路網(wǎng)絡(luò)，而在此半徑之內(nèi)的元件全加入尋路網(wǎng)絡(luò)。

（4）經(jīng)上述步驟形成的10kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_10包含有若干66kV/10kV變電站，它們對(duì)于10kV負(fù)荷點(diǎn)m來說是可能的供電點(diǎn)，而對(duì)于66kV系統(tǒng)來說是可能的負(fù)荷點(diǎn)。對(duì)這些變電站的每一個(gè)均采用與步驟（2）、（3）類似的方法，可得到其在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)的并集構(gòu)成負(fù)荷m在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_66.

（5）同理，Gm_66中所包含的220kV/66kV變電站也可看成220kV系統(tǒng)的負(fù)荷點(diǎn)。采用與步驟（4）同樣的方法可獲得負(fù)荷點(diǎn)m在220kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_220.當(dāng)然，Gm_66中也可能包含發(fā)電廠，此時(shí)，可認(rèn)為其是通過一條無損耗、無費(fèi)用的虛擬弧，由設(shè)于220kV系統(tǒng)的虛擬源點(diǎn)供電。

（6）獲得負(fù)荷點(diǎn)m在整個(gè)輸配電系統(tǒng)的尋路網(wǎng)絡(luò)為顯然，經(jīng)過以上步驟處理后，得到的負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm要比初始的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)要小得多，因此最短路算法的計(jì)算量也將大大縮小。

5、結(jié)論

本文對(duì)多電壓等級(jí)、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)的綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。在解決了電壓等級(jí)折算問題后，給出了基于最短路遺傳算法的純開環(huán)輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃的方法。以此為基礎(chǔ)，通過控制節(jié)點(diǎn)出入度，并且只針對(duì)有功潮流進(jìn)行優(yōu)化，又提出了開環(huán)與非開環(huán)混合的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題的近似解決方法。為了解決輸配電系統(tǒng)規(guī)模大而造成的計(jì)算量問題，給出了基于輸配電系統(tǒng)知識(shí)的最短路算法的實(shí)現(xiàn)方法。

參考文獻(xiàn)

[1]余貽鑫，段剛（YuYixin，DuanGang）?；谧疃搪匪惴ê瓦z傳算法的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)（Shortestpatyalgoithmandgeneticalgorithmbaseddistributionsystemreconfiguration）[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（ProceedingsoftheCSEE），2000，20（9）：44-49.

篇3

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)低壓配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償

1前言

中原油田油區(qū)配電系統(tǒng)是采用35kV直配供電方式，配電變壓器(35/0.4kV)和低壓配電裝置設(shè)在計(jì)量站，再由計(jì)量站經(jīng)低壓電纜輻射配電至抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)(額定電壓為交流380V、額定容量45～55kW，油區(qū)主要用電負(fù)荷為抽油機(jī)電機(jī))。低壓配電系統(tǒng)一般采用在計(jì)量站變壓器低壓側(cè)進(jìn)行集中自動(dòng)無功補(bǔ)償。根據(jù)多年的運(yùn)行情況，我們認(rèn)為這種無功補(bǔ)償方式、補(bǔ)償裝置的安裝位置不能滿足實(shí)際補(bǔ)償?shù)男枰?，致使油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)長(zhǎng)期偏低(約0.5左右)，低壓配電線路損耗過大，系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)效益下降。因此，經(jīng)過我們對(duì)油區(qū)抽油機(jī)負(fù)荷特點(diǎn)的分析研究，提出了在油區(qū)抽油機(jī)電機(jī)旁進(jìn)行無功就地補(bǔ)償，即直接把補(bǔ)償裝置并接在抽油機(jī)電機(jī)的接線端。通過應(yīng)用效果較好，目前我局油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)顯著提高，線路損耗大幅度降低，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2抽油機(jī)負(fù)荷的特點(diǎn)

在油田的后期原油生產(chǎn)中，機(jī)械采油是生產(chǎn)原油的主要手段，同時(shí)機(jī)械采油的電力消耗也是主要的能耗之一。就中原油田而言，油區(qū)抽油機(jī)負(fù)荷約占生產(chǎn)用電負(fù)荷的80%以上。而這類負(fù)荷是一種依抽油機(jī)的沖程為周期性連續(xù)變化的負(fù)荷。電動(dòng)機(jī)功率的匹配通常是根據(jù)負(fù)載電流或扭矩變化規(guī)律，按均方根求出等值電流或等值扭矩來計(jì)算的。但在實(shí)際運(yùn)行中，因藏油情況的變化、泵掛深度的改變、地面調(diào)參情況的優(yōu)劣及自然氣候等因素的影響，抽油機(jī)電機(jī)的運(yùn)行與負(fù)載的變化又很難處于最佳配置中，所以使得抽油機(jī)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行中負(fù)載率低下，又因單井電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償不到位，致使整個(gè)油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)偏低，力能指標(biāo)(η×cosφ)也就低下。因此機(jī)采系統(tǒng)單井用電的功率因數(shù)的高低，是決定整個(gè)油區(qū)低壓配電系統(tǒng)功率因數(shù)高低的關(guān)鍵因素，要想提高油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，必須提高單井用電的功率因數(shù)，這對(duì)提高電能的利用率，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

3無功補(bǔ)償方式存在的問題

我局油區(qū)在計(jì)量站采用自動(dòng)分級(jí)無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行集中無功補(bǔ)償，補(bǔ)償容量按照變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)，用交流接觸器投切進(jìn)行調(diào)節(jié)，其存在的問題如下：

(1)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況：

測(cè)試表明：抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，需要電力系統(tǒng)提供的有功功率、無功功率及功率因數(shù)都在不斷的變化，而功率因數(shù)的變化不能正確反映系統(tǒng)對(duì)無功功率的需要，且其在某一狀態(tài)下持續(xù)的時(shí)間極短，造成補(bǔ)償設(shè)備(交流接觸器用于無功補(bǔ)償投切開關(guān))投切跟不上功率因數(shù)的變化，所以補(bǔ)償效果極不理想。因此按功率因數(shù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償容量，達(dá)不到預(yù)期的補(bǔ)償目的。

(2)補(bǔ)償裝置安裝地點(diǎn)不妥：

在計(jì)量站安裝的集中補(bǔ)償裝置，也僅能對(duì)變壓器及以上的線路、設(shè)備進(jìn)行無功補(bǔ)償，而不能對(duì)抽油機(jī)電機(jī)供電線路進(jìn)行補(bǔ)償，從而不能最大限度地減少系統(tǒng)的無功輸送量，無法使得整個(gè)線路和變壓器的有功損耗減少到最低限度。

4技術(shù)改造措施

(1)無功補(bǔ)償方式的確定：

根據(jù)以上分析和實(shí)際測(cè)試，抽油機(jī)電機(jī)在運(yùn)行過程中需要從電網(wǎng)中吸取一定的無功功率，因此最簡(jiǎn)單的補(bǔ)償方式就是在抽油機(jī)電機(jī)處加一適當(dāng)容量的電力電容器進(jìn)行補(bǔ)償。由于無功功率在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，如果采用自動(dòng)補(bǔ)償裝置，將會(huì)得到更好的補(bǔ)償效果，但其造價(jià)將是固定補(bǔ)償裝置的5～10倍。因此根據(jù)我們采用固定補(bǔ)償后所取得的效果，沒有必要采用自動(dòng)補(bǔ)償裝置。

(2)無功補(bǔ)償裝置及容量的確定：

按照《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，接在電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備側(cè)電容器的額定電流，不應(yīng)超過電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的0.9倍；其饋線和過電流保護(hù)裝置的整定值，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)-電容器組的電流確定。按照上述規(guī)定，抽油機(jī)電機(jī)采用就地固定補(bǔ)償時(shí)，補(bǔ)償容量宜按電動(dòng)機(jī)的實(shí)測(cè)最小無功的90%左右確定。

結(jié)合我們中原油田的實(shí)際情況，我們研制開發(fā)了一種無功就地固定補(bǔ)償裝置。該裝置為箱式結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝電容器及自動(dòng)空氣開關(guān)等。其額定電壓為交流400V、額定頻率50Hz，裝置有較強(qiáng)的抗過壓能力，允許在1.2Ue下長(zhǎng)期運(yùn)行，具有防爆、拒燃、無污染、防盜、防振、防陽光輻射功能，投切方式為手動(dòng)，即與電動(dòng)機(jī)的投切同步，極適合于油田野外運(yùn)行環(huán)境條件。主設(shè)備電容器為干式銀鋅鍍膜邊油加厚，有較強(qiáng)擊穿自愈能力。電容器的保護(hù)是采用元件熔絲保護(hù)。抽油機(jī)電機(jī)的額定容量一般在45～55kW，因此共設(shè)計(jì)了三種型式的補(bǔ)償裝置，以滿足實(shí)際需要。每種型式的補(bǔ)償裝置通過調(diào)節(jié)電容器輸出端子的接線，都可輸出三種不同的容量，其中型式一為15±3kvar、型式二為19±3kvar、型式三為27±3kvar。

篇4

關(guān)鍵詞：DSPFPGA3／3相雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)

1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

3／3相雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)帶有兩個(gè)繞組：勵(lì)磁補(bǔ)償繞組和功率繞組，如圖1所示。勵(lì)磁補(bǔ)償繞組上接一個(gè)電力電子變換裝置，用來提供感應(yīng)發(fā)電機(jī)需要的無功功率，使功率繞組上輸出一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓。

圖1中各參數(shù)的含義如下：

isa,isb,isc——補(bǔ)償繞組中的勵(lì)磁電流；

usa,usb,usc——補(bǔ)償繞組相電壓；

ipa,ipb,ipc——功率繞組電流；

upa,upb,upc——功率繞組相電壓；

udc——二極管整流橋直流側(cè)輸出電壓；

uc——變流器直流側(cè)電容電壓。

電力電子變換裝置由功率器件及其驅(qū)動(dòng)電路和控制電路兩部分組成。功率器件選用三菱公司的智能功率模塊（IPM）PM75CSA120（75A／1200V），驅(qū)動(dòng)電路使用光耦HCPL4502?？刂齐娐酚蒁SP＋FPGA構(gòu)成。

圖2控制電路的接口電路

2EPM7128與TMS320C32同外設(shè)之間的接口電路

圖2所示為控制電路的接口電路?？刂齐娐肥褂玫腄SP是TMS320C32，它是TI公司生產(chǎn)的第三代高性能的CMOS32位數(shù)字信號(hào)處理器，其憑借強(qiáng)大的指令系統(tǒng)、高速數(shù)據(jù)處理能力及創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)成為理想的工業(yè)控制用DSP器件。其主要特點(diǎn)是：?jiǎn)沃芷谥噶顖?zhí)行時(shí)間為50ns，具有每秒可執(zhí)行2200萬條指令、進(jìn)行4000萬次浮點(diǎn)運(yùn)算的能力；提供了一個(gè)增強(qiáng)的外部存儲(chǔ)器配置接口，具備更加靈活的存儲(chǔ)器管理與數(shù)據(jù)處理方式。控制電路使用的FPGA器件為ALTERA公司的EPM7128，它屬于高密度、高性能的CMOSEPLD器件，與ALTERA公司的MAXPLUSII開發(fā)系統(tǒng)軟件配合，可以100％地模仿高密度的集成有各種邏輯函數(shù)和多種可編程邏輯的TTL器件。采用類似器件作為DSP的專用集成電路ASIC更為經(jīng)濟(jì)靈活，可以進(jìn)一步降低控制系統(tǒng)的成本。

電壓檢測(cè)使用三相變壓器，電流檢測(cè)使用HL電流傳感器。電平轉(zhuǎn)換電路用來將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為0～5V的電平。A／D轉(zhuǎn)換器選用ADS7862。保護(hù)電路使用電壓比較器311得到過壓／過流故障信號(hào)。

DSP完成以下四項(xiàng)工作：數(shù)據(jù)的采集和處理、控制算法的完成、PWM脈沖值的計(jì)算和保護(hù)中斷的處理。

FPGA完成以下三項(xiàng)工作：管理DSP和各種外部設(shè)備的接口；脈沖的輸出和死區(qū)的產(chǎn)生；保護(hù)信號(hào)的處理。

圖3FPGA與A/D轉(zhuǎn)換器和DSP之間的接口

3使用FPGA實(shí)現(xiàn)DSP和ADS7862之間的高速接口

ADS7862是TI公司專為電機(jī)和電力系統(tǒng)控制而設(shè)計(jì)的A／D轉(zhuǎn)換器。它的主要特點(diǎn)是：4個(gè)全差分輸入接口，可分成兩組，兩個(gè)通道可同時(shí)轉(zhuǎn)換；12bits并行輸出；每通道的轉(zhuǎn)換速率為500kHz?？刂品椒椋河葾0線的值決定哪兩個(gè)通道轉(zhuǎn)換；由Convst線上的脈寬大于250ns的低電平脈沖啟動(dòng)轉(zhuǎn)換；由CS和RD線的低電平控制數(shù)據(jù)的讀出，連續(xù)兩次讀信號(hào)可以得到兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)中使用了兩片ADS7862，它們的控制線使用同樣的接口，數(shù)據(jù)線則分別和DSP的高／低16位數(shù)據(jù)線中的低12位相連接。這樣DSP可以同時(shí)控制兩片A／D轉(zhuǎn)換器：4通道同時(shí)轉(zhuǎn)換；每次讀操作可以得到兩路數(shù)據(jù)。

如圖3所示，將A／D轉(zhuǎn)換器的控制信號(hào)映射為DSP的三個(gè)外部端口：A0、ADCS（和ADRD使用一個(gè)端口）和CONVST。在FPGA中使用邏輯譯碼器對(duì)端口譯碼。利用AHDL語言編寫的譯碼程序如下：

TABLE

A[23．．12],IS,RW＝＞A0,ADCS,CONVST,PWM1,PWM2,PWM3,PWM,PRO,CLEAR;

H″810″,0,0＝＞0,1,1,1,1,1,1,1,1;

H″811″,0,1＝＞1,0,1,1,1,1,1,1,1;

H″812″,0,0＝＞1,1,0,1,1,1,1,1,1;

H″813″,0,1＝＞1,1,1,0,1,1,1,1,1;

H″814″,0,0＝＞1,1,1,1,0,1,1,1,1;

H″815″,0,0＝＞1,1,1,1,1,0,1,1,1;

H″816″,0,0＝＞1,1,1,1,1,1,0,1,1;

H″817″,0,1＝＞1,1,1,1,1,1,1,0,1;

H″817″,0,0＝＞1,1,1,1,1,1,1,1,0;

ENDTABLE

其中，0表示低電平，1表示高電平。RW＝1表示讀，RW＝0表示寫。

DSP對(duì)這三個(gè)端口進(jìn)行操作就可以控制A／D轉(zhuǎn)換器：寫CONVST端口可以啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換器；讀ADCS端口可以從A／D轉(zhuǎn)換器中讀到數(shù)據(jù)；寫數(shù)據(jù)到A0端口可以設(shè)置不同的通道。

使用上述方法可以實(shí)現(xiàn)DSP和A／D轉(zhuǎn)換器之間的無縫快速連接。

4使用FPGA實(shí)現(xiàn)PWM脈沖的產(chǎn)生和死區(qū)的注入

FPGA除了管理DSP和外設(shè)的接口外，還完成PWM脈沖的產(chǎn)生和死區(qū)的注入。將PWM芯片和死區(qū)發(fā)生器集成在FPGA中，就可以使DSP專注于復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)，而將PWM處理交給FPGA系統(tǒng)，使系統(tǒng)運(yùn)行于準(zhǔn)并行處理狀態(tài)。

5使用FPGA實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)

為了保護(hù)發(fā)電機(jī)和IGBT功率器件，勵(lì)磁控制系統(tǒng)提供了多種保護(hù)功能：變流器直流側(cè)過壓保護(hù)；變流器交流電流過流保護(hù)；變流器過溫保護(hù)；發(fā)電機(jī)輸出過壓保護(hù)；IPM錯(cuò)誤保護(hù)。

圖5穩(wěn)態(tài)時(shí)勵(lì)磁繞組電壓電流及系統(tǒng)直流電壓波形

篇5

對(duì)于風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)而言，主要有以下構(gòu)成部分：上位機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)、并網(wǎng)控制器、功率控制系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集接口、PLC系統(tǒng)。其中，PLC是風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，PLC和風(fēng)電機(jī)組的相關(guān)部分都有著十分緊密的關(guān)系，進(jìn)而能夠確保風(fēng)電機(jī)組的安全及其效率。對(duì)于風(fēng)電機(jī)組而言，大部分都是在環(huán)境比較惡劣的前提下運(yùn)行的，所以要求分風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)具備一定的可靠性以及抗干擾能力。在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中，要準(zhǔn)確的對(duì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量以及合理的對(duì)策略進(jìn)行控制，進(jìn)而能夠準(zhǔn)確的判斷出故障的所在地以及能夠及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行處理。因?yàn)樵陲L(fēng)電機(jī)組控制中具備比較多的順序控制，而且在控制的過程中要對(duì)參數(shù)中一定量的開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行合理的處理，為此，合理的對(duì)風(fēng)電機(jī)組的控制特征以及要求進(jìn)行分析，從而能夠選擇能夠滿足風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)要求的PLC控制。

2合理設(shè)計(jì)軟件

因?yàn)橐M(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和無人值守，所以要自動(dòng)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，其中，控制的主要對(duì)象有：對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在運(yùn)行風(fēng)機(jī)的時(shí)候，反饋信號(hào)、機(jī)組狀態(tài)參數(shù)、風(fēng)力參數(shù)、監(jiān)測(cè)電力參數(shù)等，從而確保機(jī)組能夠穩(wěn)定的運(yùn)行；在風(fēng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候，要根據(jù)運(yùn)行的相關(guān)步驟采取風(fēng)機(jī)全自動(dòng)開車，進(jìn)而能夠確保開車能夠穩(wěn)定進(jìn)行；對(duì)槳距進(jìn)行控制，從而確保機(jī)組能夠穩(wěn)定、安全運(yùn)行；對(duì)偏航進(jìn)行控制，從而確保風(fēng)機(jī)正對(duì)著風(fēng)向而得到最多的風(fēng)能。當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)速要比啟動(dòng)風(fēng)速要低、并網(wǎng)故障、剎車故障等情況的時(shí)候，要立刻對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行停機(jī)操作。

2.1控制的相關(guān)策略

當(dāng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的時(shí)候，風(fēng)輪的槳葉是不動(dòng)的，其槳距的角度應(yīng)為90°，因?yàn)樵谶@個(gè)過程中氣流不會(huì)對(duì)槳葉產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，所以槳葉實(shí)質(zhì)上就是阻尼板。當(dāng)風(fēng)速與啟動(dòng)風(fēng)速一致的時(shí)候，槳葉會(huì)向0°轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過氣流對(duì)槳葉所產(chǎn)生的功角，促使風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)并入到電網(wǎng)之前，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)將會(huì)控制槳距系統(tǒng)中的槳距角的給定值。同時(shí)，轉(zhuǎn)速控制器會(huì)根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢，合理的對(duì)槳距角設(shè)定值進(jìn)行改變，而變槳距系統(tǒng)則會(huì)按照給出的槳距角的參考值，有效的對(duì)速度進(jìn)行控制并對(duì)槳距角進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)風(fēng)速大于等于額定風(fēng)速的時(shí)候，風(fēng)電機(jī)組將會(huì)處于額定功率狀態(tài)。同時(shí)，轉(zhuǎn)速控制也會(huì)變成功率控制，而且變槳距系統(tǒng)將會(huì)控制發(fā)電機(jī)的功率所發(fā)出的信號(hào)。額定功率即是控制信號(hào)給定值恒定。給定值與功率反饋信號(hào)進(jìn)行對(duì)比時(shí)，如果功率超過額定功率，槳葉槳距就會(huì)轉(zhuǎn)向迎風(fēng)面積正在變少的方向；如果功率沒有超過額定功率，槳葉槳距就會(huì)轉(zhuǎn)向迎風(fēng)面積正在增加的方向。

2.2合理控制風(fēng)機(jī)啟動(dòng)

當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，要采用風(fēng)速儀對(duì)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)風(fēng)速的大小進(jìn)行判斷，當(dāng)風(fēng)速大于啟動(dòng)風(fēng)速的時(shí)候，要啟動(dòng)風(fēng)機(jī)；當(dāng)風(fēng)速小于啟動(dòng)風(fēng)速的時(shí)候，要繼續(xù)對(duì)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量。在啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的時(shí)候，要有效的控制偏航，從而能夠有效的將槳距角調(diào)到零度以及確保風(fēng)機(jī)能夠正面迎風(fēng)。在對(duì)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候，當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速到達(dá)切入轉(zhuǎn)速的時(shí)候，就能夠?qū)嵭胁⒕W(wǎng)發(fā)電。

2.3合理控制偏航

合理控制偏航的目的在于確保風(fēng)機(jī)能夠在迎面對(duì)著風(fēng)向的時(shí)候，能夠得到最大化的風(fēng)能，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，如果偏航角和風(fēng)向角的差額不超過15°的時(shí)候，就可以認(rèn)定風(fēng)機(jī)是迎面對(duì)著風(fēng)向的。對(duì)控制算法進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要遵循快捷進(jìn)行控制的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而能夠更好的避免在執(zhí)行時(shí)所出現(xiàn)的繁瑣動(dòng)作。如果電纜纏繞了多達(dá)兩圈，要立刻采取解纜控制，從而確保風(fēng)電機(jī)組能夠安全的運(yùn)行。同時(shí)，在進(jìn)行解纜的時(shí)候風(fēng)電機(jī)組要采用正常停機(jī)的方式，并要采用自動(dòng)偏航后才能合理的進(jìn)行解纜。

2.4合理控制風(fēng)機(jī)停機(jī)

如果風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，比如，當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)冷卻水的溫度比較高、風(fēng)機(jī)的溫度比較高、槳距系統(tǒng)的液壓油位比較低等的時(shí)候，要及時(shí)發(fā)出停機(jī)警告，從而促使風(fēng)機(jī)停機(jī)。如果發(fā)現(xiàn)風(fēng)速超出相關(guān)限度的時(shí)候，由于風(fēng)機(jī)的各個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)受到一定的限制，所以一定要脫網(wǎng)停機(jī)。在停機(jī)的時(shí)候，要及時(shí)把槳距角調(diào)整到90°,確保停機(jī)時(shí)的安全性。

2.5合理控制槳距

在風(fēng)機(jī)并網(wǎng)滯后，要憑借對(duì)槳距角的調(diào)節(jié)去調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出的功率，如果額定功率小于實(shí)際功率的時(shí)候，PLC的模擬輸出單元CJ1W-DA021輸出和功率之間的差距成為比例的信號(hào)，如果功率偏差低于0的時(shí)候，要憑借進(jìn)槳來促使功率的增加，同時(shí)，如果功率的偏差在-5且+5的時(shí)候，不能夠?qū)嵭凶儤?，從而能夠避免過度頻繁的進(jìn)行變槳。

3結(jié)語

篇6

KEYWORDS：hydraulicengineering;faultdiagnosis;knowledgerepresentation

1引言

水電機(jī)組設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、誘發(fā)故障的原因很多。其常見故障有：①機(jī)組軸承故障；②機(jī)組振動(dòng)故障(根據(jù)振動(dòng)誘發(fā)原因，水電機(jī)組振動(dòng)大致可分為機(jī)械振動(dòng)、水力振動(dòng)、電氣振動(dòng))；③水輪機(jī)汽蝕與泥沙磨損；④水輪發(fā)電機(jī)故障。

確立恰當(dāng)?shù)闹R(shí)表示和推理方式是研制一個(gè)故障診斷專家系統(tǒng)的良好基礎(chǔ)。迄今為止，設(shè)備故障診斷知識(shí)的表示多采用產(chǎn)生式規(guī)則，但對(duì)大型機(jī)組而言，大量診斷知識(shí)難以歸納為規(guī)則。實(shí)踐證明［1］

純粹使用產(chǎn)生式規(guī)則表示法描述故障診斷的知識(shí)遠(yuǎn)不足以反映引起機(jī)組故障原因的全部征兆。近年來，人們提出了一些將規(guī)則和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成表示的方法［1～3］，這些方法大多是在規(guī)則庫的基礎(chǔ)上將規(guī)則轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)表示，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高、診斷規(guī)則較少和推理策略相對(duì)穩(wěn)定的診斷系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢(shì)。然而，對(duì)于包含水、機(jī)、電等多方面因素的高度復(fù)雜的水電系統(tǒng)，上述集成方法也暴露出復(fù)雜故障診斷困難、知識(shí)庫的開放性和透明度較低、人機(jī)交互能力差等方面的不足。

為充分滿足水電機(jī)組故障診斷知識(shí)的多樣性和復(fù)雜性對(duì)知識(shí)表示的要求，本文提出適用于水電系統(tǒng)故障診斷的知識(shí)表示方法。利用產(chǎn)生式模糊規(guī)則表示、可視化故障知識(shí)表示及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)表示等多種方法綜合集成的知識(shí)表示方法，應(yīng)用于某水電廠水電機(jī)組故障診斷專家系統(tǒng)實(shí)踐中，取得了良好效果。

2集成知識(shí)表示方式

2.1產(chǎn)生式模糊規(guī)則表示法

將水電機(jī)組故障診斷領(lǐng)域?qū)＜壹跋嚓P(guān)書籍中能用自然語言描述的普通診斷知識(shí)歸納為模糊規(guī)則，置信度由領(lǐng)域?qū)＜医o出，典型振動(dòng)故障規(guī)則如

若0且f＝fn(1)

則“定子橢圓度大”，規(guī)則置信度為0.8(一般取值范圍為0～1)

式中Az為振動(dòng)幅值；If為勵(lì)磁電流；f為振動(dòng)頻率；fn為轉(zhuǎn)速頻率。

規(guī)則中出現(xiàn)的導(dǎo)數(shù)則反映了振動(dòng)與各狀態(tài)量之間的相互關(guān)系。

為了獲得導(dǎo)數(shù)關(guān)系，可用式(2)近似計(jì)算一時(shí)間序列的離散采樣數(shù)據(jù)

(2)

式中Δyi＝y(tǒng)i－yi－1，Δxi＝xi－xi－1，取算術(shù)平均值可有效地減小采樣信號(hào)的測(cè)量噪音干擾。

根據(jù)機(jī)組故障特點(diǎn)，將診斷規(guī)則劃分為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的規(guī)則子集，形成各類規(guī)則庫，以分類處理較為簡(jiǎn)單的單一故障，如可將振動(dòng)故障規(guī)則劃分為電氣振動(dòng)類規(guī)則庫、機(jī)械振動(dòng)類規(guī)則庫和水力振動(dòng)類規(guī)則庫。此外，將相互耦合較強(qiáng)的規(guī)則單獨(dú)成庫，以處理較為復(fù)雜的多重故障。再在分類規(guī)則庫中對(duì)規(guī)則進(jìn)行分層組織。對(duì)規(guī)則庫進(jìn)行分類分層組織，能減少推理搜索空間，提高推理效率，同時(shí)亦有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)則庫的增減和修改，提高系統(tǒng)的開放性和透明度。

2.2可視化故障知識(shí)表示法

人類知識(shí)積累的過程一般是從圖形和圖像開始，并逐漸走向抽象。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得我們可以采用圖表、聲音、圖像作為知識(shí)的載體，即可視化知識(shí)表示。一般來說，一個(gè)水電廠的故障記錄大多為某些常見故障記錄，其故障記錄以文字、數(shù)據(jù)、圖表、曲線、照片、錄像等多種形式組成。傳統(tǒng)知識(shí)表示方法僅適用于利用文字和數(shù)據(jù)方面的知識(shí)信息，而在聲音和圖像等方面知識(shí)信息的處理上卻表現(xiàn)出明顯不足，可視化知識(shí)表示方法的引入為表示和利用這些知識(shí)信息提供了條件。

本文通過對(duì)典型故障的歷史記錄中有關(guān)聲音和圖像部分的信息進(jìn)行整理、剪輯和壓縮處理，形成大量后綴名為Mov、Avi、Wav等多媒體文件，以實(shí)現(xiàn)可視化故障知識(shí)表示。然后，針對(duì)每一個(gè)典型故障設(shè)計(jì)一個(gè)DLL(動(dòng)態(tài)鏈接庫)文件，每一個(gè)DLL設(shè)置一個(gè)入口指針以便于外部的故障診斷專家系統(tǒng)主程序利用API函數(shù)進(jìn)行調(diào)用。關(guān)于某一個(gè)典型故障的各種多媒體文件可看作為隸屬該典型故障DLL文件的資源文件，多媒體文件的調(diào)用則通過OLE(對(duì)象的嵌入和鏈接)方法在DLL內(nèi)部的交互式窗口中實(shí)現(xiàn)。至此，我們通過利用動(dòng)態(tài)鏈接的方法和多媒體技術(shù)，為電廠中典型故障設(shè)計(jì)了一個(gè)可視化的典型案例庫。

實(shí)際上，多媒體文件通常比較龐大(以Wav聲音文件為例，一個(gè)可播放10s的錄音文件約有1MB)，OLE和DLL方式的引入有利于發(fā)揮Windows高級(jí)編程的優(yōu)勢(shì)，避免可視化文件占用內(nèi)存過大的缺點(diǎn)，提高專家系統(tǒng)的整體運(yùn)行速度，滿足診斷實(shí)時(shí)性的要求，確?？梢暬R(shí)表示在實(shí)際系統(tǒng)中得以實(shí)現(xiàn)?？梢暬收现R(shí)表示的引入既有利于增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)知識(shí)的表達(dá)能力，又為專家系統(tǒng)提供了更為直觀、形象、方便的解釋方式，同時(shí)也為用戶培訓(xùn)和實(shí)習(xí)提供了一條良好的途徑。

2.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示法

傳統(tǒng)知識(shí)表示方式，如框架、規(guī)則和劇本等表示方式都只能處理類似人類自然語言的邏輯量，并不擅長(zhǎng)表示大量的、多路的、數(shù)值性的變量，而水電廠中許多諸如振動(dòng)、溫度、流量、水頭、效率、尾水脈動(dòng)、電流和功率等變量的記錄往往是進(jìn)行下一次診斷的極為有用的知識(shí)信息。因此，如何對(duì)這些知識(shí)信息進(jìn)行恰當(dāng)?shù)乇硎竞屯评硪恢笔抢_傳統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的一個(gè)主要難題。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的引入為解決以上難題提供了一個(gè)有力的工具。本文選擇BP(BackPropagation)和PNN(ProbabilisticNeuralNetwork)前饋模型作為水電機(jī)組數(shù)值性知識(shí)的載體和指示故障分類的故障分類器。

BP網(wǎng)絡(luò)是一種已成功獲得廣泛應(yīng)用的

ANN前饋模型，其訓(xùn)練方法是典型的外監(jiān)督(outer-supervised)學(xué)習(xí)?？梢宰C明［4］，即使在模式空間中各樣本分布相交錯(cuò)的復(fù)雜區(qū)域內(nèi)，亦只需三層BP前饋網(wǎng)絡(luò)就可構(gòu)成任意復(fù)雜的故障分類判別映射。現(xiàn)采用三層BP網(wǎng)絡(luò)作為可視化典型案例庫的故障分類器，其輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)等于經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理后的故障特征個(gè)數(shù)n，隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)視訓(xùn)練的具體情況決定，輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)等于典型案例庫中的故障個(gè)數(shù)K。每一個(gè)典型故障對(duì)應(yīng)一個(gè)K維導(dǎo)出矢量ui

ui＝(0，…，0，1i，0，…，0)i∈K(3)

PNN又稱為概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其訓(xùn)練方法是典型的自監(jiān)督(self-supervised)學(xué)習(xí)，該模型特別適用于分屬各個(gè)模式的訓(xùn)練樣本較少，樣本的分類模式屬性已知的情況，因此該模型被我們選為類規(guī)則庫的模式識(shí)別分類器，以盡可能全面地覆蓋整個(gè)故障集。

用于模式識(shí)別的PNN，輸出層的輸出為模式樣本后驗(yàn)概率估計(jì)的充要條件是隱層單元函數(shù)為Parzen窗密度核函數(shù)［4］。令X為任一隨機(jī)輸入向量，為某一故障模式的訓(xùn)練樣本，如果將X、Xi都?xì)w一化成單位矢量，則PNN的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出yi可以表示為

(4)

式中Hi為PNN中第i個(gè)類別對(duì)應(yīng)的隱節(jié)點(diǎn)數(shù)；K(。)為Parzen窗密度核函數(shù)；α為平滑參數(shù)；Wi表示第i個(gè)需要分類的模式集合；P(X/Wi)為輸入矢量的類條件概率。

如果有m個(gè)故障模式類別,PNN就有m個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，由式(4)可知，網(wǎng)絡(luò)的隱層單元數(shù)正好等于參加訓(xùn)練的總樣本數(shù)，輸出yi的結(jié)果即為隨機(jī)輸入矢量的類條件概率。PNN無需訓(xùn)練，網(wǎng)絡(luò)能根據(jù)每次輸入樣本的特性，由類別屬性標(biāo)記進(jìn)行自監(jiān)督，不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)值，直至達(dá)到精度要求，所以，PNN能夠滿足訓(xùn)練的實(shí)時(shí)處理要求。

筆者曾嘗試直接用機(jī)組歷史故障記錄中的時(shí)序數(shù)據(jù)對(duì)多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練結(jié)果均不理想，以某水電廠的某一機(jī)組的水輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例，非電量監(jiān)測(cè)量(振動(dòng)、擺度、導(dǎo)葉行程、水壓等)就有19路信號(hào)，用多層BP網(wǎng)絡(luò)和自組織映射網(wǎng)絡(luò)Kohonen模型對(duì)上述監(jiān)測(cè)量直接進(jìn)行故障特征提取，均無法滿足收斂性要求。因此在實(shí)際運(yùn)用中，采用信號(hào)處理方法(如濾波、FFT、Wavelet分析等)對(duì)表征機(jī)組狀態(tài)的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和故障特征初步提取，然后再將預(yù)處理后提取的特征量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。以振動(dòng)故障診斷為例，首先對(duì)振動(dòng)采樣信號(hào)進(jìn)行了濾波處理，然后對(duì)其進(jìn)行FFT分析，最后再將振動(dòng)信號(hào)的頻譜作為PNN分類器的訓(xùn)練樣本，表1和表2列出了振動(dòng)故障PNN分類器所用的部分訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本。經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理后,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)大量減少，收斂能力明顯增強(qiáng)。由表2可見，訓(xùn)練后的PNN對(duì)訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本都能較好地識(shí)別。應(yīng)該指出，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類和辯識(shí)能力取決于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)水平，而僅僅依靠電廠的歷史故障記錄進(jìn)行訓(xùn)練是很難完全覆蓋整個(gè)故障集的，應(yīng)不斷用新的故障樣本對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練更新。

3診斷推理策略

本集成專家系統(tǒng)的推理實(shí)際上是基于置信度的模糊推理。如前所述，在一定前提下每一條模糊診斷規(guī)則中含有一個(gè)取值在0～1之間的置信度。顯然，這些規(guī)則的前提具有一定的不確定性，特別是各個(gè)導(dǎo)數(shù)關(guān)系有很大的模糊性。因此，當(dāng)規(guī)則前提在程度深淺上發(fā)生變化時(shí)，本文利用了文［5］提出的基于置信度的模糊推理方法對(duì)規(guī)則的置信度進(jìn)行一定地修正。另一方面，為了與模糊規(guī)則相銜接，本系統(tǒng)信號(hào)分析的結(jié)論用一定的置信度表示，而ANN分類器得出的分類結(jié)果(0～1之間的數(shù))其實(shí)就是各類故障發(fā)生的置信度。至此，本專家系統(tǒng)的各個(gè)階段的診斷推理過程都能在置信度上有所反映，置信度成為系統(tǒng)推理中確定故障發(fā)生可能性的一個(gè)根本依據(jù)。

從水電機(jī)組故障發(fā)生的幾率來看，發(fā)生常見故障的可能性較大?？紤]到，專家系統(tǒng)的診斷應(yīng)面向更為全面的故障集，因此應(yīng)將典型案例庫及其BP網(wǎng)絡(luò)分類器作為集成知識(shí)庫中優(yōu)先進(jìn)行推理的部分，僅當(dāng)不滿足典型案例相似精度要求時(shí)，系統(tǒng)才轉(zhuǎn)入類規(guī)則庫及其PNN分類器執(zhí)行進(jìn)一步推理，其主要診斷過程如圖1所示。

4診斷實(shí)例

以某水電廠#1機(jī)組在90年代初試運(yùn)行期間發(fā)生的振動(dòng)異常故障為例說明本專家系統(tǒng)的診斷過程。該廠總裝機(jī)容量850MW，其機(jī)組發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF200-56/2800，水輪機(jī)型號(hào)為HL220-LJ-550。#1機(jī)組試運(yùn)行期間,上機(jī)架振動(dòng)劇烈，為保證機(jī)組安全運(yùn)行，對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)定性全面測(cè)試，其上機(jī)架振動(dòng)波形如圖2所示。

經(jīng)過FFT分析上機(jī)架振動(dòng)頻譜特性，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)頻分量最大，其它分量則相對(duì)較小。經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障分類器對(duì)FFT分析結(jié)果進(jìn)行再推理后，得出發(fā)生機(jī)械方面故障的結(jié)論，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類結(jié)果如圖3所示。由PNN分析結(jié)果，專家系統(tǒng)進(jìn)入機(jī)械故障規(guī)則庫執(zhí)行模糊推理。經(jīng)推理發(fā)現(xiàn)，上機(jī)架振動(dòng)幅度隨工況改變，其中隨轉(zhuǎn)速變化顯著。最終，專家系統(tǒng)得出“轉(zhuǎn)子(主要是發(fā)電機(jī))質(zhì)量失均，發(fā)電機(jī)同軸的勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡”的診斷結(jié)論，提出“(1)作現(xiàn)場(chǎng)平衡(2)校正勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子”的處理意見。東方電機(jī)廠的專家經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)診得出的診斷結(jié)論為：“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡是導(dǎo)致機(jī)組過速時(shí)振動(dòng)的根本原因，此外機(jī)組存在兩個(gè)由尾水旋轉(zhuǎn)渦帶引起的不穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷區(qū)也是造成機(jī)組振動(dòng)的原因之一?？蓪?duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)和對(duì)不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)進(jìn)行補(bǔ)氣處理”。

從二者診斷結(jié)論來看，本專家系統(tǒng)的診斷結(jié)論趨于保守，但二者的診斷結(jié)論在“轉(zhuǎn)子不平衡”這一引起故障的根本原因上是一致的，提出的解決方法也基本相同。所以，本文提出的知識(shí)表示和推理方法是有效可行的，起到了智能診斷的效果。

5結(jié)論

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在大規(guī)模數(shù)據(jù)處理中表現(xiàn)出來的優(yōu)異的并行性、容錯(cuò)力和魯棒性已經(jīng)是一個(gè)不可辯駁的事實(shí)，就水電機(jī)組診斷系統(tǒng)而言，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)處理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的大量的機(jī)組狀態(tài)數(shù)據(jù)也就成為必然選擇?；谝?guī)則和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成的智能系統(tǒng)，保留了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的較強(qiáng)的自學(xué)習(xí)、聯(lián)想、容錯(cuò)和形式思維能力等優(yōu)點(diǎn)，與規(guī)則表示方式具有的模塊化、知識(shí)表示明確、和較強(qiáng)的邏輯思維能力等特點(diǎn)相融合，較好地解決了傳統(tǒng)規(guī)則表示的專家系統(tǒng)知識(shí)獲取困難、容錯(cuò)性差及實(shí)時(shí)性難以滿足等問題。此外，可視化知識(shí)的引入也將豐富知識(shí)表示的概念，為人們多方面地理解如何更深層、更方便地獲取知識(shí)和知識(shí)學(xué)習(xí)，提供了一條新思路。

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篇7

關(guān)鍵字：汽車電機(jī)故障方法

1.電機(jī)故障診斷的特點(diǎn)及實(shí)施電機(jī)故障診斷的意義

1.1電機(jī)故障診斷的特點(diǎn)

電機(jī)的功能是進(jìn)行電能與機(jī)械能量的轉(zhuǎn)換，涉及因素很多，如電路系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、通風(fēng)散熱系統(tǒng)等。哪一部分工作不良或其相互之間配合不好，都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)故障。因此，電機(jī)故障要比其它設(shè)備的故障更復(fù)雜，其故障診斷所涉及到的技術(shù)范圍更廣，對(duì)診斷人員的要求也就更高。一般來說，電機(jī)故障診斷涉及到的知識(shí)領(lǐng)域主要有[20]：電機(jī)理論、電磁測(cè)量、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、熱力學(xué)、絕緣技術(shù)、人工智能等。電機(jī)故障診斷的復(fù)雜性還表現(xiàn)在故障特征量的隱含性、故障起因與故障征兆之間的多元性。一種故障可能表現(xiàn)出多種征兆，有時(shí)不同故障起因也可能會(huì)反映出同一個(gè)故障征兆，這種情況下很難立即確定其真正的故障起因。另外，電機(jī)的運(yùn)行還與其負(fù)載情況、環(huán)境因素等有關(guān)，電機(jī)在不同的狀態(tài)下運(yùn)行，表現(xiàn)出的故障狀態(tài)各不相同，這進(jìn)一步增加了電機(jī)故障診斷難度，所以要求對(duì)電機(jī)進(jìn)行故障診斷首先必須掌握電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)原理、電磁關(guān)系和進(jìn)行運(yùn)行狀況分析的方法，即掌握電機(jī)各種故障征兆與故障起因間的關(guān)系的規(guī)律。

1.2實(shí)施電機(jī)故障診斷的意義

電機(jī)的驅(qū)動(dòng)易受逆變器故障的影響，在交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，逆變器短路故障將會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生有規(guī)律波動(dòng)的或是恒定的饋電扭矩，使車輛突然減速。研究表明：逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，永磁感應(yīng)電機(jī)將產(chǎn)生較大的饋電扭矩，而且永磁電機(jī)也有存在潛在的高消磁電流的問題。而感應(yīng)電機(jī)在逆變器出現(xiàn)故障時(shí)所產(chǎn)生有規(guī)律的饋電扭矩將由于有持續(xù)的負(fù)載而迅速衰減，這說明了感應(yīng)電機(jī)具有較高的容錯(cuò)能力，適應(yīng)混合動(dòng)力系統(tǒng)的要求。開關(guān)電機(jī)磁阻是最具有故障容錯(cuò)能力的電機(jī)，而且當(dāng)其有一個(gè)逆變器支路出現(xiàn)故障時(shí)電機(jī)仍能產(chǎn)生凈扭矩，另外，開關(guān)磁阻電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，但是開關(guān)磁阻電機(jī)有較大的噪聲和扭矩脈沖，而且需要位置檢測(cè)器，而這些缺點(diǎn)使得開關(guān)磁阻電機(jī)在現(xiàn)階段不適合應(yīng)用于混合動(dòng)力客車上。在混合動(dòng)力客車動(dòng)力系統(tǒng)中，電機(jī)是作為輔助動(dòng)力的，而且電機(jī)屬于高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，如果電機(jī)出現(xiàn)故障，電機(jī)產(chǎn)生的瞬態(tài)扭矩將使車輛的穩(wěn)定性和動(dòng)力性將受到影響，而且，電機(jī)由高壓電池組驅(qū)動(dòng)，如果電機(jī)出現(xiàn)故障而不能及時(shí)容錯(cuò)，電機(jī)產(chǎn)生的瞬態(tài)電流將使電池受到損害，因此在混合動(dòng)力系統(tǒng)中對(duì)電機(jī)進(jìn)行故障診斷是非常必要的。

2.電機(jī)的故障診斷方法及典型故障診斷分析

2.1電機(jī)故障的診斷方法

（1）傳統(tǒng)的電機(jī)故障診斷方法

在傳統(tǒng)的基于數(shù)學(xué)模型的診斷方法中，經(jīng)典的基于狀態(tài)估計(jì)或過程參數(shù)估計(jì)的方法被應(yīng)用于電機(jī)故障檢測(cè)。圖1為用此類方法進(jìn)行故障診斷的原理框圖。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能深入電機(jī)系統(tǒng)本質(zhì)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷，而缺點(diǎn)是需建立精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，選擇適當(dāng)決策方法，因此，當(dāng)電機(jī)系統(tǒng)模型不確定或非線性時(shí)，此類方法就難以實(shí)現(xiàn)了。

（3）基于模糊邏輯的電機(jī)故障診斷方法

圖3為基于模糊邏輯的電機(jī)故障診斷方法框圖，故障診斷部分是一個(gè)典型的模糊邏輯系統(tǒng)，主要包括模糊化單元、參考電機(jī)、底層模糊規(guī)則和解模糊單元。其中，模糊推理和底層模糊規(guī)則是模糊邏輯系統(tǒng)的核心，它具有模擬人的基于模糊概念的推理能力，該推理過程是基于模糊邏輯中的蘊(yùn)涵關(guān)系及推理規(guī)則來進(jìn)行的。模糊規(guī)則的制定有兩種基本方法：第一，啟發(fā)式途徑來源于實(shí)際電機(jī)操作者的語言化的經(jīng)驗(yàn)。第二，是采用自組織策略從正常和故障電機(jī)測(cè)量獲得的信號(hào)進(jìn)行模糊故障診斷的制定，將此方法通過計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)，對(duì)電機(jī)故障有較好的識(shí)別能力。

（4）基于遺傳算法的電機(jī)故障診斷方法

遺傳算法是基于自然選擇和基因遺傳學(xué)原理的搜索算法，它的推算過程就是不斷接近最優(yōu)解的方法，因此它的特點(diǎn)在于并行計(jì)算與全局最優(yōu)。而且，與一般的優(yōu)化方法相比，遺傳算法只需較少的信息就可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制。由于一個(gè)模糊邏輯控制器所要確定的參變量很多，專家的經(jīng)驗(yàn)只能起到指導(dǎo)作用，很難根據(jù)指導(dǎo)準(zhǔn)確地定出各項(xiàng)參數(shù)，而反復(fù)試湊的過程就是一個(gè)尋優(yōu)的過程，遺傳算法可以應(yīng)用于該尋優(yōu)過程，較有效地確定出模糊邏輯控制器的結(jié)構(gòu)和數(shù)量。

遺傳算法應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法的框圖如圖4所示。設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵在于如何確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及連接權(quán)系數(shù)，這就是一個(gè)優(yōu)化問題，其優(yōu)化的目標(biāo)是使得所設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有盡可能好的函數(shù)估計(jì)及分類功能。具體地分，可以將遺傳算法應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和訓(xùn)練兩個(gè)方面，分別構(gòu)成設(shè)計(jì)遺傳算法和訓(xùn)練遺傳算法。許多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，如隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)、神經(jīng)元轉(zhuǎn)移函數(shù)等，都可由設(shè)計(jì)遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)重可由訓(xùn)練遺傳算法優(yōu)化。這兩種遺傳算法的應(yīng)用可使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)得以優(yōu)化，特別是用DSP來提高遺傳算法的速度，可使故障響應(yīng)時(shí)間小于300μs，不僅單故障信號(hào)診斷準(zhǔn)確率可達(dá)98%，還可用于雙故障信號(hào)的診斷，其準(zhǔn)確率為66%。

近年來，電機(jī)故障診斷的智能方法在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上得到了飛速發(fā)展，新型的現(xiàn)代故障診斷技術(shù)不斷涌現(xiàn)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等都在電機(jī)故障診斷領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，使其產(chǎn)生故障的可能性和復(fù)雜性劇增，僅靠一種理論或一種方法，無論是智能的還是經(jīng)典的，都很難實(shí)現(xiàn)復(fù)雜條件下電機(jī)故障完全、準(zhǔn)確、及時(shí)地診斷，而多種方法綜合運(yùn)用,既可是經(jīng)典方法與智能方法的結(jié)合，也可是兩種或多種智能方法的結(jié)合，兼顧了實(shí)時(shí)性和精確度,因此多種方法的有機(jī)融合、綜合運(yùn)用這一趨勢(shì)將成為必然，也將成為電機(jī)故障在線診斷技術(shù)發(fā)展的主流方向。

參考文獻(xiàn)：

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篇8

有研究發(fā)現(xiàn)，外加電壓小時(shí)，氧化膜絕緣，當(dāng)電壓升高到一定值時(shí)，氧化膜被擊穿。當(dāng)擊穿后，不管電流如何增加，由于導(dǎo)電點(diǎn)的增加、導(dǎo)電面積的擴(kuò)大，則接觸電壓保持恒定。

氧化膜具有非常好的性能，電刷與集電環(huán)接觸表面起作用的層主要是石墨膜，這層石墨膜，將電刷與集電環(huán)分開，使摩擦在石墨層間進(jìn)行，降低了摩擦系數(shù)，減少了摩擦熱的產(chǎn)生，減少了電刷的磨損。電刷的過熱故障，很多情況是由于氧化膜被破壞且無法重新建立導(dǎo)致的。

一、電刷及集電環(huán)常見故障的原因及解決辦法

電刷在運(yùn)行中最常見的故障為發(fā)熱、產(chǎn)生火花、嚴(yán)重的燒損電刷刷握及集電環(huán)。從產(chǎn)生過熱故障的原因看，主要有以下幾個(gè)方面：

1、由于通風(fēng)不良導(dǎo)致的發(fā)熱：通風(fēng)不良主要是因?yàn)槔鋮s風(fēng)道堵塞，集電環(huán)表面通風(fēng)溝、通風(fēng)孔堵塞、循環(huán)風(fēng)扇風(fēng)量下降等原因，尤其是當(dāng)運(yùn)行中集電環(huán)表面溫度過高時(shí)，導(dǎo)致電刷磨損加劇，碳粉積聚增加，有可能會(huì)堵塞上述集電環(huán)表面的散熱通道。因此在大小修時(shí)，應(yīng)對(duì)集電環(huán)表面通風(fēng)溝、孔以及冷卻風(fēng)道濾網(wǎng)進(jìn)行清理，保持通暢。對(duì)于經(jīng)過多次車削的集電環(huán)，如果集電環(huán)表面的通風(fēng)溝高度不到5mm，已經(jīng)車削到徑向限制孔時(shí)，就應(yīng)當(dāng)按照說明書根據(jù)最小使用外徑進(jìn)行更換，以保證集電環(huán)的機(jī)械及散熱可靠性。

2、由于接觸電阻過大或分布不均勻而產(chǎn)生的發(fā)熱：集電環(huán)和電刷是通過相互滑動(dòng)接觸導(dǎo)通勵(lì)磁電流的，根據(jù)容量及型號(hào)的不同，每個(gè)集電環(huán)上大約分布著數(shù)十只電刷，由于接觸電阻的不同，電流分配的差異，會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱不均勻，有以下幾個(gè)原因：（1）電刷與滑環(huán)表面接觸電阻、電刷與刷辮接觸電阻、刷辮與刷架引線接觸電阻過大?？赏ㄟ^測(cè)量單個(gè)電刷總壓降、電刷接觸壓降、刷體壓降、聯(lián)結(jié)壓降、刷辮壓降進(jìn)行相互間對(duì)比來檢查。同時(shí)檢查回路中各螺絲是否緊固。檢查電刷接觸面的清潔程度，是否存在油污污染。（2）電刷壓力不均勻或不符合要求，可能有電刷過短、彈簧由于過熱變軟老化失去彈性等原因。應(yīng)使用彈簧秤檢查電刷壓力。恒壓彈簧應(yīng)完整無機(jī)械損傷，壓力應(yīng)符合其產(chǎn)品的規(guī)定，同一極上的彈簧壓力偏差不宜超過5％；非恒壓的電刷彈簧，有規(guī)定時(shí)壓力應(yīng)符合其產(chǎn)品的規(guī)定，當(dāng)無規(guī)定時(shí)，應(yīng)調(diào)整到不使電刷冒火的最低壓力，一般為140－250g/cm2，同一刷架上每個(gè)電刷的壓力應(yīng)均勻。（3）集電環(huán)與轉(zhuǎn)子引線接觸電阻過大，這種情況應(yīng)對(duì)集電環(huán)與轉(zhuǎn)子引線間的緊固螺絲進(jìn)行加固。（4）電刷材質(zhì)不良、導(dǎo)電性能差、使用的型號(hào)不符合要求或者使用了不同型號(hào)的電刷。同一電機(jī)上應(yīng)使用同一型號(hào)、同一制造廠的電刷，對(duì)于外觀檢查有明顯差異的電刷應(yīng)更換。

3、由于機(jī)械及摩擦等原因造成的過熱：集電環(huán)與電刷過熱故障中，很大一部分是由于機(jī)械及摩擦等原因?qū)е碌倪^熱，如果在開機(jī)時(shí)還未加勵(lì)磁，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)集電環(huán)與電刷溫度高，或者在運(yùn)行中溫度過高，拔出幾只電刷后，溫度反而降低，那就基本可以肯定是由于機(jī)械及摩擦原因?qū)е碌摹C(jī)械及摩擦導(dǎo)致發(fā)熱的情況很復(fù)雜，主要有以下幾個(gè)方面：（1）電刷接觸面研磨不良或運(yùn)行中一次更換過多的電刷。運(yùn)行中更換電刷，在同一時(shí)間內(nèi)，每個(gè)刷架上只允許更換1－2個(gè)電刷。換上的新電刷應(yīng)事先在與集電環(huán)直徑相同的模型上研磨好，且新舊牌號(hào)須一致。如果在大修時(shí)一次更換的電刷很多，應(yīng)當(dāng)在投運(yùn)前沖轉(zhuǎn)時(shí)，為電刷表面形成氧化膜留夠充足的時(shí)間。（2）電刷與集電環(huán)接觸面過小，接觸面積一般不應(yīng)小于單個(gè)電刷截面的75％。（3）電刷在刷盒中搖擺或動(dòng)作卡澀。電刷在刷握內(nèi)應(yīng)能上下自由移動(dòng)，其間隙應(yīng)符合產(chǎn)品的規(guī)定，當(dāng)無規(guī)定時(shí)，其間隙可為0.10－0.20mm.電刷外形要方正，上下端尺寸誤差不得大于0.05mm.（4）刷握與集電環(huán)表面間隙過大。由于電刷材質(zhì)較脆，當(dāng)刷握與集電環(huán)表面間隙過大時(shí)，運(yùn)行中電刷不能整體接觸集電環(huán)，與集電環(huán)呈斜面接觸，容易造成電刷崩裂的情況。刷握與集電環(huán)表面的間隙應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求，當(dāng)產(chǎn)品無規(guī)定時(shí)，其間隙可調(diào)整為2－3mm.調(diào)整間隙時(shí)，可使用一層2－3mm厚的橡膠墊附在集電環(huán)表面，將刷握抵到橡膠墊上，然后上緊定位螺絲，取出橡膠墊

二、幾起集電環(huán)、電刷故障的分析及建議

1、加強(qiáng)對(duì)電刷表面氧化膜的認(rèn)識(shí)，創(chuàng)建其形成和正常工作的條件：近期發(fā)生的幾起故障，主要原因是因?yàn)殡娝⒈砻娴难趸訜o法形成，氧化膜的形成需要一些條件，當(dāng)條件不滿足時(shí)，氧化膜無法形成或形成不良，主要有以下幾個(gè)原因：（1）溫度過高：電刷的氧化膜一般在70℃左右較易形成，當(dāng)集電環(huán)、電刷出現(xiàn)過熱故障時(shí)，通常溫度都在150℃以上，此時(shí)即便換上新的電刷，氧化膜也不易形成，無法起到作用，電刷磨損將加劇，導(dǎo)致溫度繼續(xù)升高，成為惡性循環(huán)。此時(shí)可采取外部強(qiáng)迫降溫的方法，譬如涂抹凡士林、大功率風(fēng)扇通風(fēng)等手段，使集電環(huán)溫度降到正常范圍內(nèi)，持續(xù)一段時(shí)間，讓電刷表面氧化膜逐漸形成，使之進(jìn)入良性循環(huán)狀態(tài)。（2）冷卻空氣中有污染性雜質(zhì)：空氣中的雜質(zhì)對(duì)電刷表面氧化膜的形成將帶來不利影響，這些雜質(zhì)包括：硫化物或鹵族元素的腐蝕性氣體、空氣中油氣混合物、粉塵、鐵屑、鐵銹粉塵、碳粉等其他雜質(zhì)。電刷磨損時(shí)，本身會(huì)產(chǎn)生碳粉的粉塵雜質(zhì)，可采用在刷架罩冷卻通風(fēng)循環(huán)通道上安裝過濾裝置來改善刷架罩內(nèi)的空氣質(zhì)量。（3）空氣濕度太低或含氧量太低：電刷表面氧化膜的形成需要空氣中有一定的水分含量，即空氣濕度不能太低，但也不能太高。另外，氧化膜的形成主要與空氣中的氧氣發(fā)生氧化作用而產(chǎn)生，當(dāng)含氧量過低時(shí)也不利于氧化膜的形成。

氧化膜無法形成或形成不良除與上述因素有關(guān)外，還有電刷過度研磨、使用溶劑進(jìn)行擦拭、集電環(huán)表面光潔度不良以及碳刷材質(zhì)不合格等原因。

2、電刷及刷架產(chǎn)品在選購過程中應(yīng)嚴(yán)格控制質(zhì)量：目前同一品牌的電刷，都是在各個(gè)不同的地方、不同的工廠加工的。這就要求我們?cè)谶M(jìn)貨過程中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)生產(chǎn)廠家的工藝和質(zhì)量檢測(cè)手段及程序進(jìn)行了解。

3、生產(chǎn)運(yùn)行中加強(qiáng)對(duì)集電環(huán)及電刷的維護(hù)管理：加強(qiáng)電刷、集電環(huán)系統(tǒng)的專職維護(hù)制度，提高專責(zé)人的技術(shù)水平，嚴(yán)格按照《汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程》的要求對(duì)集電環(huán)、電刷進(jìn)行檢查和運(yùn)行維護(hù)，一次更換電刷的數(shù)量要嚴(yán)格控制。另外要積極運(yùn)用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行集電環(huán)、電刷日常的巡檢檢查以及對(duì)故障部位有懷疑時(shí)作為輔助分析的工具。

另外，本次會(huì)議還就定子絕緣引水管結(jié)垢提出分析建議：

1、當(dāng)發(fā)現(xiàn)絕緣引水管結(jié)垢很嚴(yán)重時(shí)，或者已經(jīng)影響到常規(guī)預(yù)試結(jié)果時(shí)，建議全部更換新的絕緣引水管。

2、發(fā)電機(jī)每次大修結(jié)束后，開機(jī)前定子水系統(tǒng)應(yīng)使用除鹽水進(jìn)行帶壓力反復(fù)沖洗，直至排水清澈無顆粒，電導(dǎo)率合格。

3、發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行期間累積運(yùn)行時(shí)間達(dá)到兩個(gè)月遇有停機(jī)機(jī)會(huì)時(shí)，對(duì)定、轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗。

4、完善發(fā)電機(jī)整個(gè)冷卻水系統(tǒng)，應(yīng)盡可能使其密閉循環(huán)，運(yùn)行中水質(zhì)含銅量高，絕緣引水管內(nèi)壁臟污結(jié)垢主要成分為銅，是因?yàn)樗凡幻荛]，長(zhǎng)期氧化腐蝕銅管導(dǎo)致。

篇9

斬波內(nèi)饋調(diào)速是融斬波控制和內(nèi)饋電機(jī)兩項(xiàng)專利技術(shù)于一體的新型高壓電機(jī)調(diào)速技術(shù)。該技術(shù)可在高壓中、大容量的風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能調(diào)速中應(yīng)用。

斬波實(shí)際是變流主電路的數(shù)字控制，目的是克服移相控制存在的缺點(diǎn)。從根本上解決了有源逆變器可靠性問題。目前，斬波控制已被視為取代移相控制的發(fā)展方向。

內(nèi)饋調(diào)速是一種基于轉(zhuǎn)子的電磁功率控制調(diào)速，其原理是把定子傳輸給轉(zhuǎn)子的電磁功率中的一部分功率移出去。這樣定子傳輸?shù)碾姶殴β什蛔?，但移出的電功率可任意控制，轉(zhuǎn)子總的電磁功率就被改變，電機(jī)轉(zhuǎn)速就可得到控制。

內(nèi)饋調(diào)速巧妙地在異步機(jī)的定子上加設(shè)一個(gè)內(nèi)饋繞組，專門用來接受轉(zhuǎn)子移出的電功率。內(nèi)饋繞組此時(shí)工作在發(fā)電狀態(tài)，它把接受的電功率又通過電磁感應(yīng)，反方向傳輸給定子原繞組，使定子的輸入功率減小，與機(jī)械功率平衡，實(shí)現(xiàn)了高效率的無級(jí)調(diào)速。

內(nèi)饋調(diào)速最適合于高壓大容量電機(jī)，其特點(diǎn)如下。

1．回避了定子控制的高電壓?jiǎn)栴}，可實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)低壓控制；

2．控制裝置的容量可小于電機(jī)的容量，即為小容量控制大容量；

3．控制裝置和定子電源均為電磁隔離，有效地抑制了控制裝置產(chǎn)生的諧波電流對(duì)電源的干擾；

4．整個(gè)系統(tǒng)沒有外附變壓器，調(diào)速損耗小，效率高。

二、節(jié)能效益和環(huán)境效益

1．該項(xiàng)目年節(jié)電量618.9253萬kW•h，折標(biāo)準(zhǔn)煤2500.46t，可減排二氧化碳1812.83t。

2．按山東上網(wǎng)電價(jià)0.30元／kW•h計(jì)算，年節(jié)能效益185.68萬元。

3．投資回收期為1.59年。

篇10

關(guān)鍵詞：無刷直流電機(jī)控制MC33035

1概述

MC33035無刷直流電機(jī)控制器采用雙極性模擬工藝制造，可在任何惡劣的工業(yè)環(huán)境條件下保證高品質(zhì)和高穩(wěn)定性。該控制器內(nèi)含可用于正確整流時(shí)序的轉(zhuǎn)子位置譯碼器，以及可對(duì)傳感器的溫度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膮⒖茧娖?，同時(shí)它還具有一個(gè)頻率可編程的鋸齒波振蕩器、一個(gè)誤差信號(hào)放大器、一個(gè)脈沖調(diào)制器比較器、三個(gè)集電極開路頂端驅(qū)動(dòng)輸出和三個(gè)非常適用于驅(qū)動(dòng)功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）的大電流圖騰柱式底部輸出器。此外，MC33035還有欠鎖定功能，同時(shí)帶有可選時(shí)間延遲鎖存關(guān)斷模式的逐周限流特性以及內(nèi)部熱關(guān)斷等特性。其典型的電機(jī)控制功能包括開環(huán)速度、正向或反向、以及運(yùn)行使能等。

2管腳排列及功能定義

MC33035的管腳排列如圖1所示，各引腳功能定義見表1。

表1MC33035的管腳功能定義定

管腳編號(hào)符號(hào)功能定義

1，2，24BT，AT，CT三個(gè)集電極開路頂端驅(qū)動(dòng)輸出，用于驅(qū)動(dòng)外部上端功率開關(guān)晶體管

3Fwd/Rev正向/反向輸入，用于改變電機(jī)轉(zhuǎn)向

4，5，6SA,SB,SC三個(gè)傳感器輸入，用于控制整流序列

7OoutputEnable輸出使能，高電平有效。該腳為高電平時(shí)，可使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)

8ReferenceOutput此輸出為振蕩器定時(shí)電容CT提供充電電流，并為誤差放大器提供參考電壓，也可以向傳感器提供電源

9CurrentSenseNoninvertingInput電流檢測(cè)同向輸入。在一個(gè)給定的振蕩器周期中，一個(gè)相對(duì)于管腳15為100mV的信號(hào)可中止輸出開關(guān)導(dǎo)通。通常此管腳連接到電流檢測(cè)的上端

10Oscillator振蕩器引腳，振蕩頻率由定時(shí)元件RT和CT所選擇的參數(shù)值決定

11ErrorAmpNoninvertingInput誤差信號(hào)放大器同向輸入。通常連接到速度設(shè)置電位器上

12ErrorAmpNoninvertingInput誤差信號(hào)放大器反向輸入。在開環(huán)應(yīng)用情況下，此輸入通常連接到誤差放大器輸出端

13ErrorAmpOut/PWMInput誤差放大器輸出/PWM輸入。在閉環(huán)應(yīng)用情況下，此管腳用作補(bǔ)償

14FaultOutput故障輸出端。當(dāng)下列的任一或多個(gè)條件滿足時(shí)，集電極開路輸出端被觸發(fā)而變?yōu)榈停粺o效的傳感器輸入碼，電流檢測(cè)超過100mV，低電壓鎖定或熱關(guān)斷

15CurrentSenseInvertingInput電流檢測(cè)反向輸入端。用于給內(nèi)部100mV門限電壓提供參考地，該管腳通常連接到電流檢測(cè)電阻的底端

16Gnd該管腳用于為控制電路提供一個(gè)分離的接地點(diǎn)，并可以作為參考返回到電源地

17Vcc正電源。Vcc在10V～30V的范圍內(nèi)，控制器均可正常工作

18Vc底部驅(qū)動(dòng)輸出的高端電壓是由該管腳提供的，它的工作范圍從10V～30V

19，20，21CB,BB,AB這三個(gè)圖騰柱式底部驅(qū)動(dòng)輸出被設(shè)計(jì)用于直接驅(qū)動(dòng)外部底部功率開關(guān)晶體管

2260°/120°Select此管腳的電氣狀態(tài)可決定控制電路是工作在60°（高電平狀態(tài)）還是120°（低電平狀態(tài)）的傳感器電氣相位輸入狀態(tài)下

23Brake輸出使能。該管腳為低時(shí)允許馬達(dá)運(yùn)行，為高時(shí)馬達(dá)運(yùn)行停止

表2三相六步換向器真值表

輸入

輸出

60度

SASBSC120度

SASBSC正向/反向使能電流檢測(cè)頂部驅(qū)協(xié)

ATBTCT底部驅(qū)動(dòng)

ABBBCB

100100110011001

110110110101001

111010110101100

011011110110100

001001110110010

000101110011010

100100010110100

110110010110010

111010010011010

011011010011001

001001010101001

000101010101100

101111XXX111000

010000XXX111000

VVVVVVX0X111000

VVVVVVX1X111000

表中,V表示六個(gè)有效傳感器或驅(qū)動(dòng)組合中的一個(gè)，X表示無關(guān)；輸入邏輯0定義為小于85mV，邏輯1為于115mV

3工作原理

MC33035的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2MC33035的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

MC33035內(nèi)部的轉(zhuǎn)子位置譯碼器主要用于監(jiān)控三個(gè)傳感器輸入，以便系統(tǒng)能夠正確提供高端和低端驅(qū)動(dòng)輸入的正確時(shí)序。傳感器輸入可直接與集電極開路型霍爾效應(yīng)開關(guān)或者光電耦合器相連接。此外，該電路還內(nèi)含上拉電阻，其輸入與門限典型值為2.2V的TTL電平兼容。用MC33035系列產(chǎn)品控制的三相電機(jī)可在最常見的四種傳感器相位下工作。MC33035所提供的60度/120度選擇可使MC33035很方便地控制具有60度、120度、240度或300度的傳感器相位電機(jī)。其三個(gè)傳感器輸入有八種可能的輸入編碼組合，其中六種是有效的轉(zhuǎn)子位置，另外兩種編碼組合無效。通過六個(gè)有效輸入編碼可使譯碼器在使用60度電氣相位的窗口內(nèi)分辨出電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。表2所列是其真值表。

MC33035直流無刷電機(jī)控制器的正向/反向輸出可通過翻轉(zhuǎn)定子繞組上的電壓來改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。當(dāng)輸入狀態(tài)改變時(shí)，指定的傳感器輸入編碼將從高電平變?yōu)榈碗娖剑瑥亩淖冋鲿r(shí)序，以使電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)方向。

電機(jī)通/斷控制可由輸出使能來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)該管腳開路時(shí)，連接到正電源的內(nèi)置上拉電阻將會(huì)啟動(dòng)頂部和底部驅(qū)動(dòng)輸出時(shí)序。而當(dāng)該腳接地時(shí)，頂端驅(qū)動(dòng)輸出將關(guān)閉，并將底部驅(qū)動(dòng)強(qiáng)制為低，從而使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

MC33035中的誤差放大器、振蕩器、脈沖寬度調(diào)制、電流限制電路、片內(nèi)電壓參考、欠壓鎖定電路、驅(qū)動(dòng)輸出電路以及熱關(guān)斷等電路的工作原理及操作方法與其它同類芯片的方法基本類似，這里不多述。

圖3三相六步全波電機(jī)控制電路

4實(shí)際控制電路

4.1三相六步電機(jī)控制電路

圖3所示的三相應(yīng)用電路是具有全波六步驅(qū)動(dòng)的一個(gè)開環(huán)電機(jī)控制器的電路連接圖。其中的功率開關(guān)三極管為達(dá)林頓PNP型，下部的功率開關(guān)三極管為N溝道功率MOSFET。由于每個(gè)器件均含有一個(gè)寄生箝位二極管，因而可以將定子電感能量返回的電源。其輸出能驅(qū)動(dòng)三角型連接或星型連接的定子，如果使用分離電源，也能驅(qū)動(dòng)中線接地的Y型連接。

在任意給定的轉(zhuǎn)子位置，圖3所示的電路中都僅有一個(gè)頂部和底部功率開關(guān)（屬于不同的圖騰柱）有效。因此，通過合理配置可使定子繞組的兩端從電源切換到地，并可使電流為雙向或全波。由于前沿尖峰通常在電流波形中出現(xiàn)，并會(huì)導(dǎo)致限流錯(cuò)誤。因此，可通過在電流檢測(cè)輸入處串聯(lián)一個(gè)RC濾波器來抑制類峰。同時(shí),Rs采用低感型電阻也有助于減小尖峰。

4.2有刷電機(jī)控制電路

雖然MC33035是專為控制無刷直流電機(jī)而設(shè)計(jì)的，但它也可以用來控制直流有刷型電機(jī)。圖4所示就是一個(gè)使用MC33035來控制直流有刷型電機(jī)的典型應(yīng)用電路實(shí)例。

圖4中，MC33035通過驅(qū)動(dòng)一個(gè)H型電四橋可用最少的器件來控制一個(gè)有刷電機(jī)。該控制的關(guān)鍵在于：要將輸入傳感器編碼為100，同時(shí)，在控制器正向/反向管腳為邏輯電平1時(shí)，還應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)頂部到左Q1和底部到右Q3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而當(dāng)正向/反向管腳的邏輯電平為時(shí)，則應(yīng)產(chǎn)生頂部到右Q4和底部到左Q2的驅(qū)動(dòng)。該編碼可以保證H型驅(qū)動(dòng)同時(shí)滿足方向和速度控制的要求。該控制器可在大約25kHz的脈寬調(diào)制頻率下正常工作。電機(jī)速度的控制可通過調(diào)節(jié)誤差放大器同相輸入端的電壓來輸入。而電機(jī)電流的逐周限流則可由檢測(cè)H型電橋電機(jī)電流并通過電阻Rs到地之間所產(chǎn)生的電壓（100mV門限）來實(shí)現(xiàn)。由于利用過流檢測(cè)電路可改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，因此，在工作時(shí)，使用正常的正向/反向切換不需要在變向前完全停止。

圖4H型電機(jī)有刷型控制器電路