交-交变频器矢量控制系统谐波控制策略
交直交变频技术原理及谐波分析
目录目录 (1)1.绪论 (2)1.1变频器的发展史及现状 (2)1.2谐波分析研究的意义和背景 (3)1.3 谐波分析的研究现状 (5)1.4 谐波分析主要商业软件包简介 (6)1.5 本文的主要工作 (7)2.交直交变频电路及谐波分析的基本原理 (8)2.1 交直交变频电路概论 (8)2.1.1 整流电路的基本结构及工作原理 (9)2.1.2 逆变电路的基本结构及工作原理 (11)2.2 PWM控制逆变电路 (12)2.2.1 PWM控制的基本原理 (12)2.2.2 PWM逆变电路 (14)2 .3 PWM主电路的设计 (15)2.4谐波的基本概念 (16)2.4.1谐波的产生 (16)2.4.2谐波的危害 (17)2.4.3 畸变波形的基本分析方法 (18)2.4.4 交直交变频电路谐波的特性 (18)2.5 畸变波形的测量方法 (19)2.6 谐波的滤除处理 (21)2.6.1滤波理论依据 (21)2.6.2谐波滤波器 (22)2.6.3平波电抗器的设计 (23)3.基于SIMULINK的仿真研究 (24)3.1交直交变频器泵升电压的研究 (24)3.1.1异步电机的制动分析 (25)3.1.2变频器的制动过程 (25)3.2泵升电压的仿真研究 (26)3.2.1转差对泵升电压的影响 (27)3.2.2 PWM载波频率对泵升电压的影响 (28)3.2.3输出线路电感对泵升电压的影响 (28)3.3 交直交变频调速系统仿真及实验 (29)3.3.1 交直交变频调速基础 (29)3.3.2 交直交变频器实验及分析 (29)3.4 初步结论 (30)1.绪论1.1变频器的发展史及现状近年来，伴随着科学技术突飞猛进的发展，电气工程与自动化技术正以令人瞩目的速度改变着我国乃至全世界工业的整体面貌。
其中，AC-DC-AC技术在整个电气自动化领域所占的地位更是无可比拟。
如果说电力电子是一架正在急速行驶着的马车，那么可以毫不夸张的说整流和逆变便是支撑起这架马车的两个轮子。
西电网院《交流调速技术》模拟试题2B卷
西电网院《交流调速技术》模拟试题2B卷一、名词解释（共5题，共10分）1.变频器-----2.矢量控制系统---3.SPWM-----4.DTC_______5.IGBT_____二、选择题（共10题，每题2分，共20分）1.正弦波脉冲宽度调制英文缩写是().A:PWMB:PAMC:SPWMD:SPAM2.在U/f控制方式下，当输出频率比较低时，会出现输出转矩不足的情况，要求变频器具有（）功能。
A：频率偏置B：转差补偿C：转矩补偿D：段速控制3.在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（）。
A：SCRB：GTOC：MOSFETD：IGBT4.交流电机定、转子的极对数要求()。
A：不等；B：相等；C：不可确定D：可变。
5.以下()不是异步电动机的交流调速方法。
A.变极调速B.变频调速C.带换向器脉宽调速系统D.改变转差率调速6.下面四个电力电子器件中，属于全控型电力电子器件的是（）A．二极管B．晶闸管C．功率晶体管D．逆导晶闸管7.对电动机从基本频率向上的变频调速属于()调速.A:恒功率B:恒转矩C:恒磁通D:恒转差率8.普通三相异步电动机需要宽范围调速，较理想的方法是（)A．调压调速B．变频调速C．转子串电阻调速D．变极调速5.有源逆变指的是（）A.把交流电变为可调的直流电送到负载B.把交流电变为固定的直流电送到负载。
C.把直流电变为频率可调的交流电送到交流电网。
D.把直流电变为同频率的交流电送到交流电网10.在晶闸管触发电路中，改变()的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。
A.同步电压B.控制电压，C.脉冲变压器变比D.导通角三、填空题（共10空，每空2分，共20分）1.无整流子电动机的调速原理中，开环同步电动机变频调速易发生，改进为方案。
2.交流电机调速技术发展迅速，继技术后，又出现了，解耦控制等方法。
3.对于异步电机的变压变频调速，必须具备能够同时控制电压和的交流电源，而电网提供的是恒压恒频的电源，因此应该配置，又称VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）装置。
交-交变频器和交直交变频器的工作原理_理论说明
交-交变频器和交直交变频器的工作原理理论说明1. 引言1.1 概述交流变频器和交直交变频器作为电力调节装置在现代工业领域具有广泛的应用。
它们通过控制电压和频率来实现对电动机转速的调节，从而满足不同工况下的需求。
本文将深入探讨这两种变频器的工作原理及其理论说明。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行阐述。
第一部分为引言，介绍文章的背景和目标；第二部分将详细阐述交流变频器的工作原理，包括基本原理、输入输出特性以及控制策略；第三部分将重点讲解交直交变频器的工作原理，包括脉宽调制技术、桥式整流器以及逆变器设计；第四部分将通过建立数学模型并进行系统特性分析，展示这些变频器工作原理的模拟与分析过程；最后一部分是结论，总结文章要点并展望这些变频器在未来的研究意义与发展前景。
1.3 目的本文旨在全面了解和揭示交流变频器和交直交变频器的工作原理，并通过数学模型建立与系统特性分析来更好地理解其原理与工作机制。
通过本文的阅读，读者将能够深入了解交流变频器和交直交变频器在工业领域中的应用以及其对电动机的调节控制效果，为相关技术的研究和实践提供有益参考。
这样会清晰重点说明引言部分的内容。
2. 交流变频器的工作原理:2.1 基本原理：交流变频器是一种电力调节设备，用于将固定频率和振幅的交流电转换为可调节频率和振幅的交流电。
其基本原理是通过控制电压和频率来实现对电机转速的调节。
在交流变频器中，主要由三个部分组成：整流器、逆变器和中间直流环节。
整流器将交流电源转换为直流，并通过逆变器将直流电源再次转换为可调节的交流电源。
2.2 输入输出特性：交流变频器通常具有宽输入电压范围和高输出功率因数。
可以接受不同工作条件下的输入，如不同的供应电压、负载波动等，并产生稳定且可调节的输出。
其中，输入特性包括输入相位角、输入功率因数等；输出特性包括额定输出功率、容量因数、效率等。
这些特性决定了交流变频器在工业应用中的适用性以及对于不同负载情况下的响应能力。
交流感应电机控制策略
交流感应电机控制策略
交流感应电机的控制策略可以分为以下几种：
1. 矢量控制（也称为矢量控制或矢量变频器控制）：通过测量电机电流和转子位置来控制电机的转矩和速度。
该控制策略可以实现电机的良好动态性能和高效率，适用于高性能应用。
2. 直接转矩控制（DTC）：通过测量电机电流和电压来直接控制电机的转矩和速度，不需要使用速度传感器。
DTC可以实现快速和准确的转矩响应，适用于需要快速变换负载的应用。
3. 基于空间矢量调制（SVM）的控制：将电机的电流向两个正交坐标轴进行变换，实现电流和转矩的独立控制。
SVM控制可以有效降低电机的谐波和噪音，提高电机的效率。
4. 感应电机励磁控制：通过调整电机的定子电压和频率来控制电机的励磁，实现电机的转矩和速度控制。
这种控制策略可以改变电机的励磁特性，适用于需要改变电机运行特性的应用。
以上是常见的交流感应电机控制策略，根据具体应用和要求可以选择合适的控制策略。
变频器矢量控制原理、应用及要求
变频器矢量控制原理、应用及要求早在上世纪七十年代就有工程师提出了矢量控制理论，解决了交流电机转矩控制的问题。
但对于变频器矢量控制原理是什么，很多人就不知道了，下面环球自动化网小编就为大家带来变频器矢量控制原理及应用详细分析。
变频器矢量控制原理：矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
矢量控制变频调速的具体步骤：1)将交流电机等效为直流电机：将交流电机的三相定子电流ia、ib、ic通过三相-二相变换转换为静止坐标系下的交流电流ia1、ib1;2)对速度、磁场两个分量进行独立控制：将静止坐标系下的交流电流ia1、ib1通过磁场定向旋转变换转换为旋转坐标系下的直流电流im1、it1，其中，im1即等效为直流电动机的励磁电流，it1即等效为与转矩成正比的电枢电流;3)对直流电机进行变频调速控制：根据直流电动机的控制方法求得直流电动机的控制量;4)坐标反变换还原为对交流电机的控制：根据上述一二步骤的坐标变换进行相应的坐标反变换，将直流电流转换为交流电流，再转换为三相定子电流以完成对交流电动机的矢量控制。
变频器矢量控制实现：矢量控制基本理念旋转地只留绕组磁场无论是在绕组的结构上，还是在控制的方式上，都和直流电动机最相似。
设想，有两个相互垂直的支流绕组同处于一个旋转体中，通入的是直流电流，它们都由变频器给定信号分解而来的。
经过直交变换将两个直流信号变为两相交流信号;在经二相、三相变换得到三相交流控制信号;结论只要控制直流信号中的任意一个，就可以控制三相交流控制信号，也就控制了交流变频器的交流输出。
交流调速矢量控制策略
(1) (2) 异步电动机在MT同步旋转坐标系上的电压方程为：Fra bibliotek(3)
式(3)是由转子磁链轴线定向的旋转坐标系下的电压方程，称为
磁场定向方程式，约束条件为
。根据上述电压方程能够建立
矢量控制系统所依据的控制方程。
2.2 转矩方程
三相异步电机在旋转坐标系下的转矩方程为：
(4)
式(4)能够看出，在旋转坐标系下，假若按照异步电机转子磁链 定向，就会有异步电机电磁转矩数学模型就和直流电机电磁转矩数 学模型相同。 2.3 按转子磁链（磁通）定向的控制方程
在动态模型分析过程中，对同步旋转坐标进行变换时，只对 d、q轴的相互垂直关系和定子频率同步的旋转速度进行规定，并 没有对两轴和电机旋转磁场的相对位置进行规定。假若使d轴和转 子总磁链矢量 方向一致，记作M轴，这时q轴相当于是逆时针转 90°，即垂直于矢量 ，记作T轴，由此得到的两相同步旋转坐标 系就记作M、T坐标系，也称之为按转子磁链定向的旋转坐标系。
交直交电力机车矢量控制系统的研究
交直交电力机车矢量控制系统的研究李 威 车向中 郝荣泰(北方交通大学机械与电气工程学院,北京100044)摘 要 分析了交流传动电力机车矢量控制系统的特点,在比较两种不同的控制方案的基础上,给出了一种适合于电力机车传动的矢量控制系统,并对其进行了计算机仿真,仿真结果验证了该方案的可行性.关键词 矢量控制 交流传动 交直交电力机车分类号 U264.223 T M 343.3Research on Field Oriented Control System of AC DriveElectric LocomotiveLi Wei Che Xiangzhong Hao Rong tai(College of M echanical and Electrical Engineering,Northern Jiaotong U niversity,Beijing 100044)Abstract The features of vector control system of AC -DC -AC electric locomotive are analyzed.A suitable control scheme for electric locomotive is proposed after comparing w ith the different vector control methods.The feasibility of above referred scheme is verified by computer simulation results.Key words vector control AC drive AC -DC -AC electric locomotive针对直流电机结构复杂、单位功率指标差、不易维护等缺点,发达国家在80年代已生产出基于转差控制的交流传动电力机车 但由于转差控制基于电机稳态模型,达不到高性能控制指标,目前已将重点放在研究基于交流电机瞬态模型的矢量控制系统上,以提高机车控制性能[1,2].90年代,我国铁路工作者自行研制的基于转差控制的AC4000型交流传动电力机车,标志我国铁路进入了交流传动阶段,研制高性能的电机控制系统已成为当务之急.国内虽然有不少单位进行了矢量控制方面的研究,但针对电力机车这种大功率应用场合的论文却罕见发表,作者给出一种适用于电力机车的控制方案,并进行了计算机仿真,验证了该方案的可行性.1 矢量控制基本原理矢量控制是由德国学者K.Hass 和F.Blaschke 建立起来的,其基本思想是对交流电机象直流电机一样进行控制.他励直流电机的激磁电流和电枢电流是独立控制的,使用简单方便,本文收到日期1999-03-05 李威男1972年生博士生 email bfxb@1999年12月第23卷第6期 北 方 交 通 大 学 学 报JOU RN AL O F N ORT HERN JIAOT O NG U N IV ERSI T Y Dec.1999 Vo l.23N o.6如果对交流电机的控制也实现激磁电流和转矩电流分别控制,那么交流电机也能达到直流电机一样的性能.而交流电机可控制的电流只有一个定子电流,这就需要将定子电流分解为两个分量:定向于以同步转速旋转的磁链轴(直轴)上的激磁分量i sx 和定向于与磁链轴正交的轴(交轴)上的转矩分量i sy .矢量控制系统又称为磁场定向控制系统,为了将定子电流正确分解,需要依据交流电机动态模型建立磁链模型,求得空间磁链的位置和幅值.按照所定向空间旋转磁场的不同,矢量控制系统按磁场定向的方式不同,可分为:定子磁场定向、转子磁场定向以及气隙磁场定向矢量控制系统.三者中由于转子磁场定向控制的磁链模型比较简单,所以被广泛采用[3].转子磁场定向矢量控制系统中电机的电磁转矩为t e =32p L m L r | r |i sy (1)式中 p 为电机极对数;L m 为激磁电感;L r 为转子电感, r 为转子磁链空间矢量.由式(1)可以看出,采用矢量控制的交流电机的转矩表达式与直流电机极为相似,通过分别控制| r |和i sy ,对励磁和转矩电流进行调节,使交流电机具有可与直流电机相媲美的性能.2 系统方案及仿真2.1 系统方案以电压型逆变器为主电路的矢量控制系统有两种控制方案:电流控制型和电压解耦型.电流控制型系统结构简单,矢量控制单元和脉宽调制(PWM)生成单元不可分割,当逆变器开关频率高时可达到较高的动态性能,目前国内研究的矢量控制系统多为小功率系统,逆变器开关频率较高,采用该方案是合适的.但当逆变器开关频率<1000Hz 时,电机定子电流会有较大幅值的低次谐波,产生较大脉动转矩,影响系统稳定性[4].我国交流传动电力机车的主电路采用电压型逆变器,开关元件为门极可关断晶闸管(GTO),开关频率较低,只有350H z 左右,因此,电流控制方案是不可行的.电压解耦型控制方案是利用电机定子电压状态方程,产生电机控制所需要的定子电压信号,该信号和定子频率信号被送到PWM 生成单元,产生PWM 信号给逆变器.采用该方案PWM 生成单元和矢量控制单元可分开设计,当主电路工作在较低开关频率下时,可用优化PWM 生成方法,来抑制定子电流中低次谐波含量,保证输出转矩平稳,所以,对于交流传动电力机车应采用电压解耦型矢量控制方案,本文采用的控制系统框图如图1所示.该控制系统是一个闭环调速系统,包括转速闭环、磁链闭环和电流闭环.在转速闭环中,速度给定信号 *r 与实测转速信号 r 进行比较,其误差值送入比例积分(PI)调节器,产生转矩给定信号t *e ,再利用式(1)求出定子电流转矩分量给定值i *sy .磁链闭环中的转子磁链幅值给定信号| *r |由电机实际转速 r 决定,当 r 低于电机额定转速时,| *r |为一定值,当 r 高于电机额定转速时,| *r |与 r 成反比关系.由磁链模型算出的转子磁链幅值反馈信号| r |与磁链给定值相比较,误差信号送入磁链调节器,生成定子电流激磁分量给定值i *sx .系统中的磁链模型采用-i n 模型,该模型以电机的两相定子电流和转速作为输入信号,具有形式简单、物理意义明确、计算量小等优点,是目前实际系统中使用最广泛的一种方法.图1中电机定子相电流i a 和i b 经过坐标变换单元,生成定子d-q 轴系的交、直轴电流i q 和i d ,再51第6期 李威等:交直交电力机车矢量控制系统的研究图1 电压解耦型矢量控制系统框图经坐标旋转单元求出定子电流空间矢量在转子磁场旋转坐标轴系x、y轴上的分量i sx和i sy,利用如下公式求得转子磁链的幅值| r|和空间角度 mr.T rd| i mr|d t+| i mr|=i sx,| r|=L m| i mr|,sl=i SYT r| i mr|,mr= ( r+ sl)dt式中 T r为转子时间常数; i mr为产生转子磁场的激磁电流; sl为电机转差角频率; mr为转子磁链矢量 r在定子d-q轴系上的空间角度.定子电压解耦单元是电压解耦型矢量控制系统的核心,需要用到电机定子电压方程.在转子磁场定向中,电机定子电压方程表示为u smr=L s d i sm rd t +(R s+j s L s ) i smr+(L s-L s )(j s| i mr|+d| i mr|d t,式中: u smr为转子磁场坐标轴系中的定子电压空间矢量, i smr为转子磁场坐标轴系中的定子电流空间矢量,L s为定子电感,L s 为L s-L2m/L r,R s为定子电阻.将定子电压空间矢量分解为直轴分量u sx和交轴分量u syu sx=L s d i sxd t+R s i sx- s L s i sy+(L s-L s )d| i mr|d t(2)u sy=L s d i syd t+R s i sy- s L s i sx+(L s-L s ) s| i mr(3)由式(2)和式(3)中可以看出,定子电压交轴分量中耦合有定子电流的直轴分量;而定子电压直轴分量中耦合有定子电流的交轴分量,解耦单元就是要消除耦合影响.图1中u dx=- s L s i sy+(L s-L s )d| i mr|d t,u dy= s L s i sx+(L s-L s ) s| i mr.送给电机的电压:u sx=^u sx+u dx,u sy=^u sy+u dy.这样电流调节器出来的电压^u sx可直接控制定子电流激磁分量,^u sy可直接控制定子电流转矩分量,使矢量控制系统的结构类似于直流双闭环调速系统,达到较高的调速性能.由电压解耦单元和电流闭环合成的电压信号u sx、u sy和逆变器中间直流电压u d被送至坐标变换单元,经运算得到定子电压的调制深度信号m D和定子电压空间矢量在定子d-q轴系上的空间角度给定值 *us, *us再与 s、 mr以及由PWM生成单元返回的定子电压实际角度 us 一起经相角闭环单元作用,产生送给PWM生成单元的频率信号f s,PWM生成单元利用f s和m D产生送给逆变器的三相脉冲信号,对电机实现转子磁场定向的矢量控制.2.2 系统仿真图1所示矢量控制系统的仿真是用美国Analog y公司的专业仿真软件包Saber实现的,该52北 方 交 通 大 学 学 报 第23卷软件功能强大,仿真结果真实可信,在发达国家被广泛采用 法国铁路的GEC ALSTH OM 公司便将该软件应用于电力机车设计上.仿真所用电机为三相鼠笼感应电机,电机参数:额定电压U n 为1870V ;额定电流I n 为120A ;额定频率f n 为106Hz ;极对数p 为2;额定转速n n 为3125r/m in ;定子电阻R s 为0 1492 ;转子电阻R r 为0.1897 ;定子漏感L sl 为1.79mH ;转子漏感L rl 为2.02mH;激图2 电机转速波形磁电感L m 为33.48mH .PWM 单元用MAST 语言编写,从低频到高频依次为异步调制方式、同步调制方式、谐波优化调制方式和方波方式.逆变器的开关频率<300Hz,谐波优化调制方式使逆变器在较低开关频率下仍能保证电机转矩的平稳,避免大的转矩脉动.图2、图3和图4分别为给定转速为2800r/min 、负载转矩为400N m 时的转速阶跃响应、定子电流和定子电流转矩分量波形.图3 定子电流波形图4 定子电流转矩分量波形3 结论针对交直交电力机车的特点,在比较不同矢量控制方案的基础上提出了一种适合于电力机车这种大功率场合的矢量控制系统,对各部分进行了设计,并用Saber 对系统进行了计算机仿真.仿真结果表明: 本文所采用的矢量控制系统动态性能好,转矩响应速度快; 在低的逆变器开关频率下仍能保证电机转矩中较小的谐波含量,适用于电力机车牵引等大功率场合.参考文献1 Colignon Ph ,Cavenai le F.The Brussel s Tramway 2000with Asynchronous T raction.EPE,1993,93:299~3022 Bauer F,Heining H D.Quick Response Space Vector Control for A High Pow er Three -Leve-l Inverter Drive System.EPE,1989,89:417~4213 冯晓刚,陈伯时,夏承光.感应电动机转子磁链的间接观测方法.电工技术学报,1997,(1):15~184 Vas P.Vector Control of AC M achines.Oxford:Clarendon Press,1990.53第6期 李威等:交直交电力机车矢量控制系统的研究。
交流调速矢量控制策略
交流调速矢量控制策略摘要：本文首先介绍了交流调速传动的国内外现状，再以励磁同步电动机为例分析其按磁通定向的矢量控制原理，最后按电压模型构建MATLAB仿真模型，仿真结果证明该矢量控制原理可有效控制励磁同步电动机，达到高效调节的目的。
关键词：交流调速；励磁同步电动机；矢量控制；MATLAB仿真中图分类号：TB 文献标识码：AThe Vector Control Strategy of AC Adjustable SpeedGao Feng（HuaiAn College of Informaitong Technology JiangSu HuaiAn 223003）Abstract: This paper introduces the domestic and overseas actual state of AC adjustable speed drive firstly, then takes SM as an example and analyzes the vector control principle, establishes the MATLAB simulation model at last. The simulation result testifies that the principle can control the SM availably and achieves the purpose to adjust the SM highly effectively.Key words: adjustable speed; excited synchronous motor; vector control; MATLAB simulation1交流调速控制国内外现状经过大约30年的时间，随着关键技术的发展，如功率半导体器件（包括半控型和全控型）制造技术、电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。
交流电机变频调速控制系统流行的矢量控制
交流电机变频调速控制系统流行的矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）探讨发布日期：2009-7-2 15:15:36 (阅256次)关键词: 变频调速转矩响应直接转矩控制摘要：本文对目前交流电机变频调速控制系统流行的矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）的发展历史与现状，并对两者转矩响应，稳态特性，及无速度传感器控制进行了比较与探讨。
关键词：矢量控制，直接转矩控制，转矩响应，稳态特性，无速度传感器控制1．前言转载于自1971年德国西门子公司F.Blaschke发明了基于交流电机坐标交换的交流电机矢量控制（以下简称VC）原理以来，交流电机矢量控制得到了广泛地应用。
经过30年的产品开发和工程实践，矢量控制原理日趋完善，大大小小的交流电机变频调速控制系统大多采用矢量控制，使交流电机调速达到并超过传统的直流电机调速性能。
1985年德国鲁尔大学M.Depenbrock教授提出了不同于坐标变换矢量控制的另外一种交流电机调速控制原理——直接转矩控制（以下简称DTC），鲁尔大学的教授曾多次在国际学术会议并到中国来介绍DTC 技术，引起了学术界极大的兴趣和关注。
DTC原理具有不同于VC的鲜明特点：·不需要旋转坐标变换，有静止坐标系上控制转矩和磁链·采用砰-砰控制·DTC与脉宽调制PWM技术并用·转矩响应快·应用于GTO电压型变频器的机车牵引传动DTC的出现引起交流电机控制理论的研究热潮，国内不少高校对DTC技术及系统进行深入研究，不少文章提出一些有益的改进方法，对DTC理论与实践作出贡献。
但应该指出，DTC引入中国的初期，人们的视角多集中在DTC的不用旋转变换和砰-砰控制上。
随着计算机技术的飞速发展，VC的旋转坐标变换的技术实现已不成为问题，而由于DTC技术应用实例局限于GTO电压型变频器的机车牵引传动，使得国内学术界和变频器制造商没有条件对实用的DTC技术以及DTC变频器的静态和动态特性进行深入研究。
矢量控制技术在电气工程中的电机电流谐波滤波
矢量控制技术在电气工程中的电机电流谐波滤波电机在电气工程中起着至关重要的作用，然而，电机运行过程中产生的电流谐波却会对电网和其他设备造成干扰和损害。
因此，研究和应用矢量控制技术进行电机电流谐波滤波成为了电气工程领域中的热点问题。
本文将介绍矢量控制技术的基本原理、电机电流谐波产生原因以及在电气工程中应用的一些具体案例。
一、矢量控制技术的基本原理矢量控制是一种将旋转坐标系与电机转子坐标系进行变换的控制方法，通过对电机的电流和磁场进行独立控制，实现对电机的高效运行和精确控制。
矢量控制技术基于电动机空间矢量变换的理论，能够实现对电机的电流和磁场的分别控制，有效提高电机运行效率和控制精度。
二、电机电流谐波的产生原因在电机运行过程中，电流谐波的产生主要源于电机的非线性特性和电源的畸变。
非线性负载（例如整流器、变频器等）会导致电流中包含各种谐波成分，而电源的畸变则来自于电网中存在的谐波电压。
这些谐波成分会对电网和其他设备产生不良影响，甚至导致设备损坏。
因此，电机电流谐波滤波成为了电气工程中不可或缺的一部分。
三、矢量控制技术在电气工程中的应用案例1. 电力系统中的电机电流谐波滤波电力系统中的电机电流谐波滤波是一个十分关键的问题。
传统的谐波滤波技术往往无法很好地抑制电机电流谐波，而矢量控制技术能够通过对电机电流进行精确控制，实现电机电流谐波的有效滤波。
许多电气工程中的电机系统采用了矢量控制技术，成功地解决了电机电流谐波滤波的问题。
2. 工业应用中的电机电流谐波滤波在工业应用中，电机电流谐波滤波同样是一个重要的问题。
例如，钢铁、石化等行业中的电机系统经常受到电流谐波的干扰，而这些行业对电机控制的要求也非常高。
通过应用矢量控制技术，可以实现对电机电流谐波的有效滤波，提高电机运行效率和控制精度，保证工业生产的正常进行。
3. 新能源行业中的电机电流谐波滤波随着新能源行业的快速发展，对电机电流谐波滤波的需求也日益增加。
例如，风电场中的大型风力发电机经常遭受电流谐波的干扰，影响发电效率和电网的稳定性。
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工程科技与产业发展科技经济导刊 2016.34期
交-交变频器矢量控制系统谐波控制策略
刘国榜
（宝钢梅山矿业分公司 江苏 南京 210041）
0引言
交-交变频器供电系统是一个十分复杂的非线性系统。
非线性特性使得交-交变频器的输出电压和输入电流中出现大量的特征畸变谐波[1]。
(1) 来自外部电网的谐波干扰
梅山矿业主井电网中的谐波干扰主要因为电网中存在变压器、变频器、电机等非线性负载。
(2) 变频器自身对外部的谐波干扰
变频器的整流桥对电网来说是非线性负载[2]，它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰 。
1谐波对2#主井变频器周围电气设备的影响
变频器产生的高次谐波电流按着各自的阻抗分配到电源系统和并联负载．下面叙述高次谐波电流对各电器设备的影响 。
(1) 电力电容器：电容器阻抗随频率的增加而减少，导致过热、增加介电质的应力 。
(2) 变压器：电流谐波将增加变压器铜损，综合效果是使变压器温度上升，影响其绝缘能力。
(3) 同步电动机：谐波会引起电动机附加发热，电动机往往要降额使用。
2梅山主井交交变频系统谐波抑制对策
对小容量的通用变频器，高次谐波很少成为问题，我公司2#主井系统在抑制谐波方面主要采用以下方法。
2.1选择合理的变频器结构
(1)在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器。
(2) 采用多相脉冲整流。
(3) 逆变环节采用高开关频率高的电力电子器件IGBT。
(4) 在逆变环节采用多重化技术，提高脉波数。
2.2增加电抗器
(1) 输入电抗器。
在电源与变频器输入侧之间串联
交流电抗器（图1）减少电源浪涌对变频器的冲击，改
善三相电源的不平衡性 。
图1 交流电抗器
(2) 输出电抗器（图2）。
由于电机与变频器之间的电缆存在分布电容，变频器经逆变输出后调制方波，可
以通过在变频器和电机间连接输出电抗器来进行限制。
图2 输出电抗器
2.3采取滤波电路（图3所示）
(1) 线路滤波器串联在变频器输入侧，通过增大电路的阻抗减小频率较高的谐波电流。
(2) 辐射滤波器在电源与变频器输入侧，可以吸收频率较高具有辐射能量的谐波成分。
(3) 输出滤波器串联在变频器输出侧，可
以减小输出电流中的高次谐波成分。
图3 LC 滤波器
2.4改变变频器输入侧变压器次级的抽头
谐波在交-交变频系统中容易产生谐振，而变频器输入侧变压器的次级线圈则是电感，这就构成了LC 电路（图4），当发生谐振时，谐振将放大谐波电流。
谐波也造成变压器铁芯中的磁通量减少，造成变压器工作温度上升。
改变变频器输入侧变压器次级的抽头，改变电感的值，使构成的LC 电路不形成谐振，从而有效的
抑制谐波冲击的发生。
图4 等效电路2.5增加压敏电阻和快熔由于外界的非线性负载存在谐波，变频器对外也产生谐波，两种谐波的高次部分叠加。
为了消除冲击电压和电流带来的危害，采用压敏电阻来释放过电压，采用快熔来防止过大电流对设备进行的破坏。
3系统保护的评估
梅山矿业公司主井所采用的保护措施经过运行的经验表明，在系统投入运行初期对谐波及系统的参数进行相应的测试与调整，并确定最优的参数及合适的保护措施。
现其谐波指标符合电网的要求，并确保系统的稳定、经济运行。
参考文献：
[1]杨万华,等. 使用变频器应注意的问题[J].机电一体化,2006(02).
[2]朱仁初, 万伯任.电力拖动控制系统设计手册[M].北京: 机械工业出版社, 1992, 122-134.
[3] G.Carrara.A New Multilevel PWM Method: A Theoretical Analysis[J]. IEEE Trans, 1999, 7(1): 87-96.
摘 要：随着变频器使用范围的逐步加大，怎样处理好变频器系统的谐波干扰成了变频器进一步推广应用，梅山铁矿2号主井提升机采用矢量控制系统，本文注重交-交变频系统的控制策略以及改进方案。
关键词：交-交变频；矢量控制；谐波控制；提升机
中图分类号：TN 文献标识码：A 文章编号：2096-1995(2016)34-0100-01。