《用于单相异步电动机变频器的研究》.pdf

第31卷 第1期　　　　 西　安　交　通　大　学　学　报 　V o l. 31　№1 　1997年1月 JOU RNAL O F X I’AN J IAO TON G U N IV ER S IT Y 　　Jan. 1997 用于单相异步电动机变频器的研究 张锡赓　林建伟 (西安交通大学, 710049, 西安) 摘要　从理论上论述了单相电容电动机变频调速的可行性, 在对称运转的条件下导 出了单相电容电动机的电压频率关系式, 并给出了相应的电压型逆变器的原理图. 应 用矢量法分析了该变频器的输出波形, 并据此提出了一种新型的脉宽调制(PWM ) 波 产生方法. 实验结果表明: 在指定的频率范围内, 单相电机速度可调, 运行状态良好. 关键词　单相电容电机　变频器　脉宽调制 中国图书资料分类法分类号　TM 464 近年来许多专业厂家生产的和大量进 口的交流变频调速器, 多为拖动三相异步电动机的 三相变频器, 拖动单相电机的变频器极为少见. 单相电机在民用和工业上应用十分广泛, 如能 象三相电机一样采用变频器对单相电机进行变频调速, 必将极大地促进单相电机的应用和发 展, 使许多以前看来难以应用的场合变为现实. 正因如此, 我们研制了一种用于单相异步机的 变频器. 为此我们首先从理论上研究了单相电机变频调速的可行性, 并设计了以8098为核心的 控制系统, 采用大功率 GTR 为逆变桥的用于单相机的电压型逆变器. [ 1 ] 单相电容运转异步电动机 , 简称电容电机. 这种电机运转时, 副绕组也连于电网上同时 工作. 经适当设计, 可使电机对即定负载呈圆形旋转磁场运行, 两相便可以平均分担负载, 这样 效率高、噪声低、运行性能好. 单相电机中最基本的是两相绕组轴线呈90 °的L 型连线电容电 机, 这种电机应用最为广泛, 我们设计了驱动这种电机的变频器. 1　单相电容电机调速的机械特性 当单相电容电机中一集中绕组通上交流电压后, 在空间产生一脉振磁势, 经适当设计绕 组, 可以消去该磁势中的高次谐波, 仅余基波分量. 令 = 0 时电流刚好为最大值, 则这个余弦 t 分布的脉振磁势可写为 F = F m co s x co s t ( 1) 式中　F m 为基波磁势. 收到日期: 　张锡赓: 男, 1938年9月生, 电子与信息工程学院电子学教研室, 副教授. 第1期 张锡赓等: 用于单相异步电动机变频器的研究 21 该磁势可分为两幅值减半、方向相反的行波, 即 F m F m F = F m co s x co s t = co s (x - t) + co s (x + t) = F f + F b (2) 2 2 式中　F f 为正序旋转磁势; F b 为逆序旋转磁势, 可以认为它们分别由一正序电流和一逆序电 流产生. 电容电动机副相绕组的旋转磁势效应可以归算到主相上. 归算时, 除进行匝数折算外, 还 要把副相空间位置转变为电流时间相位差, 然后直接与主相电流相加即可. 对两相L 连接的 电容电机有　　　　　　　　　I= I + K I e- j90 ° (3) f m