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交变电流范文1
1.1知识要点
交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动而产生.
[WTBX]交变电流的变化规律：若线圈平面从中性面开始转动，则任意t时刻：e=Emsinωt、Φ=BScosωt、i=eR=Imsinωt、u=Umsinωt.
交变电流的图象：在直角坐标系中，横轴表示线圈转动经过的时间t（或表示线圈平面跟中性面的夹角ωt），纵轴表示感应电动势e（或感应电流i），则e=Emsinωt（或i=Imsinωt）的函数图象如图1所示.由图象可以读出：峰值、周期以及任意时刻电流或电动势的瞬时值；可判断出线圈转动的起始位置、特殊时刻线圈磁通量最大或最小及其变化率是否为零以及e、i方向改变的时刻等.
[TPh1.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图1[TS）]
1.2真题佐证
题1. （2012・安徽卷第23题）图2是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕O转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图3是线圈的俯视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动.（只考虑单匝线圈）
（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；
（2）线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图4所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；
（3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热.（其他电阻均不计）
[TPh2.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图2 图3 图4[TS）]
题2. （2012・江苏卷第13题）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图5所示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向.匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场.在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电阻为r，外接电阻为R.求：
[TPh3.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图5[TS）]
（1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
（2）线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；
（3）外接电阻上电流的有效值I.
点评： 以上两考题均以交变电流的产生为核心而延伸出对交变电流的函数表达式、最大值、有效值、安培力以及电功、电热的考查，而且题设背景熟悉，易于上手.多年来，交变电流的产生及规律出现在计算题中，实属罕见，重新得到宠爱，因此在复习中切不可对本知识轻描淡写、一带而过，应引起重视.在解决正弦交变电流产生过程的问题中，要做到“情、数、形”三者相统一.“情”就是物理情景，即线圈在磁场中转动的情形；“数”就是用数学表达式表示交变电流的产生过程；“形”就是用图象表示交变电流的产生过程.在这三者之中已知其一，便知其二.
2 正弦式交变电流的“四值”及其应用――重在基础
2.1知识要点
瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向.如瞬时电流的表达式为i=Imsinωt.
峰值：反映交变电流大小的变化范围，当线圈平面与磁感线平行时线圈电动势最大（此时的电流和电压也达到最大值）.
有效值：根据电流的热效应来规定的.若交变电流和直流电在相等的时间内分别通过某电阻产生的热量相等，则直流电的数值叫做交变电流的有效值.在正弦交变电流中，最大值与有效值之间的关系：E=Em2、U=Um2、I=Im2.
平均值：反映的是交变电流图象的波形与横轴（时间轴）所围的面积和时间的比值.如平均感应电动势E-=nΔΦΔt.该平均值主要用于求解一段时间内通过导体横截面积的电荷量，即q=nΔΦR.
2.2真题佐证
题3. （2012・广东卷第19题）某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有（ ）
A.最大值是50[]2V
B.频率是100Hz
C.有效值是25[]2V
D.周期是0.02s
题4. （2012・北京高考卷第15题）一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（ ）
A.5V [WB]B.5[]2V
C.10V[DW]D.10[]2V
点评： 通过以上两考题可以看出，重视基础知识的扎实有效复习至关重要.只要把交变电流的“四值”等基础知识的含义领悟透彻，应用娴熟，此类考题均能信手拈来，极易得分.一般而言，常从图象或瞬时值表达式入手，得出交流电的最大值、有效值，然后再按照电路知识解决相关问题.只不过部分电路和闭合电路的有关公式仍适用于正弦交流电路，应用时需分清电源（如发电机）和外电路、电动势和路端电压等.
3 理想变压器及其应用――备受青睐
3.1知识要点
变压器的工作原理：互感现象是变压器工作的基础.
理想变压器：忽略铁损、铜损和磁损的变压器，其输入功率等于输出功率，即P1=P2.
电压跟匝数的关系：各线圈上电压与匝数成正比关系，即U1n1=U2n2=U3n3=……
电流跟匝数的关系：原、副线圈电流和匝数成反比关系，即I1I2=n2n1.
3.2真题佐证
题5. （2012・山东卷第18题）如图6甲所示是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.V为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是（ ）
[TPh4.TIF，BP][TS（][JZ][HT5"H]图6[TS）]
A.电压表的示数等于5V
B.电压表的示数等于52V
C.实现点火的条件是n2n1>1000
D.实现点火的条件是n2n1
题6. （2012・福建卷第14题）如图7所示，理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1、U2表示；A1、A2是理想交流电流表，示数分别用I1、I2表示.下列说法正确的是（ ）
[TPh6.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图7[TS）]
A.I1`和I2表示电流的瞬间值
B.U1和U2表示电压的最大值
C.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D.滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小
点评： 除上面两题外，还有“2012年全国新课标卷第17题”，“2012年海南卷第4题”.以上各考题考查的核心是我们熟悉的理想变压器的工作原理，其中，题6是理想变压器的动态分析问题.从命题的数量上足见，对“理想变压器”知识的考查备受各地高考命题专家的青睐，应引起足够的重视.而解决理想变压器问题常见的思路有：①电压思路，即变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2；②功率思路，即理想变压器的输入、输出功率为P入=P出，即P1=P2；③电流思路，即由I=P/U知，对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1；④变压器动态问题制约思路为：
U1U1U2=n1n2决定[FY）]U2I2=U2R负载决定[FY）]
I2P1=P2（I1U1=I2U2）决定I1P1=I1U1决定P1
4 远距离高压输电――命题热点
4.1知识要点
输电线的功率损失：电流流过输电线而发热，从而损失电功率.若输送电功率为P，输电电压为U，输电线的总长度为L，横截面积为S，电阻率为ρ，则输电线上的功率损失可表示为
[HJ1.7mm]
P损=[JB（（]PU[JB））]2・ρLS
根据P损=I2R可知，减少输电线路上功率损失的方法主要有两种：（1）根据R=ρLS，减小输电线的电阻R，通常采用减小电阻率ρ；（2）根据I=PU，减小输电线电流I，通常采用提高输电电压U.
4.2真题佐证
题7. （2012・天津卷第4题）通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和P2P1分别为（ ）
A.PRkU，1n[DW]
B.PkU2R，1n
C.PRkU，1n2[DW]
D.[JB（（]PkU[JB））]2R，1n2
点评： 该考题是较为常规的远距离电能输送问题，涉及升压变压器和降压变压器及能损的有关计算，特别是对整个电能输送网络图要有比较清晰的理解和认识.解决电能输送问题要掌握好两个关系：①输电过程中电压关系，U出=U损+U用，其中U出是升压变压器的副线圈上的电压，U损是输电线上损失电压，U用是降压变压器原线圈电压；②功率关系，P出=P损+P用.
我们知道，高压交流输电与变压器密不可分，是中学物理中理论联系实际的典型案例.而今，倡导低碳生活、绿色能源、节能减排等已成为社会的热点话题，而电能的输送问题恰是节能减排的典型案例，因此，这些热点话题势必成为今后高考命题的新热点，应引起足够重视.
通过对2012年高考“交变电流”的命题特点透视，对今后有关交变电流知识的有效复习提三点建议：
1.坚定不移地抓常规题型的演练是高效复习的保证.从各地高考试卷来看，打破该章内容以选择题为主的统治地位，计算题也开始受宠加盟.但不管是何种题型，均本着最基本的物理模型、较低的起点和极易上手的特点来考查考生对知识的理解、运用等基本技能.为此，在总复习中，坚决唾弃毫无筛选的题海战术，让偏题、怪题、难题和我们说再见，把主要精力投放到基本题型的训练中来，掌握方法，培养技能，以不变应万变.
交变电流范文2
一、有效值与平均值
交流电有效值是利用电流的热效应定义的，即交变电流通过某一电阻时产生的热量与直流电通过同一电阻在相同时间内产生的热量相等，则直流电的数值就是该交变电流的有效值，有效值用来计算电功率、电热等，交变电流表读数和用电器标定值均为有效值.
平均值由=nΔΔt计算，而不是两时刻瞬时值的平均数， 在交流电的一个周期中，Δt不同，平均值也不同，平均值常用来计算交变电流在一段时间内通过导线截面的电荷量q=t=nΔR，（=R），R为该回路的总电阻.电器元件（电容）的击穿电压为交流的最大值，但保险丝的熔断电流为有效值.
图1例1如图1所示，匀强磁场的磁感应强度B =0.5 T，边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r =1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω=2π rad/s，外电路电阻R=4 Ω，求：
（1）转动过程中感应电动势的最大值；
（2）由图示位置转过60°角时的瞬时感应电动势；
（3）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；
（4）交变电压表的示数；
（5）线圈转动一周外力所做的功；
（6） 由图示位置转过90°角， 通过R的电荷量为多少？
解析： （1） 感应电动势的最大值Em=NBωS = 3.14 V.
（2） 转过60°时的瞬时感应电动势为e=Emcos60°=3.14×0.5 V = 1.57 V.
（3） 转过60°角过程中产生的平均感应电动势为=NΔΔt=NBSsin60°T/6=2.6 V.
（4） 电压表示数为外电路电压的有效值U=ER+r·R=Em/2R+r·R=1.78 V.
（5） 转动一周外力做功等于电流产生的热量 W=Q=E2R+r T=（Em/2）2R+rT=0.99 J.
（6） 交变电的周期T=2πω=1 s ， 14周期内通过电阻R的电荷量q=·T4=R+r·T4=nBSR+r=0.1 C.
点拨：求电功、电功率、焦耳热以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算.交流电压表、电流表所测的数值均是指有效值，一些交流电器铭牌上所标的额定电压（电流）值也是指有效值. 求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，即q=t，平均值的计算须用=nΔΔt和=R计算，切记≠E1+E22，平均值不等于有效值.
二、有效值与最大值
正弦交流电瞬时值随时间做周期性变化，表达式为e=Emcosωt， 其电动势最大值Em=NBSω.
图2 例2如图2表示一交流电随时间而变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为Im；电流的负值的强度为 -Im，则该交变电流的有效值为多少？
交变电流范文3
关键词：变频器；PWM；逆变
中图分类号：TH17 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2011）0014(C)-0132-02
一、励磁装置简介
交流励磁变速恒频发电机的励磁都是由变频电源提供的。伴随着电力电子技术的发展，变频装置的性能、容量也不断提高，为交流励磁发电机进一步发展提供了可能，目前的变频装置按能量的传递方式可分为交―直―交型变频器和交―交型变频器。
（一）交―直―交型变频器
交―直―交型变频器原理，是由整流器、中间环节和逆变三个部分组成。1、输出频率不受电网频率的影响，只取决于电力电子器件的切换频率，因此输出频率的调节范围广；2、可采用自关断器件，当采用晶闸管时，利用负载的反电动势换相，因此系统结构简单，控制方便，能适应恶劣环境运行。
（二）交―交型变频器
交―交变频器是指无直流中间环节，直接将较高固定频率（fi）的电压变换为频率（f0）较低，而且可变的输出电压的变换器。其特点为：1、能量直接变换，因此比一般的变频器具有更高的效率；2、由于其交流输出电压是直接由交流输入电压的某些部分包络所构成，因而其输出频率比输入频率低得多时，输出波形较好；3、变频器按电网电压过零自然换相，可采用普通晶闸管；4、因电路结构方式的特点，所用晶闸管元件数量较多；5、功率因数低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。
二、励磁装置的选择
分析交―交变频器与交―直―交变频器的优缺点，从而选择最优的励磁装置，交―交变频器与交―直―交变频器的优缺点如下：
（一）交―交变频器的优点
1、无中间直流环节，损耗小，效率高。2、开关器件采用晶闸管，以利于大功率应用，采用电源自然换相，不需强迫换流电路。3、可以实现能量反馈，使电机作四象限运行。4、输出低频时，谐波含量小，负载转矩脉动低。
因此适用于大功率、低速交流传动领域。
（二）交―交变频器的缺点
1、晶闸管元件数量多，成本高，控制复杂。2、最高输出频率受限制，f0/fi＜1/3。3、输入侧功率因数低，当输出电压较低时，功率因数更低
（三）交―直―交变频器的优点
1、控制电路简单可靠；2、无最大、最小速度限制，调速范围宽；3、发电机不承受高的dv/dt，电磁兼容性好；4、对电网波动不敏感
（四）交―直―交变频器的缺点
1、三级变换（整流、升压、逆变）使系统效率下降2%―3%；2、直流环节电容为高压、大容量，体积大、价格高；3、网侧电感容量较大。
在风力发电中发电机组为中小功率的占多数，而现在在中小功率的发电机组的励磁装置交―直―交变频器占优势，运用地已经很成熟，并且有以上的多种优点，所以这里选择交―直―交变频器为励磁装置。
三、SPWM变频调速技术工作原理
在交―直―交变频器交流调速系统中，为了简化主电路的功率环节，加快系统的动态相应，减少高次谐波电流，减少电机转矩脉动，人们把整流环节从可控环节改为不可控环节。为了实现电压频率协调控制，人们把研究重点放在逆变环节，并提出了许多新的设想。1964年，德国的A•Schonung等率先提出了脉宽调制变频的思想，他们把通讯系统中的调制技术推广应用于交流变频。用这种技术构成的PWM变频器基本上解决了常规六拍阶梯波变频器存在的问题，为近代交流调速系统开辟了新的发展领域。
在交―直―交变频装置中，整流器是不可控的，它的输出电压经电容滤波（附加小电感限流）后形成恒定幅值的直流电压，加在逆变器的输入端。控制逆变器中的功率开关器件通断，其输出端即获得一系列宽度不等的矩形脉冲波形，而决定开关器件动作顺序和时间分配规律的控制方法即称为脉宽调制方法。通过改变矩形脉冲的宽度可以控制逆变器输出交流基波电压的幅值，通过改变调制周期可以控制其输出频率，从而在逆变器上可同时进行输出电压幅值与频率的控制，满足变频调速对电压与频率协调控制的要求，这就是PWM逆变器的工作原理
脉冲波形的宽度可以通过一系列算法得到，作为控制逆变器中个开关器件通断的依据。人们引入通讯技术中的“调制”这一概念，以所期望的波形作为调制波，而受它调制的信号称为载波。SPWM变频系统的主电路，它的工作原理是：由单片机产生的三相SPWM控制脉冲，经驱动放大电路放大后，控制主开关T1―T6的通断，将整流滤波后的单相直流电压逆变为三相交流电压拖动异步电动机，改变调制信号的周期与幅值，也就改变了主开关的输出脉冲周期与占空比，从而实现电机的VVVF控制。
（一）PWM的控制方式
SPWM有两种控制方式，可以是单极式，也可以双极式。两种控制方式调制方法相同，输出基本电压的大小和频率也都是通过改变正弦参考信号的幅值和频率而改变的，只是功率开关器件通断的情况不一样。采用单极式控制时在正弦波的半个周期内每相只有一个开关器件开通或关断，双极式控制时逆变器同一桥臂上下两个开关器件交替通断，处于互补的工作方式。
（二）逆变器输出电压与脉宽的关系
在变频调速系统中，负载电机接受逆变器的输出电压而运转。对电机来说有用的只有基波电压，通过对SPWM输出波形的傅立叶分析可知，输出基波电压的幅值与各项脉宽有正比的关系，说明调节参考信号的幅值从而改变各个脉冲的宽度时，就实现了对逆变器输出电压基波幅值的平滑调节。
（三）脉宽调制的制约条件
将脉宽调制技术应用于交流调速系统要受到逆变器功率器件开关频率和调制度的制约。
逆变器各功率开关器件的开关损耗限制了脉宽调制逆变器的每秒脉冲数（即逆变器每个开关器件的每秒动作次数）。
同时，为保证主电路开关器件的安全工作，必须时所调制的脉冲波有个最小脉宽与最小间隙的限制，以保证脉冲宽度大于开关器件的导通时间与关断时间。定义调制度
（3―1）
（3―1）式中Urm和Ucm分别为正弦调制波参考信号与三角载波的峰值，M在0―1之间变化，并且总小于1。
四、逆变主电路拓扑结构选择
逆变主电路可以选择单相半桥或者单相全桥逆变电路。
单相半桥逆变电路，优点：电路简单，使用器件少。缺点：1、输出交流电压幅值为直流侧电压的一半，要求交流220V输出时，对前级发电机设计的耐压要求将比较高。2、直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡。
单相全桥逆变电路，共两对桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。两对桥臂交替导通1800。输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。考虑到前级发电机耐压设计和滤波电容的选择，这里采用三相全桥逆变电路，整个发电机系统主电路拓扑结构用三个单相逆变电路可以组合成―个三相逆变电路。但在三相逆变电路中，应用最广的还是三相桥式逆变电路，采用IGBT作为开关器件的电压型桥式逆变电路及波形，可以看成出3个半桥逆变电路组成。
和单相半桥、全桥逆变电路相同，电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式也是180°导电方式，即每个桥臂的导电角度为180°，同一相（即同一个半桥）上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120°。这样，在任―瞬间，将有3个桥臂同时导通。可能是上面一个臂下面两个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行的，因此也被称为纵向换流。
在这里选择三相桥式逆变电路，并用IGBT作为开关器件。
交变电流范文4
关键词：单片机；VVVF；变压变频；电梯调速
中图分类号：TU857 文献标识码：A 文章编号：
Design of AC VVVF Elevator Speed Governing System
Abstract: This paper mainly introduces the single chip microcomputer to control chip, using VVVF variable voltage and variable frequency control strategy of elevator speed control system hardware and software design.
Key words: single chip microcomputer; VVVF; Variable voltage and variable frequency; Elevator speed governing
1前言
随着现代建筑的蓬勃发展，日益增多的高层建筑已成为现代都市的重要标志。 作为高层建筑的垂直运载工具，电梯也倍受青睐。其需求量越来越大，性能越来越高。 而电梯性能的优劣，在很大程度上取决于电动机转速的调控。例如:：平稳启动、平稳加减速、平稳停车。 以满足人们快捷、舒适的需求；节能、环保以满足用电质量的要求。因此，电动机的调速拖动系统是电梯的核心部分。为此,，人们花费了大量精力，历经一个多世纪,，使电梯的调速性能不断提高完善。
2系统简介
自从19 世纪末, 美国奥梯斯公司制造出世界上第1 台电梯到20 世纪50 年代, 电梯几乎都是由直流电动机拖动的。其调速的平滑性好、范围广, 无噪音, 能满足人们快捷、舒适的要求。但直流电动机具有结构复杂、制造和维修困难、体积大、占地面积大等缺点。为此, 力图用运行可靠、结构简单、体积小、价格低、便于制造和维修的三相交流异步电动机, 来
代替直流电动机。而代替的关键就在于异步电动机的调速性能。
80年代以后随着微机的发展而开发出来的新的控制电动机定子供电电压与频率的调速方法一VVVF。VVVF有着调速范围宽、调速平滑性好等一系列优点，故而本设计采用了VVVF调速系统，以8051单片机为控制核心，随时从EPROM中读取速度给定值，使其给定满足理想的电梯速度曲线(抛物线一直线综合型)，并在单片机内实现电流和速度的PI调节，以达到电梯的“快、稳、准"的要求。
VVVF调速系统采用交一直一交的方式，整流部分采用不可控整流二极管整流，这样可以保证直流部分电压的基本恒定，而逆变部分采用IGBT，而用SPWM来控制IGBT的导通和关断。SPWM(正弦波脉宽调制)的方法同时改变电压的幅值和频率。
3VVVF闭环控制策略
VVVF，顾名思义，就是变压变频的意思，在电机学中，电动机定子绕组的感应电动势
（1）
若略去电动机定子绕组中的阻抗压降，则定子绕组进线端点近似等于
又知，在电机学中，交流电动机的转矩为
（2）
由（2）式知，当外加负载转矩不变时（人数一定时，电梯属于恒转矩负载），随着的增加而减少，或随着的减少而增加，将导致电动机转子电流有功分量的变化，使得电机的效率变低，同时电机的最大转矩也将变化，严重时会使电动机堵转，而长时间堵转会烧坏电动机，且随着的减少而增加时，也会导致磁路饱和，励磁电流增大，使电机铁耗和铜耗增大。
因此，想要通过调节来调速，需要保持恒定，由（1）式知需使保持恒定，调频的同时必须调压。
在电机中增加编码器测速装置，利用给定与反馈的差值通过PI调节得出转差频率，即使系统构成闭环，增加动静态性能。
4 硬件设计
本文介绍了基于单片机的电梯控制系统，硬件部分主要由单片机最小系统模块、电梯间电路模块、电梯内电路模块、楼层检测模块、电动机驱动模块、报警模块等7部分组成。该系统采用单片机（8051）作为控制核心，内外招使用按键按下与否而引起的电平的改变， 作为用户请求信息发送到单片机，单片机控制电动机转动，单片机根据楼层检测结果控制电机停在目标楼层。楼层检测使用光电传感器，电动机控制部分采用直流电动机及H桥式驱动。
电动机驱动变频变压控制电路主要包括：
整流电路：整流器有3块二极管模块(每个模块有2只二极管)组成不可控整流电路。为避免整流开始时产生的较大的冲击电流导致模块损坏，在整流器与逆变器之间并联一只大电容，并在整流器工作之前就对电容预先充电。
滤波电路：经过整流后的输出电压波形离所要求的平滑直流状态还差的远。因此还要有滤波的措施。滤波电路是要抑制所有的交流成分而只保留直流成分。由于需要供给较大的电流和输出较大的电压，所以采用无源元件组成滤波电路，常采用大电感和大电容进行滤波，本系统采用电压型(大电容)滤波方式。
泵升限制电路：泵升限制电路，也即回馈制动电路，直流电源采用二极管构成的整流装置，因其电流不可逆，在回馈制动阶段，电动机成发电机状态，通过续流二极管向滤波电容充电，造成瞬间电压升高，称作“泵升电压”。如果回馈能量过大，泵升电压过高，将危及功率开关及整流二极管，同时为了加快制动时间，采用了泵升电压限制电路，当滤波电容两端电压值大于一定值时，比较器的输出端由低电平变为高电平，以导通制动回路，回馈的能量消耗在制动电阻上。
逆变电路：逆变器是主回路中最重要的部分，其目的是把整流得到的直流电源逆变成电压、频率均可调的交流电压，以调节电动机转速。在本系统中采用IGBT作为功率管，根据电梯的性能以及整流侧输出电压电流大小通过SPWM算法来控制IGBT的导通与关断。如图1所示
反馈电路：速度编码器
电气保护电路：在电器控制中，必要的保护是必须的，这样电路必须满足对电动机的起动，停止能实现远程控制。当电动机正在运行时，突然停电后再来电时，电动机不允许自起动，且具有过载、短路等保护。
输入电抗器：其目的是与电源匹配、改善功率因素，降低高次谐波对其它设备的影响；
输出电抗器：降低电动机噪声；
熔丝：提供短路保护；
热继电器：提供过载保护；
制动抱闸：只有在供电的情况下电动机才旋转，同时突然断电时，立即制动电动机。
图1 三相逆变电路框图
图2三相桥式PWM逆变器的双极性SPWM波形
图2为三相PWM波形，其中
ura 、urb 、urc为A，B，C三相的正弦调制波， uc为双极性三角载波；
uAO’ 、uBO’ 、uCO’ 为A，B，C三相输出与电源中性点N’之间的相电压矩形波形；
uAB为输出线电压矩形波形，其脉冲幅值为+Ud和- Ud ；
uAN为三相输出与电机中点N之间的相电压。
5 软件设计
软件部分使用c语言，简单易懂，利用中断方式来检测用户请求的按键信息，根据电梯运行到相应楼层时，光电传感器产生电平变化，送到单片机计数来确定楼层数，并送到数码管进行显示。硬件设计简单可靠，结合软件，基本实现了电梯运行的模拟。
图3闭环VVVF模块框图
VVVF软件设计模块框图如图3所示，由给定转速与反馈转速差值送入PI调节器，得出转差频率，加上反馈频率即为输出频率，乘上压频比得到转差电压，经过补偿后与反馈频率得到的电压值相加即为输出电压，将与送入SPWM模块计算后发波控制逆变电路调节电机转速。
6 结语
电梯是都市生活中不可缺少的交通工具，而电梯性能的优劣在很大程度上取决
于其拖动系统的性能，随着微机和微电子的发展，电梯拖动系统进入了全微机化的时
代。本系统是基于单片机8051控制电梯VVVF调速系统，比同容量的直流电动机调速具有体积小、占空间少、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。融入先进的微机技术，采用SPWM算法，明显改善了电梯运行质量和性能：调频范围广、控制精度高、动态性能好、舒适、安静、快捷。并且改善了电动机供电电源的质量，减少了谐波, 提高了效率和功率因数, 节省了能源，具有很高的可靠性。
7参考文献
[1] 张汉杰, 等. 现代电梯控制技术[M].哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 1996. 1~ 4, 51~ 150.
[2] 刘险峰, 李炳章.交流变压变频调速电梯的技术特点分析[J]. 长春工程学院学报( 自然科学版)，2002.2:18～21.
[3] 方凯, 等. 现代交流调速系统在现代电梯中的应用[J].微特电机, 2000, 5: 25~ 27.
[4] 刘勇．电梯交流调速的类型和特点．科技情报开发与经济[J]，2003，13(6)：218—219．
[5] 姚融融，瞿丹晨，陈玮．电梯曳引电动机在wVF调速时的机械特性分析．物理测
交变电流范文5
关键词：特高压直流 直流偏磁 交流变压器 抑制措施
中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（a）-0134-03
近年来我国尤其是沿海经济发达地区用电需求增长很大，但是我国能源丰富地区大都在西部，这种能源和负荷分布不平衡的局面促使我国实行“西电东送”工程，因此，大力开发西南水电，采用特高压直流将电能输送到沿海经济发达地区势在必行[1，2]。随着世界上首个±800 kV特高压直流输电工程（云南楚雄至广东穗东）的正式投产，第二条云广线（糯扎渡至鹤山）于2012年4月15日也顺利开工，该工程是南方电网公司“西电东送”重点项目，起于云南糯扎渡换流站，止于广东江门换流站。糯扎渡至鹤山直流输电工程额定容量5000 MW，采用双12脉动阀组串联接线方式，送电距离约1451 km。受端江门换流站位于广东省江门鹤山龙口镇，与500 kV鹤山变电站合建，本期500 kV交流出线4回，分别以2回500 kV线路接入江门变和顺德变，预留交流主变及500 kV和220 kV出线。
但目前龙政、江城、葛南、穗东等高压直流输电系统的运行情况表明，高压直流输电系统的运行方式对交流电网和中性点直接接地变压器都有一定的影响，特高压直流输电工程尤为严重。多个特高压直流输电系统投运后，这些影响将进一步加大，因此结合江门电网的实际情况研究分析高压直流输电系统对中性点直接接地变压器的影响并采取相关抑制措施具有重要意义。
1 地中电流对交流系统变压器的影响
地中电流对交流系统变压器的影响主要体现在对交流电网中220 kV及其以上变电站的影响[3]。自2004年鹅城换流站投产后，三广直流双级功率不平衡或采取单极-大地回线方式运行时，会对接地极周边中性点接地的交流变压器产生不良的影响，特别对500 kV的变压器，主要表现在噪声增大，流过中性点的直流增大等。江门市有220 kV变电站共25座、500 kV变电站3座分别是五邑站，江门站和圭峰站。
1.1 直流偏磁产生的原因
特高压直流输电不同于常规的高压直流输电，其运行方式相当复杂，一个双极特高压直流输电系统的可能运行方式可达20多种[4]。当单极或双极不对称以大地为回路运行时，巨大的直流电流以大地构成回路如图1所示（例如在糯扎渡至鹤山直流输电工程中直流接地极的设计额定电流是3.125 kA），这个强大的直流电流会在接地极址土壤中形成恒定电流场E，必然对接地极本身及其对附近的交流系统产生影响。离接地极址越近，直流电场越大，反之越小。位于该电场中的两个变电站1和2，如果变压器中性点接地，则直流电场使得两个变电站的接地点G1和G2间形成直流电压。在该电压的作用下，两个变压器的中性线、交流三相线路l以及G1和G2间的大地（或海水）环路中形成直流电流Id`。该直流电流的大小取决于变电站和直流极址间的距离，变电站接地电阻，变压器及交流线路的直流电阻以及土壤电阻率等因素。
变压器每相绕组中不含直流分量时工作在磁环曲线的线性段，如图2中（a）的OA段，磁链ψ与励磁电流If成正比，励磁电流为正弦波，如图2中（b）所示。当直流电流较大时将引起变压器铁心单向磁饱和，使该方向的励磁电流进入磁化曲线的饱和区，此时励磁电流的正半周出现尖顶，而负半周继续保持为正弦波，励磁电流波形发生畸变，产生直流偏磁。
1.2 直流偏磁对变压器的危害
直流偏磁对变压器的影响表现在一下几个方面。
（1）变压器损耗增加，温升增大，引发局部过热。变压器绕组、铁心、邮箱和夹件等结构件的涡流损耗增加，引起变压器顶层油温升和绕组温升增加。当直流持续时间较长时，必然导致局部过热。研究表明：一台370 MVA、735 kV的单项自耦变压器中注入75 A的直流电流，持续1 h后，拉板上顶部与顶油温差可达到52 K。
（2）噪声增大。直流偏磁使变压器铁心磁通饱和，谐波分量增加，导致磁滞伸缩加剧，噪声增大[5]。对于单相变压器，当直流电流达到额定励磁电流时，噪音增大10 dB，若达到4倍的额定励磁电流，噪音增大20 dB；变压器直流偏磁会产生谐波，使变压器噪音频率发生变化，可能会因某一频率与变压器结构部件发生共振使噪音增大[6]。有记录证明直流偏磁可造成变压器噪声高达91.4 dB。
（3）振动加剧。直流偏磁使变压器励磁电流畸变，引起漏磁通增加，导致绕组电动力增加，在一定程度上使变压器振动加剧[5，7]。如江苏武南变电站，当变压器中性点直流电流为12.8 A时，邮箱壁振动高达194 mm。
1.3 直流偏磁对电网的危害
1.3.1 谐波源
变压器正常工作时，其励磁电流是对称的尖顶波，励磁电流中只含奇次谐波，感应电压是正弦波。直流偏磁作用时，单方向极度饱和的变压器励磁电流中出现了偶次谐波，感应电压含有谐波分量，变压器成了交流系统中的谐波源。
谐波的产生将对系统造成影响如下[8]。
（1）系统电压波形畸变。
（2）导致继电保护误动。
（3）导致滤波器过载。
（4）合空载长线时，产生持续过电压。
（5）单相重合闸过程中潜供电流增加。
（6）断路器恢复电压增高。
1.3.2 电网电压下降
直流偏磁引起变压器磁路饱和，励磁电流增加，变压器消耗无功增加，使系统无功补偿装置过载导致系统电压下降。
2 流过变压器绕组直流电流大小的相关问题
假设变电站1和2分别位于接地极地电流场，如图3所示以流经两台接地变压器绕组直流电流的大小决定于：（l）两台接地变压器所处位置的电位j1、j2；（2）两个变电站的接地电阻Rg1、Rg2；（3）两台接地变压器的每相绕组直流电阻Rt1、Rt2；（4）连接两台变压器每相线路的直流电阻R1。
由欧姆定律可知流过变压器每相绕组的直流电流可表示为：
（1）
在实际工程中，由于大地土壤电阻率分布并非各向均匀，使得计算各变电所电位变得很复杂；再加上电力系统接线是一个网络，不是单一支路，因而计算电流应使用网络的概念，需要收集大量的系统资料，如系统接线图、变电所变压器型式及相关参数、接地电阻、线路参数等。
假设电力系统由m个母线节点，n座厂站，k条点对点直流输电线路，l台接地变压器组成，假定无穷远处直流电位为零，则系统在k条直流线路同时单极大地运行时应满足以下矩阵方程式[9]：
= （2）
式（2）中，Gaa为交流电网的（m+n）×（m+n）阶直流电导矩阵；Gad为交流电网与直流网互电导组成的（m+n）×2k阶电导矩阵；Gdd为直流接地极特性组成的2k×2k阶电导矩阵；Ua为交流电网母线及交流接地极（m+n）维直流电压向量；Ud为直流接地极母线2k维直流电压向量；Id为直流单极大地回路运行时注入接地极的2k维大地电流向量。
给定G，I后，由式（2）通过矩阵运算可求得交流母线的直流电压
（3）
则变压器中性点的直流分量Il为：
（4）
式中，Gl为变压器绕组的电导；UW1为变压器母线直流电压；UN1为变压器中性点与接地极连接处的直流电压。
流过个变压器绕组的直流电流大小，不仅与接地极的距离相关，同时与极致土壤导电性能、电力系统网络接线及其参数（如变电站接地电阻、导线型号及长度、变压器容量及台数等）有关。在一个变电站里单台运行的变压器比多台投运的变压器更容易受到影响；靠近接地极变电站和与接地极成径向布置的变电站较其他方向布置的变电站容易流过更多的地电流。由于糯扎渡至鹤山800 kV特高压直流输电工程正在建设当中，我们对接地极极致的具体地理位置并不是非常明确。所以计算流过电力系统各变压器绕组的直流电流工作有待下一步进行。
3 抑制变压器中性点直流的措施
对于变压器的直流偏磁问题，国内外研究人员得出的直流限值不尽相同，但一般认为当每相的直流限值小于0.7%的每相交流额定有效值时，则直流偏磁的影响可以接受[10]。对此问题的研究应先计算出变压器允许通过的直流电流并和变压器实际通过的最大的直流电流进行比较，如限值小于实际通过的直流电流，应采取限流措施以减小直流偏磁的影响。具体解决方法如下。
（1）为避免直流电流对变压器的影响，建设接地极时与变电站保持合适距离，采用具有良好导电特性且耐受电腐蚀强的接地极材料并深层设计，这是根本解决方法。
（2）对于尚未订货的变压器，可以将计算及实测得到的流过变压器绕组的直流电流值及持续时间写进设备招标技术规范书，要求厂家满足技术要求；或者要求制造厂考虑直流偏磁所引起的问题，通过改进制造工艺来提高变压器抗直流偏磁的问题。
（3）对110 kV变压器，可以调整变电所接地位置，让受影响变电站不接地。
（4）对投运的变压器，可在受影响的变压器的中性点加装电阻或电容器隔直装置，减少或隔断直流。
（5）在实际工作中加强对主变中性点电流的监测，如果中性点直流分量已经达到危及变压器安全的程度，应该根据具体情况选择合适的抑制措施，确保发电厂主变压器的安全运行。
4 结语
随着“西电东送”工程规模的不断扩大，越来越多的高压直流输电工程将落户广东并投入运行，其高压直流输电在我国“西电东送”工程中扮演重要的角色，因此变压器受直流电影响的范围将越来越广泛，程度也越来越严重。为减少直流电流对交流变压器的影响，对于正在规划的江门换流站，我们首先要从直流接地极的选址、设计和选材方面入手；对于已投入运行的接地极，若要在该地区附近筹建交流变电站，应该从变电站的选址、变压器的设计方面入手。一方面变电站的选址要与三—广直流的接地极保持相当的距离；另一方面要求变压器制造厂家完善变压器的参数，使变压器满足直流偏磁方面的技术要求，将接地极对变压器的影响减至最少。
参考文献
[1] 苏宏田，齐旭，吴云.我国特高压直流输电市场需求研究[J].电网技术，2005，29（24）：1-4.
[2] 赵畹君.高压直流输电工程程技术[M].北京：中国电力出版社，2004.
[3] 续建国.直流输电与交流电网变压器偏磁问题研究[D].西南交通大学，2011.
[4] 韩民晓，文俊，许永海.高压直流输电原理与运行[M].北京：机械工业出版社，2009.
[5] 马志强.变压器直流偏磁的原理性仿真[J].广东电力，2004，17（2）：5-9.
[6] Chen Wenge，Kang Zhanying，Ding Bingjun.Preparation and Arc Breakdown Behavior of Nanocrystalline W-Cu Electrical Contact Materials[J].Journal of Material Science Technology，2005，21（6）：875-878.
[7] 蒯狄正，万达，邹云.直流偏磁对变压器的影响[J].中国电力，2004，37（8）：41-43.
[8] 邵家海，吴翎.超高压直流输电对运行变压器的影响及变压器直流抑制措施[J].东北电力技术.2005（10）：19-22.
交变电流范文6
【关键词】变电站；交直流；一体化；电源系统
中图分类号： TM411 文献标识码： A
智能变电站交直流一体化电源系统是一种新型的变电站电源系统，它将交流电源和直流电源等进行了系统的整合，得到了交直流一体化的电源系统，这将对智能变电站的正常运行起着非常重要的作用。该系统立足于传统变电站的电源系统之上，是传统变电站电源设计和管理模式的新发展，并且在结构上更加合理，技术上更加先进，运行维护上更加方便。近几年，随着数字化变电站的相继建设投产及全国智能变电站试点项目的建设，交直流一体化电源系统正在逐步替代传统变电站电源系统，这也说明变电站的电源管理水平将跃上一个新的台阶。
1、智能变电站交直流一体化电源系统的现状
随着常规变电站所使用的分散设计电源系统的淘汰，智能站交直流一体化电源系统逐渐兴盛起来，随着交直流一体化电源系统的诞生，这也给变电站的管理和使用带来了方便。目前，智能站交直流一体化电源系统的研究有：（1）智能站交流电源如何可靠稳定地实现自动切换的问题（2）高频开关电源、交直流变换电源模块的自主均流、稳流、稳压方面，以及整机效率、彻底消除电网的冲击、浪涌、抗干扰能力方面，还有开机软启动问题（3）电力专用的逆变电源产生的一些干扰会对负载设备有不良影响，如电源的直流输入、交流输入和输出被电气隔离、动态瞬变、陷落及杂讯干扰等。同时，对维修旁路控制逻辑，实现不间断电源在任意运行状态时闭合维修旁路开关而不影响连续供电的问题（4）交直流一体化的操作使用还不能完全满足无人化的运行要求，它的可靠性有待于提高，如设备的绝缘故障、机构失灵、拒动或误动、漏油、漏气等严重影响安全运行的问题。
2、智能变电站交直流一体化电源系统的特点
智能变电站交直流一体化电源系统，就是将传统变电站所使用的交流电源、直流电源、交流不间断电源（UPS）、通信电源、逆变电源（INV）、直流交换电源（DC/DC）等装置组成在一起，通过统一监视控制信息而共享直流电源的蓄电池组。该电源系统的优势和特点主要通过与传统变电站电源的特点相比较来表现，主要为以下几个方面：
（1）实现电源系统的一体化、智能化和网络化。与常规变电站相比，交直流电源一体化设计是智能变电站的一项重大突破，它的一体化设计不但外观上设计一致，而且在整个电源系统的设计安装上又进一步优化，如组屏数量的降低，这不仅使整个电源系统更加紧凑，节约了占地空间，而且整体外貌也更加美观，使得电源系统的流程也相应简单化，这便为后期的维护使用提供了很大的便利，而且这也压缩了工期以及供货时间。同时，电源系统的一体化也实现了在一个平台上对整个变电站电源的各种电源子系统进行监控和分析，解决了由不同供应商供应的各自单独的电源通信兼容的问题，提高了系统网络化、智能化的程度。该系统采用电子设备和信息相结合的方式分多个子系统构成，各系统间相互连接并受总监控系统的控制，从而实现各种智能电源系统内部网络化的自动化控制，这样对于各个子系统的运行状态和参数等就能快速的调整和控制，对于一些电源检测盲点也能及时检测和控制，避免事故的发生。
（2）安全性和经济性提高。与常规变电站相比，交直流一体化电源系统采用了全模块设计，使得其绝缘防护功能提高，因而，不用停电就可以对一般电力故障模块进行实时更换。同时，该系统没有外引二次接线和跨屏二次电缆，因而模块之间参数一样就能互换，且单个开关或模块可独立检修或更换。这使得设备的检修更加方便，从而使整个电源系统更加安全可靠，对于一次二次设备均采用成熟可靠技术，其本身没有任何技术风险，通过一体设计可以有效避免站用电源的安全隐患。此外，交直流一体化电源系统比起常规变电站更加经济合理。因为该系统的整体结构优化了作业流程和人力资源调配，这也减少了设备的重复配置，并降低了设备投资成本和运行维护成本。而对各电源子系统实现智能控制和高效管理，大大提高了工作效率，同时由于该系统集直流和交流于一体，减少了蓄电池的使用量并降低了对环境的污染，使得社会效益也有所提高，潜在的经济效益显著。
（3）电源管理水平提高。相比传统的变电站电源管理体系，智能变电站交直流一体化电源系统更能快捷、准确和及时地对站内电源的管理，可根据系统的各种设置数据进行报警处理、历史数据管理等；同时，能对这些处理的结果加以判断，根据不同的情况实行站用电和电池管理，输出控制等操作。此外，由统一厂家提供所有电源的设计、生产和安装等服务，也能很好地解决所有站用电源的问题，可以减少采购协调沟通成本，提供电力电源的整体管理水平。
3、智能变电站交直流一体化电源系统的可行性分析
（1）目前，随着智能变电站交直流一体化电源系统在全国范围内的成功运行，其展现的优势不言而喻，整个交直流电源系统的在直流和交流技术的切换与正常运作方面经验比较成熟，在实际应用中风险较小，具有可操作性和可行性。然而其直流核心充电模块的开关技术还有待于调整和完善，利用移相谐振软开关来提高电路的整体效率并在风冷的情形下自冷结合；同时，逆变电源的控制作用还应进一步加强，从而能够在正常工作下进行交流供电，在交流出现断流以后切换为直流逆变。
（2）交直流一体化电源系统的整体设计安全性更高。对于常规变电站，一般在出现故障时会导致整体装置的运行问题，甚至可能导致事故的发生，而该系统在这一问题上进行了很好的调整与改进，能够有效的避免事故的产生。该系统将常规变电站中的线路模式予以调整，将直流和交流完全分开的进行隔离和布控，减少由于电流冲撞而引起的多种事故发生。因而，交直流一体化电源系统这种完全采用直流控制电源装置的模式，使整个系统的安全系数大大增加。
（3）电源系统的控制管理更为科学，由于整个电源系统实现了在一个平台上对整个变电站电源的各种电源子系统进行监控和分析，而相关的监控设备和系统设置都采用双重化的模式予以配置，因而在故障出现时就能够有效的发现问题，并且在一部分装置出现故障时不影响整体装置的继续运行。
4、小结
智能变电站交直流一体化电源系统是将交流电源和直流电源等一些电源系统的进行整合，实现交直流电源一体化，这样不仅可以提高电源系统的安全性能和网络的智能化，还能很好地解决常规变电站电源中存在的一些问题，同时也提高了变电站的管理水平，灵活性和安全可靠性得到了很好的改善。因此，智能变电站交直流一体化电源系统的正确配置是对智能变电站安全稳定运行的重要条件和基础。
参考文献
[1]陈文升，钱唯克，楼晓东.智能变电站实现方式研究及展望[J].华东电力，2010（10）
[2]吴忆，连经斌，李晨.智能变电站的体系结构及原理研究[J].华中电力，2011（03）
[3]常光旗，杨毅.10kV智能变电站关键技术研究[J].湖南水利水电，2011（02）
[4]肖保军.浅探数字化变电站发展策略与改造模式[J].中州煤炭，2010（12）
[5]张义国.智能变电站的发展[J].中国电力教育，2010（33）
[6]李泽明.数字化变电站设备技术功能与应用[J].攀枝花学院学报，2011（03）
[7]刘阳，刘俊勇，张建明.传统变电站检修向数字化变电站状态检修转变[J].四川电力技术，2009（S1）