電力傳動系統中非線性機電耦合振蕩機理研究

【摘 要】為了能過更加有效地改善傳統的直流調速的相關技術，使電力傳動系統的運行效率得到改進，就要對電力傳動系統中出現的非線性的機電耦合振蕩問題進行探究，研究出機電耦合振蕩產生的原因，從傳動系統中的設備非線性和系統變流設施的非線性進行分析，從而得出電力傳動系統產生振蕩的原因，從而有效地避免電力傳動系統發生故障，讓電力傳動系統能夠高效地運行，滿足生產的需要。通過對電力傳統系統中非線性機電耦合振蕩的原因進行分析，發現造成電力傳統系統出現振蕩的原因是多方面的。

【關鍵詞】電力傳動系統；非線性；機電耦合；振蕩；機理研究

1.電力傳動系統的基本模式及特點分析

現在，電力傳統系統的運行模式主要有兩種，其是通過與電動機的連接而實現傳動的，與電動機的運行保持同一個頻率，這種傳動的方法可以防止電力傳動系統的故障，但是對電動機性能要求比較高，需要大功率的電動機才能實現電力傳動系統的運行，對電動機的轉速以及頻率都有較高的要求。還有一種傳動模式是在電動機與電力傳動系統之間安裝一個傳遞能量的機械，使二者可以借助齒輪等器械實現傳動，這種傳動方法又可以成為異軸傳動模式。在電力傳動系統運行的過程中，由于各類生產對電力傳動系統的要求不同，傳動系統中會形成非線性，會導致電力傳動系統發生振動現象。

2.變流裝置的主要特征分析

在電力傳動系統運行的過程中，主要是通過離散模式的變流裝置實現傳動的，變流裝置可以調節電力傳動系統，使電力傳動系統盡量不產生非線性的模式，在電力傳動系統的運行過程中確保直流電和交流電能夠實現轉化，變流裝置對直流電和交流電互相轉化是通過對直流電進行調節的方式實現的，在調節的過程中運用直流側電壓，對交流的電壓進行調節，其原理就相當于是按照一定的時間，開啟電源和關閉電源，按照一定的邏輯關系對交流電進行調節，通過運算，歸納出其函數關系，對變流器的參數進行分析的基礎上，實現對非線性特征的電力傳動系統的耦合振蕩現象產生的原因進行分析。

在歸納交流電轉化的函數公式時，可以運用方便地三角變化代替區域的方法，使原本復雜的變流器的波形可以簡單地呈現出來，按照晶閘管運行的方法，歸納出電力傳動系統將交流電轉化為直流電的關系，如下述公式所示：

S（t）=S·（S+S）=1，晶閘管導通；

0，晶閘管截止。

電力傳動系統中的交流電轉化為直流電，所采用的函數關系如下述公式：

S.=U（V-V）=

1，V

>V；

0，

V≤

V.

V指的是電力傳動系統的電壓，V指的是晶閘管的電壓，S指的是交流電轉化過程中的因變量。

在變流器運行的過程中，容易產生幾種脈沖的變化，如果將變流器運行過程中的重疊角忽略不計，而且交流電源是多相的，而且交流電源在運行的過程中具有對稱性，并且能夠將諧波電壓的影響忽略不計，那么，變流器的回路的電感就會非常強大，能夠直接忽略直流電流的影響。當變流器的運行處于常態的時候，觸發的脈沖也可以對稱運行，不同的晶閘管之間也是呈對稱分布的，在相對穩定的環境下，電力傳動系統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指的是電力傳動系統與電網連接的交流電流的數值，通過分析交流電與直流電之間的轉化關系，可以分析觸發角的線型條件，其應該滿足以下的關系：

α=α-Ka·V（t）=π-K·V（t）

當電力傳動系統的觸發脈沖受到外界的影響的時候，其頻率就會改變，從而導致其運行的速度忽快忽慢，在長期不穩定的運行速度下，其就會產生振動的現象，由于不同部件的開關變量進行描述的時候，晶閘管輸出的信號都會存在不穩定性，導致晶閘管也會出現不同頻率的振蕩，在考慮振蕩產生的原因的時候將晶閘管的直流諧波的影響忽略不計，直接計算晶閘管的直流電壓。

3.非線性耦合的振蕩特點探究

變流器的觸發脈沖能夠對電力傳動系統的信號起到一定的控制作用，但是，電力傳動系統的信號還是會受到外界的干擾，導致電壓不穩定，出現振蕩的現象，所以，經常出現交流電和直流電相互拖動的問題。在電力傳動系統中，在檢測電力系統裝置的過程中可以對振蕩現象進行檢測，對轉速進行反饋，但是，電力傳動系統會形成一個閉環的控制系統，對電力傳動系統產生很大的干擾，干擾通過對系統的控制后直接在變流器上發生作用，使變流器發生站當，產生非線性的耦合振蕩。

對電力傳動系統的非線性耦合振蕩現象進行檢測，可以通過閉環直流對系統的運行進行調速，然后設置仿真系統，繪制出系統運行的仿真曲線，通過觀察系統運行仿真曲線可以看出，在電機橫流加速的曲線中，會出現高頻率的振蕩現象，而且，隨著電力傳統系統的加速運行，在后期的振蕩頻率也會增加。在電力傳動系統中，其振蕩產生的原因主要是由于系統轉速的閉環，使系統運行的頻率不能控制，嚴重了會導致振蕩加劇。

4.結束語

在電力傳動系統中，經常會出現振蕩的問題，這類問題會導致生產不能進行，嚴重了會對人體的健康造成不利的影響，所以，要分析電力傳動系統產生振蕩的原因，將振蕩遏制。電力傳動系統通過與電動機的連接而實現傳動的，與電動機的運行保持同一個頻率，這種傳動的方法可以防止電力傳動系統的故障，在電力傳動系統的運行過程中確保直流電和交流電能夠實現轉化，變流裝置對直流電和交流電互相轉化是通過對直流電進行調節的方式實現的。當電力傳動系統的觸發脈沖受到外界的影響的時候，其頻率就會改變，從而導致其運行的速度忽快忽慢，在長期不穩定的運行速度下，其就會產生振動的現象。

【參考文獻】

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