S01JLD6基于幅相控制的變頻器能量回饋控制系統(tǒng)張承慧李珂杜春水崔納新（山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院濟(jì)南250061）基于幅相控制的SPWM能量回饋控制系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)Bang-Bang控制存在的控制精度低的缺陷，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)正弦波電流回饋和對回饋電流精確控制，使變頻器可四象限運行。首先給出了主電路、控制電路的設(shè)計思路，然后從回饋電流諧波分析入手推導(dǎo)了能量回饋系統(tǒng)扼流電抗器的電感量的設(shè)計公式。電壓矢量圖可知，在電網(wǎng)電壓Ea和La、Ra―定的情況下，只要調(diào)節(jié)Ua的幅值和相位，就能控制Ia的幅值和相位，從而達(dá)到了控制回饋電流大小和回饋功率因數(shù)的目的。然而，Ua的幅值和相位存在耦合關(guān)系，這在單位功率因數(shù)情況下的電壓矢量圖中表現(xiàn)得尤為明顯，需要通過計算得到所需的控制量。
為討論方便，只分析單位功率因數(shù)回饋情況下各變量間的關(guān)系由和開關(guān)頻率的增大，電感量取值變小。從成本、體積和回饋電流質(zhì)量等多方面綜合考慮，上的下限對于電感量的選取更有意義，可根據(jù)下限及一定的裕量選定電抗器的電感值。
S01JLD6電路得到方波。同步信號如a所示，方波上升沿與交流周期過零點同步。
b為回饋電流和電網(wǎng)電壓波形，CH1為電網(wǎng)電壓波形，取自同步變壓器二次側(cè)，CH2為回饋電流波形?？梢钥吹?，電壓電流波形反相，實測功率因數(shù)絕對值0.98.如，同步變壓器二次側(cè)取得的電壓波形較差，是因為實驗室電網(wǎng)質(zhì)量較差，并非回饋所致（回饋和不回饋情況下，電網(wǎng)電壓畸變率都在6.5%）。回饋電流近似于正弦波，利用FLUKE-41B多功能諧波分析儀測得總諧波畸變率7結(jié)論本文通過分析有源逆變交、直流側(cè)各個變量靜態(tài)關(guān)系，設(shè)計了一種基于幅相控制原理的變頻器能量回饋控制系統(tǒng)，它克服了傳統(tǒng)Bang-Bang能量回饋控制裝置存在的回饋電流精度低和質(zhì)量差的缺點，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)正弦波電流回饋。文中給出了能量回饋關(guān)鍵器件扼流電抗器的選取原則和電感值設(shè)計公式。實驗表明整個系統(tǒng)設(shè)計合理，扼流電抗器參數(shù)設(shè)計正確。系統(tǒng)操作簡單，控制靈活，功能強(qiáng)大，有效的限制了泵升電壓，實現(xiàn)了節(jié)能降耗和精密制動，使其可廣泛應(yīng)用于高速電梯、礦用提升機(jī)、大型龍門刨等需要四象限運行的系統(tǒng)中。
能量回饋裝置運行安全可靠，可作為通用變頻器相對獨立的附件，代替價格昂貴的國外同類產(chǎn)品。
教育部超重力工程研究中心，北京化工大學(xué)，北京100029）鈦酸鋇（BaTi03）作為最具代表性的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型材料一直是電子陶瓷等領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)材料，并且由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)，在多種領(lǐng)域展示了極大的應(yīng)用價值，特別是在陶瓷電容器的制造方面顯示了其特有的優(yōu)勢。近年來對小型、多層陶瓷電容器的需求不斷增加，在提高電容器電容量的同時要求采用篼介電常數(shù)的瓷料以減小介質(zhì)層的厚度。因此作為基本材料的納米BaTi03粉體正在為人們廣泛研究。
當(dāng)今，流延成型已成為生產(chǎn)多層電容器和多層陶瓷基片的支柱技術(shù)。使用水作溶劑的水基流延成型工藝與傳統(tǒng)的以有機(jī)物座溶劑的流延成型工藝相比具有懸浮體粘度低，懸浮體的固相體積分?jǐn)?shù)篼，有利于提高生坯密度，同時還具有環(huán)保、無毒、不燃、成本低等優(yōu)點，應(yīng)用前景十分看好。水基溶劑流延成型工藝中使用水替代有機(jī)溶劑，因此在懸浮體配制、流延、干燥等各工序上與傳統(tǒng)工藝有很大不同。需要在諸如添加劑的選擇，陶瓷粉料在水基懸浮體中的分散，懸浮體的流變特性、干燥性能等各方面進(jìn)行深入研究。
本文以超重力反應(yīng)沉淀法合成的納米鈦酸鋇粉體為原料，并對粉體進(jìn)行表面改性，以聚丙烯酸為分散劑，適當(dāng)加入添加劑后制備出高固相含量的滿足流延成型需要的水基流延懸浮體。在不同pH時，測得了一次顆粒的平均直徑為90nmBaTiO3粉體的Zeta電位，確定粉體在水基介質(zhì)中分散的基本條件。通過不同分散劑用量對稀懸浮體粒度分布的影響和混合球磨時間對懸浮體吸附特性的影響研究，確定了制備低粘度濃懸浮體的工藝條件，研究不同體積分?jǐn)?shù)的BaTiOK基懸浮體的流變特性。采用IR-FT和XPS分析分散劑與BaTi03S體顆粒表面的相互吸附作用。使用上述流延懸浮體流延成型出無裂紋、高密度的鈦酸鋇陶瓷生坯片。
研究結(jié)果表明：超細(xì)BaTi03粉體在水中的等電點約為pH=2.8，懸浮體的粒度分布隨著分散劑用量的增加而逐漸變窄，分散劑的最佳用量為粉體用量的~1.2wt%.分散劑在鈦酸鋇顆粒表面的吸附不僅存在物理吸附還有化學(xué)吸附。在pH=10和最佳分散劑用量的條件下，制備出了篼體積分?jǐn)?shù)（45vol%）、分散穩(wěn)定性好的BaTi03水基懸浮體。所有懸浮體均表現(xiàn)出了隨剪切速率的增加粘度降低的現(xiàn)象，即剪切變薄的假塑性形為。流延的鈦酸鋇陶瓷生坯片具有較高的相對密度56.3%.
低壓無功自動補(bǔ)償裝置的使用能夠降低供配電設(shè)備電能損耗、提高供配電設(shè)備利用率，并在一定程度上改善供配電電壓質(zhì)量，因此歷來受到電力部門的高度重視，得到非常廣泛的應(yīng)用。低壓無功自動補(bǔ)償裝置具有數(shù)十年的歷史，隨著電力、電器和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，裝置性能不斷提高，特別是現(xiàn)代電力電子和微電子技術(shù)在低壓無功自動補(bǔ)償裝置中的應(yīng)用，使投切低壓電力電容器的開關(guān)性能得到很大改善，并且可以實現(xiàn)測量、統(tǒng)計等方面的更多功能。
現(xiàn)有低壓無功自動補(bǔ)償裝置是由1臺智能式控制器和若干低壓電力電容器、投切低壓電力電容器的開關(guān)和一些保護(hù)組件在屏、柜或箱內(nèi)組裝而成，體積大，內(nèi)部復(fù)雜，可維護(hù)性差，容量沒有可擴(kuò)性，裝置的進(jìn)一步智能化困難，例如很難實現(xiàn)裝置的自診斷功能。
低壓電力電容器向低壓無功自動補(bǔ)償智能化方向發(fā)展，形成低壓無功自動補(bǔ)償?shù)膯卧b置，然后以這種單元裝置積木式組成各種形式的低壓無電力系統(tǒng)及其自動化和相關(guān)電氣專業(yè)的工作。
功自動補(bǔ)償裝置。這將打破現(xiàn)有低壓無功自動補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)模式，克服現(xiàn)有模式的缺點，是低壓無功自動補(bǔ)償技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的一個新的方向。利用微電子技術(shù)、計算機(jī)軟件技術(shù)、微型網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微型電量傳感技術(shù)、微型數(shù)顯技術(shù)以及電力電子技術(shù)等方面的最新成就，實現(xiàn)低壓電力電容器智能化是可行的，并且可以做到體積小型化、微型化，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，其性價比更高。本文提出了低壓電力電容器無功補(bǔ)償智能化的設(shè)想和具體方案，并給出了幾種采用智能式電力電容器的低壓無功自動補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)。
1現(xiàn)有低壓無功自動補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)分析現(xiàn)有低壓無功自動補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)如所示。
近幾年來，低壓無功自動補(bǔ)償裝置的技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)為改進(jìn)或者完善中所示的各種部件的性能、質(zhì)量，而不是改變裝置的結(jié)構(gòu)形式。例如低壓無功自動補(bǔ)償控制器的多功能化和高智能化；用電子開關(guān)（晶閘管、固態(tài)繼電器）替代交流接觸器，或者交流接觸器和電子開關(guān)二者結(jié)合使用，改善和提高開關(guān)性能；將一部分三相三線電容器組換成三相四線電容器組進(jìn)行三相分補(bǔ)等。
科技新苑Ci-Cu―低壓電力電容器組；KA―交流接觸器，投切低壓電力電容器；FU―熔絲，電流保護(hù)之用；一電感，電容器投運瞬間限流；R―電阻，電容器退出放電之用現(xiàn)有低壓無功自動補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)示意圖以上低壓無功自動補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)模式主要存在如下不足：①實現(xiàn)電容器過溫、三相不平衡、斷相保護(hù)以及故障自診斷等進(jìn)一步智能化困難；②控制器是整個裝置可靠性的瓶頸，一旦發(fā)生故障，整臺補(bǔ)償裝置將停止工作；③容量的可擴(kuò)性差，產(chǎn)品一旦形成，容量的擴(kuò)展十分困難；④設(shè)備的可維護(hù)性差，故障的現(xiàn)場快速診斷和處理比較困難；⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，不易標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，生產(chǎn)的流水化困難，生產(chǎn)成本較高。產(chǎn)品不便于遠(yuǎn)距離運輸，生產(chǎn)廠家均在用戶附近，不能形成規(guī)?；a(chǎn)，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。
2低壓電力電容器智能化方案為智能式低壓電容器工作原理示意圖，是低壓電力電容器智能化的一種方案。
智能式低壓電力電容器主要由低壓電力電容器、智能組件、開關(guān)器件、保護(hù)組件和人機(jī)聯(lián)系組件等組成，可實現(xiàn)如下基本功能：控制根據(jù)無功功率缺額分相投切，電子開關(guān)零電壓導(dǎo)通與零電流斷開，自動/手動切換。
測量TA相位與變比自動校正，配電電壓與電流、無功功率與功率因數(shù)測量，電容器三相電流與表面溫度測量。
信號投運、退運、自診斷故障提示。
保護(hù)雷擊、過壓、欠壓、涌流保護(hù)，電容器過電流、三相不平衡、斷相和過溫保護(hù)（過溫能反映過電壓、過諧波、電容器泄漏嚴(yán)重和環(huán)境溫度過高等情況）。
智能式低壓電容器工作原理示意圖查詢按鍵與數(shù)碼管或紅外抄表器2種方式。
統(tǒng)計配電電壓、有功功率、功率因數(shù)等監(jiān)測統(tǒng)計。積木式組合自動產(chǎn)生一個主機(jī)，其余則為從機(jī)，構(gòu)成系統(tǒng)工作，個別從機(jī)故障自動退出，不影響其余工作，主機(jī)故障自動退出后在其余從機(jī)中自動產(chǎn)生一個新的主機(jī)，組成一個新的系統(tǒng)工作，根據(jù)無功功率缺額進(jìn)行投切，容量相同的電容器按循環(huán)投切原則，容量不同的電容器按值投切。
3低壓無功自動補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)變革可以直接把智能式低壓電力電容器安裝于用電設(shè)備旁，實現(xiàn)低壓無功就地自動補(bǔ)償，或者安裝于現(xiàn)有配電柜、配電箱內(nèi)部和計量柜底部，對一些配變?nèi)萘啃∮?00kVA的用戶及新村配電等進(jìn)行低壓無功自動補(bǔ)償。該方式具有功能強(qiáng)、安裝使用方便、投資省的優(yōu)點。
單臺使用接線示意圖科技新苑在單臺容量不夠需要多臺的場合，或者需要多臺積木式組成各種規(guī)格、容量的低壓無功自動補(bǔ)償裝置時，可按所示接線。
多臺使用接線示意圖在需要監(jiān)測配電大量參數(shù)的場合，可以將配變綜合測控裝置與無功補(bǔ)償電容器結(jié)合使用，如所示。
4結(jié)束語低壓電力電容器的智能化是低壓無功自動補(bǔ)償裝置技術(shù)及相關(guān)技術(shù)迅速發(fā)展的成果，這一成果與配變綜合測控裝置配合使用示意圖將使低壓無功自動補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)生變革，有利于低壓無功自動補(bǔ)償裝置的設(shè)計、生產(chǎn)和運行維護(hù)。相信隨著時間的推移，這一變革將極大地推動低壓無功自動補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生很好的社會經(jīng)濟(jì)效益。！
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