变频供电条件下电机系统能耗在线监测方法研究

摘要

对变频电机系统进行能效评估时，最重要的工作就是对变频器及电机各环节能耗情况进行在线精确测量。然而，受变频器带来的谐波问题影响，电气量的精确测试和干扰问题在实际工程中较为明显，严重情况下可能会导致测试系统无法正常工作。本文针对工程实际中对变频电机系统能效评估的需求，采用理论分析、实验研究及现场实测的手段，开展用于变频电机系统的能效在线评估方法研究。主要工作内容如下:
　　1)结合工业变频器工作原理，从理论角度分析了变频供电和正弦供电时变频器及电机各端口电气量的特点，进而总结出在工程实际中进行能耗监测时，变频器输入输出功率、包含谐波的电压电流等电气量在线测试时的注意事项，便于后续开展能耗在线监测方法方面的研究。
　　2)搭建变频电机系统能耗测试实验平台，利用功率分析仪、示波器等高精密仪器，对变频供电条件下变频器采用不同开关频率时的电气量进行系统测试，对比了测试仪器选择不同采样频率时变频器输出电压、电流等电气量的测试精度，提出了适用于变频供电时电机系统各环节能耗准确测试的技术措施;并采用数字滤波、光纤通信及加装屏蔽套等措施实现了变频电机转速在线监测。
　　3)针对某热电厂驱动给水泵的变频电机系统，初步研发出一套变频电机系统能耗在线监测装置，可实现变频电机系统电压、电流、输入功率、功率因数、转速等性能的在线监测，截止目前为止现场运行效果良好，为后续完整的变频电机能效评估系统的研发奠定了基础。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及其研究意义

1．2 变频供电系统能效在线评估发展动态

1．3 本课题的主要工作

第2章 变频供电基本理论

2．1 变频供电对异步电机的影响

2．2 工业变频器原理

2．2．1 SVPWM的原理

2．2．2 SPWM的原理

2．3 变频器输入输出电压电流波形及谐波分析

2．3．1 变频器输入相电压

2．3．2．变频器输入电流

2．3．3 变频器输出相电压

2．3．4．变频器输出电流

2．4 本章小结

第3章 变频电机系统能耗特性研究

3．1 搭建能耗测试平台

3．1．1 功率分析仪功能概况

3．1．2 功率分析仪的接线方式

3．1．3 功率分析仪计算原理

3．2 能耗测试试验

3．2．1．载波频率对变频系统能耗的影响

3．2．2 不同输入电压对变频系统能耗的影响

3．3 采样精度对变频器输出电压的测量影响

3．4．转速的测试

3．5 本章小结

第4章 变频供电能耗在线监测系统的研发与应用

4．1 引言

4．2 能耗在线监测系统的设计

4．2．1 监测系统的整体设计方案

4．2．2 电气量监测系统的硬件设计

4．2．3 电气量监测系统的软件设计

4．2．4 机械量监测系统的设计

4．3 能耗在线监测系统的现场应用

4．4 变频电机系统各环节能效评估建议

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢