單相電機變頻調(diào)速技術(shù)綜述

時間：2023-05-01 12:18:29 電子通信論文我要投稿

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摘要：單相電機變頻調(diào)速具有相當?shù)膶嶋H意義。依據(jù)其調(diào)速的基本理論，就其常用的功率主電路部分和控制方案進行了詳細的分析和綜述，討論了目前研究工作中存在的問題，并對其發(fā)展的方向進行了展望，給出了一些個人的觀點。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；單相電機；拓撲；控制策略

引言

變頻調(diào)速技術(shù)在異步感應電機調(diào)速系統(tǒng)中，以其優(yōu)異的調(diào)速和啟動性能、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，而被公認為最具發(fā)展前途的調(diào)速手段。

只有兩套繞組的單相交流異步電動機，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低廉，使用維護方便，在小功率電機應用方面，如電冰箱、洗衣機、電風扇、空調(diào)等家用電器，汽車附件等領(lǐng)域占據(jù)主導地位。但是其工作效率低，僅為60％～70％，運行性能差，啟動轉(zhuǎn)矩小，一般不能應用在需要調(diào)速的場合，其轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)主要采用調(diào)節(jié)端電壓和改變電機極對數(shù)的方法，調(diào)速效果已經(jīng)越來越不能滿足生產(chǎn)和生活的需要。為了彌補單相電機調(diào)速方面的缺陷，追求更高的性能，人們把更多的目光投向了無刷直流電機、永磁同步電機和開關(guān)磁阻電機等。盡管這些電機在工作效率、穩(wěn)定性和出力等方面表現(xiàn)出眾，然而他們共同的致命缺點就是成本太高，難以普及。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日漸成熟，其在單相電機中應用的研究也逐漸開展起來。

盡管三相電機的變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，但是，單相電機的變頻調(diào)速技術(shù)卻還面臨著以下一些問題：

1）單相電機的繞組不同于三相電機，其主副繞組多為不對稱繞組，副繞組通常串聯(lián)了運轉(zhuǎn)電容，給合成圓形旋轉(zhuǎn)磁場帶來新的問題；

2）單相電機用的變頻調(diào)速逆變主電路結(jié)構(gòu)同樣有其獨特的一面，存在如何獲得合理，高效的逆變電路的問題；

3）針對單相電機變頻調(diào)速，存在采用什么樣的控制技術(shù)，才能使得單相電機獲得與三相電機，甚至與直流電機一樣優(yōu)良的調(diào)速效果的問題。

本文將主要依據(jù)以上3個問題，就單相電機繞組，主電路結(jié)構(gòu)及其控制技術(shù)，對國內(nèi)外單相電機變頻調(diào)速技術(shù)的最新發(fā)展進行了較為詳細的分析和綜述，并在此基礎(chǔ)上對其發(fā)展方向加以探討。

1 單相電機繞組分析

根據(jù)單相電機合成磁場的分析[1]，單相電機的定子上嵌放有兩相繞組，設兩相繞組軸線在空間相距β電角度，兩相繞組中通入相位差為θ的電流，兩相合成圓形旋轉(zhuǎn)磁勢的條件是

式中：FM為主繞組磁勢幅值；

FA為副繞組磁勢幅值。

在單相電機中，定子兩相繞組軸線通常相距90°，為了獲得圓形旋轉(zhuǎn)磁勢，總希望兩相電流相位差等于90°。

參考文獻[2]給出了不對稱繞組單相電機的等效電路，依據(jù)此等效電路，當空間

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