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直流母線電壓和電機(jī)相電壓的關(guān)系

發(fā)布時間:2025-01-02 14:11:03 人氣:

一、直流母線電壓與電機(jī)相電壓的基本概念

直流母線電壓是指直流電源供應(yīng)系統(tǒng)中的電壓,它主要用于為整個電力系統(tǒng)中的各種負(fù)載設(shè)備(包括電機(jī))提供電源支持。例如在工業(yè)場景中,直流母線可為多個電機(jī)以及其他設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源。電機(jī)相電壓是指電動機(jī)或其他電氣設(shè)備中,每個繞組相對于其中性點(diǎn)的電壓。在三相電動機(jī)中,由于存在三相交流電源,每一相的電壓都是相電壓的典型展示,三相間的電壓差在理想情況下通常是一致的。對于直流電機(jī)而言,相電壓通常對應(yīng)其電源電壓,其運(yùn)行過程中的電動勢受轉(zhuǎn)速和載荷影響;而對于交流電機(jī)中的異步和同步電機(jī)來說,相電壓是關(guān)系到電機(jī)內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換與扭矩產(chǎn)生的重要參數(shù)。  

直流母線電壓和電機(jī)相電壓的關(guān)系(圖1)

二、兩者之間的關(guān)系

在直流電力系統(tǒng)中,直流母線電壓需要通過變壓器或者其他電力轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換為交流電,然后再通過逆變器等設(shè)備轉(zhuǎn)換為電機(jī)的線電壓,電機(jī)相電壓與線電壓之間存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系,對于三相交流電機(jī),線電壓是相電壓的√3倍(在理想情況下)。所以直流母線電壓通過影響電機(jī)線電壓間接影響電機(jī)相電壓。此外,當(dāng)需要改變電機(jī)相電壓時,可以通過調(diào)節(jié)變壓器或逆變器的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。例如通過改變變壓器的變比或者逆變器的輸出頻率能夠改變電機(jī)線電壓、相電壓的大小。而且一般情況下直流母線電壓的變化會引起電機(jī)線電壓的相應(yīng)變化,進(jìn)而影響電機(jī)相電壓,因?yàn)檫@些中間轉(zhuǎn)換設(shè)備的工作特性決定了輸入電壓(直流母線電壓)與輸出電壓(電機(jī)線電壓進(jìn)而影響相電壓)的關(guān)系。  

三、不同類型電機(jī)中的關(guān)系協(xié)調(diào)  

直流電機(jī)  

在直流電機(jī)中,相電壓直接與電源電壓相關(guān)。如果直流母線電壓作為電機(jī)的電源電壓,那么直流母線電壓的變化直接體現(xiàn)為電機(jī)相電壓的變化。例如,當(dāng)直流母線電壓升高時,在電機(jī)內(nèi)阻不變的情況下,根據(jù)歐姆定律,流過電機(jī)繞組的電流會增加,這會改變電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),電動勢也會相應(yīng)變化。直流電機(jī)的調(diào)速方式有時就是基于這種原理,通過改變直流母線電壓(如采用可控直流電源)來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。這種關(guān)系相對直接,不像交流電機(jī)需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)換設(shè)備。  

交流電機(jī)  

在三相交流電機(jī)中,假設(shè)三相電源對稱,直流母線電壓首先轉(zhuǎn)換為三相交流的線電壓,再根據(jù)線電壓與相電壓的關(guān)系(Uline=√3Uphase)來確定相電壓。如果直流母線電壓變化影響到轉(zhuǎn)換后的線電壓,那么根據(jù)上述關(guān)系相電壓也會相應(yīng)改變。而且交流電機(jī)在不同的控制方式下(如SPWM控制、SVPWM控制),直流母線電壓到相電壓的轉(zhuǎn)換過程受控制參數(shù)影響。比如在SPWM控制方式下,開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時間是根據(jù)直流母線電壓等多個因素計算得出的,這會影響到輸出的相電壓幅值和頻率,進(jìn)而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。

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