單相電機變頻調速技術綜述

時間：2023-05-01 12:18:29 電子通信論文我要投稿

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單相電機變頻調速技術綜述

摘要：單相電機變頻調速具有相當的實際意義。依據其調速的基本理論，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，并對其發展的方向進行了展望，給出了一些個人的觀點。

關鍵詞：變頻調速；單相電機；拓撲；控制策略

引言

變頻調速技術在異步感應電機調速系統中，以其優異的調速和啟動性能、高功率因數和節電效果，而被公認為最具發展前途的調速手段。

只有兩套繞組的單相交流異步電動機，結構簡單，生產成本低廉，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、空調等家用電器，汽車附件等領域占據主導地位。但是其工作效率低，僅為60％～70％，運行性能差，啟動轉矩小，一般不能應用在需要調速的場合，其轉速的調節主要采用調節端電壓和改變電機極對數的方法，調速效果已經越來越不能滿足生產和生活的需要。為了彌補單相電機調速方面的缺陷，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磁阻電機等。盡管這些電機在工作效率、穩定性和出力等方面表現出眾，然而他們共同的致命缺點就是成本太高，難以普及。隨著變頻調速技術的日漸成熟，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速技術已經日漸成熟，但是，單相電機的變頻調速技術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，副繞組通常串聯了運轉電容，給合成圓形旋轉磁場帶來新的問題；

2）單相電機用的變頻調速逆變主電路結構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速，存在采用什么樣的控制技術，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良的調速效果的問題。

本文將主要依據以上3個問題，就單相電機繞組，主電路結構及其控制技術，對國內外單相電機變頻調速技術的最新發展進行了較為詳細的分析和綜述，并在此基礎上對其發展方向加以探討。

1 單相電機繞組分析

根據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，依據此等效電路，當空間

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