变压器解决方案范文篇1

[关键词]变频调速原；及变频方案可靠性；分析

中图分类号：TM921.5文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）03-0150-01

目前，变频调节技术由于具有显著的节能优势而发展迅速，并得到了广泛的应用。电机在采用变频调速后，其调速范围相对较广宽，同时其平滑性相对较高，其机械特性也相对较硬，能够有效实现实现软启动，有效降低对电网的冲击和机械负载的冲击，并能够在实现显著节能的同时，有效提升电机的使用寿命。

一、交流调速功率控制原理

从对功率控制角度进行分析，能够得出如图1所示的异步电动机功率模型图。异步电动机在运转过程中，定子从电源中吸收电功率P1，同时吸收无功功率励磁，建立旋转磁场，将P1转化为电磁功率Pem，根据能量守恒原理可以得出异步机按定子电磁功率为：

Pem=P1-P1（P1表示定子输入电功率，P1表示定子功率损失）

根据以上功率理论可知，有效控制机械功率PM是异步机调速的实质所在，即变频调速原理为通过功率控制来实现其转速的改变。由此可以推导出：电气变频调速包括电磁功率Pem和损耗功率P2两种原理，所有变频调速方法均基于这两种原理。变频调速的原理直接决定调速性能，尽管变频调速时采用的方法不同，然而只要其调速原理相同，难么其调速性能必然一致。根据功率控制理论，以定子为控制对象、电磁功率为控制目的的变频调速系统可以用图2进行表示。

由公式Pem=P1-P1可以得出，为了对Pem进行高效控制，必须对定子的输入功率P1进行有效控制。在电机运行过程中，P1可以用以下公式表示：

在公式中，电机客观存在的负载转矩直接决定了I1cosφ1，无法作为变频调速的控制量，在变频调速过程中无法改变电源相数，只能通过控制定子端电压U1对P1进行有效控制，从而实现变频调速。在异步电机运行过程中，定子有着产生电磁功率和旋转主磁场的功能。在实际变频调速过程中，仅仅通过调整定子端电压能以实现高效率调速，单纯对异步电机定子端电压进行调整，会导致主磁通出现降低，破坏高效调速所遵守的φm=C原则，导致异步机损耗急剧增大，无法改变异步机的理想空载转速，同时还会增大损耗功率和转速降。

为了确保在改变U1时仍然满足原则，变频调速应当遵守φm=C以下电机学规律：

同时在调速过程中对电压频率f1进行控制，确保压频比U1/f1为常量。

由以上分析可以得出：基于定子的电磁功率控制是变频调速的实质，通过调压、变频二元控制等方法实现变频调速。

二、高压变频方案及其可靠性

小容量绝缘栅极型功率管（IGBT）具有较高的可靠性，无需进行串并联，使得小功率变频调速的可靠性相对较高。然而，高压、大功率变频调速的可靠性相对复杂。对于高压变频调速，目前国外半导体极限理论研究取得了一定进展，已研究出接近极限的二极管，该极限二极管的电压仍然无法满足直接6～10kV电源线安全使用的要求。下文就高压变频方案及其可靠性进行分析。

（一）高压变频方案

第一，变压器变频方案。变压器调速方案包括如图3所示的“高一低”和“高一低一高”变压技术方案。在变压器变频方案中主要采用回避高压来实现变频。采用变压器变频方案需要大容量变压器，使得变频成本和损耗增高，同时也会增大增大电流，使得IGBT产生并联均流问题。

第二，IGBT直接串联变频方案。该方案通过将高压进行分解，有效降低各个IGBT器件的实际电压，从而实现变频。IGBT直接串联变频方案难以有效解决串联均压问题。

第三，多电平串联变频方案。该变频方案有机结合了变压器变频方案和器件串联方案结合。相比于变压器变频的“高一低一高”方案，其少一台变压器；相比于IGBT直接串联方案能够有效提高均压可靠性。然而多电平串联变频方案未能有效有效避免增加变压器产生的成本，同时也未能从根本上有效解决半导体器件串联均压问题。

（二）高压变频可靠性分析

第一，半导体串联均压和电流可靠性分析。均压即是串联器件的电压平均分配率，电路中理想状态下的均压为各个串联器件两端电压均相等且为总电压的1/n。为实现理想状态下的均压，必须确保各个串联电器的电参数完全相同，然而半导体器件存在离散性，难以实现理想状态下的完全均压，最多能达到近似均压，尤其是可控器件实现均压的技术难度最大，其效果也最差。串联的不均压直接降低了承担电压高的器件可靠性，一些串联器件甚至被击穿，并引发一系列的连锁反应，使得串联器件全部受到损坏。串联系统变频可靠性取决于n个串联器件可靠性之积，串联元件越多，串联系统的可靠性相对越低。对于冗余设计的串联电路，其各个串联元件之间相互分担电压，使得冗余的从元件能够有效改善主元件电压可靠性，但值得一提的是，串联系统中任何一个元件开路性失效均会使得串联系统开路。串联数量增多会降低串联系统的电流可靠性，尤其是在电流源型的电路中，电器元件开路会出现严重的过电压，击穿元件，影响串联系统的可靠性。

第二，半导体并联均流和电压可靠性分析。均流即是并联电路的电流平均分配率，并联系统变频可靠性取决于n个并联器件可靠性之积，在并联系统中任何元件电压击穿均会破坏均会联系统的电压可靠性，尤其是电压源型电路，任何元件击穿都将导致并联系统出现短路。

第三，多电平串联变频可靠性分析。通常情况下，IGBT损坏尤其是IGBT被电压击穿是导致多电平串联变频方案出现故障的主要原因，直接影响多电平串联变频效果。一方面，IGBT的芯片结构存在问题，使得多电平串联变频方案中IGBT被击穿。由于受生产工艺限制，IGBT的芯片pn结边缘处几乎呈直角形，缺乏像晶闸管的斜坡，使得器件耐过电压能力降低，承受过压时间的缩短，使得IGBT被电压击穿。另一方面，串联单元动态开、关特性不一致，使得各单元瞬时0电压存在不均匀显现，导致IGBT被电压击穿，从而影响多电平串联变频可靠性。

结束语

本文在分析基于功率控制的变频调速原理的基础上，得出基于定子的电磁功率控制是变频调速的实质，通过对变压器方案、IGBT直接串联以及多电平串联方案结构、优势及可靠性研究，得出采用IGBT变流器件的变频调速无法满足电业为6～10Kv的高压变速调频的安全要求。

参考资料

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[2]何惠明，杨晓洲，肖红等.刮板输送机用隔爆型变频调速三相异步电动机设计[J].中国工程科学，2012，（2）：59-68，106.

[3]张建会.应用PLC实现电机的变频调速和远程控制研究[J].科技资讯，2013，（12）：128.

[4]马鸿文.交流电机磁场定向矢量控制调速原理教学实践[J].实验室科学，2013，16（5）：25-28.

变压器解决方案范文篇2

Active-Somi(技领半导体公司)提供PND电源管理解决方案

1，小型高效降压Dc／DC－ACT4060／ACT4065／ACT4070(4.75～20v输入3.3／5v输出电流2－3ASOP-8)

2，极小型TFT偏置电源ACT6311(3～50MASOT23-5)

3，线性稳压电源

4，CCFL屏背光解决方案(ACT6360)

5，LED屏背光解决方案(ACT6358)

AISCOR(安国国际)提供PNDFlashCRController解决方案。

AME(安茂徽电子)提供PND之最佳电源管理解决方案

AME提供最适合的低压降LDO＆高效率DC－DCSwishIC。全系列的AME都有提供过电流(OverCurrentProtection)与过温度保护(ThermalShutdownProtection)的双重保护，用来保障供终端产品的安全性。

目前AME针对GPS电源管理解决方案的供应，其产品特色如下：

AMES248／5248A产品为600mA的脉波宽度调变／脉波频率调变同步降压直流－直流转换器(PWM／PFMSynchronousBuckDC-DCconverter)，100％责任周期(DutyCycle)提供低压降(LowDropout)操作，最高效率可达95％。极低负载时。AME5248／5248A自动进入脉波频率调变(PulseFrequencyModulation)以维持输出稳压，加上20μA的静态电流与EnableFunction来支持省电模式，以上特性皆可延长可携式系统的电池运作寿命。固定1.5MHz的开关切换频率，可以在设计时使用较小型滤波组件，非常适合轻薄小巧的可携式装置。

AME5252产品为600mA的双输出同步切换降压直流－直流转换器(PWMSynchronousBuckDC－DCConverter)，具备更高效能并节省电路板空间，固定1.5MHz的开关切换频率，可以在设计时使用较小型滤波组件，非常适合轻薄小巧的可携式装置。2.5v至5.5V输入电压范围，适合使用于单一锂电池供电的应用上。AME5252操作在电流模式下，有100％责任周期(DutyCycle)提供低压降(LowDropout)，其高效率可96％，可操作温为－40℃～125℃，并内建软开机功能。

低压差线性稳压器

在PND内部组件会运用到许多不同的LDO来供应所需的电压电流。对此AME许多的对应解决方案。AME8890提供固定电压1.2V、150mA电流输出、低杂讯，并提供Enable＆Power-GoodFunction，让客户有Power-SavingMode与Power-Good的选择应用。AME8818有固定电压与可调式输出两种，输出范围为1.2～4.5V、300mA电流输出、PSRR约为60hA，并提供Enable&BypassFunction，让客户有Power-SavingMode与低杂讯的选择应用。AME8805提供固定电压1.3～5.0V、600mA电流输出、静态电流约为30uA。AME8815提供固定电压1.5～5.0V、1.5A电流输出、静态电流约为45uA。AME8890应用电路如图1

VoltageDetector

AME8550可检测1.6～6.0V的电压范围且可检测间距为0.1v，操作在1.2V～6.5v的电压范围。只外AME8550的检测精确度为±2％、温度系数±100ppm／℃、静态电流约为0.8uA、输出有Open-Drain与Push-Pull两种。包装方面则提供SOT-23／TSOT－23／SOT-25／TSOT-25／SOT-89／SC-70，让客户端有多样选择参考。客户在使用上可调整外加电容来达到所需的Reset的延迟时间。

AMIC(联笙电子)提供PNDSPIMemory解决方案：A25L016M－F&A25L032M－F。

Etron(钰创科技)提供PNDMemory解决方案

SirFsolution：16M'16DDKI，32M*16DDK1,32M*16DDR2，64M*16DDR2。

MTKsolution：32M*16DDR2,64M9*16DDR2。

LED解决方案LBDTech推出：背光LED：LT8Axxx全系列LED

Nuvoton(新唐科技)提供PND立体声音频编译码器解决方案

可携式应用产品的立体声音讯编译码器：新唐科技emPowerAudio旗舰家族的新成员wAU8822，提供在电池供电环境下优异的音讯质量：讯号噪声比(sNR)达94dB的立体声数字模拟转换器，及讯号噪声比(sNR)达93dB的立体声模拟数字转换器。该编译码器提供了简化的麦克风管理线路，900毫瓦(900mw)的喇叭功率放大，兼具弹性的音讯路径切换以及增益的设定，待机的电流消耗只需6微安培(6μA)。

WAU8822史无前例的电源管理灵活性，在所有的关键部分提供了非常低的功率消耗，以先进的图形化的评估系统、帮助简化研发设计者的工作，并加速产品上市的时程。

WAU8822具有提高可编程序性、多动能性和灵活性的特点。透过以广泛用途的Pin脚输出以及外加功能，很多案例显示，WAU8822允许做简单的系统升级，而不须对系统做再设计。举例来说，在重要功能部位来做电压功率的调整一例如模拟数字转换(ADc)及数字模拟转换(DAC)－透过缓存器的设定来降低这些部分的电流可在大多数情形下被使用而不需做任何系统设计的变更。这样可以提供系统设计者在不同应用环境下做到系统最佳化以及电池寿命的延长。

WAU8822提供缓存器数据读取的功能，可以加速系统的研发设计并使终端产品更加完整健全。WAU8822更结合了以时隙(Time-Slot)的方式来达成多个装置在相同总线上传输音频数据的目的。

WAU8822的评估系统是透过一个使用者很容易了解的图形化接口来控制。该评估系统可以缩短产品上市的时程，不论是在研发阶段或到生产的阶段，而且该编译码器的质量表现可符合严格的可携式产品的音频需求。

WAU8822的主要功能如下。

1、语言质量

数字模拟转换器(DAC)立体声，最高48kHz取样频率：94dB讯号噪声比(SNR)，－84dB总谐波失真(THD)。

模拟数字转换器(ADc)立体声，最高48kHz取样频率：93dB讯号噪声比(SNR)，－80dB总谐波失真(THD)。

2、音频输出

900mW桥接式(BTL)喇叭功率放大；

40mW立体声耳机功率放大(16Ω负载)；

可变更的立体声音讯输出。

3、音频输入

立体声的差动或单端输入麦克风及内建可编程的增益控制以及自动音量调整回路(ALc(AutomaticLevelControl))；低噪声的麦克风偏压；具共态抑制的差动输入；提供麦克风或警示音的两组外接音源(AUX)输入及混音。

4、符合工业规范的数字接口

标准12S以及PCM并支持可编程的耐隙(Time-SlotAssignment)；

两线(2－wire)，三线(3-wire)及四线(4－wire)式控制接口并可支持缓存器读取。

Samsung推出MLCC、钽电、Jnductor解决方案

1、MLCC-0805、0603、0402、0201、01005全系列MLCC。

2、TantalumCAP：PCS、SCE、SCL、SCN、scs等全系列钽电。

3、ChipInductor：0805、0603、0402等全系列ChipInductor。

ViKing推出微欧姆及精密电阻解决方案

0805、0603、0402、0201全系列微欧姆精密电阻(5％、1％、0.1％、0.01％)。

变压器解决方案范文篇3

很久以前，出现了机器自动化尖端机电解决方案的领域，许多工业OEM倾向气动解决方案。在某些机器领域，设计人员很少有性价比高的机电解决方案，他们更倾向于气动阀、汽缸执行机构、电机等的简单以及与它们运行相关的管道。

他们尽可能地把它们集成到每个设计中。但是，当涉及机器性能要求时，机器制造商为了有竞争性，不得不采用替代解决方案。对更尖端的应用，有必要采用机电解决方案。现在，对更复杂而灵活的机器，机电占主导地位，特别是，零件或装配生产线的快速更换，高精度以及更快的速度是必要的。

然而，即使这些更精密、更高速的机器，许多气动组件也被集成到设计中，从而创造一个混合解决方案。对输出和产品不变或有限可变的自动机器，气动组件通常占主导地位。

现在，大规模的制造运行工段有巨大的气动运行设备安装底座。根据一些销售机电和液压解决方案的公司，在国家的很多地方，以前安装的底座是如此的大以致用于维护目的的气动组件的销售远超过机电设备的销售。关于仅有的，事实上已变得灭绝的气动控制工段是气动逻辑控制。即使这样，气动逻辑仍用在一些防爆应用中。

对混合机器解决方案的争论可能来自更希望集中他们的气动功率源（泵和压缩机）的设计人员。非液压解决方案通常要求功率源集中在机器动作的附近。然而，随着在气动组成设备中集成多接口能力的出现，例如，各种现场总线接口，集中控制气动设备的能力变得更容易。

气动控制的进步

伺服气动系统的引进意味着气体力学新的应用，这些学科在不久前，严格保留了电子伺服驱动优化的机制。一个值得关注的应用是在木材厂的机器上控制压力辊（见下图1），该系统由美国俄勒冈州波特兰市的PacificFluidSystems公司制造。

当它们通过木材厂的电锯时，控制器定位压力辊，压力辊携带原木、毛方木或按规格裁切的木料。控制压力辊意味着基于以前定义的外型，紧紧地携带原木，并不能损坏它们。

图1.混合气动解决方案

当它们通过木材厂的电锯时，传感器——控制器——执行机构相结合定位压力辊，压力辊携带原木、毛方木或按规格裁切的木料。压力辊的控制是按照以前定义的轮廓，紧紧地携带原木，并不能损坏它们。

下图2显示由Pacific公司设计并制造的压力辊站配置。这些典型的配置用在刨机、轧边机、镶边磨机。木材直线输送速度快到2，000board-ft/min。根据木材的类型和速度，这些压力辊不得不承受1，200-1，800磅的力，当它们通过电锯时，阻止木材移动。圆型木材通常是6英寸的孔。

图2.在压力辊控制环的内部

编程前，圆木的位置和力对压力辊应用非常关键，在更高带宽，比例控制模式下运行，从而使圆木运动到它能减速到最终位置的地方。然后，控制器移动到被控停止位置，并切换力到模式从而承受压力。

Pacific公司的工程部经理TomWells说：“编程前要求的圆木的位置和力对这个应用非常关键，它允许我们在更高带宽，比例控制模式下运行，从而使圆木切换到力模式从而承受适当的压力。这极大地降低了设置时间。”

典型的应用是一种称为轧边机的机器。这个机器有一个双压力辊的站:一个辊输入到电锯，另一个辊从电锯输出。这个应用证实主动阻尼算法的自动调节。

DeltaComputerSystems公司位于美国华盛顿州范库弗峰市，该公司CEOSteveNylund声称：“在这些技术进步的帮助下，以数量级的程度降低系统要求调节的时间是常见的，对机器制造者和客户来说，降低机器调试的时间是非常重要的。应用允许机器控制设计人员实施高级解决方案的各种标准通信接口也有很大的帮助。”

气动在这种应用的另一个好处是固有的兼容。在表面连续改变的地方，适应偏离比其他技术更快、更有弹性。

Nylund评论说：“新伺服气动系统相对于旧的‘开关’阀运动更平滑、更精确，这些电子式控制，比例伺服阀在配置气动系统的应用中提供更好的选择，不太可能直接影响运动的精度。”

另一个逐渐增长的创新是使能液压能力运动控制。这些控制器使用位置和压力反馈完成闭环控制。这种双反馈控制能力允许控制器补偿经典气动细微差别，例如，空气热胀冷缩和阀的非线性化。一个主动阻尼方法比以前电-气动解决方案提供更稳定的高性能。控制器现在能同时处理一到八个轴。Delta的系统包括允许图形调节的控制器中的调节向导（见下图3）。

图3.气动向导

软件里的调节向导使优化伺服气动运动更容易，包括主动阻尼算法的自动调节的优点。

产品经理FrankLatino说：“任何应用需要快速、涉及许多执行机构的运动的短冲程是一个很好的气动例子，其他适合的应用是在小面积内需要高的力，点对点执行，是否线性或回转。”他补充说，用户自然想到在无火花应用中气动的可能性，气动在不要求电子执行机构的精度的地方性价比非常高。

混合控制优化冰处理系统

机器人和自动化设备服务公司(RAESCO)位于美国纽约Syracuse市，该公司制造冰处理设备，并提供其他机器和服务。RAESCO的机器每分钟码垛40袋冰。在开发机器的控制系统时，RAESCO公司和应用自动化控制公司(AACI)合作，这个公司也在Syracuse市，作为控制解决方案的顾问。AACI提供使用机电和气动技术的机器解决方案。

AACI公司提供优化机器设计的控制组件，该公司的总经理TomSwenton说：“我们合作完成一个基于RAESCO的概念的设计。”

Swenton说：“设计从原形到生产经历一些变更，现在的设计实施三个电子伺服控制的轴——两个轴用于搬运小车，一个轴用于吊车系统。我们能提供的这些轴，比气动解决方案速度更高和定位更准确。然而，当它们从进给搬运小车运到整理站时，有四个运动要调整和旋转冰袋。另外，用气动解决方案实施，有各种夹具和连锁保护。对这些运动来说，这些是合理的选择，因为它们提供更足够的控制以及性价比更高。”

RAESCO公司的总经理RichHuchanski补充说：“因为当冰袋进入整理站时，冰袋外形变化的非常大，气动解决方案提供给我们适应性的能力。当真空吸头和冰袋接触时，使用空气压力测量从而使真空吸头适应冰袋的形状。使用这种兼容性的适应，我们能在它们运到货盘之前调整冰袋一致。”机器有能力举起高达150磅的冰袋，但是，总的来说，货盘中的冰袋重达300磅。这种能力表示混合解决方案不仅能优化许多机器的能力，也是最高性价比的解决方案。

BWRogers公司位于美国俄亥俄州马其顿地区，它的控制分销商商务部经理SteveWhyte说：“对许多机器来说，气动解决方案由于成本因素仍是首选的。”他引用一个项目，在这个项目中，在检测机器上，ITW-Akron标准使用所有气动解决方案。Whyte说：“机电解决方案比客户认可的成本高很多。”

因此，即使压缩空气的成本持续增加，气动解决方案仍是许多机器制造者的首选。

改进的连接

Festo公司Latino说：“以太网技术已经使在工厂自动化中应用的气动设备提升巨大的效率，特别是如果有很高密度的执行机构。考虑到超过2，000个执行机构的安装。阀岛能带多达128个阀的负载，有时会更多。这降低了总阀岛的数量，但是仍有30-40个阀岛。以太网提供带宽在最短时间内实现访问这些阀是可能的。”

按照Latino的说法，其他的现场总线系统要求多通道或网络，在硬件、调试和维护上增加的成本。除了带宽的巨大飞跃，IT服务，例如网络服务器（webserver）、文件传输和e-mail能提供非并行的诊断，特别是用检测设备（CheckoutTestSet，COTS）诊断工具和媒介。

Latino说，现在，在阀岛中，集成控制使气动功率/控制是一个更好的替代方案。他补充说：“传感器和诊断嵌入到阀岛中，系统诊断算法诊断总的气动系统，使用以太网和开放标准技术，例如OPC或工业以太网协议把这些联系起来，从而改进控制系统。”

接下来是什么？

在需要高的力以及要求兼容变化负载变量应用的场合，例如，压力辊、冰袋应用，气动解决方案看起来更好。没有证据表明在不远的将来会有变化。当机电解决方案有时必须解调相似地行为到气动解决方案时，一些公司更积极地集中精力做气动解决方案。移动到没有准确定义的接口的运动控制应用是特别真实的。

其他液压能力

从价格和性能出发点来说，具有大的力或推力要求的机器采用既没气动也没有机电解决方案的部分是现实的。这类机器包括冲床、折弯机、成型机、破碎机等。这些机器使用液压实现要求的力来完成要求的工作很有必要。