轻载详细资料大全

Question

如题所述

Answer 1

轻载是指电子电路代载能力的一种情况：有空载、轻载、全载、超载。其中轻载是指轻载是相对于全载来说的，指的是在电路的负载范围内,，负载率在30%以下。当然你也可以认为50%以下的负载是轻载，因为这是没有严格定义的。至于轻载是否就是负载电阻大还不一定，在恒流源的负载中，电阻小负载才轻。而在恒压源的负载中，电阻大时负载轻。

基本介绍

中文名 ：轻载 外文名 ：underloading 解释 ：载货少或不载货的 拼音 ：qīng zài  造句 ：船轻载而归

电气工控,异步电机控制系统轻载稳定性仿真,系统轻载振荡仿真,系统轻载振荡分析,定子电阻及死区效应对轻载振荡的影响,漏感对轻载振荡的影响,转子电阻对轻载振荡的影响,转动惯量对轻载振荡的影响,高轻载效率数字变换器,工作原理,实验结果与讨论,

电气工控

在电气行业中，轻载是指电气控制元件在额定功率的条件下，能拖动同等功率的负载，但是其输出的力矩较小。例：变频器轻载套用7.5KW，是指变频器在额定功率时，能拖动同等功率的电机，此电机只能轻载启动，电机输出力矩较小。

异步电机控制系统轻载稳定性仿真

异步电机开环V/f 控制系统在空载或轻载时存在持续振荡的不稳定问题。该类系统的轻载稳定性是一个非常复杂的问题，与定子电阻、转子惯量、死区时间、DC滤波电容、载波频率、系统谐振频率等很多因素有关。有关抑制振荡方法的研究很多，但对振荡起因的研究却相对较少。主要对异步电机V/f 控制系统轻载持续振荡的起因进行研究。首先，通过仿真建模详细分析了系统出现持续振荡时的不稳定现象。然后，通过理论推导，从传统控制理论的角度对系统轻载振荡的原因进行了研究，并分析了系统中各参数对此振荡的影响。推导出的结论与实际情况吻合，根据该文的分析结果可对异步电机 V/f 开环控制系统的振荡情况进行预测。

系统轻载振荡仿真

当电机在空载或轻载状态时，系统在中、低频工作范围记忆体在一段振荡区域。分别给出了系统在稳定时和振荡时各变数的仿真波形。 i _a 为相电流； i _sd 为励磁电流； i _sq 为转矩电流； ψ r为转子磁链； T _e 为输出转矩。仿真模型的基本参数为：电机功率为7.5kW；额定电压为380V；额定频率为50Hz；额定电流为15.4A；额定转速为1440r/min；定子电阻为0.7Ω；转子电阻为0.6012Ω；漏感为3.59mH；互感为122.11mH。PWM载波频率为 10.0kHz，死区时间为6.4s。 仿真模型中，系统在12Hz附近出现振荡现象。电机相电流 i _a 振荡较为严重，此时电流的峰值最大达到了1.5pu(标么值，其基准值为电机额定电流值)。电机稳定时的相电流 i _a 峰值约为0.4pu。经对比可知，相电流中的振荡电流分量幅值为1.1pu。如此大的振荡电流分量很容易造成驱动器的过流保护而使电机停机，更严重时甚至会烧坏驱动器中功率器件。

系统轻载振荡分析

异步电机开环V/f 控制系统轻载稳定性是个非常复杂的问题，很多因素都会导致系统的振荡。为了从理论上对系统的轻载稳定性进行分析，首先在电机工作点附近对电压方程、磁链方程、转矩方程和机械方程进行小信号线性化处理，得到异步电机小信号线性状态。 当电机转速逐渐增大时，系统的极点分布为电机转子角频率 ω _r0 从0增加到2π×50rad/s时系统极点的分布，而对虚轴附近的区域放大后的极点分布可知，随着电机转速的增加，系统主导极点逐渐远离虚轴。由此可知，在中、低频段，系统更容易发生持续振荡；而在高频段，系统的主导极点离虚轴较远，系统中的振荡分量衰减速度较快，因而发生振荡的可能性较小。 系统极点随电机滑差角频率 ω _s0 变化的分布规律图给出了电机滑差角频率 ω _s0 分别为2π×0.1r、2π×1.0和2π×2rad/s(对应电机额定滑差角频率)，且电机转子角频率 ω _r0 从0增加到2π×50rad/s时，系统极点的分布规律图，而此时系统极点在虚轴附近的分布给出了电机转子角频率 ω _r0 为2π×10rad/s且电机滑差角频率 ω _s0 从2π×0.1rad/s增加到2π×2rad/s时，系统极点在虚轴附近的分布图。随着负载的增大，系统的主导极点往 s 平面的左上角方向移动，逐渐远离虚轴，系统中的振荡分量衰减速度逐渐加快，发生振荡的可能性逐渐减小。此结论与实际情况相吻合。在实际套用中，开环V/f 控制系统的持续振荡也只在电机空载或轻载的情况下发生。

定子电阻及死区效应对轻载振荡的影响

在系统中其他参数保持不变的前提下，仅改变电机定子电阻时，及系统的极点变化规律。电机滑差角频率 ω _s0 为2π×0.1rad/s；转子角频率 ω _r0 为2π×10rad/s；定子电阻 R _s 从0.6Ω变化至1.0Ω。 随着定子电阻的增大，系统的主导极点逐渐向虚轴移动，导致系统的振荡衰减速度变慢。由此可知，定子电阻越大，系统越容易发生振荡。 逆变器中为防止上、下桥臂直通，必须加入一段死区时间，而此死区时间会引起输出信号畸变。根据文献可知，死区时间引起的信号畸变可等效成电阻造成的畸变。因此，系统中死区效应的存在相当于增加了电机的定子电阻，且死区时间越长，此等效电阻越大，根据分析可知，此时系统将更容易产生持续振荡问题。

漏感对轻载振荡的影响

保持系统其他参数不变，电机漏感从0.6mH逐渐增大到6mH时，从系统极点分布变化可知，当漏感很小时，系统的主导极点离虚轴很近。随着漏感的增加，主导极点逐渐远离虚轴。由此可知，电机漏感越大，系统越容易稳定。相反，当漏感越小时，系统越容易出现轻载振荡。

转子电阻对轻载振荡的影响

电机转子电阻变化时，系统极点分布也随之发生改变。随着转子电阻Rr的增大，系统的主导极点往 s 平面的左上角移动，逐渐远离虚轴，系统将变得更加稳定。

转动惯量对轻载振荡的影响

系统中其他参数保持不变，仅改变电机的转子转动惯量J时，从系统极点的分布规律可知，转动惯量越小，系统主导极点离虚轴越近。此时系统极容易受谐波干扰而发生持续振荡。随着转动惯量的增大，系统主导极点逐渐远离虚轴，系统稳定性逐渐增强。

高轻载效率数字变换器

针对模拟电源轻载效率低的缺陷，提出一种基于DSP的数字电源设计方案。采用数字控制，轻载时，使其工作在Burst模式，极轻载时，通过同步整流管的寄生二极体整流，有效提高了电源轻载效率。分析了移相全桥变换器的工作原理以及Burst模式的工作原理，并设计了数字控制系统和软体系统。最后，通过一台600W移相全桥DC /DC变换器样机，验证了数字控制的优势。测试数据表明，该数字电源在10%额定负载下效率可达85% ，在5%额定负载下效率仍高于70%。

工作原理

基于TMS320F28335的高轻载效率的数字DC/DC变换器的硬体结构Q ₁ 、Q ₂ 、Q ₃ 、Q ₄ 是4个主功率开关管，SR1、SR2 为同步整流管， L _s 为变压器漏感， T ₁ 是主变压器， L ₁ 、 L ₂ 为同步整流电感，C ₁ ～C ₆ 分别为Q ₁ ～Q ₄ 以及SR1、SR2的寄生电容，D ₁ ～ D ₆ 分别为Q ₁ ～ Q ₄ 以及SR1、SR2的寄生二极体。 变换器工作时，Ls与主功率开关管Q ₁ ～Q ₄ 的相应寄生电容形成谐振回路，为Q ₁ ～Q ₄ 的开通和关断营造ZVS 环境，从而减少主功率开关管的开关损耗和通态损耗，提高变换器的转换效率。通过控制全桥电路中对角开关管的重叠量( Q ₁ 和Q ₄ 、Q ₂ 和Q ₃ 的互通时间) ，来控制能量的传输，从而调节输出。具体的，当负载处于重载状态( 20%～100%的额定负载) 时，可以看出Q ₁ 和Q ₄ 以及Q ₂ 和Q ₃ 重叠导通的时间较长，因此通过变压器T ₁ 可以向次 级传输更多的能量； 当负载处于轻载状态( 5%～20%的额定负载) 时，可以看出Q ₁ 和Q ₄ 以及Q ₂ 和Q ₃ 重叠导通的时间较短，因此通过变压器T ₁ 向次级传输的能量变少；当负载处于极轻载状态( 0～5%的额定负载) 时，可以看出 Q ₁ 和Q ₄ 以及Q ₂ 和Q ₃ 重叠导通的时间极短，因此通过变压器T ₁ 向次级传输的能量变的极少。

实验结果与讨论

为了验证设计在轻载下仍具有高效率的特性，设计了一台基于DSP28335的移相全桥同步倍整流DC/DC变换器样机，该样机开关频率为200kHz，输入电压为380VDC～420VDC ，输出电压为12VDC ，额定输出功率600 W。 实验表明，该变换器的4个全桥功率开关管在较大负载范围内，均能实现零电压开通和零电压关断，轻载时 Q ₁ 的驱动波形图与其他开关管的驱动波形图有相似特征。可以看出，轻载下变换器仍能实现ZVS。 将提出的变换器与传统全桥变换器的整机效率作比较。可以看出，轻负载情况下，设计的数字变换器效率远高于传统效率，在10%的额定负载下，该数字变换器仍能保持85%的转换效率，在小于5%的额定负载情况下，该变换器效率也高于70%，这是由于本数字变换器在原有移相全桥变换器的基础上加入了轻载Burst和极轻载两种模式，从而使本变换器在轻负载状态仍具有很高的效率。另外在重载情况下，该数字变换器效率最高能达到94% ，也高于传统变换器效率，这是由于本样机采用数字控制方式，减少了外围控制器件的数量，减少了整机损耗所致。