變頻調(diào)速器（Adjustable Speed Driver, ASD）是常見的非線性電力電子設(shè)備，在工業(yè)、商業(yè)、交通等多個行業(yè)廣泛應(yīng)用，電壓暫降和短時中斷會影響ASD的正常工作，不僅增加了用戶的電能質(zhì)量經(jīng)濟損失，也帶來了嚴(yán)重的安全問題。

文獻[5-6]利用能量守恒原理解釋了電壓暫降與短時中斷對ASD的影響機理。文獻[7]通過分析直流側(cè)電壓到達最低電壓的時間闡釋了ASD因保護觸發(fā)而受到影響，但現(xiàn)有文獻ASD的暫降耐受機理分析仍有待結(jié)合ASD自身、源側(cè)及負荷側(cè)影響因素開展深入研究。

目前已有一些文獻基于仿真研究了ASD對電壓暫降耐受能力的影響因素。文獻[8-10]在Matlab上建立了ASD的簡化模型，研究了不同暫降類型、不同的負荷類型、相位跳變的影響，但其僅考慮了暫降對ASD的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及直流側(cè)電壓的變化情況。

文獻[11]得到了不同轉(zhuǎn)速下三種暫降類型的耐受特性曲線。文獻[12-13]利用PSCAD/ EMTDC分析了暫降類型、電機負載、轉(zhuǎn)速以及控制策略的影響，并得到了相應(yīng)的耐受特性曲線?？梢钥闯?，現(xiàn)有的仿真分析考慮因素不夠全面且未能結(jié)合物理進一步驗證得到不同影響因素對ASD耐受特性曲線上的直觀影響。

文獻[5,14-18]通過試驗研究，分析了電壓暫降對ASD的影響及暫降耐受特性。其中，文獻[5,14]測試了不同的暫降類型對ASD的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及直流側(cè)電壓的變化情況，但考慮的影響因素不全面，且未進一步分析耐受能力；文獻[15]主要分析了電壓暫降時電機負載特性對ASD轉(zhuǎn)速的影響，但并未得到耐受特性曲線；文獻[16]討論了相位跳變、三相不平衡、負荷特性的影響，獲得相應(yīng)的耐受特性曲線，但僅是一臺ASD的綜合耐受特性曲線，結(jié)論不具有普遍性；文獻[17-18]開展了不同暫降類型、暫降形狀、負荷類型、暫降起始點、控制方式、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速對ASD耐受特性的影響，但所涉及的電壓暫降特征量不全面且未考慮ASD保護的影響。

隨著敏感設(shè)備電壓暫降耐受特性試驗研究的開展，已有一些標(biāo)準(zhǔn)逐步規(guī)范了測試項目、流程及耐受特性描述形式。文獻[19]首次提出了低壓設(shè)備電壓暫降耐受特性試驗方法，能夠得到較為準(zhǔn)確的耐受特性曲線；并且針對不同暫降類型提出了相應(yīng)的試驗方法，但并未結(jié)合ASD的特殊性，也未考慮設(shè)備自身參數(shù)、負荷特性以及其他暫降特征量的影響。

SEMI F47◆0706給出了半導(dǎo)體工廠單相各相依次測試與三相測試兩種測試流程，并且提出以電壓暫降耐受曲線表示設(shè)備的耐受特性，但僅關(guān)注暫降幅值與持續(xù)時間兩個特征量，且電壓幅值測試間隔不能超過5%。GB/T 17626.11 2008、IEC 61000 4 11: 2009分別為了檢測電氣與電子設(shè)備和大電流電力電子設(shè)備對電網(wǎng)內(nèi)電壓暫降的耐受能力，因此只給出了有限暫降幅值和參數(shù)下的測試點。

綜上所述，目前對于ASD電壓暫降耐受特性的研究，國外開展較多，國內(nèi)相關(guān)研究則較少、而且機理分析不夠完善，未成體系；試驗研究主要存在電壓暫降特征量、設(shè)備自身因素和負荷特性選擇不全面以及試驗效率不高等問題。

因此，本文第Ⅰ部分首先利用直流側(cè)動態(tài)方程和異步電機動態(tài)方程分析了保護策略及控制策略、負荷特性、電壓暫降類型及特征量對ASD耐受特性的影響機理，在機理分析和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)測試項目與試驗方案的基礎(chǔ)上，提出了一種基于源側(cè)暫降特征、設(shè)備敏感機理和負荷特性的分區(qū)段全參數(shù)ASD電壓暫降耐受特性試驗方法，并針對ASD耐受特性曲線最左側(cè)與時間軸垂直、水平部分向左下傾斜特點提出了一種改進封閉法，并在第Ⅱ部分中測試得到典型ASD耐受特性曲線，進一步考慮實際存在的電壓暫降特征和負荷波動的隨機性及不同ASD產(chǎn)品參數(shù)分布的差異性，得到了ASD的電壓暫降耐受特性模糊區(qū)域的故障概率。

圖1 ASD結(jié)構(gòu)原理

圖7 試驗平臺接線原理圖

結(jié)論

本文基于ASD直流側(cè)動態(tài)方程式和異步電機動態(tài)方程式，分析了ASD受電壓暫降影響的機理，在機理分析和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)測試項目與試驗方案的基礎(chǔ)上，提出了一種分區(qū)段全參數(shù)的ASD電壓暫降耐受特性試驗方法。主要結(jié)論如下：

1）ASD的最低工作電壓由低電壓保護所決定，過電流保護決定了ASD暫降恢復(fù)時所允許的最大充電電流的大小，二者互相影響；控制方式與保護閾值共同決定了ASD的運行范圍，采用U/f相比于VC和DTC時的耐受度要低。

2）負荷越大，ASD的暫降耐受度越高。

3）ASD對三種類型暫降的耐受度Type Ⅲ＜Type Ⅱ＜Type Ⅰ，恢復(fù)充電電流受暫降后電壓幅值、暫降形狀的影響；暫降前電壓幅值決定了直流側(cè)電壓初始值，進而影響了ASD所能承受的最大暫降持續(xù)時間。

4）改進封閉法能夠在一定程度上提高試驗效率，為后續(xù)基于試驗量化ASD耐受特性奠定了良好的基礎(chǔ)。

基于上述的分析和所提出的試驗方案，本文將在Part Ⅱ進一步測試量化源側(cè)電壓暫降特征、設(shè)備自身及負荷參數(shù)等對ASD耐受特性的影響。