變頻調速器（Adjustable Speed Driver, ASD）是常見的非線性電力電子設備，在工業、商業、交通等多個行業廣泛應用，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量經濟損失，也帶來了嚴重的安全問題。

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]通過分析直流側電壓到達最低電壓的時間闡釋了ASD因保護觸發而受到影響，但現有文獻ASD的暫降耐受機理分析仍有待結合ASD自身、源側及負荷側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的轉矩、轉速以及直流側電壓的變化情況。

文獻[11]得到了不同轉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、轉速以及控制策略的影響，并得到了相應的耐受特性曲線。可以看出，現有的仿真分析考慮因素不夠全面且未能結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的轉矩、轉速以及直流側電壓的變化情況，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，獲得相應的耐受特性曲線，但僅是一臺ASD的綜合耐受特性曲線，結論不具有普遍性；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、轉矩、轉速對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。

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

SEMI F47◆0706給出了半導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備的耐受特性，但僅關注暫降幅值與持續時間兩個特征量，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備和大電流電力電子設備對電網內電壓暫降的耐受能力，因此只給出了有限暫降幅值和參數下的測試點。

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，國內相關研究則較少、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動態方程和異步電機動態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，在機理分析和現有標準測試項目與試驗方案的基礎上，提出了一種基于源側暫降特征、設備敏感機理和負荷特性的分區段全參數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產品參數分布的差異性，得到了ASD的電壓暫降耐受特性模糊區域的故障概率。

圖1 ASD結構原理

圖7 試驗平臺接線原理圖

結論

本文基于ASD直流側動態方程式和異步電機動態方程式，分析了ASD受電壓暫降影響的機理，在機理分析和現有標準測試項目與試驗方案的基礎上，提出了一種分區段全參數的ASD電壓暫降耐受特性試驗方法。主要結論如下：

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電壓初始值，進而影響了ASD所能承受的最大暫降持續時間。

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

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電壓暫降特征、設備自身及負荷參數等對ASD耐受特性的影響。