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| 異步電機(jī)變頻調(diào)速在線(xiàn)觀(guān)測(cè)定子磁鏈的動(dòng)特性
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| 發(fā)布時(shí)間：2010.05.29 新聞來(lái)源：twt東煒庭電機(jī)|東煒庭減速電機(jī)|臺(tái)灣東煒庭生產(chǎn)廠(chǎng)家-廈門(mén)東煒庭電機(jī)工業(yè)有限公司 瀏覽次數(shù)： |
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1 引言
在電壓控制的高性能異步電機(jī)變頻調(diào)速中，不論采用何種磁鏈定向控制方法，正確地給出電機(jī)端電壓值都十分重要，特別是在包括起動(dòng)在內(nèi)的低轉(zhuǎn)速區(qū)情況下，這時(shí)電機(jī)端電壓很小，電機(jī)定子電流矢量在定子側(cè)電阻上r1所產(chǎn)生矢量電壓降成為端電壓中的重要組成成分，必須對(duì)其幅值大小及相位進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。然而定子電流矢量與磁鏈定向軸之間的相角則與轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)t2有關(guān)，也即是與電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻r2有關(guān)，但r2與r1值的大小又都隨著電機(jī)運(yùn)行溫度不同而時(shí)時(shí)變化，即使擱開(kāi)電機(jī)磁鏈控制要求，單就如何獲得包括起動(dòng)在內(nèi)的低轉(zhuǎn)速區(qū)的高性能，就已經(jīng)要求控制系統(tǒng)應(yīng)具有自適應(yīng)電機(jī)運(yùn)行溫度變化的功能了。但問(wèn)題還有另一重要方面，在異步電機(jī)變頻調(diào)速中，最重要的問(wèn)題是如何將電機(jī)磁鏈保持在給定值上并正確定向而不受電機(jī)運(yùn)行溫度變化的影響，具體來(lái)說(shuō)就是不受定子側(cè)電阻r1與轉(zhuǎn)子電阻r2隨電機(jī)運(yùn)行溫度而變化的影響，國(guó)際上數(shù)十年以來(lái)即為了實(shí)現(xiàn)此要求而在不懈地進(jìn)行深入研究。
文獻(xiàn)[6]僅從一個(gè)角度即從不能自適應(yīng)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)t2(亦即是不能自適應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻r2)這個(gè)角度來(lái)進(jìn)行了定量分析，所得出的結(jié)論為:“電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，甚至燒毀電機(jī)，應(yīng)采取具有電機(jī)參數(shù)在線(xiàn)辨識(shí)的自校正控制和對(duì)電機(jī)參數(shù)具有魯棒性的自適應(yīng)控制”。
文獻(xiàn)[2]將文獻(xiàn)[3]所提出的通過(guò)在線(xiàn)定子磁鏈閉環(huán)去自校正定子側(cè)電阻r1的技術(shù)和文獻(xiàn)[1]所提出的定子磁鏈在線(xiàn)觀(guān)測(cè)式組合在一起并應(yīng)用在定子磁鏈定向矢量控制變頻調(diào)速中，同時(shí)解決了正確建立電機(jī)端電壓和實(shí)現(xiàn)定子磁鏈定向矢量控制這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，而且不受電機(jī)定子側(cè)電阻r1及轉(zhuǎn)子電阻r2變化的影響，效果顯著，既能在無(wú)速度傳感器下運(yùn)行，又能獲得很高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩且起動(dòng)電流小，從而使變頻器的電流容量大為減少和產(chǎn)品成本顯著降低。
定子磁鏈在線(xiàn)觀(guān)測(cè)式的動(dòng)特性如何，下面將結(jié)合動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果來(lái)加以說(shuō)明。
2 仿真結(jié)果及其評(píng)述
以下將列出一些重要的動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果, 圖1~圖4的動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果曲線(xiàn)圖均是異步電機(jī)變頻調(diào)速在無(wú)轉(zhuǎn)矩及無(wú)轉(zhuǎn)速閉環(huán)下獨(dú)立運(yùn)行的最基本的工作方式下所取得的，在此情況下定子頻率隨著時(shí)間的增加而線(xiàn)性地上升，但負(fù)載卻是變化的。
在圖1~圖4的動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果曲線(xiàn)圖中，預(yù)勵(lì)磁時(shí)間均取為1.4s。r10及r20分別是定子側(cè)電阻r1及轉(zhuǎn)子電阻r2的基值，而r10并不等于r20。
就圖1~圖4中的每個(gè)圖分開(kāi)來(lái)看，每個(gè)圖中的定子磁鏈觀(guān)測(cè)值曲線(xiàn)都與同圖中的定子磁鏈實(shí)際值曲線(xiàn)十分吻合，而不論r1及r2是如何不同和電流、電壓、頻率是如何變化，這說(shuō)明定子磁鏈在線(xiàn)觀(guān)測(cè)式的動(dòng)特性良好，查其原因，是因?yàn)闊o(wú)功功率瞬時(shí)值在定子磁鏈在線(xiàn)觀(guān)測(cè)式中起了主導(dǎo)作用，而定子磁鏈瞬時(shí)值又與無(wú)功功率瞬時(shí)值直接關(guān)聯(lián)。
從圖1~圖4總體來(lái)看，當(dāng)預(yù)勵(lì)磁結(jié)束以后，定子磁鏈實(shí)際值即自動(dòng)保持在給定值上，而不論r1及r2是如何不同和電流、電壓、頻率是如何變化。
3 結(jié)束語(yǔ)
預(yù)勵(lì)磁結(jié)束后r1即校正到了位，定子磁鏈定向于d軸也就到了位，定子電流在q軸上的投影也就是轉(zhuǎn)矩電流分量，文獻(xiàn)[4]利用此轉(zhuǎn)矩電流分量構(gòu)成轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，獲得了魯棒性良好的效果。
文獻(xiàn)[5]在此基礎(chǔ)上又進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出一種新型無(wú)速度傳感器的異步電機(jī)矢量控制變頻調(diào)速器，由于其主要控制參數(shù)都在q軸上，為進(jìn)行類(lèi)同于標(biāo)量的控制方法提供了條件，并因此獲得了不同以往的優(yōu)越性能。
由于定子磁鏈閉環(huán)控制未采用傳統(tǒng)的電流控制方法, 因而與轉(zhuǎn)矩電流閉環(huán)之間不存在任何復(fù)雜的非線(xiàn)性解耦問(wèn)題。
由于采用定子磁鏈控制，因而不存在如轉(zhuǎn)子磁鏈控制那樣在加載下出現(xiàn)磁路飽和問(wèn)題，一旦磁路飽和，電機(jī)的自感、互感及漏磁系數(shù)都會(huì)發(fā)生顯著變化，如繼續(xù)沿用原來(lái)參數(shù)所建立的數(shù)學(xué)模型去進(jìn)行控制，則其后果難以預(yù)見(jiàn)。
異步電機(jī)本身就是一個(gè)多變量強(qiáng)耦合的非線(xiàn)性復(fù)雜系統(tǒng)，現(xiàn)再加上通過(guò)在線(xiàn)定子磁鏈閉環(huán)去自校正定子側(cè)電阻r1的要求，則系統(tǒng)的復(fù)雜性就更加深一層。
為了獲得如圖1~圖4所示的良好效果，針對(duì)校正亦即調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)選擇及采樣周期等方面的要求，現(xiàn)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一整套并行之有效的專(zhuān)有技術(shù)。
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