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新式电机的直接转动力矩扼制方案
浏览: 发布日期:2018-09-22

  控制(control)系统(system)设计与仿真根据前面的推导分析,由式(12)可知,如果能估算出Te和K2,那么控制绕组的给定电压(voltage)就可以算出来,由此可以简单地得出其直接转矩控制。变频电动机由于临界转差率反比于电源频率,可以在临界转差率接近1时直接启动,因此,过载能力和启动性能不再需要过多地考虑,而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力,及确保电机的使用寿命。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。微型电动机是指直径小于160mm或额定功率小于750W的电机,微型电动机常用于控制系统或传动机械负载中,用于实现机电信号或能量的检测、解析运算、放大、执行或转换等功能。反馈(feedback)量Xr及Hr可以通过位置(position )译码器得到,v和i可以通过高速A/D转换后送给微处理(processing)器。这样就由X
  R、H
  R、v和i可以得到当前的Te(n)和K2,在此基础上,根据式(4),由控制器的开关周期Ts就能估算出Te(n+1),并为控制矩阵提供相关参数(parameter)。由K2和K2
  通过PI调节器可得到K2。由X
  R、X
  R、Te(n)、Te(n+1)及相关参数可得Te。经过由式(12)所反映的控制矩阵的变换及dq轴坐标系到abc坐标系的变换,再通过变频(frequency conversion)器对控制绕组进行控制,就能实现对无刷马达的直接转矩控制。
  无刷双馈电机的直接转矩控制图是对一台额定功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)为4kW,3/1极对数的无刷双馈电机的仿真曲线图。(a)是在电机启动后,在电机的控制频率(frequency)为-16.7Hz(频率的正负与相序有关)的转矩)转速仿真曲线,从该曲线可以看出,电机的转速与fm=(fp-fc)/(Pp+Pc)表达式基本一致,在控制频率为-50Pc/PpHz下,无刷双馈电机有类似2PP极感应电机的转矩)转速特性(characteristic]),这也说明无刷电机虽有同步电机的特性,但是其控制策略应与同步电机有所不同;(b)为电机在空载情况(Condition)下,给定速度从700800r/min的瞬态变化图,从图可以看出电机在约0.4s时间速度就可以稳定(解释:稳固安定;没有变动),相比标量控制下15s的动态响应时间,说明直接转矩控制下BDFM系统能够很好地动态响应;(c)是负载转矩从0变到8Nm(约为额定转矩的25%)情况下的转速动态变化过程(process),可以看出在约0.6s时间内电机能重新回到希望的稳定状态。
  无刷双馈电机的仿真曲线图3结语通过不同转速及转矩控制下电机转速变化的仿真研究(research),证明了本文提出的计算(calculate )方法和计算模型(model)是正确的;动态控制频率-16.7Hz下的仿真试验,揭示了在控制频率为-50Pc/PpHz下,无刷双馈有类似2Pp极感应电机的转矩)转速特性;电机在给定速度或转矩变化的情况下,能快速反映,动态速度快,说明该种控制方法有一定优点。所有仿真结果说明,按常规定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)绕组布置方法设计的这种电机有大量的谐波;由于BDFM的转矩和磁链跟可控的控制绕组和不可控的功率绕组都有关,在没有计算转矩和磁链的确定值的基础上,用来产生转矩和磁链的电压矢量是不能明确获得的,传统(chuán tǒng)的基于转矩和磁链偏差的控制方法是无效的,对该类电机的控制方法的研究及控制器的开发(develop)还任重道远,将来的工作需要对控制,由于转速颤动,转子(rotor)中除了有sf1频率分量以外,还会产生3sf1的频率分量,其幅值将随断条数目的增加而增加,因此可以通过检测转子电流(Electron flow)中3sf1分量来检测断条,但对于笼型转子得到转子电流信号比较困难(difficult),因而采用检测轴磁通的方法。
  对于一个在电磁结构(Structure)上完全对称(symmetry)的理想电机而言是不存在轴向磁通的,但一个实际的电机由于制造、加工(Processing)、运行(Windows)等多方面的原因,其电磁结构不可能完全对称,这样便有了轴磁通。轴磁通中会出现定、转子上包含的所有谐波分量,并且会在套在轴上的线圈中感应出电压。这样通过检测轴磁通信号中的三倍滑差频率分量的幅值,可以检测出断条故障(fault)及其严重程度,轴磁通信号的测量很是方便。

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