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当异步电机变频调速中的高转矩电流比性能

发布时间:2021-09-11 19:16:40 阅读: 来源:多功能电热锅厂家

异步电机变频调速中的高转矩—电流比性能

1 引言

异步电机的电磁转矩等于电机磁链与电机电流的矢量乘积,为了获得高的起动和运行转矩而又要减少变频器的电流容量亦即产品成本过半企业3季度净利润同比大幅上涨,需要首先于电机零速下将电机磁链经过预励磁以达到给定值,然后再进行正式起动运行,但保持定子磁链为给定值及其矢量定向功能必须不受电机不同的实时温度的影响;另外在电压控制的高性能异步电机变频调速中,特别是在包括起动在内的低转速区情况下,正确地给出电机端电压值十分重要,同样要求不受电机不同的实时温度的影响,这正是此二个关键问题的高难点所在。

文献[1 将文献[2 与文献[3 进行组合,通过定子磁链闭环构成了定子电阻自校正技术,此自校正不受定子侧电阻R1与转子电阻R2随电机实时温度而变化的影响,当R1校正到了位时,于定子磁链即等于给定值的同时其定向也就到了位,能同时解决正确建立电机端电压和实现定采取最新的技术子磁链保持为给定值的定向矢量控制性能这二个关键问题,此自校正技术与电机转动与否及定子频率高低无关,这种优良性能正好能满足上述的要求。

下面将结合仿真结果来加以说明。

2 仿真结果

由于静摩擦系数大于动摩擦系数及电机零速下起动时轴承室钢结构还可进1步开辟在公共基础设施等领域的利用中油膜尚未建立,故零速下起动转矩远大于运行转矩,问题的焦点集中在电机零速下起动转矩—电流比性能方面,以下的仿真重点因而也在这一方面进行。

图1与图2的电机参数完全一致,且都处于电机零速下,但不同的是:

(1) 图1采用文献[1 的自校正技术,其端电压与频率的关系,由自校正技术自动形成。

(2) 图2无自校正,其端电压与频率的关系,如常用的压频比为常数的控制。

图1与图2均经历了定子频率f分别为1Hz、2Hz及3Hz的三个阶段,以观察定子频率f变化所带来的影响。

在图1中,预励磁时间约为3s,自此以后,定子磁链即使有微小波动,亦保持在给定值(标幺值为1)附近而最后稳定在给定值上,这和定子频率、电流、转矩以及电机温度等的变化无关。

图1 有自校正,处于电机零速下

图2 无自校正,处于电机零速下

在图2中, 定子磁链的最大值也只达到给定值的50%,这说明电机磁路未得到有效的利用,如要获得高转矩,就必须大幅度增大变频器的电流容量。

在图1中,分别与f=1Hz、2Hz、3Hz相对应的有:

(1) 定子电流部分:I1=9,I2=12.5,I3=16.45;

(2) 电磁转矩部分:T1=6.5,T2=13,T3=18.65;

(3) 转矩—电流比部分:K1=T1/I1=0.72,

K2=T2/I2=1.04,K3=T3/I3=1.133。

在图2中,分别与f=1Hz、2Hz、3Hz相对应的有:

(1) 定子电流部分:I10=3.4,I20=5.7,I30=7.903;

(2) 电磁转矩部分:T10=0.95,T20=2.65,T30=4.305;

(3) 转矩—电流比部分:K10=T10/I10=0.279,

K20=T20/I20=0.465,K30=T30/I30=0.544。

则图1的转矩—电流比与图2的转矩—电流比之间的相对比值G(无单位)分别为:G1=K1/K10=2.58,

G2=K2/K20=2.236,G3=K3/K30=2.08。

3 结束语

从上可见,图1的转矩—电流比与图2的转矩—电流比之间的相对比值G均大于2(如果在电机处于热态下起动,这个相对比值G还会显著加大,而用户所提出的起动转矩保证值是不论电机处于冷态或处于热态的)。 这说明在同样的电流下,有自校正比无自校正所产生的转矩至少能大一倍;或者说在同样的转矩下,有自校正比无自校正所需的电流至少能小一倍。这样就能大幅度减少变频器的电流容量,从而带来显著的经济效益并取得节约可贵资源的社会效果。

所述的自校正技术在起动后还继续发挥作用,因此预励磁时间可看作是电机定子磁链上升到快要接近给定值的时间。先预励磁然后起动,这和直流传动中的操作程序一样。

加入文献[4 所述的分析,则能构成新型具有温度自适应和高起动转矩的高性能变频调速器。

加入文献[5 所述的分析,则能构成有速度传感器的新型具有温度自适应和高起动转矩的高性能矢量控制变频调速器。

加入文献[7 的技术和文献[6 所述的分析,则能构成无速度传感器的新型具有温度自适应和高起动转矩的高性能矢量控制变频调速器。

所述的自校正亦即自调节技术既用于电机零速状态又继续用于电机起动后的运行状态,其结构组成、调节参数选取及采样周期适配等等都来自一整套并行之有效的专有技术。

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