1 引言
在vvvf異步電機(jī)變頻調(diào)速中，最重要的一個(gè)控制環(huán)節(jié)是通過(guò)在線(xiàn)磁鏈閉環(huán)將電機(jī)磁鏈?zhǔn)冀K保持在給定值上，并不受電機(jī)運(yùn)行溫度變化的影響，既不過(guò)勵(lì)也不欠勵(lì)，這樣才能使變頻器的電流容量得到充分有效的利用，從而能大幅度降低產(chǎn)品成本和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。然而對(duì)現(xiàn)有的直接轉(zhuǎn)矩控制、矢量控制及v/f控制等各式異步電機(jī)變頻調(diào)速產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，特別是在起動(dòng)和低速區(qū)的定子電阻上壓降不可以忽略并要求定子電阻值在線(xiàn)自適應(yīng)電機(jī)運(yùn)行溫度的變化時(shí)，實(shí)現(xiàn)上述要求的難度很大[3]。
圖1 仿真結(jié)果曲線(xiàn)一(沒(méi)有對(duì)rs進(jìn)行在線(xiàn)自校正，
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圖 2 仿真結(jié)果曲線(xiàn)二(對(duì)rs進(jìn)行在線(xiàn)自校正，
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圖 3 仿真結(jié)果曲線(xiàn)三(對(duì)rs進(jìn)行在線(xiàn)自校正，
)
文獻(xiàn)[1]結(jié)合多項(xiàng)專(zhuān)利提出在定子磁鏈定向矢量控制下通過(guò)在線(xiàn)定子磁鏈閉環(huán)去自動(dòng)校正定子電阻(rs)方法并提出了具體結(jié)構(gòu)圖，從而一舉解決了上述難題。這種方法不但能在無(wú)轉(zhuǎn)速信號(hào)下獨(dú)立運(yùn)行，又可進(jìn)一步在有轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)加上轉(zhuǎn)矩閉環(huán)還可再加上轉(zhuǎn)速閉環(huán)情況下運(yùn)行，如用于電梯等勢(shì)能負(fù)載和各式軌道或公路電動(dòng)車(chē)輛。
文獻(xiàn)[2]在此種方法的基礎(chǔ)上(電路結(jié)構(gòu)圖及定子磁鏈在線(xiàn)觀測(cè)式均見(jiàn)該文)對(duì)其魯棒性進(jìn)行了深入研究，并獲得了圓滿(mǎn)結(jié)果。
異步電機(jī)變頻調(diào)速在無(wú)轉(zhuǎn)速信號(hào)下的獨(dú)立運(yùn)行為最基本的工作方式，在本文中用matlab對(duì)其實(shí)施了進(jìn)一步的仿真，從而獲得了一些重要結(jié)果并對(duì)其作了評(píng)述。
2 仿真結(jié)果
所得仿真結(jié)果曲線(xiàn)分別如圖1、圖2及圖3所示:
各圖中的符號(hào)含義說(shuō)明如下:
is—定子電流實(shí)際波形(a);
cis—定子磁鏈實(shí)際值(vs);
n—電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速(r/min);
tm—負(fù)載轉(zhuǎn)矩(n?m);
t—時(shí)間(s)，
tm0 —負(fù)載的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩值，
isp—起動(dòng)區(qū)間定子電流波形的最大幅值。
在圖1、圖2及圖3中，電機(jī)參數(shù)、定子頻率隨時(shí)間上升的斜率及定子磁鏈給定值均彼此相同而保持不變。
3 仿真結(jié)果評(píng)述
由圖1可見(jiàn)，在起動(dòng)及低速區(qū)中，cis顯著地低于定子磁鏈給定值，直到n 大于500時(shí)才開(kāi)始接近定子磁鏈給定值。
在圖2及圖3中，可見(jiàn)在經(jīng)過(guò)預(yù)勵(lì)磁時(shí)間(約0.7s)后，cis即始終保持在定子磁鏈給定值上，而不受tm階躍變化及is、定子頻率及定子電壓等變化的影響。
將圖1與圖2相對(duì)比，可見(jiàn)在相同的負(fù)載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩tm0 均等于8情況下，圖2的isp(=12)僅為圖1的isp(=18)的 2/3(=12/18)。
將圖1(isp=18)與圖3(isp=16)相對(duì)比，可見(jiàn)圖3的tm0 (=14)為圖1的tm0 (=8)的1.75(=14/8)倍。在小的變頻逆變器的電流下獲得如此高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是依靠在線(xiàn)定子磁鏈閉環(huán)去自動(dòng)校正定子電阻值而取得的，且不受電機(jī)運(yùn)行溫度變化的影響，這是一般采用人工提升或補(bǔ)償方法所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
在電機(jī)零速起動(dòng)階段，定子電壓值很小，還受到開(kāi)關(guān)管壓降及死區(qū)等效壓降的影響，準(zhǔn)確采樣難于保證。而在文獻(xiàn)[1]中所用的電機(jī)定子磁鏈觀測(cè)式中不包含定子電壓、定子電阻及轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)等這些因子(因而能在線(xiàn)自適應(yīng)電機(jī)運(yùn)行溫度的變化去自動(dòng)校正定子電阻值)，但引入了電機(jī)無(wú)功功率因子;而上述開(kāi)關(guān)管壓降及死區(qū)等效壓降均與電流同相，只影響到有功功率，這樣一來(lái)計(jì)算無(wú)功功率所需的信息就可在同步座標(biāo)系中方便地取得。
在文獻(xiàn)[1]中所用的電機(jī)定子磁鏈觀測(cè)式中還包含有電機(jī)的固有參數(shù)即漏磁系數(shù)σ和定子繞組自感l(wèi)1，現(xiàn)這二種固有參數(shù)的在線(xiàn)高精度辯識(shí)技術(shù)已開(kāi)發(fā)出來(lái)(并已向?qū)＠稚暾?qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利)，這十分有利于在使用現(xiàn)場(chǎng)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，依靠在線(xiàn)單片計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理器的軟件，就可實(shí)現(xiàn)本文所列舉的各項(xiàng)優(yōu)良性能，從而能使變頻逆變器的電流得到有效的利用，這既大大降低了變頻逆變器電流容量亦即產(chǎn)品成本，與此同時(shí)又節(jié)約了可貴資源給社會(huì)帶來(lái)良好效果。
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