CN102437812B - 一种异步电动机变频调速的动态磁链控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种异步电动机变频调速的动态磁链控制方法，对异步电动机的不同速度区段，按照一种算法，动态地调整滞环比较器中的定子磁链给定值和容差值，通过磁链轨迹跟踪控制与磁链调节控制，选择0度、+60度、-60度工作电压矢量之一，使定子磁链矢量端点的运动方向与电压矢量方向一致，改善异步电动机变频调速中的电磁转矩的动态控制性能。

Description

一种异步电动机变频调速的动态磁链控制方法
技术领域
本发明涉及一种交流传动控制方法，尤其涉及一种异步电动机动态磁链控制方法。
背景技术
变频调速技术是20世纪80年代末兴起的一种新型电力传动调速技术，集电力电子、自动控制、微电子、电机学等技术于一体的高新技术，以其优异的调速性能、显著的节电效果在国民经济各领域有着广泛的适用性，被国内外公认为是世界上应用最广、效果最高、最理想的电气传动方案，是电气传动的发展方向。变频调速是通过改变电源频率和电源电压来达到电机调速目的，变频调速，为提高企业经济效益提供了重要的新手段。
在电动机不同速度区段，由于电动机定子绕组电阻的存在，电动机定子磁链与定子端电压之间的关系呈现为不同的特性。在变频调速控制中，对异步电动机的电磁转矩控制是靠控制定子磁链来达到的，电磁转矩控制的动态响应特性直接关系到变频调速性能。因此，在电动机不同速度区段，对定磁链需用不同的关系进行控制，提高变频器的调速性能。
发明内容
本发明的目的在于根据异步电动机的不同的运行速度区段，动态地调整滞环比较器中的定子磁链给定值和容差值，通过磁链轨迹跟踪控制与磁链调节控制，选择0度、+60度、-60度工作电压矢量之一，使定子磁链矢量端点的运动方向与电压矢量方向一致，改善异步电动机变频调速中的电磁转矩的动态控制性能。
本发明是这样来实现的，对异步电动机的不同速度区段，按照式1和式2，动态地调整滞环比较器中的定子磁链给定值和容差值，通过磁链轨迹跟踪控制与磁链调节控制，选择0度、+60度、-60度工作电压矢量之一，使定子磁链矢量端点的运动方向与电压矢量方向一致，改善异步电动机变频调速中的电磁转矩的动态控制性能；
Figure 2011104524939100002DEST_PATH_IMAGE001
               式1
Figure 54135DEST_PATH_IMAGE002
                式2
式中，
Figure 2011104524939100002DEST_PATH_IMAGE003
为电机定子基准磁链，
Figure 33592DEST_PATH_IMAGE004
为磁链调节容差的基准值，
Figure 2011104524939100002DEST_PATH_IMAGE005
为电机额定转速。
Figure 937963DEST_PATH_IMAGE006
为给定磁链，
Figure 2011104524939100002DEST_PATH_IMAGE007
为磁链调节容差，
Figure 457806DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 2011104524939100002DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 334495DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 2011104524939100002DEST_PATH_IMAGE011
为调节因子。
当电动机的运行速度小于额定转速的35%时，按公式
Figure 278662DEST_PATH_IMAGE012
确定磁链轨迹跟踪控制中滞环比较器的定子磁链给定值，按公式
Figure DEST_PATH_IMAGE013
确定磁链调节控制中滞环比较器的容差值；
当电动机的运行速度在额定转速的35%到75%之间时，按公式
Figure 608012DEST_PATH_IMAGE014
确定磁链轨迹跟踪控制中滞环比较器的定子磁链给定值，按公式
Figure DEST_PATH_IMAGE015
确定磁链调节控制中滞环比较器的容差值；
当电动机的运行速度大于额定转速的75%时，按公式确定磁链轨迹跟踪控制中滞环比较器的定子磁链给定值，按公式
Figure DEST_PATH_IMAGE017
确定磁链调节控制中滞环比较器的容差值。达到动态地调整滞环比较器中的定子磁链给定值和容差值的目的。
本发明的技术效果是：在变频调速控制中，使定子磁链矢量端点的运动方向与电压矢量方向一致，有效改善异步电动机变频调速中的电磁转矩的动态控制性能。
附图说明
图1为本发明的异步电动机变频调速的动态磁链控制原理方框图。
具体实施方式
如图1所示，根据异步电动机的定子电压、定子电流和转子转速，由定子磁链计算单元计算得出定子磁链Ψs及其在βa轴、βb轴、βc轴上的投影Ψβa、Ψβb、Ψβc，并根据式1、式2计算得出给定磁链值Ψ和容差值ε。由磁链轨迹跟踪控制中滞环比较器产生磁链轨迹矢量Sψa、SΨb、SΨc。其中，当Ψβa大于等于+Ψ时，Sψa等于0，当Ψβa小于等于-Ψ时，Sψa等于1，当Ψβa在-Ψ与+Ψ之间时，Sψa保持不变于；当Ψβb大于等于+Ψ时，SΨb等于0，当Ψβb小于等于-Ψ时，SΨb等于1，当Ψβb在-Ψ与+Ψ之间时，SΨb保持不变于；当Ψβc大于等于+Ψ时，SΨc等于0，当Ψβc小于等于-Ψ时，SΨc等于1，当Ψβc在-Ψ与+Ψ之间时，SΨc保持不变于。由磁链调节控制中滞环比较器产生磁链调节矢量ΨQ。其中，当Ψ-Ψs大于+ε时，ΨQ等于1，当Ψ-Ψs小于-ε时，ΨQ等于-1，当Ψ-Ψs在-ε与+ε之间时，ΨQ等于0。根据磁链轨迹矢量Sψa、SΨb、SΨc及磁链调节矢量ΨQ由电压矢量选择器选择0度、+60度、-60度工作电压矢量之一，其中，当ΨQ等于0时，根据磁链轨迹矢量Sψa、SΨb、SΨc选择对应磁链轨迹区段上的0度工作电压矢量，当ΨQ等于1时，根据磁链轨迹矢量Sψa、SΨb、SΨc选择对应磁链轨迹区段上的-60度工作电压矢量，当ΨQ等于-1时，根据磁链轨迹矢量Sψa、SΨb、SΨc选择对应磁链轨迹区段上的60度工作电压矢量，从而控制逆变器产生相应的电压矢量，使定子磁链矢量端点的运动方向与电压矢量方向一致，改善异步电动机变频调速中的电磁转矩的动态控制性能。
如图1所示，定子磁链计算单元根据异步电动机的定子电压、定子电流和转子转速计算得出定子磁链Ψs及其在βa轴、βb轴、βc轴上的投影Ψβa、Ψβb、Ψβc，并根据式1、式2计算得出给定磁链值Ψ和容差值ε，由磁链轨迹跟踪控制中滞环比较器产生磁链轨迹矢量Sψa、SΨb、SΨc，由磁链调节控制中滞环比较器产生磁链调节矢量ΨQ，根据选磁链轨迹矢量Sψa、SΨb、SΨc及磁链调节矢量ΨQ由电压矢量选择器选择0度、+60度、-60度工作电压矢量之一，控制逆变器产生相应的电压矢量，使定子磁链矢量端点的运动方向与电压矢量方向一致，改善异步电动机变频调速中的电磁转矩的动态控制性能。

Claims (1)

1.一种异步电动机变频调速的动态磁链控制方法，其特征是对异步电动机的不同速度n的区段，按照式1和式2，动态地调整滞环比较器中的定子磁链给定值和容差值，通过磁链轨迹跟踪控制与磁链调节控制，选择0度、+60度、-60度工作电压矢量之一，使定子磁链矢量端点的运动方向与电压矢量方向一致，改善异步电动机变频调速中的电磁转矩的动态控制性能；
              式1
Figure 134501DEST_PATH_IMAGE002
            式2
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为电机定子基准磁链，
Figure 271084DEST_PATH_IMAGE004
为磁链调节容差的基准值，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为电机额定转速，
Figure 815329DEST_PATH_IMAGE006
为给定磁链，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为磁链调节容差，
Figure 244911DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 874607DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为调节因子。
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