1 引言
異步電機的電磁轉矩等于電機磁鏈與電機電流的矢量乘積,為了獲得高的起動和運行轉矩而又要減少變頻器的電流容量亦即產品成本,需要首先于電機零速下將電機磁鏈經過預勵磁以達到給定值,然后再進行正式起動運行,但保持定子磁鏈為給定值及其矢量定向功能必須不受電機不同的實時溫度的影響;另外在電壓控制的高性能異步電機變頻調速中,特別是在包括起動在內的低轉速區(qū)情況下,正確地給出電機端電壓值十分重要,同樣要求不受電機不同的實時溫度的影響,這正是此二個關鍵問題的高難點所在。
進行組合,通過定子磁鏈閉環(huán)構成了定子電阻在線自校正技術,此自校正不受定子側電阻R1與轉子電阻R2隨電機實時溫度而變化的影響,當R1校正到了位時,于定子磁鏈即等于給定值的同時其定向也就到了位,能同時解決正確建立電機端電壓和實現定子磁鏈保持為給定值的定向矢量控制性能這二個關鍵問題,此在線自校正技術與電機轉動與否及定子頻率高低無關,這種優(yōu)良性能正好能滿足上述的要求。
下面將結合仿真結果來加以說明。
2 仿真結果
由于靜摩擦系數大于動摩擦系數及電機零速下起動時軸承室中油膜尚未建立,故零速下起動轉矩遠大于運行轉矩,問題的焦點集中在電機零速下起動轉矩—電流比性能方面,以下的仿真重點因而也在這一方面進行。
圖1與圖2的電機參數完全一致,且都處于電機零速下,但不同的是:
(1) 圖1采用文獻[1>的在線自校正技術,其端電壓與頻率的關系,由自校正技術自動形成。
(2) 圖2無在線自校正,其端電壓與頻率的關系,如常用的壓頻比為常數的控制。
圖1與圖2均經歷了定子頻率f分別為1Hz、2Hz及3Hz的三個階段,以觀察定子頻率f變化所帶來的影響。
在圖1中,預勵磁時間約為3s,自此以后,定子磁鏈即使有微小波動,亦保持在給定值(標幺值為1)附近而最后穩(wěn)定在給定值上,這和定子頻率、電流、轉矩以及電機溫度等的變化無關。

圖1 有在線自校正,處于電機零速下

圖2 無在線自校正,處于電機零速下
在圖2中, 定子磁鏈的最大值也只達到給定值的50%,這說明電機磁路未得到有效的利用,如要獲得高轉矩,就必須大幅度增大變頻器的電流容量。
在圖1中,分別與f=1Hz、2Hz、3Hz相對應的有:
(1) 定子電流部分:I1=9,I2=12.5,I3=16.45;
(2) 電磁轉矩部分:T1=6.5,T2=13,T3=18.65;
(3) 轉矩—電流比部分:K1=T1/I1=0.72,
K2=T2/I2=1.04,K3=T3/I3=1.133。
在圖2中,分別與f=1Hz、2Hz、3Hz相對應的有:
(1) 定子電流部分:I10=3.4,I20=5.7,I30=7.903;
(2) 電磁轉矩部分:T10=0.95,T20=2.65,T30=4.305;
(3) 轉矩—電流比部分:K10=T10/I10=0.279,
K20=T20/I20=0.465,K30=T30/I30=0.544。
則圖1的轉矩—電流比與圖2的轉矩—電流比之間的相對比值G(無單位)分別為:G1=K1/K10=2.58,
G2=K2/K20=2.236,G3=K3/K30=2.08。
3 結束語
從上可見,圖1的轉矩—電流比與圖2的轉矩—電流比之間的相對比值G均大于2(如果在電機處于熱態(tài)下起動,這個相對比值G還會顯著加大,而用戶所提出的起動轉矩保證值是不論電機處于冷態(tài)或處于熱態(tài)的)。 這說明在同樣的電流下,有在線自校正比無在線自校正所產生的轉矩至少能大一倍;或者說在同樣的轉矩下,有在線自校正比無在線自校正所需的電流至少能小一倍。這樣就能大幅度減少變頻器的電流容量,從而帶來顯著的經濟效益并取得節(jié)約可貴資源的社會效果。
所述的在線自校正技術在起動后還繼續(xù)發(fā)揮作用,因此預勵磁時間可看作是電機定子磁鏈上升到快要接近給定值的時間。先預勵磁然后起動,這和直流傳動中的操作程序一樣。
所述的分析,則能構成新型具有溫度自適應和高起動轉矩的高性能變頻調速器。
所述的分析,則能構成有速度傳感器的新型具有溫度自適應和高起動轉矩的高性能矢量控制變頻調速器。
所述的分析,則能構成無速度傳感器的新型具有溫度自適應和高起動轉矩的高性能矢量控制變頻調速器。
所述的在線自校正亦即自調節(jié)技術既用于電機零速狀態(tài)又繼續(xù)用于電機起動后的運行狀態(tài),其結構組成、調節(jié)參數選取及采樣周期適配等等都來自一整套并行之有效的專有技術。