慧聪网首页 > 电气行业 > 技术文章 > 科技文库
新型具有在线温度自适应和高起动转矩的VVVF变频调速器
 
慧聪网   2006年1月23日10时15分   信息来源:变频器世界    

    摘 要 :文献[1]与文献[2]一起提出了一种具有在线温度自适应和高起动转矩功能的VVVF变频调速器的新技术,为此本文示出了一些重要的总体仿真结果,并对其进行了评述。

    英文摘 要 :A new technology of VVVF inverter-fed induction motor drive with on-line self-adaptive to motor temperature and high starting torque had been promoted by [1] and [2], as a whole of this paper gives some important simulation results and discussions.

关键词: 自适应系统 异步电机传动

1 引言

    异步电机变频调速器的出现已将近半个世纪,无论采用恒压频比控制、矢量控制或直接转矩控制,都深受电机温度变化的影响,致使其在理论上的种种预期性能难于实现,常被迫扩大设备容量来使用,既增大了产品成本,又增加了使用能耗和浪费了可贵资源,为了建设节约型社会,需要开发节约型变频调速器。

    电机温度变化所带来的影响主要是引起转子时间常数T2值(即相应转子电阻R2值)和定子电阻R1值的变化。为了有效地利用变频调速器的电流容量和电机铁芯磁路,要求实行在线磁链闭环控制,以使磁链既不欠励也不过励(即不产生大而无用的磁饱和电流)。为此其用作磁链闭环控制的在线磁链观测值自身应不受电机温度变化的影响,另外为了满足零速下起动需要,又要不含转速信号这一参数;对于电压控制型变频调速来说,还要求在包括零速在内的低速区间能正确地建立定子电压,即是能自适应T2(或R2)及R1的变化。上述二项基本要求相辅相成,缺一不可。这在文献[3]中将其部分描述为:“电机磁路的饱和情况和定子转子绕组温度的变化对电感、电阻及时间常数的影响,会使转子磁链的准确估算变得十分困难。寻找一个较为简便而实用的参数补偿是矢量控制中一个十分重要的问题”。

    文献[1]及文献[2]根据一系列相互关联的专利技术,分别从不同的方面来阐述上述二项基本要求的实施情况,从而分别构成新型具有在线温度自适应和高起动转矩的VVVF高性能变频调速器、有速度传感器的新型具有在线温度自适应和高起动转矩的高性能矢量控制变频调速器以及无速度传感器的新型具有在线温度自适应和高起动转矩的高性能矢量控制变频调速器。其用途十分广泛:包括各种用途的低/高压电机,以及各种轨道、公路电动车辆和电动船舶等等的交流变频传动。
以下本文将以其中最基本的,即仅含有定子磁链闭环自校正定子电阻环节的新型具有在线温度自适应和高起动转矩的VVVF高性能变频调速器作为对象,通过其总体仿真结果来说明其性能。

2 总体仿真结果及评述

    在总体仿真结果图形中,在电机处于零速下对其加上很低的定子频率,以进行预励磁,当定子磁链通过预励磁过程上升到给定值时,即自动升频起动并随着定子频率的提升而升速运行,直到定子频率停止增加而进入稳速运行工况。
在图1及图2中:
Ia代表定子电流;
phi代表定子磁链;
n代表电机转速;
Va代表定子电压;
R1代表定子电阻;
R2代表转子电阻;
R10代表定子电阻基值,R20代表转子电阻基值,R10不等于R20;
second代表时间(s)。

    与恒压频比控制不同的是:在预励磁、零速升频起动、升速运行及稳速运行等期间的定子电压均是通过定子磁链闭环自校正定子电阻环节而自动形成的,由此可见,正确地建立定子电压是何等的重要,特别是在包括零速在内的低速区间;另外定子电压还随电机温度变化而变化,其变化可谓是细致入微,这些问题都难于用人工提升定子电压的方法去解决。

    由于电机温度变化致使R1及R2分别比R1及R2增大了1.7倍,即使如此,此二图中在零速升频起动、升速运行及稳速运行等期间,定子磁链均始终以很小的误差保持在所给定值上,即具有在线温度自适应的功能,这样一来使得变频调速器的电流容量及电机磁路都获得有效的利用,具有很高的起动转矩—电流比,并带来显著的经济效益和取得节约可贵资源的社会效果,从而开发出节约型变频调速器。处于升速运行期间的电流大小与升速快慢有关,升速快则电流大,升速慢则电流小。

3 结束语
    图1及图2总体仿真结果图形的独特之处是定子磁链在线观测与定子电阻值、转子时间常数值及转速参数值都无关,而定子电阻实时值则正是通过定子磁链闭环自校正或自调节所取得的结果,并由此正确地建立定子电压。
对于鼠笼电机来说,仅凭数量不足的几个定子侧数学模型独立方程去在线观测出转子时间常数,存有实质上的困难,而转子时间常数实时值却如影随形地时时刻刻影响到异步电机变频调速性能,在文献[1]及文献[2]所涉及的专利技术中,正是巧妙地绕过了这一难关,而具有完全在线自动适应转子时间常数变化的功能。
由于采用定子磁链控制,因而不存在如转子磁链控制那样在加载下出现磁路饱和问题。
预励磁结束后R1即校正到了位,定子磁链定向于D轴也就到了位,定子电流在Q轴上的投影也就是转矩电流分量,这就很容易建立起转矩闭环,以构成有或无速度传感器的矢量控制。
由于定子磁链闭环控制未采用传统的电流控制方法,因而与转矩电流闭环之间不存在任何复杂的非线性解耦问题。
对于直接转矩控制来说,为了于包括零速在内的低速区间能正确地建立定子电压以及在线定子磁链观测,同样会遇到T2(或R2)及R1的在线实时值问题,但这些问题的解决仍有待深入研究。

参考文献
[1] 卢 骥. 异步电机变频调速在线观测定子磁链的动特性. 变频器世界,2005(5)
[2] 卢 骥. 异步电机变频调速中的高转矩—电流比性能. 变频器世界,2005(6)
[3] 胡 兵,陶生桂. 上海地铁二号线交流传动系统的分析与仿真研究. 变频器世界,2004(8)

 
 
评论    【推荐】 【打印】 【论坛
 
 
[热门关键词]:变频调速器 
特别推荐:  十月国内电力市场综述 | 2005中国国际能源和电力展览会及高峰论坛现场直播
更多精彩: (精贴) 男女明星接吻瞬间抓拍! | 爆笑网文连载 | 李宇春,五大理由挤进北大[贴图]
 相关文章 更多 
·永磁同步电动机直接转矩控制研究及仿真  (1.21 9:28)
·异步电动机直接转矩控制系统的启动研究  (1.21 9:28)
·电力电缆选用相关问题   (1.16 10:50)
·奥地利微发布具有监测功能的电路AS1910-15系列  (1.13 9:17)
·UPS的带载能力是选择UPS时首要考虑的问题  (1.5 13:58)
·变频调速器在纺织中的应用  (12.30 14:24)
·国电永福发电公司机组脱硫技改工程开工  (12.30 8:41)
·包头将建国内内陆最大的国产示范风电场  (12.30 8:41)
·电力系统高次谐波分析  (12.29 10:45)
·现场总线系统的作用  (12.29 10:45)
 我来评两句〖查看最新评论〗 
请您注意:
·遵守中华人民共和国的各项有关法律法规
·承担一切因您的行为而导致的法律责任
·本网留言板管理人员有权删除其管辖留言内容
·您在本网的留言,本网有权在网站内转载或引用
·参与本留言即表明您已经阅读并接受上述条款
昵称:匿名
 
分类广告  
产品超市
·供应调速电机
·供应脚踏开关GF/GFS
·供应扁型橡套电缆
·供应干式变压器
·供应高压并联无功补偿
·供应防爆器
·供应绝缘耐张线夹
热点专题
·05机电十大新闻系列评选
·柳市崛起的中国电器之都
·05年电气TOP10评选揭晓
·组态王电力版新闻发布会
·明星州长施瓦辛格中国行
·汉诺威展之05亚洲能源展
·ABB杯首届全国论文大赛
行业书店