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《電勵磁同步電機的磁鏈觀測》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、http://www.paper.edu.cn電勵磁同步電機的磁鏈觀測袁慶慶1,黃哲21中國礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，江蘇徐州（221008）2韓泰輪胎有限公司設(shè)備保全T設(shè)備企劃2U，浙江嘉興（314000）E-mail：cumxz1215@163.com摘要：磁鏈觀測單元是電勵磁同步電機磁場定向控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。本文在分析傳統(tǒng)電壓模型的基礎(chǔ)上研究了MT軸系感應(yīng)電勢計算磁鏈的觀測器，即新電壓模型。理論分析與仿真結(jié)果表明，基于新穎的氣隙磁鏈觀測器電勵磁同步電動機矢量控制解決方案具有良好的控制性能，以及理論與應(yīng)用價值。關(guān)鍵
2、詞：電勵磁同步電動機；磁場定向控制；矢量控制；新電壓模型中圖分類號：TM341文獻標志碼：A-6-http://www.paper.edu.cn0引言電力電子學(xué)、微電子技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論的快速發(fā)展，促進了交流傳動的飛速發(fā)展。交流調(diào)速系統(tǒng)已由交-交變頻調(diào)速發(fā)展為負載換流交-直-交變頻調(diào)速，進而發(fā)展為可關(guān)斷器件的交-直-交變頻調(diào)速。對電勵磁同步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)而言，目前應(yīng)用最為廣泛的是磁場定向矢量控制系統(tǒng)。20世紀70年代，德國西門子公司F.Blaschke等提出的“感應(yīng)電機磁場定向的控制原理”和美國P.C.Custman與
3、A.A.Clark申請的專利“感應(yīng)電機定子電壓的坐標變換控制”奠定了矢量控制的基礎(chǔ)。1972年德國西門子公司學(xué)者Bayer，提出了同步電機磁場定向控制原理[1]。同步電機的磁場定向方式主要有：轉(zhuǎn)子磁鏈定向、定子磁鏈定向、氣隙磁鏈定向和阻尼磁鏈定向四種。本文以氣隙磁鏈定向的矢量控制為分析基礎(chǔ)。電勵磁同步電機采用氣隙磁場定向矢量控制系統(tǒng)得以有效實現(xiàn)的關(guān)鍵在于電動機氣隙磁鏈信息的準確獲取，所以氣隙磁鏈觀測準確性問題的研究極其重要。本文首先介紹了氣隙磁場定向矢量控制的原理，接著分析了傳統(tǒng)電壓模型的不足，然后研究了MT軸系感應(yīng)電勢計
4、算磁鏈的觀測器，并進行了仿真驗證。1同步電機氣隙磁場定向矢量控制原理1.1同步電機矢量控制原理同步電機矢量控制的基本思想是在磁場定向坐標系上，將定子電流矢量分解成為產(chǎn)生磁通的勵磁電流分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量，并使得兩個分量互相垂直，彼此獨立，然后分別進行調(diào)節(jié)，同時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流，設(shè)法模擬直流電動機轉(zhuǎn)矩控制的規(guī)律。由于在同步電動機定子側(cè)的各個物理量都是交流量，其空間矢量在空間以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，不方便控制。因此，采用坐標變換，將各個物理量從靜止坐標系轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標系，則電動機的各個空間矢量都變?yōu)橹绷髁?。根?jù)磁鏈定向的轉(zhuǎn)
5、矩方程，計算出被控矢量的各個分量值，通過PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)同步電動機的轉(zhuǎn)速控制[2]。圖1為同步電動機矢量控制系統(tǒng)的控制框圖，由圖可知電勵磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)由坐標變換單元、轉(zhuǎn)速和位置檢測單元、磁鏈觀測單元、電壓前饋補償單元、勵磁控制單元和SVPWM單元等部分組成。-6-http://www.paper.edu.cn圖1同步電動機矢量控制系統(tǒng)的基本框圖-6-http://www.paper.edu.cn1.2氣隙磁場定向控制同步電動機轉(zhuǎn)子磁鏈定向只適用于小容量應(yīng)用領(lǐng)域，而采用定子磁鏈定向和氣隙磁鏈定向控制的同步電動機功率因
6、數(shù)高，可以實現(xiàn)單位功率因數(shù)運行，負載增加時，定子電壓幅值維持不變，有利于提高大容量同步電機的利用率，減小變流裝置及變壓器的容量。因此大功率同步電動機調(diào)速系統(tǒng)一般采用這兩種控制方式。本文采用的是氣隙磁鏈定向矢量控制，其矢量圖如圖2所示。圖2氣隙磁鏈定向控制同步電機矢量圖電壓矢量為（1）式中，es=jωψδ；ω為角速度，對于同步電動機它既是同步角速度又是轉(zhuǎn)子角速度。Lsσ為定子漏感；rs為定子電阻。其中ψδ信號來自于電流模型或電壓模型。2磁鏈觀測單元磁場定向控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是磁鏈觀測單元，它的作用是觀測磁鏈的幅值以及旋轉(zhuǎn)角度
7、的信息，構(gòu)成磁場定向的基準坐標軸線，即MT軸。同步電機氣隙磁鏈可以由轉(zhuǎn)子電流和定子電流計算出來，稱為電流模型，也可以由定子電壓和電流計算出來，稱為電壓模型。但在電流模型中，磁鏈控制是一個開環(huán)控制系統(tǒng)。給電流模型以給定量i*sm、i*st和ψ*-6-http://www.paper.edu.cn，計算期望的勵磁電流i*f和磁鏈位置角φ*s，用它們?nèi)タ刂贫ā⑥D(zhuǎn)子電流，電動機磁鏈理應(yīng)等于給定值，但實際結(jié)果是不可知的。同時，模型的不完善、電動機參數(shù)設(shè)定的不準確及計算誤差，都使實際值偏離給定值。在電流模型中，磁化曲線的模擬是粗糙的，
8、由磁飽和及溫度變化引起的電動機參數(shù)的變化沒有補償，特別是同步電動機暫態(tài)分量影響的忽略，帶來較大誤差，甚至使系統(tǒng)在高速時不能正常工作。為此，需要一個測量磁鏈量ψ和位置角φs實際值的環(huán)節(jié)——電壓模型。2.1傳統(tǒng)電壓模型定子電壓模型是基于靜止坐標系αβ電壓與電流計算出磁鏈，輸入定子電壓uA、uB、uC，電流i
