开美磁阻电动机的转矩校制

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1、开 关 磁 阻 电 动 机 的 转 矩 控 制开 美 磁 阻 电 动 机 的 转 矩 校 制初 】 口中 纺 机 电 研 究 所 高 超摘 要 本 文 提 出 用 绕 组 电 流 检 测 开 关 磁 阻 电 动 机 的 转 矩 , 利 用 该 法 可 构 成 多 种 实 用 的 转 矩 控 制 系 统 。关 键 词 开 关 磁 阻 电 动 机 转 矩 控 制饭 由 , 绝 的 此 此 场 讯 诚 期 件 咖 印 咒 伽 油 境 加 曰 场 面 吐 油 司俐 由 痴 ” 压 此 犯 助 叫 州 万 由 】引 言开 关 磁 阻 电 动 机 调 速 系 统 以 下 简 称 弧 是 一 种 新 型无

2、级 调 速 系 统 , 近 年 来 在 产 品 开 发 和 推 广 应 用 方 面 发 展 很快 。 国 外 已 推 出 的 产 品 从 几 十 瓦 至 几 百 千 瓦 , 应 用 于 工 业设 备 、 交 通 工 具 、 航 空 航 天 器 及 家 用 电 器 中 我 国 推 出 的 产品 已 成 功 用 于 纺 织 机 械 、 机 床 、 电 动 车 辆 及 矿 山 设 备 等 , 其最 大 功 率 已 达 之 刃 肠 , 交 流 输 出 电 源 电 压 达 丫 一 。作 为 一 种 应 用 广 泛 的 调 速 系 统 , 其 电 动 机 的 转 矩 控制 十 分 重 要 。 本 文 在

3、分 析 其 转 矩 产 生 原 理 的 基 础 上 , 提出 采 用 绕 组 电 流 平 均 值 检 测 电 磁 转 矩 , 并 通 过 实 验 加 以验 证 。 在 此 基 础 上 , 给 出 多 种 实 用 的 转 矩 控 制 系 统 。原 理的 工 作 原 理 已 有 许 多 介 绍 一 一 , 电 动 机 为 定 转 子双 凸 极 磁 阻 式 电 动 机 图 , 其 绕 组 由 功 率 逆 变 电 路 供 电图 的 控 制 方 式 比 较 灵 活 , 如 单 脉 冲 方 式 开 通角 、 关 断 角 控 制 、 电 流 斩 波 控 制 方 式 、 电 压 斩 波 控 制 方 式等 。

4、各 种 控 制 方 式 带 来 系 统 性 能 不 同 , 实 现 电 路 的 难 易程 度 也 不 同 。 选 择 适 当 的 控 制 方 式 或 其 组 合 是 系统 设 计 的 一 个 重 要 任 务 。图 三 相 双 凸 极 磁 阻 电 动 机 结 构 示 意 图节 丁 一 一 一 丁 坟 一 、丫 补 一 叮 粉木 击二 且 一 一 一 一 日 卜 一 三 上 一 一 山三 种 功 率 逆 变 电 路 示 意 图 相一一一图一 。卫区 别 于 其 他 常 用 电 动 机 的 一 个 特 征 是 其 绕 组 电流 波 形 的 不 确 定 性 它 不 仅 随 控 制 方 式 的 不 同

5、而 不 同 图, 而 且 还 随 电 动 机 的 负 载 转 矩 和 转 速 而 变 化 。 正 确 计 算和 把 握 绕 组 电 流 是 进 行 电 动 机 和 功 率 电 路 设 计 的 一 个基 础 。在 电 流 波 形 的 起 始 段 , 由 于 电 流 尚 小 铁 芯 不 饱 和 , 所产 生 的 电 磁 转 矩 同 绕 组 电 流 的 平 方 成 正 比二 产 贵 或 产 。 随 着 电 流 的 增 加 , 在 齿 尖 等 部 位 出现 局 部 饱 和 , 电 流 对 转 矩 的 贡 献 减 小 。 利 用 准 线 性 模 型 分析 的 结 果 是 同 成 正 比 二 凡 。 随

6、着 电 流 进 一 步 增大 , 磁 路 大 面 积 饱 和 , 电 流 的 作 用 进 一 步 减 小 。 在 实 际 非线 性 条 件 下 , 同 的 关 系 较 复 杂 , 应 采 取 各 种 非 线 性 方法 求 解 。机 电 一 体 化 刀 年 第 期一 相 绕 组 产 生 的 平 均 电 磁 转 矩 下 为 元绕 组 的 平 均 电 磁 转 矩 为 元 。几 , “ 相平 均 电 磁 转 矩 的 检 测电 子 电 磁 转 矩 的 计 算 和 直 接 检 测 均 较 复 杂 , 故 实 用 中应 考 虑 间 接 检 测 法 。 基 于 绕 组 平 均 电 流 了 与 平 均 电 磁

7、转矩 元 的 直 接 密 切 联 系 , 利 用 一 台 样 机 姗 机 座 , 声, 二 创 盯 面 进 行 测 试 。 图 给 出 该 电 动 机 在 不同 转 速 下 的 测 试 结 果 , 由 图 见图 采 用 单 脉 冲 、 电 流 斩 波 、 电 压 斩 波 控 制 方 式 时 的 绕 组 电 流 波 形 示 意 图勺山舀之 卜之留容 阅 叮 止 时 二 一 的 关 系 曲 线 川 洲 丫 时 一 的 关 系 曲 线 么 时 一 的 关 系 曲 线黝卜星娜 乙 卜留寒绕 组 电 流日 绕 组 电 流钓绕 组 电 流图 平 均 电 磁 转 矩 丽 测 试 结 果 在 不 同 转 速

8、下 , 万 同 兀 或 丽 的 对 应 值 基 本一 致 。 在 不 同 转 速 下 , 丽 或 丽 均 随 牙 单 调 增 加 。由 此 可 知 , 奋 可 以 近 似 反 映 丽 的 大 小 。 在 测 量 要 求不 很 高 , 特 别 是 在 用 作 转 矩 反 馈 调 节 系 统 时 , 可 将 二 者 以正 比 关 系 近 似 。 实 用 中 , 为 消 除 各 相 绕 组 的 差 异 , 减 小 测量 误 差 , 采 用 各 相 绕 组 电 流 之 和 或 平 均 值 作 为 丽 的测 量 值 。上 述 实 验 样 机 采 用 的 是 电 压 斩 波 控 制 方 式 。 实 验 表

9、明 , 采 用 其 他 控 制 方 式 时 同 样 可 得 到 了 和 元 的 上 述结 论 。请 注 意 , 上 述 奋 为 绕 组 电 流 , 它 同 的 输 入 直 流 或交 流 电 源 电 流 有 着 显 著 不 同 , 在 要 求 一 定 输 出 转 矩 时 绕 组电 流 与 电 机 转 速 关 系 不 大 , 而 电 源 电 流 却 随 电 机 转 速 的 降低 而 大 大 减 小 。转 矩 控 制 的 应 用利 用 检 测 的 电 机 转 矩 可 进 行 转 矩 控 制 , 并 实 现 各 种 应用 系 统 。构 成 转 速 、 电 流 双 闭 环 调 速 系 统转 速 、 电

10、流 双 闭 环 调 速 系 统 在 各 种 直 流 、 交 流 调 速 系统 中 有 广 泛 的 应 用 , 其 典 型 结 构 如 图 所 示 。 该 结 构 中电 流 环 实 际 上 是 转 矩 调 节 环 。 在 中 , 绕 组 平 均 电 流 了测 速 机电流调节器日转速调节器日转速给定电 流 反 馈图 转 速 、 电 流 双 闭 环 调 速 系 统 框 图开 关 磁 阻 电 动 机 的 转 矩 控 制代 表 了 转 矩 值 , 故 取 作 为 内 环 反 馈 量 , 便 可 构 成 与 图完 全 相 同 的 双 闭 环 调 速 系 统值 得 注 意 的 是 , 中 采 用 的 电 流

11、 斩 波 控 制 方 式 也 利 用绕 组 电 流 作 为 反 馈 量 , 有 些 文 章 也 将 其 称 为 转 速 、 电 流 双 闭 环系 统 但 是 该 处 电 流 反 馈 仅 是 用 作 调 节 电 流 幅 度 , 仅 是 转 速 调节 的 一 种 执 行 方 法 它 与 传 统 意 义 上 的 电 流 环 有 本 质 的 区 别 ,也 不 具 有 电 流 环 所 具 有 的 加 快 动 态 响 应 等 一 系 列 主 要 特 征 。构 成 转 矩 调 节 系 统电 动 车 辆 的 驱 动 常 采 用 转 矩 调 节 系 统 , 它 的 特 征 和 给定 量 是 电 动 机 的 转

12、矩 , 而 非 转 速 。 中 利 用 绕 组 平 均 电流 作 为 转 矩 反 馈 量 容 易 构 成 转 矩 调 节 系 统 图 所 示电 动 机转转 矩 给 定 图 转 矩 调 节 系 统 框 图转 矩 同 步 调 节 系 统对 需 用 台 或 多 台 电 动 机 传 动 一 台 机 械 设 备 , 如 铁尸尸尸尸尸尸 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 门门总总总总 转转转 功功功 电 动 机转转转转皿皿速速速 率率率 气 一 速速 匕 电电电给给给给给 卫卫卫 路路路路定定定定定 器器器

13、器器器力力 日日日日日日日日日日日日法法 转 速 给 定 调 节 器器器器器器器器器器器器器器器担担 一 一 功速速速速速 率率率调调调调调 电电电卫卫卫卫卫 路路路器器器器器器器图 由 台 组 成 的 转 矩 同 步 调 节 系 统 框 图路 机 车 、 采 煤 机 、 大 型 皮 带 运 输 机 等 , 台 电 动 机 在 机 械 上为 刚 性 连 接 , 其 转 速 相 同 , 希 望 其 输 出 转 矩 和 功 率 也 大 致相 同 , 图 为 实 现 这 一 目 的 由 台 组 成 的 转 矩 同 步 调节 系 统 , 其 中 用 和 趁 为 套 采 用 转 速 闭 环 调 速 的。

14、 直 接 接 受 总 转 速 给 定 信 号 台 电 动 机 的 绕组 电 流 之 差 经 转 速 给 定 调 节 器 处 理 后 , 与 总 转 速 给 定 信 号相 叠 加 后 作 为 刊 的 转 速 给 定 信 号 , 从 而 通 过 刊 关 的转 速 微 调 均 衡 台 电 动 机 的 绕 组 电 流 和 转 矩小 结在 分 析 原 理 的 基 础 上 提 出 采 用 绕 组 电 流 检 测 电动 机 转 矩 , 其 实 施 简 便 易 行 , 并 可 适 用 于 不 同 转 速 和 不 同控 制 方 式 利 用 该 方 法 可 以 对 转 矩 进 行 有 效 控 制 , 进 而 构成

15、 转 矩 电 流 双 闭 环 系 统 、 转 矩 调 节 系 统 、 转 矩 同 步 调 节 系统 等 实 用 系 统 , 在 提 高 性 能 及 扩 大 其 应 用 范 围 方 面有 着 积 极 的 意 义参 考 文 献旧 山 田 沙 腼 司 】 通 , 面 山 洲 ” 一 凡。 即 叻 正 , 尧 巧刘 迪 吉 等 开 关 磁 阻 调 速 电 动 机 北 京 机 械 工 业 出 版 社 ,高 超 等 开 关 磁 阻 电 动 机 调 速 系 统 产 品 开 发 与 工 业 应 用 的 新发 展 第 四 届 全 国 机 电 一 体 化 学 术 会 议 论 文 集 北 京 二 以 刃肠 , 爪 了 , 、 崩 曲 一 罕 初 俐 山 司 已 切 旧二 压 , 别 胡 崇 岳 等 现 代 交 流 调 速 技 术 北 京 机 械 工 业 出 版 社 , 卯吴 建 华 开 关 磁 阻 电 机 设 计 与 应 用 北 京 机 械 工 业 出 版 社 , 五陈 伯 时 等 自 动 控 制 系 统 北 京 机 械 工 业 出 版 社 , 呢