同步電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)算法研究.pdf

1、在高壓、大容量傳動(dòng)領(lǐng)域，繞組勵(lì)磁同步電機(jī)有其自身固有的優(yōu)勢，功率密度和控制精度更高，電機(jī)尺寸、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和變頻器容量更小，弱磁比更大。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，世界各國對于大容量交流電機(jī)調(diào)速已經(jīng)基本趨向于同步電機(jī)。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并達(dá)到了精確控制，節(jié)能降耗的目標(biāo)。 本課題來源于山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司的高壓同步電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目。本文以交流同步電機(jī)的調(diào)速方法為中心，探討了傳統(tǒng)的LCI(LoadCommutate

2、d Inverter)控制和先進(jìn)的矢量控制。LCI控制通過一個(gè)6脈波的電流型逆變器帶動(dòng)同步電機(jī)，依靠轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測出轉(zhuǎn)子位置來控制逆變器相應(yīng)晶閘管的觸發(fā)，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，可周期地按一定次序觸發(fā)晶閘管。而晶閘管的關(guān)斷由同步電機(jī)的反電動(dòng)勢完成，不需要專門的強(qiáng)迫換流電路，運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大。我們通過計(jì)算機(jī)仿真也可以看出，特別是為了保證可靠換流，采用較大的超前換流角時(shí)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)確實(shí)是比較大。通過分析LCI方法產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的原理，

3、保證負(fù)載換流的優(yōu)勢前提下，提出了多重化逆變器的方法，使同步電機(jī)定子側(cè)磁動(dòng)勢脈動(dòng)頻率增加一倍，達(dá)到12脈波，脈動(dòng)頻率的升高顯著減少了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，我們通過仿真實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。 矢量控制算法，我們選擇了氣隙磁鏈定向控制，主要原因是永磁同步電機(jī)中采用的轉(zhuǎn)子磁鏈定向，隨著負(fù)載的增加，定子電流增大，由于電樞反應(yīng)的影響，會(huì)造成同步電機(jī)定子電壓大幅升高，同時(shí)使同步電機(jī)的功率因數(shù)變低，這對高性能、大容量的同步電機(jī)調(diào)速來說，是不經(jīng)濟(jì)的。針對氣隙磁

4、鏈定向控制動(dòng)態(tài)時(shí)控制不解耦，不能維持氣隙磁鏈恒定的缺點(diǎn)，采用了定子電流勵(lì)磁分量補(bǔ)償?shù)姆椒?，?dòng)態(tài)時(shí)通過定子電流勵(lì)磁分量來補(bǔ)償氣隙磁鏈的減少。針對同步電機(jī)突加負(fù)載后功角震蕩，甚至造成失步的缺點(diǎn)，提出了直接6角控制方法，以δ角為控制對象，使其能按照設(shè)定的變化規(guī)律改變，從而徹底的解決了失步和震蕩的問題。計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果也證明了這種方法的有效性。 本論文還討論了矢量控制中用到的電流調(diào)制，磁鏈觀測的電流、電壓模型及其電壓模型的改進(jìn)。我們用一