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基于混合控制式的永磁同步电动机变频调速控制

文章出处:www。bianyaqi8。com 人气:发表时间:2019-02-19 10:29

针对永磁同步电动机两种不同的变频调速控制方式,提出一种基于他控与自控相结合的混合控制式变频调速控制方法。
 
该方法综合了他控变频调速的高精度与自控变频调速的不失步的特点,提高了控制系统的动态和稳态性能。通过在Matlab/Simulink平台中建立两者相互自动切换的仿真模型。仿真试验结果表明了该方法是有效可行的。
 
永磁同步电动机具有结构简单、运行可靠、高功率密度、高效率等优点,易于构成高性能的调速控制系统。另外,随着电力电子技术、电动机控制技术、计算机技术的发展以及永磁材料价格的降低,被广泛运用于家用电器、交通工具、工业控制、航空航天等众多领域,在电力传动系统中具有非常重要的应用价值。
 
在变频调速控制系统中,存在两种不同的控制方式,一种是他控变频调速,另一种是自控变频调速,两种控制方式各有千秋。
 
他控变频调速,也就是通常所说的恒压频比控制方式,通过给定电动机定子电流的频率,产生对应频率的气隙旋转磁场,而电动机转速与气隙旋转磁场严格同步,从而保证了他控变频调速的高精度。此外,他控变频调速系统还具有控制电路结构简单,调整方便等优点。
 
但在该控制方式下存在固有的缺点,即失步问题。自控变频调速,其输出频率是由电动机轴上所带转子位置检测器控制,组成定子电流频率自动跟踪转子位置的闭环系统。这种方式能从根本上消除转子振荡和失步的隐患,这是因为给电动机定子绕组供电的变频装置的输出频率受转子位置检测器的控制,始终保持同步,因此可以避免负载突变等原因造成的失步现象,但控制系统相对复杂。另外,受位置检测器精度、调节器控制参数等因素影响,会存在一定的静态误差。
 
综合上述两种控制方式的优点,本文提出一种基于他控与自控相结合[9-11]的混合控制式永磁同步电动机调速控制方法,以此来更好地发挥两种变频调速方式的优点。通过在Matlab/Simulink仿真平台上建立相应的系统模型并进行仿真实验,仿真结果表明了该方法是有效可行的。
 
基于混合控制式的永磁同步电动机变频调速控制系统
图6  他控与自控相结合的调速控制系统框图
 
结论
本文通过分析他控和自控两种控制方式的特点,提出了一种他控与自控相结合的自动切换混合调速控制方法。该调速控制方法在起动时采用转速电流双闭环的控制方式,实现电动机快速的起动,带载能力强,避免失步的危险,具有良好的动态性能。
 
当符合切换条件时,切换到他控控制方式,切换过程平缓快速,没有出现暂态冲击电流。他控控制运行下,系统具有更高的稳态精度以及一定的带负载能力。负载转矩在他控稳定区域变化时,利用电动机的“转矩-功角自平衡”特性,系统经过短暂的自我调节,能够重新回到稳态;而当给定转速发生变化时,快速切换到自控控制方式,避免失步的发生,符合切换条件后再切换成他控控制,从而实现了他控与自控的自动切换。
 
在该方法下,两种控制方式能够顺利平滑切换,充分发挥了他控稳态精度高、自控动态快速性好、不失步的特点,提高了系统的稳态和动态性能。该方法也存在一定的缺陷,自控方式下需要位置传感器来提高速度信号,并没有完全做到无传感器控制。该方法在转速需要快速调节和稳态运行时转速精度要求高的场合有一定的应用价值,比如纺织化纤、玻璃行业等。

此文关键字:混合控制式,永磁同步电动机,变频调速控制

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