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        永磁同步電機效率提升裝置和方法

        2017-09-13 02:48:00梁杰郝境津
        科技創(chuàng)新導報 2017年19期
        關鍵詞:逆變器永磁同步電機

        梁杰+郝境津

        摘 要:該文描述了一種永磁同步電機的效率提升裝置及方法,該裝置包括轉速控制器、微處理器、測量元件、半導體開關、逆變器、電機和負載。微處理器根據(jù)測量元件輸入的電流信號和轉速控制器輸入的轉速信號,計算出在效率最優(yōu)情況下的相位角和運行電壓,并向逆變器輸出相位角和運行電壓,以供逆變器驅動電機工作,無需電機詳細參數(shù),即可實現(xiàn)電機達到最佳效率。

        關鍵詞:轉速控制器 微處理器 永磁同步電機 逆變器

        中圖分類號:TM35 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)07(a)-0114-02

        電機內(nèi)部轉矩的大小取決于磁通量和轉子電流之間的相位角。如果三相電子定子磁通量和定子電流是平行向量,則電機獲得的力矩為0,如果兩者的方向處于合適的夾角,則能產(chǎn)生最大力矩。傳統(tǒng)技術通過控制程序獲得合適的相位角,需要一個帶反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng),以表明磁極位置。這種閉環(huán)控制系統(tǒng)通常需要在電機中安裝3個傳感器來執(zhí)行,如編碼器、光學增量器或電感式傳感器。另外,也有使用無傳感器控制方式來實現(xiàn),其主要通過測量電機的感應電動勢來達到控制目的。

        1 存在問題及解決方案

        1.1 存在問題

        使用無傳感器控制方式需要事先知道電機的額定電壓、功率、額定電流、額定頻率、電機極對數(shù)等眾多參數(shù),測量時會根據(jù)電流是否達到最低來判斷是否達到最佳效率。這意味著對于不同相位或相位角來說,只有更高的電流絕對值才能達到同樣的最佳狀態(tài),由于該測量電流可以是相電流、電機總電流、電阻器的電流或者半導體開關的電流中任意一個,這樣會導致某個部分效率最佳,某些部分的效率降低。且在無傳感器控制方式下,電機參數(shù)可能因環(huán)境(溫度或濕度)的變化而變化,導致磁場估計錯誤和指定控制目標值的錯誤。

        1.2 解決方案

        文章提出一種永磁同步電機的效率提升裝置及方法,利用微處理器,根據(jù)測量元件輸入的電流信號和轉速控制器輸入的轉速信號,計算出在效率最優(yōu)情況下的相位角和運行電壓,并向逆變器輸出相位角和運行電壓,以供逆變器驅動電機工作。該方法無需電機詳細參數(shù),即可實現(xiàn)電機達到最佳效率,避免因環(huán)境因素造成控制錯誤。

        如圖1所示,裝置結構包括:磁場定向組件42、第一求和單元72、第一積分器74、第一傳感器76、電機轉換開關78、第二求和單元80、信號開關82、第二積分器84、倍增器86、第二傳感器88、決策單元90、差分元件92和第三積分器94、微處理器95。

        效率提升具體步驟如圖2所示:微處理器通過逆變器控制電機在穩(wěn)定負載和預設電壓下運行,同時對電機電流進行取樣并記錄,然后逐步降低電壓,如果電流沒有隨著電壓的降低而降低,則讓電機保持在該電流和電壓下運行。如果有,則降低電壓重復測量、取樣和對比,直到電流不再降低,讓電機保持在該電流和電壓下運行,并記錄該電流和電壓作為最佳效率點參數(shù)。

        該裝置可作為球磨機、液壓系統(tǒng)、電廠空冷島、煤礦皮帶機等負載的驅動。

        2 實施效果

        實現(xiàn)節(jié)電率15%~30%(見圖3)。

        3 結語

        文章提出一種電機效率提升裝置和方法,該裝置包含微處理器,可根據(jù)測量元件輸入的電流信號和轉速控制器輸入的轉速信號,計算出在效率最優(yōu)情況下的相位角和運行電壓。相比于現(xiàn)有技術的無傳感器控制方式需要電機某些特定參數(shù)才能達到控制目的,該文方案無需電機詳細參數(shù),可自行感應并獲得最佳效率點參數(shù),避免因環(huán)境因素造成控制錯誤,實現(xiàn)電機系統(tǒng)效率的提升15%~30%。

        參考文獻

        [1] 田淳,胡育文.永磁同步電機直接轉矩控制系統(tǒng)理論及控制方案的研究[J].電工技術學報,2002,17(1):7-11.

        [2] 張德宏.永磁同步電機直接轉矩控制理論基礎與仿真研究[J].中國新技術新產(chǎn)品,2010(15):11.

        [3] 賈洪平,孫丹,賀益康.基于滑模變結構的永磁同步電機直接轉矩控制[J].中國電機工程學報,2006,26(20):134-138.endprint

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