马小亮

(天津电气传动设计研究所,天津 300180)

序言:交流电动机的矢量控制变频调速系统已在高性能变频调速领域得到最广泛应用,特别是异步电动机系统用得最多,但它的原理较难理解。介绍这原理的书籍和论文已很多[1-2],它们大多用抽象的矩阵公式描述电动机,从它出发推导控制策略,理论严谨,但较抽象,工程技术人员难看懂。本讲座的不同之处首先是从物理概念出发来阐述矢量控制原理,无抽象的矩阵推导。

矢量控制的实现依赖电动机模型,通过它求出磁链矢量 Ψ的幅值及瞬时空间位置角φs。电动机模型很多,主要有电压模型VM和电流模型IM两大类。VM在中高速段精度高,但在低速段不能正常工作,IM受转子电阻变化影响大,中高速段的精度不如VM,但在低速段能正常工作,它们的原理在很多教课书和文献中都有介绍[1-2],但在实际系统中如何使用它们很少提及。本讲座的另一个不同之处是介绍它们应用中的问题。1)实际系统大多两种模型都使用,高速段按VM工作,低速段按IM工作,本文介绍两种模型的合成方法,如何平稳过渡。2)电压模型VM基于定子电势的积分,存在积分漂移问题。在数字控制系统中,离散和采样给运算带来1～1.5个采样周期的滞后,若采样周期=0.4 ms及变频器最高输出频率为50 Hz,这个滞后将给磁链空间位置角φs的计算结果造成7.2°～10.8°误差,不能接受。本讲座介绍如何解决上述两个问题。3)转差频率IM是最常用的电流模型,它的输入可以是定子电流实际值或给定值,后者简单且信号干净,但存在积分逸走问题,本讲座将讨论什么时候可以用它,什么时候不能用。……