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无刷直流励磁同步电机启动控制策略研究

2021-02-28

电气传动 2021年4期

(株洲中车时代电气股份有限公司,湖南 株洲 412001)

同步电机根据励磁方式分为有刷和无刷等形式。无刷直流励磁同步电机由于取消了电刷和集电环,可避免火花产生,既简化了操作及维护,又减少了电刷粉尘对电机绝缘的危害,大大提高了电机的整体可靠性,因而在石油、化工、煤矿等具有爆炸性环境及要求长时间高可靠性运行的场合有着广泛的应用。同步电机启动方式有两种:一种先投励,后同步启动;另一种是先异步启动,后投励牵入同步。高性能的同步电机矢量控制或直接转矩控制都建立在同步启动方式上。普通有刷同步电机在启动时,整个励磁磁通已经建立,而无刷直流励磁装置在同步电机启动时不能提供任何励磁电流,无法建立励磁磁通,因此只能采用异步启动方式,其启动也是应用的难点。无刷直流励磁同步电机传统采用励磁绕组串接电阻的工频启动方式,启动电流大,整步瞬间电流冲击剧烈,容易导致电机绕组温升过高而损坏绝缘强度。文献[1-2]提出一种采用变频启动方式能减小启动电流,但采取常规UF开环控制方式启动带载能力不强,投励整步过程机电震荡严重,存在启动失败的可能。文献[3-4]提出频率自控式矢量控制启动方法,但所涉及的同步电机励磁系统做了结构调整,增加了辅助启动的单相交流励磁绕组,方法不适用于普通无刷直流励磁同步电机。

因励磁系统具有特殊性,无刷直流励磁同步电机只能采取异步启动方式,普通有刷同步电机的矢量控制或直接转矩控制策略无法直接使用。……

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