大功率交流调速矢量控制预励磁起动研究

发布时间：2020-04-01 10:16

【摘要】：感应电机交流调速矢量控制一直是业界研究的重点内容,特别是大功率感应电机在实际生产中,为了达到相应工作性能的客观要求,所涉及到的交流调速内容也越来越受到重视。现阶段矢量控制变频调速是感应电机最常用的控制方式,虽然其有着良好的调速性能,但是电机的起动性能并没有得到太大的改善。在运用变频调速矢量控制技术时,电机起动电流依然能达到稳定运行时额定电流的2-4倍,同时传统的起动方法由于各种原因都容易造成起动电流过大,这在大功率电机方面显得更为突出,过大的起动电流会对交流调速系统造成严重损害,还会对整个电网产生巨大的影响。针对感应电机起动时电流过大这一现象,揭示了起动电流过大的主要原因是电机起动前内部磁场尚未建立,故从磁场控制的本质出发,进而采用预励磁起动方法,即在电机起动前首先将电机内部磁场建立起来,磁场达到稳定后,控制电机的起动。根据磁场建立形式的不同,分析直流预励磁的基本方法,采用直流预励磁起动方法,以矢量控制为基础,建立幅值和方向稳定的直流磁链,同时针对动态过程中磁链的波动和系统的耦合性,分别利用磁链补偿算法以及偏差解耦控制来对磁链补偿和系统进行解耦,实现电机的平稳起动;并分析交流预励磁起动方法适用的场合以及交流预励磁的基本方法,采用交流预励磁起动方法,以矢量控制和变频控制为核心,建立平滑增长的交流磁链达到期望值,同时针对恒压降频方案低频起动时电压的降低,采用定子电阻压降补偿算法来维持电压的稳定,实现对电机更高性能的起动控制。在预励磁起动过程中,仅仅控制磁场的产生,确保没有转矩的输出,预励磁结束后控制转矩电流达到与励磁电流相等,电磁转矩输出,电机起动运行,能够使定子电流最小,电机平稳起动,以此来减小起动尖峰电流,使电机的起动性能进一步提高。根据仿真结果表明,电机采用矢量控制预励磁起动方法时,电流平滑过渡上升,能够有效抑制过大的尖峰电流,提高转矩的响应速度以及系统的稳态性能,在工程应用中具有一定的实用价值。
【图文】：

感应电机

第 1 章绪论第 1 章绪论1.1 引言电机的出现与发展在很大程度上减少了劳动强度，提高了生产效率，善了产品质量，其相关技术已经应用到诸多行业中，正逐渐的改变着人类方式，俨然已成为生产以及生活中某些方面不可缺少的必需品[1]。大功率感应电机是现阶段工厂、企业日常生产中所必备的大型机械设矿井提升机、球磨机、天车等所用的电机都属于大功率交流感应电机，在生产中，为了达到工作性能的客观要求[2]，必须保证整个工作过程的安全定性与可靠性，杜绝一切潜在的故障。

结构图,交流调速系统,结构图

感应电机交流调速系统概述交流调速系统随着电力电子技术、计算机技术以及控制技术的发展而逐打破了以往直流调速系统举足轻重的地位，由于其所具有的一些优点使速系统在某些方面已经逐步取代了直流调速系统[11]。交流调速控制于 19 世纪出现，随着其逐步快速的发展，直流调速被交取代的趋势也愈加明显。在 20 世纪 50 年代的中期，晶闸管的研制成功新的电力电子发展的时代，因多种优点，使得半导体电子器件推动电机的各种变压变流装置逐渐进入实用阶段。伴随着电子技术发展的高速前半导体开关器件的交流传动系统得到了实现。从 70 年代初期，大规模、计算机技术的发展以及各种控制理论的应用，，给现代交流传动控制技提供了有利条件，加快了各类交流调速系统的发展。特别是矢量控制技，使得交流调速有了突破性进展，奠定了交流调速发展的理论基础[12-13流调速系统的主要构成如下图 1-2 所示：
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM346

【参考文献】