绕线转子感应电机变频调速及最优能效控制策略研究

发布时间：2020-04-07 10:08

【摘要】：随着国家和社会对于环保和节能的重视程度日趋提高,对于电机节能领域提出了新的要求,同时对于电机调速系统的性能要求也越来越高。感应电机由于其结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜等优势在永磁同步电机及各种新型电机频出的大环境下仍占有一席之地,在实际工业生产中使用广泛。目前,在一些对起动性能要求较高的工况下仍然使用绕线式感应电机,如大型风机、球磨机等,它们普遍存在控制技术落后、设备老旧等问题。本文针对这些问题,以设备改造为目的,基于绕线式感应电机的变频调速系统提出最优能效控制策略。首先,本文对样机参数进行了离线辨识,重新计算了实验样机参数并将节能控制方式分为起动和稳态运行两部分展开论述。本文在起动方面采用转子串电阻起动,对最佳起动电阻进行了计算分析和仿真验证,总结串电阻起动方式的不足之处提出转子侧无冲击并网起动方式并进行了仿真和实验验证。其次,本文在运行节能控制方式上分为转子侧和定子侧节能两部分展开论述。在转子侧节能方式的选择上,本文总结了转子无冲击起动方式的利弊,提出了基于变频调速的转子侧经济型调速模式,分析其基本原理及投切操作技术,并进行了仿真分析以及调速系统的整体硬件电路设计。本文详细分析了串级调速系统的基本原理、动态过程和容量变化规律,针对电压型PWM斩波串级调速系统进行了电路参数计算与系统结构设计,并通过仿真分析验证了参数的可行性。通过与转子侧经济性调速相比较,本文提出了基于转子变频调速的最优能效控制策略。最后,在定子侧节能方式的选择上,本文对比转子侧最优能效控制方式,设计并计算了最佳磁链控制系统,并通过仿真得出了其节能区间;在此基础上设计并计算了最佳电压控制方式,对比两者的节能区间提出基于负载分区的定子侧最优能效控制策略。
【图文】：

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表 2.1 参数辨识实验结果Tab. 2.1 Result of parameters identification experime转子相电阻(Ω) 励磁电抗(Ω) 1.24 78.5 析[31]一书给出的鼠笼式感应电机计算步骤，，计绕组参数与定转子槽结构，经能耗验算反搭建 Ansoft 仿真建模，并计算电机的电感，部分计算过程见附录 A。rt 中的感应电机模型默认为转子鼠笼式结构设计结果，因此将整个电机模型先由 AutoC Maxwell 中进行计算验证。采用 2D 模型是机电磁计算 2D 模型的准确度更高。电机采，定转子冲片及电机分相如图 2.3 所示。

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图 2.4 绕线式感应电机磁力线图Fig. 2.4 Magnetic flux graph of winding induction motor图 2.5 绕线式感应电机磁密云图Fig. 2.5 Magnetic cloud graph of winding induction motor场下的后处理求得电机的电感矩阵，如图 2.6 所示小于实际测量结果，主要是由于仿真时简化较多，搭建定转子外电路如图 2.7 所示，认为转子为短路起动性能进行仿真，结果如图 2.8~2.9 所示。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM346

【参考文献】