趙永澤

摘要

本文針對西門子公司在輔助轉(zhuǎn)動中大量使用不帶速度傳感器的異步電動機(jī)的矢量控制（Masterdrivers）的主回路和系統(tǒng)框圖分析。

【關(guān)鍵詞】輔助轉(zhuǎn)動 異步電動機(jī)

1 主回路和系統(tǒng)框圖分析

西門子公司采用如圖1所示的主回路電路。

（1）變頻器中整流電路采用不可控的二極管整流。Ud=1.35U線COSa。

（2）逆變器電路采用三相橋式反并聯(lián)電路，且功率單元采用開關(guān)頻率較高的IGBT（絕緣柵雙極晶體管）。

（3）直流環(huán)節(jié)采用帶能量緩沖的電容器件。該變頻器屬電壓型變頻器

（4）進(jìn)線電抗器，用于抑制變頻器輸入側(cè)的諧波電流，改善功率因數(shù)，出線電抗器，用于改善變頻器輸出電流波形和導(dǎo)線的電感效應(yīng)。

（5）逆變器的六個回饋二極管將再生發(fā)電制動狀態(tài)能量回饋到中間回路的儲能電容器。

（6）西門子公司采用公共母線方式拖動多臺異步電動機(jī)。制動方式有：脈沖電阻型、自耦變壓器反饋電網(wǎng)。我廠采用第二種方式。框圖如2。

（7）變頻器調(diào)速時，需要同時調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓和頻率。西門子公司采用SPWM調(diào)制方式。波形圖3所示。

IGBT在上述調(diào)制波驅(qū)動下，導(dǎo)通情況如圖4所示。

2 控制系統(tǒng)分析

框圖如圖5所示。

注意：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，△ω為零，突加負(fù)載時，△ω存在。

框圖說明如下：

2.1 主通道

主通道由轉(zhuǎn)子角頻率給定ω*r，經(jīng)過給定積分器和限幅值限制于實際的角頻率ω*r+△ω經(jīng)慣性環(huán)節(jié)作為反饋，它們之差送至速度調(diào)節(jié)器。該調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩信號，通過最大值限幅，該轉(zhuǎn)矩除以弱磁曲線或恒勵磁電流得到q軸的電流I*sq。同時它們也給d軸的磁化分量I*sd，它們分別與電流互感器檢測的實際電流經(jīng)3/2變換和VD后得Isq和Isd，它們做差值后，得到I*sq和I*sd，再經(jīng)電流/電壓變換器送到門級驅(qū)動電路。

反饋通道角頻率的計算。

2.2 電流模型的作用

實際檢測到的Isd和Isq和計算出來的Φ經(jīng)過電流模型的計算得到異步電動機(jī)的滑差角頻率△ω。

2.3 動態(tài)過程中電勢模型的作用

電勢模型起兩方面作用：

（1）在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中突加負(fù)載，轉(zhuǎn)子角頻率（速度）下降，產(chǎn)生eds≠O，經(jīng)過比例積分器產(chǎn)生△ω，該△ω加上轉(zhuǎn)子角頻率給定ω*r，即

經(jīng)慣性環(huán)節(jié)作為速度反饋，最終調(diào)節(jié)驅(qū)動電路中的電壓幅值和頻率。

（2）電流模型產(chǎn)生的滑差角頻率△ω和反饋的ω'r相加得到同步角頻率cos.由于動態(tài)中電勢模型中另一路輸出的△ω與同步角頻率cos相加得ω's=ωs+△ω，保證轉(zhuǎn)子磁鏈定向角，作為矢量旋轉(zhuǎn)VD產(chǎn)生的必不可少的定位角，也同時產(chǎn)生同步調(diào)制的調(diào)制波。

3 結(jié)束語

由于該系統(tǒng)西門子采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向方案，數(shù)學(xué)模型目前無法推導(dǎo)，特別是電勢模型結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計巧妙，所以錯誤在所難免，希望指正。