[其他]异步电机变频调速的功率控制法

说明书

本发明属于异步电动机交流调速的一种新的控制方法。

异步电机结构简单，维护工作量小，可用于恶劣的工作环境，所以在工业各部门的电力传动中得到广泛的应用。又由于异步电机的负载电流和激磁电流耦合在一起，因此异步电机的调速控制又是各种电机中最困难的。

用于异步电机调速的电流源逆变器，是一种简单可靠，投资较少，应用广泛的逆变器。用电流源逆变器变频调速的异步电机，在风机、泵类、以及调速精度要求高的电力传动中都具有广泛的用途。

用于异步电机调速的电流源逆变器，目前国内外常用的是V/f＝常数的控制方法。由于电流源逆变器直、交侧的电压关系非线性，这种控制方法不能适应运转中的负载变化，当负载轻时，功率因数cosψ降低，而交流电压U_～增加，引起电机过激;当过激严重时，甚至造成电流源逆变器负载侧短路。当负载重时，功率因数cosψ增高，而使交流电压U_～减小，引起电机欠激;当欠激严重时，甚至造成电机停转。为克服这个技术难题，世界上技术先进的国家在研究应用电流源逆变器的异步电机调速的矢量控制法。但这种方法复杂，在工业上实用还有相当多的困难。目前工业上实际运用的电流源逆变器变频调速的异步电机，仍然是使用Vf＝常数的控制方法，但这种方法只能在比较稳定的负载下工作，而在负载变化较大的场合就不适用了。

本发明就是为了解决上述技术问题，克服V/f＝常数的控制方法存在的缺点，使电流源逆变频调速的异步电机能在任意负载、任意频率下稳定运行，提出了一种新的控制方法-异步电机变频调速的功率控制法。

本发明的要点是：在维持电流源逆变器直流侧与交流侧的有功功率相等的条件下，控制直流侧电压Ud，而实现异步电机变频调速。

表达式：UdId＝3]]>U～I～cosψ

Ud＝3]]>U～cosψI～/Id

由电流源逆变器的特性决定了I～/Id＝常数，此常数取决于接线方式。

∴Ud＝KU～cosψ

式中：Ud-电流源逆变器直流侧电压

Id-电流源逆变器直流侧电流

U_～-电流源逆变器交流侧电压

I_～-电流源逆变器交流侧电流

cosψ-异步电机功率因数

K-常数

因此，Ud与U～cosψ的乘积成正比。

实施步骤：

1.将负载特性和工作条件输入计算机，绘制Ud/f函数曲线。

2.在运行中连续检测出实际负载下的Ud和U_～值，输入计算机，计算出相应的cosψ值。或直接连续检测出cosψ值输入计算机，此cosψ值被输入到Ud控制环内，作为一个参量与Ud/f函数相乘，并将它作为U_～的给定值，实现Ud的闭环调节，使Ud与实际负载相适应，实现Ud与U～cosψ成正比即Ud＝KU～cosψ，以及速度闭环的变频调速。

3.当需要超同步速度运行时，此时频率超过工频，Ud/f函数关系仍然能维持电流源逆变器两侧有功功率相等，U_～限制在380V弱磁运行，负载电流不超过电机额定电流。

本发明实施例：完成了控制17KW电机在各种负载下运行。完成了一台电机带负载，另一台电机空载，由同一台电流源逆变器供电的多台异步电机的运行。

实践证明本发明有以下效果：

1.本发明使电流源逆变器变频调速的异步电机可在负载变化的情况下稳定运行，保证了运行的稳定性和可靠性。

2.本发明可用于水泵、风机类异步电机的交流调速，以节约电能，可节电10～30%。也可用于各类要求闭环调速的异步电机，满足各类生产机械用于恶劣工作环境的要求。

3.本发明可用于多台电动机传动并在不同负载下运行的异步电机调速系统。

4.本发明既可用在工频以下恒励磁运行，也可用在工频以上弱磁运行，最高速度受电机本身的结构限制。

【附注】：现有技术的有关文献：

1.V    f＝常数的有关文献：

“可控硅变频调速（续辑）”

科学文献出版社重庆分社出版

2.矢量控制的有关文献：