本文選題：定子繞組變?cè)褦?shù) + 間接矢量控制　； 參考：《浙江大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在很多交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合中,如電動(dòng)汽車(chē)、機(jī)床主軸等,既需要電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)輸出較大的轉(zhuǎn)矩,又需要電動(dòng)機(jī)有較寬的調(diào)速范圍。然而在應(yīng)用傳統(tǒng)方法在電機(jī)的恒功率區(qū)進(jìn)行弱磁調(diào)速時(shí),電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速受到額定電壓和變頻器功率等級(jí)的限制。針對(duì)上述問(wèn)題,繞組切換不失為一種好的方法。本文首先分析總結(jié)了一些常用的繞組切換方法,并以三相異步電機(jī)為例,重點(diǎn)介紹了安川公司提出的變繞組擴(kuò)速方法,該方法通過(guò)改變定子繞組匝數(shù)來(lái)降低反電動(dòng)勢(shì)從而拓寬調(diào)速范圍。由于在采用該方法進(jìn)行繞組切換的過(guò)程中會(huì)引起電機(jī)參數(shù)突變,目前還缺乏有效的暫態(tài)過(guò)程分析手段,無(wú)法應(yīng)對(duì)可能的電流沖擊、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、甚至功率器件損毀等情況。于是本文基于場(chǎng)路耦合仿真的解決思路,通過(guò)使用Maxwell與Simplorer軟件工具對(duì)繞組切換的暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行聯(lián)合仿真,解決多抽頭電機(jī)建模和控制環(huán)路設(shè)計(jì)等問(wèn)題。仿真結(jié)果與穩(wěn)態(tài)分析一致,暫態(tài)結(jié)果的準(zhǔn)確性需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。此外,采用安川的變繞組方法,在系統(tǒng)切換前的瞬間,電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不得超過(guò)該速度所對(duì)應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩的一半,同時(shí)該文獻(xiàn)作者對(duì)切換后如何利用反電動(dòng)勢(shì)的提升空間沒(méi)有做具體討論。針對(duì)以上問(wèn)題,本文提出了具體的改進(jìn)方案,即在勵(lì)磁電流恒安匝數(shù)原則切換后,通過(guò)提升勵(lì)磁電流(對(duì)應(yīng)間接矢量控制)或端電壓(對(duì)應(yīng)開(kāi)環(huán)V/f控制)至額定水平,在短時(shí)間內(nèi)完成反電動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁的過(guò)渡,此后電機(jī)可以繼續(xù)弱磁調(diào)速。為了驗(yàn)證聯(lián)合仿真和上述的改進(jìn)方案,搭建了基于DSP的三相異步電機(jī)繞組變?cè)褦?shù)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分別采用開(kāi)環(huán)V/f控制和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的間接矢量控制作為基本控制策略,完成了保持勵(lì)磁電流安匝數(shù)不變的繞組切換。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,使用安川的變繞組方法可以較好的抑制暫態(tài)電流沖擊和轉(zhuǎn)矩波動(dòng),實(shí)驗(yàn)波形與仿真結(jié)果一致。當(dāng)使用改進(jìn)方法時(shí),可以通過(guò)改變勵(lì)磁電流(或端電壓)給定值的上升速度來(lái)調(diào)節(jié)反電動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁的上升時(shí)間,使該過(guò)程降低至幾十毫秒以?xún)?nèi)。
[Abstract]:In many AC motor driving situations, such as electric vehicles, machine tool spindle and so on, it is necessary for the motor to output large torque at low speed and to have a wide speed range. However, the maximum speed of the motor is limited by the rated voltage and the power level of the inverter when the traditional method is used to adjust the weak magnetic field in the constant power region of the motor. To solve the above problems, winding switching is a good method. In this paper, some commonly used winding switching methods are analyzed and summarized firstly, and taking three-phase asynchronous motor as an example, the paper mainly introduces the variable winding expansion method proposed by Yanchuan Company. This method reduces the back EMF by changing the number of stator winding turns and widens the speed range. Due to the sudden change of motor parameters during winding switching using this method, there is still a lack of effective transient process analysis method, which can not cope with possible current shocks, torque ripples and even power device damage. Therefore, based on the solution of field-circuit coupling simulation, by using Maxwell and Simplorer software tools to simulate the transient process of winding switching, the problems of multi-tap motor modeling and control loop design are solved. The simulation results are consistent with the steady-state analysis, and the accuracy of transient results needs to be further verified by experiments. In addition, the output torque of the motor should not exceed half of the maximum output torque corresponding to the speed of the motor at the moment before the system switching, using Yanchuan's variable winding method. At the same time, the author does not discuss how to use the lifting space of the backEMF after switching. In view of the above problems, this paper puts forward a specific improvement scheme, that is, after switching the principle of constant ampere turn of excitation current, the excitation current (corresponding to indirect vector control) or terminal voltage (corresponding to open loop V / F control) to the rated level, In a short time to complete the back EMF and excitation transition, after which the motor can continue to weak speed. In order to verify the joint simulation and the improved scheme mentioned above, an experimental platform of variable turn speed control system for three-phase asynchronous motor windings based on DSP is built. The open loop V / f control and the rotor flux oriented indirect vector control are used as the basic control strategies respectively. The winding switching is completed to keep the ampere-turn number of excitation current unchanged. The experimental results show that the transient current shock and torque ripple can be well suppressed by using Yanchuan's winding changing method. The experimental waveform is consistent with the simulation results. When the improved method is used, the rise time of the backEMF and excitation can be adjusted by changing the rising speed of the given value of excitation current (or terminal voltage), so that the process can be reduced to less than tens of milliseconds.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM343.2

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本文編號(hào)：1965285