本文選題：定子繞組變匝數 + 間接矢量控制��； 參考：《浙江大學》2017年碩士論文

【摘要】：在很多交流電機驅動場合中,如電動汽車、機床主軸等,既需要電動機在低速時輸出較大的轉矩,又需要電動機有較寬的調速范圍。然而在應用傳統(tǒng)方法在電機的恒功率區(qū)進行弱磁調速時,電機的最高轉速受到額定電壓和變頻器功率等級的限制。針對上述問題,繞組切換不失為一種好的方法。本文首先分析總結了一些常用的繞組切換方法,并以三相異步電機為例,重點介紹了安川公司提出的變繞組擴速方法,該方法通過改變定子繞組匝數來降低反電動勢從而拓寬調速范圍。由于在采用該方法進行繞組切換的過程中會引起電機參數突變,目前還缺乏有效的暫態(tài)過程分析手段,無法應對可能的電流沖擊、轉矩波動、甚至功率器件損毀等情況。于是本文基于場路耦合仿真的解決思路,通過使用Maxwell與Simplorer軟件工具對繞組切換的暫態(tài)過程進行聯合仿真,解決多抽頭電機建模和控制環(huán)路設計等問題。仿真結果與穩(wěn)態(tài)分析一致,暫態(tài)結果的準確性需要通過實驗進一步驗證。此外,采用安川的變繞組方法,在系統(tǒng)切換前的瞬間,電機的輸出轉矩不得超過該速度所對應的最大輸出轉矩的一半,同時該文獻作者對切換后如何利用反電動勢的提升空間沒有做具體討論。針對以上問題,本文提出了具體的改進方案,即在勵磁電流恒安匝數原則切換后,通過提升勵磁電流(對應間接矢量控制)或端電壓(對應開環(huán)V/f控制)至額定水平,在短時間內完成反電動勢和勵磁的過渡,此后電機可以繼續(xù)弱磁調速。為了驗證聯合仿真和上述的改進方案,搭建了基于DSP的三相異步電機繞組變匝數調速系統(tǒng)實驗平臺,分別采用開環(huán)V/f控制和轉子磁場定向的間接矢量控制作為基本控制策略,完成了保持勵磁電流安匝數不變的繞組切換。實驗結果表明,使用安川的變繞組方法可以較好的抑制暫態(tài)電流沖擊和轉矩波動,實驗波形與仿真結果一致。當使用改進方法時,可以通過改變勵磁電流(或端電壓)給定值的上升速度來調節(jié)反電動勢和勵磁的上升時間,使該過程降低至幾十毫秒以內。
[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.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM343.2

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本文編號：1965285