+108 北京科技大学学报 2004年第1期 动态误差作用：积分部分对变频侧电动机定子电 3实验结果及分析 流的转矩分量和激磁分量直接闭环，主要用于消 除电流的稳态误差，这两部分控制方法是通过坐 本文实验采用两台参数一样的绕线式电机： 标变换器连接起来的.为了消除控制中的交叉耦 定子电压(380V),电流(9.2A):转子电压(220 合，在系统中按模型构造了变频侧电动机定子电 V),转子电流(102A).级联式无刷双馈感应电 压的前馈补偿环节，对于双馈李定子感应电机控 机额定转速n.=500t/min,在亚同步速度(333r/ 制系统的交-交变频器，由于电网对注入谐波电 min)时突加负载，其励磁电流响应、力矩电流响 流具有严格要求，所以实际应用的大型系统均采 应和速度响应如图4和图5所示.其中图4为交 用72只SCR或GTO的12脉波交交变频器.本文 流励磁工频感应电机矢量控制系统2电动机定 所讨论的系统采用的是6脉波循环变流器，由36 子电流力矩分量实际值（下）、速度响应（上）：图5 只半控SC℉组成（交交变频器的触发脉冲间隙无 为2”电动机定子电流力矩分量实际值（上）、气隙 论在稳态、动态暂态过程中都为不均匀的)，循环 磁链幅值波形. 变流器输出采用Y联接方式，即交变频器负载中 从波性曲线可以看出，在亚同步速度突加负 点不与其本身中点相连，是相互隔离的.这样输 载时，由1*电动机定子提供激磁，1“电动机定子磁 出三相电压中含有同样的直流或三倍频波均不 链降低约5.6%，其动态过程比较平缓，证明了1“ 会出现不会出现在负载上一交流偏置).为此， 电动机定子磁链具有良好的抗干扰性，为了达到 必须使触发脉冲宽度大于30°，至少两个桥四个 放出力矩电流以及减小激磁电流的目的，电压幅 SCR同时导通以及无际环流死时小于2ms. 值减小，相位与电流矢量相反四. 图4突加负载时速度和力矩电流响应 图5突加负载时的力矩电流和磁链响应 Fig.4 Speed and torque current response during the period Fig.5 Torque current and flux response during the period of sub-syschronized speed with abrupt load set-point of sub-synchronized speed with abrupt load set-point 4结束语 水工业电工专业委员会第一界会议论文集[C].苏 州，1999 在交流励磁工颊感应电机及其矢量控制系 2解仑，自级联式感应电动机矢量控制系统的研制) 统、循环变流器仿真研究的基础上，进行了数十 北京科技大学学报，2002,24(6)：672 种印制电路板的设计、调试及系统联调，在国内 3 Li P.Dual stator winding induction machine drive [J]. 首次研制成功该类电机矢量控制系统样机，分析 IEEE Trans Ind Appl,2000,36(5):1369 了其典型工况下的实验结果，得出其性能可以达 4 Bian S J.Modeling and operation analysis of the cascade brush-less doubly-fed machine [A].Proceedings of the 5th 到与直流电机控制系统相当的结论，为交流励磁 International Conference on Electrical Machines and Sys- 工频同步化调速电机传动控制系统进一步广泛 tems [C].Shenyang,2001 应用于风机、水泵类负载奠定了一定的理论和实 5 Kusko A.Speed control of a single-frame cascade induc- 践基础. tion motor with slip power pump back [J].IEEE Trans Ind Appl,1978,142):97 参考文献 6 Xu L.Transient model of a doubly excited reluctance mo- 1马小亮.中压变频调速方案[AJ.中国电工技术学会 tor [J].IEEE Trans Energy Convers,1991,6(1):126北 京 科 技 大 学 学 报 20 04 年 第 1 期 动 态误 差 作用 ; 积 分部分 对变 频侧 电动机定子 电 流 的转 矩 分量和 激磁 分量 直接 闭环 , 主要用 于 消 除 电流的 稳态误 差 . 这两 部 分控制 方 法是通 过坐 标 变换 器连 接起 来 的 . 为 了消除控 制 中 的交叉祸 合 , 在系统 中按 模 型构造 了变 频侧 电动机 定子 电 压 的前 馈 补偿环 节 . 对于 双馈 孪定 子感 应 电机控 制 系 统 的交 一 交 变频 器 , 由于 电网对 注入 谐 波 电 流 具有 严格 要求 , 所 以实 际应 用 的大 型系统 均采 用 7 2 只 S C R 或 G T O 的 12 脉 波 交交变 频器 , 本文 所 讨论 的系 统采 用 的是 6 脉波 循环 变流 器 , 由 36 只 半控 S C R 组 成 ( 交交 变频 器 的触 发脉 冲 间隙无 论 在稳态 、 动 态暂 态过 程 中都 为不均 匀 的 ) . 循环 变 流器 输 出采用 Y 联 接方 式 , 即交变 频器 负 载 中 点 不 与其 本身 中点相 连 , 是 相互 隔离 的 . 这样 输 出三 相 电压 中含 有 同样 的 直流 或 三 倍 频 波均 不 会 出现 不会 出现在 负 载上— 交流 偏置 `刀 . 为此 , 必 须使 触 发脉 冲 宽度 大于 3 0 , 至 少 两个 桥 四个 S C R 同时 导通 以及 无 际环 流死 时 小于 2 m s . 3 实验结 果 及 分 析 本 文 实验 采用 两 台参 数一 样 的绕 线式 电机 : 定 子 电压 ( 3 8 0 V ) , 电流 ( 9 . 2 A ) ; 转子 电压 ( 2 2 0 V ) , 转 子 电流 ( 10 .2 A ) . 级 联式无 刷双 馈感 应 电 机 额 定 转 速 ne 二5 0 r/ m in , 在 亚 同步速 度 ( 3 3 r/ m in ) 时突 加 负载 , 其 励磁 电流 响应 、 力矩 电流 响 应和 速度 响 应 如 图 4 和 图 5 所 示 . 其 中图 4 为 交 流励 磁 工 频 感应 电机 矢量 控 制 系统 2 形电动 机定 子 电流 力矩 分量 实 际值 ( 下 ) 、 速 度 响应 (上 ) ; 图 5 为 2 甲电动机 定 子 电流力 矩分 量实 际值 ( 上 ) 、 气 隙 磁 链 幅值波 形 . 从 波性 曲线 可 以看 出 , 在 亚 同步速 度 突加 负 载时 , 由 1 # 电动机 定子提 供激 磁 , 1 “ 电动机 定子磁 链 降低 约 .5 6% , 其 动态 过程 比 较平 缓 , 证 明了 1 ` 电动机 定子 磁链 具有 良好 的抗 干扰 性 , 为 了达 到 放 出力 矩 电流 以及减 小激 磁 电流 的 目的 , 电压幅 值 减 小 , 相位 与 电流矢 量 相反 12] . 图 4 突加 负载时速 度 和 力矩 电流响应 F ig · 4 S P e ed a n d ot qr u e e u r er n t er s P o n s e d u ir n g t h e P e ir o d o f s u b 一 s y s e h or n 七e d , p e e d w i t h a b ur P t l o a d s e -t P o in t 图 5 突 加负 载时 的力矩 电流 和磁 链响应 F i g . 5 OT qr u e e u r er n t a n d if u x 代 s P o n s e d u r 恤 9 t h e P e ior d o f s u b 一 s yn e h or n泣 e d sP e e d iw th a b几 P t l o a d s e -t P o i n t 4 结 束 语 在 交 流 励 磁 工 频 感应 电机 及其 矢量 控 制 系 统 、 循 环 变流 器仿 真 研究 的基 础 上 , 进行 了数十 种 印制 电路板 的设计 、 调 试及 系 统联 调 , 在 国 内 首 次研 制成 功 该类 电机矢 量 控制 系统 样机 , 分析 了其 典型 工况 下 的实验 结果 , 得 出其 性 能可 以达 到 与直 流 电机控 制 系统相 当的结 论 , 为交流 励磁 工 频 同步化 调 速 电机 传 动控 制 系 统 进 一 步广 泛 应 用于 风机 、 水泵类负载奠 定 了一定 的 理论 和实 践 基础 . 参 考 文 献 1 马小亮 . 中压 变频调 速方 案 [A] . 中 国 电工 技术 学会 水 工业 电工 专业委 员会 第一 界 会议论 文集 [C] . 苏 少卜} , 1 9 9 9 2 解 仑 . 自级联式 感应 电动机 矢量 控制 系统 的研制 田 . 北京 科技 大学 学报 , 2 0 0 2 , 2 4 ( 6 ) : 6 7 2 3 L i .P D u a l s t a t o r W i n di n g 1 n d u ct i o n m ac h in e dr i v e [ J ] . IE E E Tr an s I n d A p l , 20 00 , 36 ( 5 ) : 1 3 69 4 B ian S J . M o d e 11 n g an d oP e art i o n an Iy s i s o f ht e e a s e a d e bur s h 一 l e s s d o u bly 一 fe d m即h i n e [A ] . P r o e e e d in gs o f ht e s th 功t e m at i o n a l C o n fe er n e e o n E l e e示 e al M a e hi n e s an d S y s - t e 功 s [ C l . S he n y a n g , 2 00 1 5 K us k o A . S P e e d e o n tr o l o f a s ing l e 一丘别m e e a s e a d e i n d u e - t ion m o t o r w iht s l iP P o w e r P切m P b ac k 【J ] . IE E E T r助 5 nI d A P PI , 19 7 8 , 14 ( 2 ) : 97 6 X u L . T r an s i e nt m o d e l o f a d o u b ly ex e i t e d er l u e ant e e m o - ot r [ J ] . IE E E rT an s nE e r g y C on v e sr , 1 9 9 1 , 6 ( l ) : 1 2 6