[發明專利]電機帶負載弱磁運行時控制速度的系統及方法

有效

• 申請號: 201310357132.5
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN103490702A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 金辛海;付鳳超;陳偉
• 申請（專利權）人: 上海新時達電氣股份有限公司;上海辛格林納新時達電機有限公司
• 主分類號: H02P29/02
• 分類號: H02P29/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 呂一旻

技術領域

本發明涉及一種電機帶負載弱磁運行時控制速度的系統及方法，特別是涉及一種能夠在檢測出電機帶過重的負載時自動降低電機速度從而預防電機失速的電機帶負載弱磁運行時控制速度的系統以及一種利用所述系統實現的電機帶負載弱磁運行時控制速度的方法。

背景技術

如圖1示出了現有技術中異步電動機在弱磁區運行時的系統控制框圖，在本領域中電機在所述弱磁區一般都是恒功率運行，即基本上功率是不變的。如圖1所示，在現有技術中對于電機弱磁運行時的控制主要包括弱磁控制、速度調節以及電流控制，其中弱磁控制為電壓給定u_s^*與電壓反饋u_s經過電壓PI調節器（具有比例調節和積分調節作用的調節器）的作用后輸出電機的勵磁電流改變量Δi_d，Δi_d與電機的勵磁電流原始給定量i_dref的和作為電流控制中的電機的定子電流直軸分量i_d^*。而其中的速度控制和電流控制構成雙閉環矢量控制，w_r^*、i_d^*與i_q^*分別為電機的轉子角速度、電機的定子電流直軸分量與交軸分量的給定值，w_r、i_d與i_q分別為電機的轉子角速度、電機的定子電流直軸分量與交軸分量的反饋值，u_d、u_q分別為電機的定子電壓直軸分量與交軸分量。

電機在弱磁運行時，電機的定子電壓幅值保持不變，電機的反電動勢E_g、磁鏈Ψ_r與頻率f_s的關系公式如下：

E_g＝NΨ_rf_s，其中N為常數。

反電動勢E_g與電機電壓u_s的關系公式如下：

u_s＝R_si_s+E_g，其中R_s為電機的定子電阻，其阻值通常很小，電機高速運行時反電動勢E_g比電機的定子電阻壓降R_si_s（R_S為定子電阻，i_s為定子電壓，二者乘積R_si_s為定子電阻上的電壓，通常表述為定子電阻壓降）大很多，所以定子電阻壓降可以忽略不計，此時電機電壓約等于反電動勢。

電機轉子磁鏈方程如下：

Ψr=1τrs+1Lmid;]]>

其中τ_r為電機轉子時間常數，L_m為電機定子與轉子互感，i_d為電機的定子電流直軸分量的反饋值（即電機的勵磁電流）?？梢婋姍C磁鏈與勵磁電流成正比，通過弱磁控制單元減小勵磁電流給定i_d^*從而減小電機磁鏈Ψ_r，達到速度升高的目的。

而電機的功率P、電磁轉矩T_e及電機的轉子角速度w_r的關系公式如下：

P＝w_rT_e；

其中電機在弱磁區運行時通過弱磁控制可以保持電機輸出功率P不變，隨著電機的轉子角速度w_r的升高，電磁轉矩T_e會減小，導致電機的帶負載能力越來越差，如果此時負載過重，極有可能導致電機帶不動負載，進而導致電機發生失速故障。