针对感应电机采用传统弱磁方法不能实现最大转矩输出,提出了一种全速度范围实现最大转矩输出的电流优化分配控制策略。首先,以最大转矩输出为目标,对电压、电流进行合理分配,得出了理论的优电流分配原则;然后,以电机运行的实际状态与理论分配相结合,提出了一种电流优化的控制策略;最终,将该方法用于矢量控制系统中,实现了全速度范围的最大转矩输出控制。通过仿真和实验结果证明,该方法可靠、有效且动态响应性能良好。 ?定转速以上进入弱磁区，反电动势几乎等于逆变器输出的最大电压。电机运行要同时受到最大电流和最大电压的限制，但输出功率恒定，因此称为恒功率区（弱磁区Ⅰ）；随着转速的继续升高，电流由于最大转差率的限制不能保持最大值，此时只受到最大电压限制，输出功率和转矩随着转速的上升而急剧降低，因此称为恒电压区（弱磁区Ⅱ）。根据上述的分析，感应电机整个速度范围可以分为以下3个区域：恒转矩区、本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com恒功率区（弱磁区Ⅰ）和恒电压区（弱磁区Ⅱ），感应电机弱磁区-电动折弯机数控滚圆机滚弧机折弯机电动张家港滚圆机如图1所示。变频器能够应用于电机的最大电压Usmax受到直流母线电压Udc和脉宽调制（PWM）策略二者的共同限制。本研究中采用了基于电压空间矢量的脉宽调制策略，因而Usmax为Udc/3［9］。然而，电机允许通过的最大电流Ismax受到变频器额定电流和电机允许通过的最大电流的共同限制。因此，电机电压和电流应满足以下方程式：ue2ds+ue2qs≤U2smax（1）ie2ds+ie2qs≤I2smax（2）式中：Usmax为定子电压最大值；Ismax为定子电流最大值；ueds，ueqs分别为励磁和转矩电压；ieds，ieqs分别为励磁和转矩电流。文献［10］给出了同步旋转坐标系下感应电机的稳态电压方程式，如下式：ueds=Rsieds-ωeL′sieds（3）ueqs=Rsieqs+ωeLsieqs（4）式中：L′s为定子瞬态电感；Ls为定子电感。在高速运行条件下，定子电阻压降在式（3）、式（4）中可标志着从恒功率区进入恒电压区，该分配方案不仅实现了输出转矩的最大化，而且也实现了能在恒功率区与恒电压区的平稳过渡。在恒电压区中，isq_lim1>isq_lim2，取isq_lim=isq_lim2，可以实现输出转矩的最大化。按照上述理论计算，依据这种电流优化分配控制策略，不仅可以实现输出转矩的最大化，而且能够平稳渡过各个速度区间。3仿真与实验结果分析为验证本文提出的弱磁方法的可靠性和有效性，将其用于转子磁场定向的无速度传感器矢量控制系统，进行了仿真和实验验证，结构框图如图4所示。仿真和实验中，所用感应电机参数为：电机功率7.5kW，额定转速1500r/min，额定频率51.7Hz，极对数2，额定电压380V，额定电流18.8A，定子电阻0.419Ω，转子电阻0.376Ω，定子电感0.0589H，转子电感0.0583H，互感0.0555H，转动惯量0.02kg·m2。3.1仿真结果与分析将本文所提出的弱磁方法用于矢量控制系统中，速度给定范围ωr为0～628rad/s。弱磁比为4∶1；在t=5s时突加10N·m的负载转矩，仿真结果如图5所示。图5中，在t=0.5s给定斜坡速度时，转矩电流迅速增大；当速度上升到给定最大值时，转矩电流恢复为0。在t=5s突加负载时，转矩电流迅速上升，速度略有波动，但是能立即恢复到稳定值。电机在3个速度区间能够平稳过渡，不发生图4无速度传感器矢量控制原理图F感应电机弱磁区-电动折弯机数控滚圆机滚弧机折弯机电动张家港滚圆机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com