开关磁阻电动机在烧结机上的应用及其动态性能的研究光纤适配器

开关磁阻电动机在烧结机上的应用及其动态性能的研究

开关磁阻电动机在烧结机上的应用及其动态性能的研究 2011年12月09日 来源： 殷天明1，王艳1，范 瑜1，李永洪2（1．北方交通大学，北京 100044；2．黑化集团有限责任公司 黑龙江 齐齐哈尔 161041）1 引言 近年来，开关磁阻电动机（以下简称SRM）以其结构坚固、可靠性高、制造成本低、调速范围宽、系统效率高以及起动电流小、起动转矩大的特点，受到各国学者的广泛关注。尤其对于冶金行业，更是具有巨大的应用市场。但是，由于SRM严重的非线性，采用传统的双闭环PI调节器，存在着转矩脉动，调速精度不够高和动态响应不够理想的缺点，其缺陷严重阻碍了它的推广和应用。 我们将一台30kW，1500r/min的开关磁阻电动机应用于某钢铁公司的烧结机上，结果发现，该电机与原使用的滑差调速电机相比，效率和可靠性都极大提高，但存在转速波动大的缺点。 基于电机本体结构参数优化设计[1]，对降低噪声振动极其有利，但作为具体应用的SRM应作为一个系统进行全面设计。而且采用合适的电机控制策略[2]和换相控制策略[3]亦能达到控制SRM噪声和振动的目的。本文结合烧结机的工作特性，对其双闭环调速控制系统加以改进，即从随机控制的角度研究SRM转速、电流双闭环调速控制系统在系统均方差最小时，系统参数的优化设计问题，从而达到改善SRM的动态性能和稳态性能的目的。改进的控制系统，在给定转速为450r/min时，转速波动范围由25.5%减至7.8%。解决了转速波动的问题，满足了生产的要求。2 SRM转速、电流双闭环PI调节控制系统2.1 SRM的s域小信号线性化数学模型 图1为SRM速度、电流双闭环调速控制系统原理框图，其中SRM为三相12/8极。其主开关元件由6只IGBT组成。SRM各相绕组的通断，由转子位置传感器、PWM、电流、电压信号逻辑来确定。控制系统由89C51单片机来实现。 为了便于问题的研究，采用SRM系统s域小信号线性化动态模型[4] SRM在低于基速wb时，常使用电流斩波控制；当电动机速度高于wb 时，因旋转电动势较大，且各相主开关器件导通时间较短，故电流较小。在外加电压Us及开关角qon、qoff一定的条件下，随着角速度wr的增加，磁通y 或电流I将以下降，平均转矩Tav则自然地以下降。但这种自然降落可通过按比例地增加导通角qc=qoff-qon来补偿，这样可控制导通时间不以下降，若做到使磁通以下降，则转矩将受控制地随着下降，即可在一个较宽的速度范围内得到恒功率输出特性。当转速高于wb后，控制方式即由电流斩波控制转换为角度位置控制，转换后，速度反馈环中参数也随之而变， 这一变换过程可以通过计算机软件实现。2.2 SRM 的电流PI调节器设计 由于电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型I型系统，采用PI调节器，其传递函数可以写成式中Ki为电流调节器的比例系数；τi为电流调节器的超前时间常数。 由于电流监测信号中常含有交流分量，需加低通滤波，其滤波时间常数按需要选定。滤波环节可以抑制反馈信号中的交流分量，但同时也给反馈信号带来延滞。为了平衡这一延滞作用，在给定信号通道中间加入一个相同时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。2.3 SRM的转速PI调节器设计 为实现稳态无静差和较好抗扰性能的要求，转速环应校正成典型Ⅱ型系统。要把转速环校正成典型Ⅱ型系统，ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为苏州九州牛皮癣医院

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