高压大功率同步电机的控制策略与应用研究

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1、高压大功率同步电机的控制策略与应用研究ControlStrategyandApplicationResearchforHighVoltageLargeCapacitySynchro．nousMachine荣信电力电子股份有限公司李兴董力军李旷LiXingDongLijunLiKuang摘要：本文介绍了高压大功率同步电机采用全数字化矢量控制方法控制的实现及其应用。关键词：大功率变频器矢量控制全数字化控制方法Abstract：Thispaperintroducestheimplementationandapplicationofhigh

2、voltagelargecapacitysynchronousmachinewithdigitalvectorcontro1．Keywords：LargecapacitydriveVectorcontrolDigitalControlmethod[中图分类号]TP273[文献标识码]B文章编号1561-0330(2009)06—0076—04l引言约和风量无级调速。在的问题：随着电力电子技术、计算机技(I)调节精度低、线性度差、术、自动控制技术的迅速发展，交流2大兴矿风机变频改造的必实时性差：调速取代直流调速技术已成为发展趋要性(2

3、)采用风门调节，造成管路势。而变频调速具有优异的调速和制铁煤集团大兴矿井主通风机采用压力增加，造成大量电能浪费；动性能及高效节能的效果。近期国家同步电机传动，而交流同步电机的调(3)直接起动时，造成的电网发改委将高压变频器列为首批50项重速是电气驱动领域的～大难题。难点波动严重和机械；中击大，影响着系统点推广的节能产品。在于与普通异步电机运行相比，同步的运行可靠性和寿命。荣信电力电子股份有限公司是专电机在运行时，电枢电压矢量与转子鉴于上述问题的存在，对现有风业从事高压大功率电力电子柔性输配磁极位置之间的夹角必须在某一范围机进行变频技

4、术改造，采用完美无谐电和自动化装备研发和生产的国家级之内，否则将导致系统失步。因此同波大功率变频器实现主通风机同步电重点高新企业。荣信公司主导产品之步电机进行变频调速改造时对高压变机无级调速技术方案。一一一高压电机变频调速装置频装置的要求也有些差别，具体要求(RHVC)是采用目前国际上先进的如下：3高压变频调速装置设计IGBT功率单元串联多电平技术、数字(1)能够解决同步电机启动整3．1系统组成控制技术、SPWM脉宽调制技术及超步问题：该高压变频器采用性能优良、技导热管散热技术研制而成的系列高压(2)能够解决同步电机调速过程术成熟、

5、安全可靠的完美无谐波功率电机节能调速产品。中输出电压和励磁电流的协调控制；单元串联多电平技术。整个变频系统荣信电力电子股份有限公司对铁(3)变频装置输出电压、电流主要由全数字控制器、变频功率单元煤集团大兴矿井主通风机采用了高压谐波应尽可能小。等组成，其中散热技术采用公司自主变频改造，选用功率单元串联多电平铁煤集团大兴矿井主通风机担负研发的高效热管散热器，系统结构图高压变频器，实现主通风机的电能节着该矿井下主通风任务，现在系统存如图I所示。76THEWORLDOFINVERTERSr————一3．2全数字化矢量控制方式技术方单元l—◆

6、零露案原理——j1l3．2．1全数字化矢量控制原理单元e——RHVC系列高压变频器采用转子薯革元B2全数相高—单jA字化带速度反馈的矢量控制技术。控制系压单元熏。—’统采用速度环和电流环双闭环结构，输同步入单j穆3电机速度环采用PID调节器，能有效地限—◆单j3矢j謦制动态响应的超调量，加快响应速，摹4—◆控制器度。在转子磁场定位坐标下电机定子¨¨单≥4—薯犟孝；电流分解成励磁电流与转矩电流。维r持励磁电流不变，控制转矩电流也就控制了电机转矩。实际运行中给定转一△△△△△△△△△△△速与实际转速的差值通过PID调节生成转矩电流I。经

7、过矢量变换将It、I一变换为电机三相给定电流Ia、Ib、Ic，它们与电机运行电流相比较生成三相驱动信号。系统全数字式的关键图1系统结构图是电流环数字化，就是把数模混合式变频系统中的模拟电流环，采用数字方式加以实现，其核心提高电流环的处理速度，达到或接近模拟电流环的响应速度。根据目前的微处理器DSP、A／D器件的水平，可以满足硬件的需要；另一方面在于控制策略及控制软件的优化。良好的系统硬件和图2控制原理软件设计是使研制的系统达到实用化的保证，在满足性能要求的基础上，必须充分利用硬件资源，提高集成度降低硬件成本，达到产品化的目标。整个系

8、统的控制原理框图如图2所示。3_2_2硬件主控实现部分系统由DSP数字信号处理器作为主控CPU，可编程逻辑器件实现部分算法的计算和波形发生及各种信号的处理，单元的状态信息经可编程逻辑器件进行串行编码后通过光纤发送到主控制器的接收板，主