基于转差率的感应电机最优效率控制

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1、万方数据第9卷第3期2005年5月电机与控制学报ELECTRICMACHINESANDCONTROLVoL9No．3May2005基于转差率的感应电机最优效率控制李阳，张曾科，常进(清华大学自动化系，北京100084)摘要：针对感应电机的能量优化问题，提出了一种基于转差率的感应电机最优效率控制方法和算法，用于恒压频比(VVVF)感应电机驱动系统，并给出仿真结果。该方法具有明显的节能效果。关键词：转差率；能量优化控制；效率；感应电机中图分类号：TM301．2文献标识码：A文章编号：1007—449X(2005)03—0215—03Slipfre

2、quencybasedoptimalefficiencycontrolofinductionmotorLIYang，ZHANGZeng-ke，CHANGJin(DepartmentofAutomation，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Absfracf：fn&ca'onmoforsarew以匆used1．nvar梳splaces．T／1eyco鸺umea蠡fgeamo(1llcofelecwicalenergy．Thatisthereasonwhythewayofenergyoptimalcon

3、trolforinductionmotorisdrawingouratten—tion．Thispaperproposesame山od——slipfrequencybasedonoptimalefficiencycontrolofinductionmotor，whichcontrolstheslipfrequencyatdifferentloadstomaketheoperationefficiencyoptimal．ThismethodiscombinedwithVVVFcontrolmodetodrivethemotor．Theimpro

4、vementofthemotorefficiencyisverifiedbythesimulationresultgiven．Keywords：slipfrequency；optimalefficiencycontrol；efficiency；inductionmotor由于感应电机的设计工艺，一般在75％额定负载左右达到最大效率，在额定负载时接近最大效率，但轻载时则效率较低，因而感应电机特别是轻载时的能量优化有很大的潜力¨卫J。本文在感应电机稳态数学模型的基础上，提出了一种基于转差的能量优化控制方法，运用于感应电机恒压频比(VVVF)驱动系

5、统，取得了较好的能量优化效果。1基于转差率的感应电机最优效率控制在按转子磁场定向的同步旋转坐标系中，规定d轴沿着转子。营磁链矢量仍的方向，而q轴则逆时针转90。，感应电机的数学模型如下‘3f：Vq,=Ri俨+面d妒俨+御l妒出(1)屹=足匕+苦％一∞，％(2)K，=Rri矿+面d％+吡％(3)％=R，匕+面d妒由一吡％(4)疋=1．5t,丁LIm％i驴(5)妒俨=Lsi班+工。i矿(6)妒矗=厶i凼+ki由(7)妒旷=三，i矿+三。i驴(8)妒由=Lfi出+ki出(9)其中y表示电压，i表示电流，p表示磁通，R表示电阻，Z表示电感，下标s和r

6、分别表示定子和转子，下标d和q分别表示d和q坐标系，P为电机的极对数，∞，和收稿日期：2004～03—31；修订日期：2004—05—07基金项目：清华大学985学科建设项目作者简介：李阳(1978一)，男，硕士研究生；张曾科(1947一)，男，教授、博导，研究方向为控制理论与控制工程。万方数据216电机与控制学报第9卷吡分别表示定子角频率和转差频率。对于鼠笼式感应电机，％=％=o。由于钆=他，而％=o，得到稳态的电机数哮模型：K=Ri班+07·t屯(10)吃=Ri出--t01L,fi。(11)r2瓦=1．5p争屯i俨(12)囊2彘(13)其

7、中L：—L,LFr-L毛。在感应电机稳态运行时，其运速要求不高的场合，也可以采用开环控制。转速调节器和转差调节器均采用PI调节器。行效率可以表示为叼=百Tet02。其中蠢=1．5(圪屯+ng．2比i驴)，即为电机定子侧输人的有功功率。将式(1)一(13)代入，就可以得到田的表达式为疋峨p砭峨碍吡叩一Pm一(R鹭+辟焉)遥+碟R，=Po,t02+置碍(14)式中∞，为电机转子的机械转动角频率。将(14)绘制为图1表明，当∞，固定时，随着缈：的增加，电机效率存在一个最大值。求解Or／／Oto：=0，得：‰ax一孺(15)这便是使感应电机稳态效率达

8、到最大时的转差率，它只与感应电机的参数有关，与电机的负载转矩及转速无关。1．OO．80．6p0．4O．2O图1电机效率叩对转差频率纰和转速蚺Fig．1Inducti