流速仪检定车同步电机驱动设计

《流速仪检定车同步电机驱动设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第2期水利信息化N0．22015年4月鼢ferResourcesInformatizationApr．，2015流速仪检定车的同步电机驱动设计金玉虹，褚泽帆，顾倩(1．水利部南京水利水文自动化研究所，江苏南京210012；2．水利部水文水资源监控工程技术研究中心，江苏南京210012；3．河海大学计算机与信息学院，江苏南京210098)摘要：随着新材料新设备的出现，流速仪检定车采用交流异步和同步电机驱动已成为可能。阐述流速仪检定车采用同步电机变频驱动的原因，详细分析在同步电机驱动下，变频器选择需要考虑的因素，检定车转矩的分配方法，电机功率估计和耗能制动的距离计算，以期为同步电

2、机变频驱动的推广应用提供借鉴。关键词：同步电机；驱动；流速仪检定车；变频器；耗能制动中图分类号：P335文献标识码：A文章编号：1674—9405(2015)02—0049—060引言就直流电机的励磁方式而言，直流电机分为串励和并励2种基本类型，复励电机既有串励绕组又流速仪检定车驱动系统是流速仪检定车的关有并励绕组，电机特性介于串励电机与并励电机之键环节，过去由于受客观条件的制约，驱动系统几间，几种励磁方式电机的转速特性如图1所示。图乎全都采用直流电机驱动。随着新技术新设备的出中由为电机转速，M为负载转矩。现，交流异步和同步电机驱动已成为可能。但在实n际操作中究竟采用哪种方式

3、，往往因设计者的习惯或熟悉程度而选择。通过对几种驱动方式的分析，总结得出最适合流速仪检定车的驱动方式是交流同步电机驱动。由于同步电机只能采用变频调速，变频器的相关参数对同步电机驱动的影响较大；交流同步电机驱动不同于直流电机和交流异步电机，双图1直流电机转速与转矩特性关系电机不允许有转速差，因此电机力矩传递方式设计很重要；采用同步电机驱动，耗能制动成为流速仪由于串励电机的转速随负载转矩的增大而迅速检定车制动的优先选择，为此要对检定车进行同步下降，不符合检定过程中恒转速的要求。电机驱动设计。并励电机的机械特性为【-]1检定车驱动方式选择丑=考一M㈣()流速仪检定车的运行过程负载一

4、般变化很小，式中：为电枢电压；R为电枢电阻；为电势常调速没有快速往返要求，但要求在检定段有精确和数；为磁通；c为扭矩常数。稳定的车速，并要求车速恒定不变，在一定范围内并励电机的机械特性在R。很小时接近于水平能够实现无级变速。线，但R不可能为零，电机的转速仍受转矩的影响，1．1直流电机要得到真正的恒转速还需要对转速进行反馈控制。收稿日期：2013-12-23作者简介：金玉虹(1962一)，女，江苏南京人，工程师，从事水利信息化管理工作。水利信息化2015(2)t●1．2交流异步电机为降低电机的脉动转矩，应使变频器的输出波异步电机的机械特性为口=，(^，特性关系如形尽可能接近正弦

5、波，即调制正弦波，如图3所示。图2所示，图中n为同步转速，为临界转速。图3变频器输出波形与理想波形图2异步电机转速与转矩特性关系变频器输出电源的波形是脉宽调制正弦波(PwM)，交流电机的定子线圈是感性元件，能够对当电机转速低于矗时，转速随转矩的变化而变频器输出电源的谐波起到滤波作用，使电机的电迅速变化；当转速高于n时，转速随转矩的变化较流接近正弦波，调制频率越高滤波效果越好。小，但转速仍随负载转矩的变化而变化，要想得到2．2转速脉动恒转速还需要进行速度的反馈控制。由于变频器输出电源的波形是脉宽调制正弦1．3交流同步电机波，并非连续波形，电机会存在一定转矩脉动。通过交流同步电机

6、的转速公式为实验发现，这种脉动在频率低和电机转动惯量小时尤为突出。n：广(2)当同步电机用非正弦波电源供电时，电源的高式中：P为电机极数；厂为电源频率。次谐波使电机产生寄生转矩，这时电机相当于受到式(2)中的可变参数只有．厂，因此，对同步电强追振荡。在强迫振荡时电机的转矩为机进行平滑地调速只能采用变频方式，影响同步电M=^+^COS∞f+)[31(3)机转速稳定性的参数也只有，，负载的变化对同步电式中：M0为恒转矩；M为次谐波转矩幅值；∞。为机的稳态转速没有影响。只要控制供电电源的基波同步角速度；为次谐波相位角；t为瞬时时间。频率就可以方便地控制同步电机的转速。控制同步电机供

7、电频率一般采用变频器(也称逆变器)，变频为简化分析，忽略电机的异步和同步转矩分量器控制的同步电机是一个开环系统，它没有信号反的影响，只考虑惯性转矩的影响。馈到与变频器输出频率有关的基准振荡器上，所以转矩的平衡方程为没有通常系统的稳定性问题。=∑c。sqwst+仍)因此只有同步电机的转速与负载无关，属于恒转速型电机，不需要进行速度反馈控制，故流速仪△∞=llzM．c。su∞f+)dt检定车的驱动方式选择交流同步电机。=1∑芋sin)(4)2变频器选择式中：Ao)为转动脉动；J为电机的转动惯量；为在变频调速