PDF《3 相感应电机的标量 （V/f） 控制》

4 3 相感应电机的标量 (V/f) 控制 ZHCA560CJuly

2013 SPRABQ8 ― http://www-s.ti.com/sc/techlit/SPRABQ8 版权 ? 2013, Texas Instruments Incorporated www.ti.com.cn 标量控制 实际操作中,定子电压与频率的比率通常基于这些变量的额定值. 典型 V/Hz 系统配置可显示在图 5中. 基 本上,下面显示了 V/Hz 系统配置中的

3 个速度范围: ? 在0-fc Hz 时,需要一个电压,所以定子电阻上的压降不能被忽略,并且必须通过增加 Vs 来补偿. 所以,V/Hz 系统配置是非线性的. 截止频率 (fc) 和适合的定子电压在 Rs ≠

0 时由稳定状态等效电路分析 计算. ? 在额定 fc Hz 上,它遵循恒定 V/Hz 关系. 此斜面实际上代表公式 2中的气隙磁通数量. ? 在更高的 f额定值Hz 时,无法满足恒定 Vs/f 比率,因为定子电压将被限制在额定值上,这是为了避免定子 绕组上的绝缘击穿. 因此,产生的气隙磁通将被减少,并且这将无法避免地导致相应的转矩的减少. 通常,这个区域是所谓的 磁场减弱区域 . 为了避免这个情况,恒定 V/Hz 原则也在这样的频率上被违反. 图图4. V/Hz 控 控制 制下 下, ,定 定子 子电 电压 压与 与频 频率 率系 系统 统配 配置 置间 间的 的关 关系 系 由于定子磁通保持恒定(无电源频率的变化无关),形成的转矩只取决于转差速度. 图 5中显示了这一过 程. 通过调节转差速度,AC 感应电机的转矩和速度可由恒定 V/Hz 原则控制. 图图5. 一 一个 个具 具有 有恒 恒定 定定 定子 子磁 磁通 通的 的感 感应 应电 电机 机的 的转 转矩 矩与 与转 转差 差速 速度 度间 间的 的关 关系 系 一个 AC 感应电机速度开环和闭环控制可根据恒定 V/Hz 原则执行. 当速度响应中的准确度无关紧要时,诸 如在 HVAC(加热、通风和空调)、风扇或吹风机应用中,使用开环速度控制. 在这情况下,根据所需的速 度来确定电源频率,并假定电机基本上遵循其同步速度. 转差所导致的速度误差被认为是可接受的. 在这个执行中,通过在频率上加上一个较低的限值,来修改图 4中的系统配置,图 6中显示了这一操作. 这 个方法可被诸如风扇和吹风机驱动等低端上的速度响应不是十分关键的应用所接受. 由于额定电压,也是最 大电压,以额定频率被施加到电机上,所以只需要额定最小和最大频率信息来执行此系统配置.

5 ZHCA560CJuly

2013 3 相感应电机的标量 (V/f) 控制 SPRABQ8 ― http://www-s.ti.com/sc/techlit/SPRABQ8 版权 ? 2013, Texas Instruments Incorporated

32 位C2000 控制器针对数字电机控制 (DMC) 的优势 www.ti.com.cn 图图6. 经 经修 修改 改的 的V/Hz 系 系统 统配 配置 置432 位位C2000 控 控制 制器 器针 针对 对数 数字 字电 电机 机控 控制 制(DMC) 的 的优 优势 势C2000 系列器件具有执行复杂控制算法所需的计算能力,以及与 DMC 硬件的不同组件对接的正确混合外 设,DMC 硬件包括模数转换器 (ADC),增强型脉宽调制器 (ePWM),正交编码器脉冲 (QEP),增强型捕捉 (eCAP) 等器件. 这些外设具有符合安全标准的用于执行系统所必须的全部钩子程序,像针对 PWM 和比较 器的触发区. 与这些外设一起,C2000 软件(库和应用软件)和硬件(应用套件)系统有助于减少开发数 字电机控制解决方案所需的时间和精力. DMC 库提供可被重新使用来执行全新的控制策略的可配置块. IQMath 库可实现浮点算法到定点的轻松迁移,因此,从而加速了开发周期. 借助于 C2000 系列器件,可以轻松且快速的执行针对电机控制的复杂控制算法(被传感和无传感器). C2000 器件和高级控制系统配置的使用提供了以下系统改进: ? 通过全部速度范围内的有效控制支持系统成本减少,前提是电源器件电路的尺寸正确 ? 通过使用先进的控制算法,有可能减少转矩纹波,从而导致更低的振动和电机更长的使用寿命. ? 先进的控制算法减少由反相器生成的谐波,因此减少了滤波器成本. ? 无传感器算法的使用免除了对于速度或位置传感器的需要. ? 减少查询表的数量,这减少了所需存储器的数量. ? 平滑接近最优基准系统配置和移动轨迹的实时生成导致更佳的性能 ? 使用 ePWM 外设来控制电源开关反相器有可能生成高分辨率 PWM ? 提供单芯片控制系统 对于高级控制,C2000 控制器也可执行: ? 使用诸如神经网络和模糊逻辑的现代智能方法来实现多变量和复杂系统的控制 ? 执行自适应控制. C2000 控制器具有速度功能来同时监视系统并对其进行控制. 一个动态控制算法在实 时中自适应至系统运行方式的变化. ? 针对无传感器控制算法、自我启动、在线参数估算更新执行参数识别 ? 执行高级转矩纹波和可闻噪声减少 ? 提供具有频谱分析的诊断监控. 通过观察机械抖动的频率频谱,可在早期阶段预测故障模式. ? 产生锐截止陷波滤波来消除窄带机械谐振. 陷波滤波移除了电能,否则,这些电能将激发谐振模式并有 可能使得系统不稳定.