LIM的電流-轉(zhuǎn)差頻率控制

1、第第3 3節(jié)節(jié) LIMLIM的電流的電流- -轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制從上節(jié)分析知，采用電流轉(zhuǎn)差頻率控制方式可有從上節(jié)分析知，采用電流轉(zhuǎn)差頻率控制方式可有效地控制推力并將電機(jī)的法向力控制在不大的數(shù)效地控制推力并將電機(jī)的法向力控制在不大的數(shù)值上。所以，磁浮車大多均采用這種控制方式值上。所以，磁浮車大多均采用這種控制方式轉(zhuǎn)差頻率的確定是控制的關(guān)鍵轉(zhuǎn)差頻率的確定是控制的關(guān)鍵從推力速度特性曲線知，若用推力峰值附近的轉(zhuǎn)從推力速度特性曲線知，若用推力峰值附近的轉(zhuǎn)差頻率值進(jìn)行控制，可以使電機(jī)的推力最大。但差頻率值進(jìn)行控制，可以使電機(jī)的推力最大。但要受到如下因素的限制要受到如下因素的限制1 1 垂向力的限制垂

2、向力的限制2 2 受電機(jī)功率因數(shù)受電機(jī)功率因數(shù)- -效率乘積的限制。而這個(gè)參效率乘積的限制。而這個(gè)參數(shù)與變流器的容量、體積與重量相關(guān)數(shù)與變流器的容量、體積與重量相關(guān)3 受到速度檢測(cè)信號(hào)精度及控制誤差的限制受到速度檢測(cè)信號(hào)精度及控制誤差的限制當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率確定后，在一段頻率范圍內(nèi)，電機(jī)可當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率確定后，在一段頻率范圍內(nèi)，電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)差頻率恒電流運(yùn)行。以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)差頻率恒電流運(yùn)行。當(dāng)初級(jí)頻率超過(guò)轉(zhuǎn)折值后，由于電機(jī)的定子電壓當(dāng)初級(jí)頻率超過(guò)轉(zhuǎn)折值后，由于電機(jī)的定子電壓不能再增高而電機(jī)阻抗隨定子頻率的增高而增大，不能再增高而電機(jī)阻抗隨定子頻率的增高而增大，定子電流就不可能恒定。由于推力與定子電流的定子電

3、流就不可能恒定。由于推力與定子電流的平方成正比，推力將顯著下降。平方成正比，推力將顯著下降。若增大轉(zhuǎn)差頻率，則減小了電機(jī)的輸入阻抗，定若增大轉(zhuǎn)差頻率，則減小了電機(jī)的輸入阻抗，定子電流可以維持在額定值。子電流可以維持在額定值。這表明在進(jìn)行電流轉(zhuǎn)差頻率控制時(shí)，這表明在進(jìn)行電流轉(zhuǎn)差頻率控制時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)差電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率頻率f f2 2在不同的區(qū)域內(nèi)有不同的變化規(guī)律在不同的區(qū)域內(nèi)有不同的變化規(guī)律電力牽引對(duì)推力電力牽引對(duì)推力- -速度特性的要求速度特性的要求在牽引時(shí)，需要在盡量短的時(shí)間內(nèi)將磁浮車由靜在牽引時(shí)，需要在盡量短的時(shí)間內(nèi)將磁浮車由靜止?fàn)顟B(tài)加速到高速狀態(tài)，然后電機(jī)以恒功率運(yùn)行止?fàn)顟B(tài)加速到高速狀態(tài)，然

4、后電機(jī)以恒功率運(yùn)行推力推力垂向垂向力力定子電壓定子電壓定子電流定子電流轉(zhuǎn)差頻率轉(zhuǎn)差頻率轉(zhuǎn)折速度轉(zhuǎn)折速度最大速度最大速度逆變器控制逆變器控制- -電流轉(zhuǎn)差頻率控制方式電流轉(zhuǎn)差頻率控制方式2/221xrvffff2212/fvfffxr牽引時(shí)牽引時(shí)再生制動(dòng)時(shí)再生制動(dòng)時(shí)推力推力給定給定逆變器逆變器及控制及控制LIM電流指令電流指令牽引牽引開(kāi)方開(kāi)方F2給定給定電流檢測(cè)電流檢測(cè)電壓控制電壓控制-+速度速度頻率控制頻率控制整流整流再生再生+-+電機(jī)次級(jí)電機(jī)次級(jí)測(cè)速測(cè)速PI調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)速度信號(hào)速度信號(hào)系統(tǒng)由頻率控制、電流控制二個(gè)部分組成系統(tǒng)由頻率控制、電流控制二個(gè)部分組成推力控制信號(hào)經(jīng)過(guò)變換成為電流指令；實(shí)際的

5、電機(jī)推力控制信號(hào)經(jīng)過(guò)變換成為電流指令；實(shí)際的電機(jī)電流與指令電流比較，決定是增大還是減小初級(jí)電電流與指令電流比較，決定是增大還是減小初級(jí)電壓：如果實(shí)際電流小于指令電流則增大初級(jí)電流、壓：如果實(shí)際電流小于指令電流則增大初級(jí)電流、反之則減。反之則減。電機(jī)電流反饋信號(hào)由傳感器檢測(cè)，經(jīng)過(guò)整流與濾波電機(jī)電流反饋信號(hào)由傳感器檢測(cè)，經(jīng)過(guò)整流與濾波處理后送到處理后送到PIPI調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器。頻率控制需要準(zhǔn)確檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行速度。速度信號(hào)頻率控制需要準(zhǔn)確檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行速度。速度信號(hào)經(jīng)處理后，送轉(zhuǎn)差頻率函數(shù)發(fā)生單元。在轉(zhuǎn)折點(diǎn)前經(jīng)處理后，送轉(zhuǎn)差頻率函數(shù)發(fā)生單元。在轉(zhuǎn)折點(diǎn)前轉(zhuǎn)差頻率為常數(shù)；在轉(zhuǎn)折點(diǎn)后轉(zhuǎn)差率為常數(shù)。轉(zhuǎn)差頻率

6、為常數(shù)；在轉(zhuǎn)折點(diǎn)后轉(zhuǎn)差率為常數(shù)。電機(jī)初級(jí)頻率為速度與轉(zhuǎn)差頻率相加（牽引）或相電機(jī)初級(jí)頻率為速度與轉(zhuǎn)差頻率相加（牽引）或相減（再生）電壓與頻率信號(hào)送逆變器的減（再生）電壓與頻率信號(hào)送逆變器的PWMPWM單元，單元，產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖青城山磁浮車青城山磁浮車LIMLIM控制方式控制方式F1iaibU1F1I1速度反饋速度反饋牽引力給定牽引力給定+-牽引牽引/制動(dòng)制動(dòng)該系統(tǒng)與上一個(gè)系統(tǒng)是相同的。它也由頻率控制、該系統(tǒng)與上一個(gè)系統(tǒng)是相同的。它也由頻率控制、電流控制二個(gè)部分組成。在低速時(shí)采用恒電流、恒電流控制二個(gè)部分組成。在低速時(shí)采用恒電流、恒轉(zhuǎn)差控制；當(dāng)逆變器電壓滿開(kāi)放，電壓不能再升

7、高轉(zhuǎn)差控制；當(dāng)逆變器電壓滿開(kāi)放，電壓不能再升高時(shí)，采用恒轉(zhuǎn)差率控制。電機(jī)牽引時(shí)轉(zhuǎn)差頻率發(fā)生時(shí)，采用恒轉(zhuǎn)差率控制。電機(jī)牽引時(shí)轉(zhuǎn)差頻率發(fā)生器的輸出信號(hào)為正；再生時(shí)為負(fù)。器的輸出信號(hào)為正；再生時(shí)為負(fù)。頻率控制的規(guī)則是：牽引時(shí)電機(jī)初級(jí)頻率為速度與頻率控制的規(guī)則是：牽引時(shí)電機(jī)初級(jí)頻率為速度與轉(zhuǎn)差頻率相加，再生時(shí)為相減轉(zhuǎn)差頻率相加，再生時(shí)為相減主要的功能單元是：主要的功能單元是： PWMPWM單元：產(chǎn)生電壓與頻率均可調(diào)的脈沖信號(hào)單元：產(chǎn)生電壓與頻率均可調(diào)的脈沖信號(hào)電流調(diào)節(jié)器：在轉(zhuǎn)折速度前，保持初級(jí)電流恒定電流調(diào)節(jié)器：在轉(zhuǎn)折速度前，保持初級(jí)電流恒定速度檢測(cè)：電流轉(zhuǎn)差控制的基礎(chǔ)速度檢測(cè)：電流轉(zhuǎn)差控制的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)差

8、頻率函數(shù)發(fā)生器：牽引時(shí)為正值，再生為負(fù)轉(zhuǎn)差頻率函數(shù)發(fā)生器：牽引時(shí)為正值，再生為負(fù)青城山磁浮車青城山磁浮車LIMLIM控制方式試驗(yàn)結(jié)果控制方式試驗(yàn)結(jié)果F2=5HzF2=5Hz時(shí)法向力隨次級(jí)速度的變化曲線時(shí)法向力隨次級(jí)速度的變化曲線 02468101205010015020025030035040002468101205010015020025030035040001234567891011120501001502002503003504000123456789101112050100150200250300350400Fnormal(N)Vx(m/s) Fn40A Fn45A Fn50A Fn6

9、0A123456789101112050100150200250300123456789101112050100150200250300123456789101112050100150200250300Fthrust(N)Vx(m/s) Ft60A Ft50A Ft40A青城山磁浮車青城山磁浮車LIMLIM控制方式試驗(yàn)結(jié)果控制方式試驗(yàn)結(jié)果F2=15HzF2=15Hz時(shí)推力隨次級(jí)速度的變化曲線時(shí)推力隨次級(jí)速度的變化曲線 1.00.80.60.40.20.001002003004001.00.80.60.40.20.00100200300400Fthrust(N)slip Caculated re

10、sults Experimented results青城山磁浮車青城山磁浮車LIMLIM控制方式試驗(yàn)結(jié)果控制方式試驗(yàn)結(jié)果I I1 1=60AF=60AF1 1=25Hz=25Hz時(shí)推力實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值的比較時(shí)推力實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值的比較1 1 恒電流恒電流- -恒滑差頻率控制方式能夠保證直恒滑差頻率控制方式能夠保證直線感應(yīng)電機(jī)產(chǎn)生恒定推力的同時(shí)使電機(jī)的法向線感應(yīng)電機(jī)產(chǎn)生恒定推力的同時(shí)使電機(jī)的法向力被控制在預(yù)定的范圍內(nèi)力被控制在預(yù)定的范圍內(nèi)2 2 電機(jī)產(chǎn)生的推力和垂向力與定子電流的平電機(jī)產(chǎn)生的推力和垂向力與定子電流的平方成正比；而二者的大小還與滑差頻率的取值方成正比；而二者的大小還與滑差頻率的取值有關(guān)有關(guān)3 3 系統(tǒng)存在一個(gè)最優(yōu)的滑差頻率值。當(dāng)在該系統(tǒng)存在一個(gè)最優(yōu)的滑差頻率值