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的法向力控制在不大的數(shù)效地控制推力并將電機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)差頻率值進行控制，可以使電機的推力最大。但差頻率值進行控制，可以使電機的推力最大。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 受電機功率因數(shù)受電機功率因數(shù)- -效率乘積的限制。而這個參效率乘積的限制。而這個參數(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 受到速度檢測信號精度及控制誤差的限制受到速度檢測信號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)，電機可當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率確定后，在一段頻率范圍內(nèi)，電機可以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)差頻率恒電流運行。以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)差頻率恒電流運行。當(dāng)初級頻率超過轉(zhuǎn)折值后，由于電機的定子電壓當(dāng)初級頻率超過轉(zhuǎn)折值后，由于電機的定子電壓不能再增高而電機阻抗隨定子頻率的增高而增大，不能再增高而電機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，則減小了電機的輸入阻抗，定若增大轉(zhuǎn)差頻率，則減小了電機的輸入阻抗，定子電流可以維持在額定值。子電流可以維持在額定值。這表明在進行電流轉(zhuǎn)差頻率控制時，電機的轉(zhuǎn)差這表明在進行電流轉(zhuǎn)差頻率控制時，電機的轉(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)律電力牽引對推力電力牽引對推力- -速度特性的要求速度特性的要求在牽引時，需要在盡量短的時間內(nèi)將磁浮車由靜在牽引時，需要在盡量短的時間內(nèi)將磁浮車由靜止?fàn)顟B(tài)加速到高速狀態(tài)，然后電機以恒功率運行止?fàn)顟B(tài)加速到高速狀態(tài)，然

4、后電機以恒功率運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牽引時牽引時再生制動時再生制動時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方開方F2給定給定電流檢測電流檢測電壓控制電壓控制-+速度速度頻率控制頻率控制整流整流再生再生+-+電機次級電機次級測速測速PI調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)速度信號速度信號系統(tǒng)由頻率控制、電流控制二個部分組成系統(tǒng)由頻率控制、電流控制二個部分組成推力控制信號經(jīng)過變換成為電流指令；實際的

5、電機推力控制信號經(jīng)過變換成為電流指令；實際的電機電流與指令電流比較，決定是增大還是減小初級電電流與指令電流比較，決定是增大還是減小初級電壓：如果實際電流小于指令電流則增大初級電流、壓：如果實際電流小于指令電流則增大初級電流、反之則減。反之則減。電機電流反饋信號由傳感器檢測，經(jīng)過整流與濾波電機電流反饋信號由傳感器檢測，經(jīng)過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)確檢測電機的運行速度。速度信號頻率控制需要準(zhǔn)確檢測電機的運行速度。速度信號經(jīng)處理后，送轉(zhuǎn)差頻率函數(shù)發(fā)生單元。在轉(zhuǎn)折點前經(jīng)處理后，送轉(zhuǎn)差頻率函數(shù)發(fā)生單元。在轉(zhuǎn)折點前轉(zhuǎn)差頻率為常數(shù)；在轉(zhuǎn)折點后轉(zhuǎn)差率為常數(shù)。轉(zhuǎn)差頻率

6、為常數(shù)；在轉(zhuǎn)折點后轉(zhuǎn)差率為常數(shù)。電機初級頻率為速度與轉(zhuǎn)差頻率相加（牽引）或相電機初級頻率為速度與轉(zhuǎn)差頻率相加（牽引）或相減（再生）電壓與頻率信號送逆變器的減（再生）電壓與頻率信號送逆變器的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/制動制動該系統(tǒng)與上一個系統(tǒng)是相同的。它也由頻率控制、該系統(tǒng)與上一個系統(tǒng)是相同的。它也由頻率控制、電流控制二個部分組成。在低速時采用恒電流、恒電流控制二個部分組成。在低速時采用恒電流、恒轉(zhuǎn)差控制；當(dāng)逆變器電壓滿開放，電壓不能再升

7、高轉(zhuǎn)差控制；當(dāng)逆變器電壓滿開放，電壓不能再升高時，采用恒轉(zhuǎn)差率控制。電機牽引時轉(zhuǎn)差頻率發(fā)生時，采用恒轉(zhuǎn)差率控制。電機牽引時轉(zhuǎn)差頻率發(fā)生器的輸出信號為正；再生時為負(fù)。器的輸出信號為正；再生時為負(fù)。頻率控制的規(guī)則是：牽引時電機初級頻率為速度與頻率控制的規(guī)則是：牽引時電機初級頻率為速度與轉(zhuǎn)差頻率相加，再生時為相減轉(zhuǎn)差頻率相加，再生時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)的脈沖信號單元：產(chǎn)生電壓與頻率均可調(diào)的脈沖信號電流調(diào)節(jié)器：在轉(zhuǎn)折速度前，保持初級電流恒定電流調(diào)節(jié)器：在轉(zhuǎn)折速度前，保持初級電流恒定速度檢測：電流轉(zhuǎn)差控制的基礎(chǔ)速度檢測：電流轉(zhuǎn)差控制的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)差

8、頻率函數(shù)發(fā)生器：牽引時為正值，再生為負(fù)轉(zhuǎn)差頻率函數(shù)發(fā)生器：牽引時為正值，再生為負(fù)青城山磁浮車青城山磁浮車LIMLIM控制方式試驗結(jié)果控制方式試驗結(jié)果F2=5HzF2=5Hz時法向力隨次級速度的變化曲線時法向力隨次級速度的變化曲線 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控制方式試驗結(jié)果控制方式試驗結(jié)果F2=15HzF2=15Hz時推力隨次級速度的變化曲線時推力隨次級速度的變化曲線 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控制方式試驗結(jié)果控制方式試驗結(jié)果I I1 1=60AF=60AF1 1=25Hz=25Hz時推力實測值與理論計算值的比較時推力實測值與理論計算值的比較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)電機產(chǎn)生恒定推力的同時使電機的法向線感應(yīng)電機產(chǎn)生恒定推力的同時使電機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 電機產(chǎn)生的推力和垂向力與定子電流的平電機產(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)存在一個最優(yōu)的滑差頻率值。當(dāng)在該系統(tǒng)存在一個最優(yōu)的滑差頻率值