双馈电机矢量控制调速系统

来源：年旅网

大庆石油学院学报JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTE第25卷　第2期　2001年6月Vol.25　　No.2　　Jun.　2001

双馈电机矢量控制调速系统

任英玉,徐建军,蒋京颐,赵大勇

(11大庆石油学院自动化与控制工程系,黑龙江安达　151400;　21大庆市大同区广播电视总站,黑龙江大庆　163517)

　　摘　要:采用定子磁链定向的矢量控制系统,通过调节转子绕组的三相电流和三相电压,对定子侧有功功率和无功功率控制,提出了双馈电机有功功率和无功功率控制策略,研制了数字式双馈调速控制系统,并给出了以IBM-PC为核心的双单片机控制的系统硬件构成框图及其工作原理.

关　键　词:电机;定子磁链定向;矢量控制系统;旋转的M-T坐标

中图分类号:TP273　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-11(2001)02-0087-03

0　引言

大功率油田注水和长输管道输油电机既需要调速节能,又要求无功补偿.为提高电力系统功率因数,

在原油集输系统中引进变频调速技术,自动跟踪调节运行状态,而且针对大庆油田电力负荷分散、输电线路长的特点,采用性能优良的双馈电机矢量控制系统对电网中的无功功率冲击做动态补偿,以改善电网的工作状况.

1　有功功率和无功功率控制策略采用定子磁链定向的矢量控制系统,通过调节转子绕组的三相电流和三相电压,控制定子侧有功功率和无功功率,定子侧的有功功率和无功功率在旋转的M-T坐标上,分别为

(1)P=UM1IM1+UT1IT1,

Q=UT1IM1-UM1IT1,

式中:P,Q为定子的有功功率和定子的无功功率;IM1,IT1为定子的M轴和T轴直流电流;UM1,UT1为定子的M轴和T轴直流电压;

在双馈电机矢量控制系统中,将定子绕组直接接到电网上,则UM1=0,UT1=U1,

P=U1IT1,Q=U1IM1.

(2)

　　可得转子交流电流与定子交流电流之间的关系为

iM2=U1(LmW1)-(L1Lm)iM1,

iT2=-(L1Lm)iT1,

(3)(4)

式中:Lm为互感.

求得转子电流iM2,iT2后,通过坐标变换可得电流ia2,ib2,ic2,因此,通过控制转子电流,进而控制系统的有功功率和无功功率.双馈电机矢量控制电路框图见图1.

[1]

收稿日期:2001-03-07;审稿人:付光杰　　作者简介:任英玉(1965-),女,硕士,讲师,现从事电气工程及自动化方面的研究.

・87・

大　庆　石　油　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　第25卷　2001年

图1　双馈电机矢量控制电路框图

　　图1中3表示给定值;K表示触发脉冲控制;VR表示坐标变换.

2　双馈电机矢量控制系统的设计

系统中分别设置了有功电流(转距分量)闭环控制和无功电流(调节功率因数)闭环控制,转子电流在

M-T轴上分量的解耦控制直接对应于定子电流在有功与无功电流反向上的正交控制.

电压前馈控制的作用是使调节器的跟随误差降低到最低程度,使交-交变频器所需的移相控制信号主要由前馈电压来提供.

稳态运行时,交流电流调节器输出为零,只在动态过程中参与控制,即只起动态补偿作用.此调节器输出可正可负变化,提高放大倍数,可使系统的动态性能变好.考虑交流控制系统的特点而将电流环设计成P调节器,因为:

(1)为实现对iM2和iT2的误差控制,转子电流调节器应采用比例积分调节器(PI调节器),图1中交流

电流调节器(JLT)若用PI调节器有一定的难度,这是由于调节器的正弦信号可以展开成一无穷级数,要求调节器为一无穷阶调节器才能实现误差调节,实际上是不可能的.通常PI调节器为一个二阶环节,在调节正弦信号时,将产生相移,并随正弦信号频率的升高而产生严重失真.因此,交流电流调节器采用P调节器.

(2)交-交变频器三相无中线的主电路中,三相电流之和为零,不能分别对三相电流进行调节,如果有两相电流被控制的偏差为零,剩下的那个相就不可控制.另外,由于三相主电路参数不一致,会产生检测和控制误差,造成某个调节器不可避免地存在偏差,使这个调节器积分直至饱和.由此可见,交流电流调节器最好采用比例调节器(P调节器),并有误差存在.

・88・

第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　　任英玉等:双馈电机矢量控制调速系统

3　双馈电机矢量控制系统构成

双馈电机也称交流励磁电机,包括电机本身和励磁电动控制系统,电机本身是绕线转子异步电机或专门设计的无刷电机.所谓双馈是指异步电机的定、转子三相绕组分别接到两个的三相对称电源,其中定子绕组的电源为固定频率的工频电源,而转子则由交-交变频器供电.

交-交变频器的控制可以采用模拟控制和数字控制两种方案.模拟控制的变频器控制系统存在的主要缺点:(1)需要产生精确的调频、调幅的低频信号源;(2)要求精度很高的模拟电路元件;(3)控制线路复杂,精度低,输出波形质量差;(4)控制不灵活,修改不方便.

因此,采用双单片机全数字控制方案,其中微型计算机作为上位机,实现矢量控制算法、交-交变频器的触发角计算、人机界面及下位机管理等功能.以两8098单片机为中心的数据采集系统与交-交变频器的脉冲触发控制系统均作为下位机.采用软硬件相结合,实现全数字控制的无环流交-交变频器,它的特点是运行速度较快、控制准确.软硬件结合实现换组,硬件结构简单可靠,软件设计方便,是交-交变频器

[2]

控制方式的一种新实现,其系统控制原理见图2.

数据采集系统实现控制系统的数据采集,包括电机转速、电网两相电压、定子两相电压、转子两相电流、定子两相电流、电网频率、转子位置角等,并对有关数据进行滤波,通过公共RAM将数据输入上位机.上位机根据采集的数据计算下一次应触发的变频器晶闸管的触发角,送入下位机脉冲触发系统,脉冲触发系统收到上位机送来的信息并根据零电流信号,在一定时刻发出触发脉冲,经功率放大后,送到相应晶闸管的控制极,实现控制变频器输出的目的.

控制系统之间的协调配合是通过主回路产生的同步脉冲完成的.

图2　系统控制原理

4　实验结果

应用双馈调速矢量控制系统对3kV模拟电机进行实验.实验结果表明,在允许的转速范围内(系统

定为额定转速的±25%),不论是亚同步速、同步速还是超同步速,系统均能正常运行.

参考文献:

[1]　任英玉.交流调速电机的无功控制[D].杭州:浙江大学,1995.[2]　陈国成.油田高功率因数节电技术研究[D].杭州:浙江大学,2000.

・・

Abstracts　　　　　　　　　　JournalofDaqingPetroleumInstitute　　　　　Vol.25　No.2　Jun.2001Keywords:photocatalyticoxidation;degradation;polyacrylamide;enhancedrecovery;oilysewage;dispositionStudyonthephotocatalyticoxidationofoilysewageΠ2001,25(2):84～86

11231

CHENYing,WANGBao2hui,WANGXiu2yuan,WANGLi2ying,GAICui2ping

(1.DeptofPetrochemicalEngineering,DaqingPetroleumInstitute,Anda,Heilongjiang151400,China;2.Engi2neeringCompanyNo.4,DaqingPetroleumAdministrationBureau,Daqing,Heilongjiang163000,China;3.De2signingInstituteofDaqingRefiningandChemicalCompany,Daqing,Helongjiang163411,China)

Abstact:Thefeasibilityofdisposingofoilysewagebyusingphotocatalyticmethodwerestudiedwithseveralsemicon2ductorTiO2catalysts.Bycomparingtheactivityofthecatalysts,factorssuchaskindsanddosagesofcatalysts,con2centrationofoilysewagethataffectedphotocatalyticdegradationwasinvestigated.Theresultsshowthatphotocatalyticmethodisapplicabletotreatthelowconcentrationoilysewage,thesuperfinepowderTiO2catalystisoptimal,andthesmallerthecatalystpowder,thehigherthecatalystactivity,theoptimaldosageis0.5%.Keywords:photocatalytication;degradation;oilysewage;semiconductor;titania

AdoublyfedadjustablespeedvectorcontrolΠ2001,25(2):87～

1112

RENYing2yu,XUJian2jun,JIANGJing2yi,ZHAODa2yong

(1.DeptofAutomationandControlEngineering,DaqingPetroleumInstitute,Anda,Heilongjiang151400,China;2.TeleviseandTelevisionTerminalofDatongSection,Daqing,Heilongjiang163517,China)Abstract:Thispaperanalysesadoubly2fedvectorcontrolsystembuiltinthestatorfluxlinkageorientation;byadjust2ingthethreeplasecurrentandvoltageintherotor,theactivepowerandreactivepoweriscontrolledbyindependent;thecontrolmethodoftheactivepowerandreactivepowerisdescribed;andthenthesystemblockdiagrambasedonIBM2PCisgiven.

KeyWords:motor;statorfluxlinkageorientation;vectorcontrol;M2Tcoordinate

Zero2currentdectectioncircuitinadoublyfedconverteradjustablespeedsystemΠ2001,25(2):90～92

11112

RENYing2yu,XUJian2jun,YANLi2mei,YAOJian2hong,ZHAODa2yong

(1.DeptofAutomationandControlEngineering,DaqingPetroleumInstitute,Anda,Heilongjiang151400,China;2.TeleviseandTelevisionTerminalofDatongSectionofDaqingCity163517,China)

Abstract:Thecyclo2converterofadigitalcontrolsystemintherotorno2ringingcurrentisdescribedinthispaper,thetriggeringanglemodulationmethodofthesine2wavecyclo2converteriscarriedout.Zero2currentdectectioncircuitisplannedaccordingtoitsproblem:thecyclo2converterdoesnotpermittoomuchdeadregionsothatsensitivityisim2proved.Inordertodistingnish“current”signal,wedrawintotriggerpulsesignal.

Keywords:motor;doubly2fedconverteradjustable2speed;dyclo2converter;zero2currentdectectioncircuit

CalculationmethodofnationaleconomyaccumulationefficiencyΠ2001,25(2):93～94

1234

WangQiong,LiuYanWei,LiuYu,PanShuQin

(1.DeptofAutomationandControlEngineering,DaqingPetroleumInstitute,Anda,Heilongjiang151400,China;2.CentralExperimentalInstitute,DaqingPetroleumAdministration,Daqing,Heilongjiang1632,China;3.Ha2erbinRefinery,Haerbin,Heilongjiang150056,China;4.PewerCorp,DaqingPetroleumAdministration,Daqing,Heilongjiang163453,China)

Abstract:Inviewofsystemidentificationtheory,therelationmodelofincreaserateandaccumulationfornationaleconomyisbuilt.Theunknownparametersofthismodelcanbeestimatedbyusingidentificationalgorithms,sothatthemodelcanbeentirelydetermined.Bymeansofdefininganaccumulationeffectfunction,thecalculationformulaofaccumulationefficiencyispresentedinthispaper.Itisprovedinusethattheabovemethodisfeasible.Keywords:nationaleconomy;accumulationefficiency;rateofincrease;recursivegradientmethod;model

・109・

因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容

查看全文