電機(jī)及控制技術(shù)論文集
電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)是在矢量控制發(fā)展日漸成熟之后興起的另一種高性能交流調(diào)速技術(shù)。下面小編給大家分享一些電機(jī)及控制技術(shù)論文集，大家快來(lái)跟小編一起欣賞吧。
電機(jī)及控制技術(shù)論文篇一
本文基于SVM的直接轉(zhuǎn)矩控制理論，以永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型為參考模型，以電機(jī)轉(zhuǎn)速為可調(diào)參數(shù)建立參考模型，滿足波波夫超穩(wěn)定性定理構(gòu)建合適的自適應(yīng)率，實(shí)現(xiàn)了采用模型參考自適應(yīng)法來(lái)進(jìn)行永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器調(diào)速控制的方案。在Matlab-Simulink軟件環(huán)境下搭建系統(tǒng)的仿真圖并進(jìn)行仿真和分析，結(jié)果驗(yàn)證了該方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】SVM直接轉(zhuǎn)矩控制 無(wú)速度傳感器 MRAS(模型參考自適應(yīng))
永磁同步電機(jī)(PMSM)的體積小、噪聲低、效率高、功率密度較大，在電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制理論迅速發(fā)展的大環(huán)境下，這些優(yōu)點(diǎn)使PMSM漸漸得到了廣泛的應(yīng)用。永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)是在矢量控制發(fā)展日漸成熟之后興起的另一種高性能交流調(diào)速技術(shù)。由于擁有控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快、對(duì)電機(jī)參數(shù)依賴較少等特點(diǎn)，直接轉(zhuǎn)矩控制已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。
在現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域中，速度傳感器由于存在降低系統(tǒng)可靠性，增加系統(tǒng)成本等問(wèn)題，已經(jīng)大大制約了交流傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，所以采用無(wú)速度傳感器的調(diào)速方案是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的趨勢(shì)。
永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器的研究方法主要有基于磁鏈位置的估算法、基于反電動(dòng)勢(shì)法、滑膜觀測(cè)器法、擴(kuò)展卡爾曼濾波法、高頻注入法、人工智能估算法、模型參考自適應(yīng)法(MRAS)。因?yàn)槟Ｐ蛥⒖甲赃m應(yīng)法具有控制相對(duì)簡(jiǎn)單而且精度高的優(yōu)點(diǎn)，所以本文將模型參考自適應(yīng)法應(yīng)用到永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中。將永磁同步電機(jī)本身作為參考模型，將含有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的模型作為可調(diào)模型，采用并聯(lián)型結(jié)構(gòu)進(jìn)行速度辨識(shí)，兩個(gè)模型的輸出量物理意義相同。利用可調(diào)和參考模型輸出量所構(gòu)成的誤差，計(jì)算出合適的比例積分自適應(yīng)率，并以此來(lái)調(diào)整可調(diào)模型的參數(shù)，滿足Popov超穩(wěn)定性定理，使系統(tǒng)逐漸穩(wěn)定，最終使可調(diào)模型的狀態(tài)能穩(wěn)定、快速地逼近參考模型，即讓誤差值趨近于零，進(jìn)而使轉(zhuǎn)速估計(jì)值逐漸逼近實(shí)際值，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的識(shí)別。
1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型
建立dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，可以得到定子電壓、電流均為直流的永磁同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程式，利于分析永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。d軸作為基波磁場(chǎng)方向，q軸的位置則是在d軸方向上順時(shí)針超前90°。
其中，R為定子電阻;ud、uq為電機(jī)的定子電壓在d、q軸上的分量;id、iq為定子電流在d、q軸上的分量;ψd、ψq為定子磁鏈在d、q軸上的分量;Ld、Lq分別為直軸和交軸同步電感;ωr為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度;ψf為轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈;Pn為電機(jī)極對(duì)數(shù);p為微分算子。
2 SVM-DTC
永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本思想是在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子磁鏈的數(shù)值基本恒定，保持定子磁鏈幅值穩(wěn)定在額定值上，通過(guò)改變轉(zhuǎn)子和定子磁鏈夾角的大小來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小，進(jìn)而進(jìn)行達(dá)到調(diào)速的目的。
永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)使用的是滯環(huán)控制器和開(kāi)關(guān)表，在一個(gè)周期內(nèi)選擇和發(fā)出單一的空間電壓矢量來(lái)同時(shí)控制定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的誤差方向，這樣很難完全補(bǔ)償當(dāng)前定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的誤差，會(huì)使定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)過(guò)大。同時(shí)，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果兩個(gè)置換控制器的輸出信號(hào)和定子磁鏈位置信號(hào)在多個(gè)采樣周期內(nèi)保持不變，則逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)會(huì)在多個(gè)采樣周期內(nèi)保持同一個(gè)值，使得系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率不恒定?？臻g電壓矢量調(diào)制(SVM)系統(tǒng)采用SVM單元來(lái)取代傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)表，并用PI調(diào)節(jié)器來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)DTC系統(tǒng)的滯環(huán)環(huán)節(jié)。在每個(gè)控制周期內(nèi)該系統(tǒng)都能計(jì)算出磁鏈和轉(zhuǎn)矩的誤差，然后選擇相鄰的非零矢量和零矢量，計(jì)算出各矢量的作用時(shí)間，最后利用線性組合的方式合成任意方向的空間電壓矢量，這樣就大大增加了對(duì)電壓矢量的選擇機(jī)會(huì)，更精確的補(bǔ)償了磁鏈和轉(zhuǎn)矩的誤差，降低了電機(jī)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，輸出的PWM波形會(huì)保證逆變器開(kāi)關(guān)頻率恒定，圖1為SVM-DTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
3 模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)
4 仿真與試驗(yàn)結(jié)果
用Matlab-Simulink軟件構(gòu)建總體系統(tǒng)的仿真圖，如圖2所示。
本系統(tǒng)仿真采用的參數(shù)設(shè)置為：定子電阻為0.81Ω;繞組電感為2.59mH;極對(duì)數(shù)為4;給定定子磁鏈為0.1827Wb。
接下來(lái)設(shè)置參數(shù)為給定轉(zhuǎn)矩2N・m，給定初始速度為800r/min，在0.06s時(shí)將轉(zhuǎn)速提高到1000r/min，在0.13s時(shí)將轉(zhuǎn)速變?yōu)?200r/min，通過(guò)圖3-圖5觀察估算速度的跟蹤情況。
圖3為定子磁鏈圓軌跡圖，定子磁鏈軌跡近似為圓且擾動(dòng)很小，運(yùn)行良好;圖4為電機(jī)轉(zhuǎn)矩圖，當(dāng)速度在0.06s和0.13s突變時(shí)，轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)比較大，但是在很短的時(shí)間里就能夠平穩(wěn)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，說(shuō)明系統(tǒng)對(duì)外界的干擾有較好的魯棒性;圖5為電機(jī)轉(zhuǎn)速圖，估計(jì)轉(zhuǎn)速在速度突變時(shí)有很小的波動(dòng)，在很短的時(shí)間內(nèi)又會(huì)平滑的跟蹤到參考轉(zhuǎn)速，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)，表明系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，調(diào)速性能良好。
5 結(jié)語(yǔ)
本文采用SVM-DTC對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，對(duì)傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)采用了基于模型參考自適應(yīng)法對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行辨識(shí)，并通過(guò)理論分析和仿真驗(yàn)證得出，該系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，具有良好的調(diào)速性能。該方案結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)潔，可行性較強(qiáng)，可為永磁同步電機(jī)的無(wú)速度調(diào)速控制提供參考。
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作者單位
沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 遼寧省沈陽(yáng)市 110870
電機(jī)及控制技術(shù)論文篇二
電機(jī)控制電路的故障檢修及技術(shù)分析
【摘 要】電機(jī)控制線路復(fù)雜多樣，當(dāng)出現(xiàn)一定的故障時(shí)，需要技術(shù)性較強(qiáng)，工藝師憑精湛的中高級(jí)電工進(jìn)行快速的故障檢修。此外，找出控制線路的故障點(diǎn)并準(zhǔn)確排除故障也是中高級(jí)電工證技能考試的重要考點(diǎn)之一。本文主要介紹故障排除方法和步驟及相關(guān)技術(shù)分析，力求準(zhǔn)確找出故障點(diǎn)并排除迅速電機(jī)線路故障。
【關(guān)鍵詞】控制線路;故障檢修;技術(shù)分析
電機(jī)控制線路的故障檢修是 一個(gè)考驗(yàn)電工動(dòng)手能力的項(xiàng)目，也是全國(guó)各大電工電氣類職業(yè)技術(shù)學(xué)院 和其他相關(guān)高等院校中有關(guān)機(jī)車車輛、高速動(dòng)車駕駛與維修等專業(yè)學(xué)員的必修課。此外它還是中高級(jí)電工職業(yè)證件考核的重要考點(diǎn)之一。本文結(jié)合多年的電工教學(xué)培訓(xùn)和考核所大量積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)在控制線路中出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)分析并對(duì)各種故障對(duì)應(yīng)的維修技巧進(jìn)行簡(jiǎn)單實(shí)用的介紹。
1.電機(jī)控制線路的常見(jiàn)故障起因
電機(jī)控制線路故障的常見(jiàn)起因很多，通常分人為原因和自然原因兩種，人為原因就是由于人的疏忽大意或盲目，是控制線路中某些節(jié)點(diǎn)接錯(cuò)、接反、多借或者少接，又是人為的布線錯(cuò)誤或者隨意更換其中的某些元件，查故障時(shí)沒(méi)有找出真正的原因而更換錯(cuò)誤元件或者損掉壞原有線路。自然原因是運(yùn)動(dòng)時(shí)震動(dòng)、過(guò)載金屬屑、油污入侵等等。
2.電機(jī)控制線路的幾種常見(jiàn)故障
2.1因人為失誤導(dǎo)致相關(guān)連接點(diǎn)的一系列錯(cuò)誤
由于電機(jī)控制線路龐大混亂有十分復(fù)雜，非常容易將相關(guān)接點(diǎn)弄混，例如將控制線路中的FR 接點(diǎn)與人為地與KM自鎖裝置或者 SM1接觸觸點(diǎn)相混接，第一種情況當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)后無(wú)法連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而是瞬間啟動(dòng)瞬間停止，除非一直按動(dòng)開(kāi)啟按鈕，第二種情況則根本無(wú)法啟動(dòng)電機(jī)[1]。其他人為的情況入住線路與控制線路中某結(jié)點(diǎn)反接或者錯(cuò)接，都會(huì)導(dǎo)致無(wú)法控制電機(jī)啟動(dòng)或者直接燒毀控制電路，使電機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.2電機(jī)長(zhǎng)期受震動(dòng)影響或者過(guò)載導(dǎo)致控制線路斷接
電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)部的振動(dòng)會(huì)對(duì)電機(jī)產(chǎn)生一系列不良影響，例如震動(dòng)過(guò)久時(shí)就會(huì)使一些原本內(nèi)部控制線路接線中不牢固的接點(diǎn)或者細(xì)小部位的螺絲發(fā)生松動(dòng)或脫落，如果是使用已久的電機(jī)，則其老化線圈最容易斷裂，導(dǎo)致故障。除此之外，過(guò)載工作電流超過(guò)額定電流，工作電壓超電機(jī)或者負(fù)載所能承受的最大電壓值，都會(huì)導(dǎo)致直接燒壞內(nèi)部電路。由于過(guò)載和震動(dòng)導(dǎo)致的控制線路電路故障十分常見(jiàn)，只要稍不留意就會(huì)使電機(jī)內(nèi)部發(fā)生損毀。
2.3金屬細(xì)屑油污入侵堵塞控制線路
此類問(wèn)題常見(jiàn)于年久的電機(jī)，很多電機(jī)外部有防護(hù)的機(jī)殼很難拿下，而散熱口有很小，長(zhǎng)時(shí)間工作和運(yùn)行內(nèi)部的銹跡及其他由于摩擦而導(dǎo)致的金屬細(xì)屑進(jìn)入電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部位或控制部位堵塞電機(jī)控制線路正?？刂乒δ?，而油污入侵也是同樣的道理，長(zhǎng)時(shí)間堆積的油污得不到清理而影響到控制電路的正?？刂乒δ?，從而使電機(jī)發(fā)生故障[2]。
3.電機(jī)故障的相應(yīng)檢修方法及故障分析排查技術(shù)
3.1人為連接錯(cuò)誤的排查技術(shù)分析
排查人為控制線路連接錯(cuò)誤必須按一定的順序進(jìn)行，即：先主后控、先主后支、先表后內(nèi)三個(gè)順序。在檢查時(shí)一定要先保證電機(jī)主電路的正常與安全，只有主電路正常才能檢查控制電路。此外還要以主線為主支，然后從主支檢查分支。從可理清頭緒的一邊起，到逐漸深入如理清各個(gè)支路，這就三先三后的技巧。這樣的檢查邏輯嚴(yán)謹(jǐn)縝密，一般不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤連接的情況。此外還可以由故障現(xiàn)象而從故障原理圖入手對(duì)主電路和控制電路進(jìn)行分析，找到故障發(fā)生回路或者故障發(fā)生元件。還有用電阻測(cè)量法對(duì)控制電路進(jìn)行檢查，在用電阻測(cè)量法檢查電路的過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)某一測(cè)量電阻值數(shù)值不對(duì)，則根據(jù)電氣控制電路原理圖沿著對(duì)應(yīng)接線線路去查找故障點(diǎn)，直至找到故障并排除為止。這種檢查方法不僅能快速地按照控制原理圖所布置線路檢查所連接電路是否正確而且還可以通過(guò)實(shí)際的通電試驗(yàn)來(lái)證明上述檢查方法的正確性，因此它是快捷實(shí)用的方法。總之，不論用什么方法都應(yīng)該記住要根據(jù)故障點(diǎn)不同采用不同的故障分析方法來(lái)具分析。
3.2電機(jī)震動(dòng)和過(guò)載的處理辦法
要在電機(jī)中或者電機(jī)控制線路周圍添加必要的防震機(jī)構(gòu)或采取防震措施，盡量減少電機(jī)不良振動(dòng)所帶來(lái)的一系列消極影響。在使用電機(jī)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定使用，不得超過(guò)說(shuō)明中規(guī)定的最大電壓值和電壓值。最佳運(yùn)行狀態(tài)是在額定電流值和額定電壓值附近。此外此過(guò)載時(shí)電機(jī)的異常工作狀況也會(huì)提醒人電機(jī)處于超負(fù)荷狀態(tài)。還可以用一系列辦法來(lái)檢驗(yàn)電機(jī)是否承受過(guò)在電壓，如電壓測(cè)量法、電阻測(cè)量法、部分短接法、校對(duì)法、進(jìn)行局部空載檢驗(yàn)等等[3]。
3.3金屬細(xì)屑油污入侵與老化電機(jī)控制線路保護(hù)
在一些老化的機(jī)器中，極易容易出現(xiàn)由于金屬細(xì)屑和油污的侵入而使控制線路失靈而出現(xiàn)一系列故障，因此定期開(kāi)啟低級(jí)保護(hù)外殼，及時(shí)清理控制新路內(nèi)部元件掃除內(nèi)部的金屬細(xì)屑和油污就顯得十分重要。對(duì)于老化的線路應(yīng)及時(shí)清理，不過(guò)一定要注意以下幾點(diǎn)：對(duì)于老化的線圈必須立即更換，對(duì)于松動(dòng)的螺絲應(yīng)及時(shí)予以擰緊，此外還有對(duì)于一些不易被立刻清掃出的金屬細(xì)屑和油漬污垢，可以考慮將電機(jī)外殼進(jìn)行拆卸將內(nèi)部控制電路部分進(jìn)行取出清理，然后再在進(jìn)行正確的歸位安裝。
4.結(jié)束語(yǔ)
總之，常用工業(yè)用或民用電機(jī)的控制線路維修技術(shù)看似簡(jiǎn)單，但要使每個(gè)此類專業(yè)的學(xué)生或技術(shù)工人能夠快速和熟練的掌握控制線路維修接線和故障的排除技能，卻是非常困難的事。但只要循序漸進(jìn)、精講巧練，合理銜接，就能做到步步有所提升?？刂凭€路線路雖復(fù)雜、深?yuàn)W，但筆者相信，通過(guò)上述分析故障原因以及用各種方法對(duì)控制線路進(jìn)行檢修的方法技術(shù)的講解，相信會(huì)對(duì)經(jīng)常接觸電氣線路檢修的工作者及參加電工考核的同志有一定的幫助作用。 [科]
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