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隨著感應(yīng)電機(jī)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)的性能也在不斷提升，對(duì)于大功率礦井提升機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等應(yīng)用領(lǐng)域，由于其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)大、要求成本低，因此在中低頻輕載工況下感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng)普遍采用V/f控制技術(shù)。由于V/f控制不依賴(lài)感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)，所以具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。

然而，感應(yīng)電機(jī)V/f控制在中低頻輕載工況下容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，從工程實(shí)踐中可知，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因有以下幾種：①輸出接有正弦LRC濾波器的電源系統(tǒng)，濾波器中的電容對(duì)交流感應(yīng)電機(jī)的附加勵(lì)磁會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)產(chǎn)生改變從而引起系統(tǒng)振蕩；②感應(yīng)電機(jī)處于輕載甚至于空載的情況下轉(zhuǎn)差率約等于零，齒槽所形成的磁阻轉(zhuǎn)矩會(huì)引起感應(yīng)電機(jī)磁場(chǎng)的不穩(wěn)定；③超高效電機(jī)在輕載中低頻運(yùn)行時(shí)，電機(jī)內(nèi)部處于過(guò)勵(lì)磁的狀態(tài)，會(huì)引起超高效電機(jī)磁鏈的不穩(wěn)定，從而引發(fā)系統(tǒng)振蕩。

針對(duì)感應(yīng)電機(jī)在中低頻輕載工況下V/f控制的不穩(wěn)定問(wèn)題，廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院等單位的研究人員提出了一種全新的用虛擬電抗代替實(shí)體電抗的感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定控制策略。此外，還對(duì)引入不同大小的電抗、引入實(shí)體電抗、引入虛擬電抗等情況下的感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。

大功率感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

與傳統(tǒng)構(gòu)建觀(guān)測(cè)器、增加濾波環(huán)節(jié)等方法相比，引入虛擬電抗的感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制策略，具有算法簡(jiǎn)單、控制效果更好、成本更低、實(shí)施更便捷等優(yōu)勢(shì)。研究人員通過(guò)Matlab/Simulink仿真和大功率感應(yīng)電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)本控制策略的有效性和可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。

他們表示，通過(guò)分析沒(méi)有引入電抗與引入虛擬電抗的根軌跡圖，可知增加感應(yīng)電機(jī)的定子電抗大小，可提升感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)引入適量大小的虛擬電抗時(shí)，能達(dá)到抑制感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)振蕩，改善其不穩(wěn)定性的目的。

另外，通過(guò)對(duì)比5%和10%基值電抗大小的虛擬電抗仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知增加適量虛擬電抗的值，感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)將越來(lái)越穩(wěn)定。研究人員最后指出，通過(guò)對(duì)比引入同等大小的虛擬電抗和實(shí)體電抗的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知引入虛擬電抗可實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)在中低頻輕載工況下的低轉(zhuǎn)速脈動(dòng)和低電流振蕩運(yùn)行，且比引入外部電抗的控制效果更好。

本文編自2022年第8期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“中低頻輕載工況下引入虛擬電抗的感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定控制”。本課題得到了廣西自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目的支持。