基于DSP的三相異步電機繞組變匝數(shù)調(diào)速系統(tǒng)研究.pdf

1、在很多交流電機驅(qū)動場合中，如電動汽車、機床主軸等，既需要電動機在低速時輸出較大的轉(zhuǎn)矩，又需要電動機有較寬的調(diào)速范圍。然而在應(yīng)用傳統(tǒng)方法在電機的恒功率區(qū)進行弱磁調(diào)速時，電機的最高轉(zhuǎn)速受到額定電壓和變頻器功率等級的限制。針對上述問題，繞組切換不失為一種好的方法。
　　本文首先分析總結(jié)了一些常用的繞組切換方法，并以三相異步電機為例，重點介紹了安川公司提出的變繞組擴速方法，該方法通過改變定子繞組匝數(shù)來降低反電動勢從而拓寬調(diào)速范圍。由于在采

2、用該方法進行繞組切換的過程中會引起電機參數(shù)突變，目前還缺乏有效的暫態(tài)過程分析手段，無法應(yīng)對可能的電流沖擊、轉(zhuǎn)矩波動、甚至功率器件損毀等情況。于是基于場路耦合仿真的解決思路，通過使用Maxwell與Simplorer軟件工具對繞組切換的暫態(tài)過程進行聯(lián)合仿真，解決多抽頭電機建模和控制環(huán)路設(shè)計等問題。仿真結(jié)果與穩(wěn)態(tài)分析一致，暫態(tài)結(jié)果的準(zhǔn)確性需要通過實驗進一步驗證。此外，采用安川的變繞組方法，在系統(tǒng)切換前的瞬間，電機的輸出轉(zhuǎn)矩不得超過該速度所對

3、應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩的一半，同時該文獻作者對切換后如何利用反電動勢的提升空間沒有做具體討論。針對以上問題，本文提出了具體的改進方案，即在勵磁電流恒安匝數(shù)原則切換后，通過提升勵磁電流（對應(yīng)間接矢量控制）或端電壓（對應(yīng)開環(huán)V/f控制）至額定水平，在短對間內(nèi)完成反電動勢和勵磁的過渡，此后電機可以繼續(xù)弱磁調(diào)速。為了驗證聯(lián)合仿真和上述的改進方案，搭建了基于DSP的三相異步電機繞組變匝數(shù)調(diào)速系統(tǒng)實驗平臺，分別采用開環(huán)V/f控制和轉(zhuǎn)子磁場定向的間接矢量控