自激换流低速磁阻电动机的SPWM变频调速仿真试验 摘要：本文介绍了自激换流低速磁阻电动机的基本结构和自激换流的工作原理。该种电机的基于滞环电流跟踪型PWM变频调速的控制方案,在MATLAB下建立了该电机滞环电流控制系统的仿真模型。通过仿真试验以及与现代交流变频技术SPWM变频调速相结合比较了各控制方案,提出的变频调速策略是具有可行性的。
关键词：磁阻电动机、SPWM、MATLAB仿真
1 引言
交流变频调速的基本原理是通过整流桥将工频交流电压变为直流电压,再由逆变器转换为频率、电压可调的交流作为交流电机的驱动电源,使电动机获得无级调速所需的电压和电流,是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。目前,变频调速技术,已广泛应用于低压电动机的调速传动中,随着技术的进步和制造工艺的提高,高电压大电流变频调速器生产技术已逐渐趋于成熟,正逐渐应用在各个领域。据资料证实，在所有的能源中，电力能源约占50%，而电力能源中有1/0是必须经过电力电子设备的转换才能使用，电力能源中70%以上将用于交流电动机的控制，我国电动机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达600亿千瓦时，约占工业耗电量的80%。我国各类在用电动机中，80%以上为220kw以下的中小型异步电动机，在我国60%的发电量是通过各类电动机消耗的，因此变频调速技术一直得到国家重视。变频调速技术已成为我国企业节约能源、提高生产过程自动化、提高产品质量和改造传统产业的主要的技术手段之一。
我国变频调速技术的应用经历了一个由单机应用试验到成套装置系统实用化、由辅助机械到生产主机应用、由局部应用到大面积推广、由低压中小容量到高压大容量应用、由以节能为目的的应用到生产过程控制应用的发展过程。目前我国变频调速技术的应用范围已发展到各个领域。变频调速技术已成为我国企业节约能源、提高生产过程自动化、提高产品质量和改造传统产业的主要的技术手段之一。1964年德国人首先提出把通信技术中的脉宽调制技术应用到交流传动中，从此，自20世纪70年代初，对,PWM调速技术的研究引起了人们的高度重视，到20世纪80年代初，日本学者提出了基于磁通轨迹的磁通轨迹控制方法，该方法以三相波形的整体生成效果为前提，以逼近电动机气息的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成两相调制波形，使变压变频（VVVF）成为变频调速技术的核心。从20 世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的基于VVVF技术的通用变频器已商品化并广泛应用。1980年，德国人在应用微处理器的矢量控制研究中取得了进展，促进了矢量控制的实用化。此后，日本厂商竞相研究矢量控制技术，并在产品性能和价格两个方面取得进展，理论界则应用现代控制理论把矢量控制的理论进一步深化，开拓了解耦控制、速度观测、参数自适应、无速度传感器矢量控制等方面的理论成果。自1992年开始，德国西门子公司相继开发了6SE70系列通用变频器，通过FC、VC、SC板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制等，至1994年该系列通用变频器的容量就扩展到315KW以上。1985年，德国人提出了基于六边形乃至圆形磁链轨迹的直接转矩控制理论。这种方法不需要复杂的坐标变换，而是直接在电动机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小，并通过磁链和转矩的直接跟踪，实现脉宽调制和系统的高动态性能。最初，主要在高压、大功率且开关频率较低的逆变器控制中广泛应用。目前被应用于通用变频器的控制方法是一种改进的、适合于高开关频率逆变器的方法。1995年，ABB公司首先推出的直接转矩控制通用变频器，目前已成为其各系列通用变频器的核心技术。
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