感应电机(广西大学科研人员提出全新的感应电机变频调速系统稳定控制策略)

Posted 2023-05-26

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感应电机(广西大学科研人员提出全新的感应电机变频调速系统稳定控制策略)

针对中低频轻载工况下感应电机变频调速系统存在的转速与电流振荡问题，广西大学电气工程学院、湖南省电机测试系统工程技术研究中心、湖南大学电气与信息工程学院的研究人员易山、卢子广、袁凯南、吴公平、黄守道，在2022年第8期《电工技术学报》上撰文，提出一种引入虚拟电抗的感应电机变频调速系统V/f控制方法。

随着感应电机控制技术的不断进步，感应电机控制系统的性能也在不断提升，对于大功率矿井提升机、风机、水泵等应用领域，由于其转动惯量过大、要求成本低，因此在中低频轻载工况下感应电机系统普遍采用V/f控制技术。由于V/f控制不依赖感应电机模型参数，所以具有良好的稳定性和可靠性。

然而，感应电机V/f控制在中低频轻载工况下容易出现不稳定的情况，从工程实践中可知，造成系统不稳定的原因有以下几种：①输出接有正弦LRC滤波器的电源系统，滤波器中的电容对交流感应电机的附加励磁会导致感应电机内部磁场产生改变从而引起系统振荡；②感应电机处于轻载甚至于空载的情况下转差率约等于零，齿槽所形成的磁阻转矩会引起感应电机磁场的不稳定；③超高效电机在轻载中低频运行时，电机内部处于过励磁的状态，会引起超高效电机磁链的不稳定，从而引发系统振荡。

针对感应电机在中低频轻载工况下V/f控制的不稳定问题，广西大学电气工程学院等单位的研究人员提出了一种全新的用虚拟电抗代替实体电抗的感应电机变频调速系统的稳定控制策略。此外，还对引入不同大小的电抗、引入实体电抗、引入虚拟电抗等情况下的感应电机变频调速系统的稳态性能进行了详细分析。

大功率感应电机变频调速系统实验平台

与传统构建观测器、增加滤波环节等方法相比，引入虚拟电抗的感应电机变频调速系统的控制策略，具有算法简单、控制效果更好、成本更低、实施更便捷等优势。研究人员通过Matlab/Simulink仿真和大功率感应电机实验平台对本控制策略的有效性和可行性进行了验证。

他们表示，通过分析没有引入电抗与引入虚拟电抗的根轨迹图，可知增加感应电机的定子电抗大小，可提升感应电机变频调速系统的稳定性。当引入适量大小的虚拟电抗时，能达到抑制感应电机变频调速系统振荡，改善其不稳定性的目的。

另外，通过对比5%和10%基值电抗大小的虚拟电抗仿真实验结果，可知增加适量虚拟电抗的值，感应电机变频调速系统将越来越稳定。研究人员最后指出，通过对比引入同等大小的虚拟电抗和实体电抗的仿真实验结果，可知引入虚拟电抗可实现感应电机变频调速系统在中低频轻载工况下的低转速脉动和低电流振荡运行，且比引入外部电抗的控制效果更好。

本文编自2022年第8期《电工技术学报》，论文标题为“中低频轻载工况下引入虚拟电抗的感应电机变频调速系统稳定控制”。本课题得到了广西自然科学基金资助项目的支持。