偉創(chuàng)“黑科技”:驅(qū)動(dòng)同步磁阻電機(jī)

文:蘇州偉創(chuàng)電氣科技股份有限公司 變頻器產(chǎn)品線2020年第一期

導(dǎo)語(yǔ):隨著稀土儲(chǔ)量逐年下降,稀土成為國(guó)家的戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源,稀土在開(kāi)采、加工、使用過(guò)程中面臨著各種各樣的環(huán)境問(wèn)題,加劇推動(dòng)著同步磁阻電機(jī)的發(fā)展運(yùn)用,偉創(chuàng)電氣使用“黑科技”擔(dān)起驅(qū)動(dòng)重任,響應(yīng)國(guó)家發(fā)展趨勢(shì)。

隨著稀土儲(chǔ)量逐年下降,稀土成為國(guó)家的戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源,稀土在開(kāi)采、加工、使用過(guò)程中面臨著各種各樣的環(huán)境問(wèn)題,加劇推動(dòng)著同步磁阻電機(jī)的發(fā)展運(yùn)用,偉創(chuàng)電氣使用“黑科技”擔(dān)起驅(qū)動(dòng)重任,響應(yīng)國(guó)家發(fā)展趨勢(shì);

同步磁阻電機(jī)憑借著高性能、高效率、低成本、節(jié)能減排等優(yōu)勢(shì)在眾多電機(jī)品類中脫穎而出,正因?yàn)槠湎噍^于異步電機(jī)以及永磁同步電機(jī)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),使其在傳統(tǒng)的傳動(dòng)領(lǐng)域和新興電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域都有良好的應(yīng)用前景。

圖1.jpg

從結(jié)構(gòu)和原理上來(lái)看,同步磁阻更像是一個(gè)去掉了永磁體的永磁同步電機(jī),他們有著較為相似的數(shù)學(xué)模型。因此,對(duì)于同步磁阻的驅(qū)動(dòng)方式在硬件上,與成熟的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)完全兼容,降低了同步磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的成本費(fèi)用;在軟件上,根據(jù)同步磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型特點(diǎn),開(kāi)發(fā)出一種全新的磁鏈觀測(cè)器用于實(shí)現(xiàn)該類電機(jī)的矢量解耦控制,其開(kāi)環(huán)矢量控制框圖如下。

4-偉創(chuàng)“黑科技”驅(qū)動(dòng)同步磁阻電機(jī)571.png

由于同步磁阻電機(jī)的參數(shù)相比于永磁同步電機(jī)變化更為劇烈,為控制帶來(lái)難題,為了獲得優(yōu)秀的靜動(dòng)態(tài)性能,需要獲取準(zhǔn)確的電機(jī)參數(shù)、磁鏈觀測(cè)精度、速度觀測(cè)精度等,針對(duì)以上問(wèn)題難點(diǎn),我司在AC310系列平臺(tái)針對(duì)同步磁阻電機(jī)開(kāi)環(huán)矢量控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究及優(yōu)化,取得卓越的成績(jī),主要是進(jìn)行以下的深入研究;

(1)基于現(xiàn)有領(lǐng)先的矢量控制軟件平臺(tái),采用全新的磁鏈觀測(cè)器,實(shí)現(xiàn)較低的電機(jī)參數(shù)敏感性,準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)以及精確的電流解耦。

(2)AC310系列除了常規(guī)的自學(xué)習(xí)外,新開(kāi)發(fā)出電感參數(shù)飽和學(xué)習(xí)功能,學(xué)習(xí)時(shí)間短,學(xué)習(xí)精度高,通過(guò)學(xué)習(xí)可以獲得不同磁場(chǎng)飽和程度下的電機(jī)d,q軸電感飽和特性參數(shù),從而對(duì)電機(jī)進(jìn)行更加精確的控制;下圖為一款實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使用的同步磁阻電機(jī)電感飽和曲線學(xué)習(xí)結(jié)果。

4-偉創(chuàng)“黑科技”驅(qū)動(dòng)同步磁阻電機(jī)901.png

(3)優(yōu)秀的MTPA控制:采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制,在產(chǎn)生相同轉(zhuǎn)矩的情況下,最優(yōu)地分配dq軸定子電流,使定子電流最小,進(jìn)而使定子銅耗最小達(dá)到效率最優(yōu);

(4)優(yōu)化弱磁控制?;僖韵聦?duì)電機(jī)進(jìn)行MTPA控制,在基速以上進(jìn)行弱磁控制,最大程度地利用電壓極限從而實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩最大化,擴(kuò)大恒功率范圍;

我司AC310系列變頻器驅(qū)動(dòng)同步磁阻具備很大的優(yōu)勢(shì):

(1)優(yōu)秀的低頻特性:我司AC310驅(qū)動(dòng)同步磁阻電機(jī)調(diào)速比例為50:1(解釋:當(dāng)同步磁阻電機(jī)額定頻率為100HZ時(shí),2HZ可以驅(qū)動(dòng)滿載;當(dāng)同步磁阻電機(jī)額定頻率為50HZ時(shí),1HZ可以驅(qū)動(dòng)滿載);

(2)高性能、高穩(wěn)定、高精度,同步磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)處理國(guó)際領(lǐng)先水平;

(3)優(yōu)秀的過(guò)壓、過(guò)流抑制;

4-偉創(chuàng)“黑科技”驅(qū)動(dòng)同步磁阻電機(jī)1208.png     4-偉創(chuàng)“黑科技”驅(qū)動(dòng)同步磁阻電機(jī)1217.png


過(guò)流抑制過(guò)壓抑制

(4)以下為部分性能測(cè)試波形圖:

4-偉創(chuàng)“黑科技”驅(qū)動(dòng)同步磁阻電機(jī)1279.png

加減速時(shí)間0.1s,空載從0到額定頻率急加速和急減速

4-偉創(chuàng)“黑科技”驅(qū)動(dòng)同步磁阻電機(jī)1309.png

加減速時(shí)間0.1s,滿載從0到額定頻率急加速和急減速

4-偉創(chuàng)“黑科技”驅(qū)動(dòng)同步磁阻電機(jī)1339.png

突加和突卸180%額定負(fù)載

AC310系列變頻器同步磁阻電機(jī)開(kāi)環(huán)矢量控制技術(shù)可以穩(wěn)定可靠地驅(qū)動(dòng)同步磁阻電機(jī),取得了優(yōu)異的控制效果,配合同步磁阻電機(jī)可以將能效發(fā)揮至IE4以上標(biāo)準(zhǔn),這是國(guó)內(nèi)首家將同步磁阻電機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)通用產(chǎn)品化運(yùn)用,得到了電機(jī)行業(yè)客戶的充分認(rèn)可,偉創(chuàng)背負(fù)“智能制造”使命不斷創(chuàng)新進(jìn)步,緊跟時(shí)代的步伐,源于驅(qū)動(dòng)無(wú)止境的理念,偉創(chuàng)電氣會(huì)不斷為客戶提供最優(yōu)的電氣傳動(dòng)解決方案,在未來(lái)偉創(chuàng)會(huì)與您一起攜手前進(jìn),共同進(jìn)退;

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