薄板坯輔助傳動的電控分析

趙永澤

摘要

本文針對西門子公司在輔助轉動中大量使用不帶速度傳感器的異步電動機的矢量控制（Masterdrivers）的主回路和系統框圖分析。

【關鍵詞】輔助轉動 異步電動機

1 主回路和系統框圖分析

西門子公司采用如圖1所示的主回路電路。

（1）變頻器中整流電路采用不可控的二極管整流。Ud=1.35U線COSa。

（2）逆變器電路采用三相橋式反并聯電路，且功率單元采用開關頻率較高的IGBT（絕緣柵雙極晶體管）。

（3）直流環節采用帶能量緩沖的電容器件。該變頻器屬電壓型變頻器

（4）進線電抗器，用于抑制變頻器輸入側的諧波電流，改善功率因數，出線電抗器，用于改善變頻器輸出電流波形和導線的電感效應。

（5）逆變器的六個回饋二極管將再生發電制動狀態能量回饋到中間回路的儲能電容器。

（6）西門子公司采用公共母線方式拖動多臺異步電動機。制動方式有：脈沖電阻型、自耦變壓器反饋電網。我廠采用第二種方式。框圖如2。

（7）變頻器調速時，需要同時調節逆變器的輸出電壓和頻率。西門子公司采用SPWM調制方式。波形圖3所示。

IGBT在上述調制波驅動下，導通情況如圖4所示。

2 控制系統分析

框圖如圖5所示。

注意：穩態運行時，△ω為零，突加負載時，△ω存在。

框圖說明如下：

2.1 主通道

主通道由轉子角頻率給定ω*r，經過給定積分器和限幅值限制于實際的角頻率ω*r+△ω經慣性環節作為反饋，它們之差送至速度調節器。該調節器輸出轉矩信號，通過最大值限幅，該轉矩除以弱磁曲線或恒勵磁電流得到q軸的電流I*sq。同時它們也給d軸的磁化分量I*sd，它們分別與電流互感器檢測的實際電流經3/2變換和VD后得Isq和Isd，它們做差值后，得到I*sq和I*sd，再經電流/電壓變換器送到門級驅動電路。

反饋通道角頻率的計算。

2.2 電流模型的作用

實際檢測到的Isd和Isq和計算出來的Φ經過電流模型的計算得到異步電動機的滑差角頻率△ω。

2.3 動態過程中電勢模型的作用

電勢模型起兩方面作用：

（1）在穩態運行中突加負載，轉子角頻率（速度）下降，產生eds≠O，經過比例積分器產生△ω，該△ω加上轉子角頻率給定ω*r，即

經慣性環節作為速度反饋，最終調節驅動電路中的電壓幅值和頻率。

（2）電流模型產生的滑差角頻率△ω和反饋的ω'r相加得到同步角頻率cos.由于動態中電勢模型中另一路輸出的△ω與同步角頻率cos相加得ω's=ωs+△ω，保證轉子磁鏈定向角，作為矢量旋轉VD產生的必不可少的定位角，也同時產生同步調制的調制波。

3 結束語

由于該系統西門子采用轉子磁鏈定向方案，數學模型目前無法推導，特別是電勢模型結構新穎，設計巧妙，所以錯誤在所難免，希望指正。