高性能感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制與狀態(tài)監(jiān)測的研究.pdf

1、感應(yīng)電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、可靠性高、維護(hù)方便而在工農(nóng)業(yè)中取得了廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)的飛速發(fā)展，對感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能以及運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提出了更高的要求。本文基于異步感應(yīng)電機(jī)提出了一種高性能感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制性能的方法；通過狀態(tài)監(jiān)測手段實(shí)現(xiàn)了一種感應(yīng)電機(jī)定子繞組匝間短路和轉(zhuǎn)子斷條故障診斷的新方法，所有方法通過了實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，不僅具有較高的理論意義，還具有非常高的工程實(shí)用價(jià)值。主要包括如下幾個(gè)方面： 針對傳

2、統(tǒng)異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)速度外環(huán)采用常規(guī)PI調(diào)節(jié)器其速度控制精度不高，以及直接轉(zhuǎn)矩控制在低速運(yùn)行時(shí)存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動問題，引入了模糊邏輯思想，在常規(guī)PI調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，根據(jù)速度誤差和速度誤差的變化率建立了一個(gè)模糊速度PI調(diào)節(jié)器，在線調(diào)整H調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)kp和積分系數(shù)kI，使系統(tǒng)能夠適應(yīng)轉(zhuǎn)速的各種變化，增強(qiáng)了系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)的自適應(yīng)能力；把異步電動機(jī)模型的磁鏈相位角、磁鏈誤差和轉(zhuǎn)矩誤差作為模糊變量，并對其進(jìn)行合理的模糊分級，來優(yōu)化電壓空間

3、矢量的選擇，來減小轉(zhuǎn)矩脈動。在基于DSP的實(shí)驗(yàn)裝置上驗(yàn)證了該速度調(diào)節(jié)器的性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法不僅能夠保證速度響應(yīng)快、超調(diào)小，且速度穩(wěn)態(tài)精度較高，提高了速度控制的性能，而且能夠有效地減小低速度時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動，另外也改善了定子磁鏈的觀測精度，提高了整個(gè)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的魯棒性，為改善異步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制性能，提供個(gè)一種切實(shí)可行的智能控制方法。 針對感應(yīng)電機(jī)定子繞組匝間短路故障，提出了一種基于特征阻抗的故障診斷方法。通過改進(jìn)的同步

4、速坐標(biāo)變換和Hilbert變換有效分離出電壓和電流的基波正負(fù)序分量，用于電機(jī)的阻抗矩陣計(jì)算?？紤]到電機(jī)運(yùn)行中的負(fù)荷波動，供電電源不平衡，以及電機(jī)本身的不對稱等因素，將阻抗矩陣中具有良好的靈敏度和可靠性的Znp作為定子繞組匝間短路故障的特征量，并得出了特征阻抗的幅值與匝間短路故障的關(guān)系。對應(yīng)于不同的輸入功率，設(shè)置了相應(yīng)的故障診斷閾值和故障嚴(yán)重程度因子。在一臺4kW的感應(yīng)電機(jī)上進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該方法不受供電電源不平衡和負(fù)荷波

5、動的影響，能有效的診斷出定子繞組匝間短路故障。 在感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障診斷中同步坐標(biāo)變換需要精確檢測供電電源的頻率，為避免頻率檢測誤差對故障診斷的影響，論文提出了一種基于PQ(activepowerPandreactivepowerQ)變換的轉(zhuǎn)子斷條故障診斷新方法。利用電機(jī)的端電壓，構(gòu)造PQ變換矩陣，然后將電機(jī)端電流變換到PQ平面，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子故障特征的可靠抽取。論文重點(diǎn)解決了感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障診斷中的兩個(gè)關(guān)鍵問題：一是如何定義獨(dú)立于負(fù)載