- 頭條廣西大學科研人員提出全新的感應電機變頻調速系統穩定控制策略2022-09-10 作者：易山、盧子廣 等 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語針對中低頻輕載工況下感應電機變頻調速系統存在的轉速與電流振蕩問題，廣西大學電氣工程學院、湖南省電機測試系統工程技術研究中心、湖南大學電氣與信息工程學院的研究人員易山、盧子廣、袁凱南、吳公平、黃守道，在2022年第8期《電工技術學報》上撰文，提出一種引入虛擬電抗的感應電機變頻調速系統V/f控制方法。
隨著感應電機控制技術的不斷進步，感應電機控制系統的性能也在不斷提升，對于大功率礦井提升機、風機、水泵等應用領域，由于其轉動慣量過大、要求成本低，因此在中低頻輕載工況下感應電機系統普遍采用V/f控制技術。由于V/f控制不依賴感應電機模型參數，所以具有良好的穩定性和可靠性。
然而，感應電機V/f控制在中低頻輕載工況下容易出現不穩定的情況，從工程實踐中可知，造成系統不穩定的原因有以下幾種：①輸出接有正弦LRC濾波器的電源系統，濾波器中的電容對交流感應電機的附加勵磁會導致感應電機內部磁場產生改變從而引起系統振蕩；②感應電機處于輕載甚至于空載的情況下轉差率約等于零，齒槽所形成的磁阻轉矩會引起感應電機磁場的不穩定；③超高效電機在輕載中低頻運行時，電機內部處于過勵磁的狀態，會引起超高效電機磁鏈的不穩定，從而引發系統振蕩。
針對感應電機在中低頻輕載工況下V/f控制的不穩定問題，廣西大學電氣工程學院等單位的研究人員提出了一種全新的用虛擬電抗代替實體電抗的感應電機變頻調速系統的穩定控制策略。此外，還對引入不同大小的電抗、引入實體電抗、引入虛擬電抗等情況下的感應電機變頻調速系統的穩態性能進行了詳細分析。
大功率感應電機變頻調速系統實驗平臺
與傳統構建觀測器、增加濾波環節等方法相比，引入虛擬電抗的感應電機變頻調速系統的控制策略，具有算法簡單、控制效果更好、成本更低、實施更便捷等優勢。研究人員通過Matlab/Simulink仿真和大功率感應電機實驗平臺對本控制策略的有效性和可行性進行了驗證。
他們表示，通過分析沒有引入電抗與引入虛擬電抗的根軌跡圖，可知增加感應電機的定子電抗大小，可提升感應電機變頻調速系統的穩定性。當引入適量大小的虛擬電抗時，能達到抑制感應電機變頻調速系統振蕩，改善其不穩定性的目的。
另外，通過對比5%和10%基值電抗大小的虛擬電抗仿真實驗結果，可知增加適量虛擬電抗的值，感應電機變頻調速系統將越來越穩定。研究人員最后指出，通過對比引入同等大小的虛擬電抗和實體電抗的仿真實驗結果，可知引入虛擬電抗可實現感應電機變頻調速系統在中低頻輕載工況下的低轉速脈動和低電流振蕩運行，且比引入外部電抗的控制效果更好。
本文編自2022年第8期《電工技術學報》，論文標題為“中低頻輕載工況下引入虛擬電抗的感應電機變頻調速系統穩定控制”。本課題得到了廣西自然科學基金資助項目的支持。
