LIM的电流-转差频率控制

1、第第3 3节节 LIMLIM的电流的电流- -转差频率控制转差频率控制从上节分析知，采用电流转差频率控制方式可有从上节分析知，采用电流转差频率控制方式可有效地控制推力并将电机的法向力控制在不大的数效地控制推力并将电机的法向力控制在不大的数值上。所以，磁浮车大多均采用这种控制方式值上。所以，磁浮车大多均采用这种控制方式转差频率的确定是控制的关键转差频率的确定是控制的关键从推力速度特性曲线知，若用推力峰值附近的转从推力速度特性曲线知，若用推力峰值附近的转差频率值进行控制，可以使电机的推力最大。但差频率值进行控制，可以使电机的推力最大。但要受到如下因素的限制要受到如下因素的限制1 1 垂向力的限制垂

2、向力的限制2 2 受电机功率因数受电机功率因数- -效率乘积的限制。而这个参效率乘积的限制。而这个参数与变流器的容量、体积与重量相关数与变流器的容量、体积与重量相关3 受到速度检测信号精度及控制误差的限制受到速度检测信号精度及控制误差的限制当转差频率确定后，在一段频率范围内，电机可当转差频率确定后，在一段频率范围内，电机可以实现恒转差频率恒电流运行。以实现恒转差频率恒电流运行。当初级频率超过转折值后，由于电机的定子电压当初级频率超过转折值后，由于电机的定子电压不能再增高而电机阻抗随定子频率的增高而增大，不能再增高而电机阻抗随定子频率的增高而增大，定子电流就不可能恒定。由于推力与定子电流的定子电

3、流就不可能恒定。由于推力与定子电流的平方成正比，推力将显著下降。平方成正比，推力将显著下降。若增大转差频率，则减小了电机的输入阻抗，定若增大转差频率，则减小了电机的输入阻抗，定子电流可以维持在额定值。子电流可以维持在额定值。这表明在进行电流转差频率控制时，这表明在进行电流转差频率控制时，电机的转差电机的转差频率频率f f2 2在不同的区域内有不同的变化规律在不同的区域内有不同的变化规律电力牵引对推力电力牵引对推力- -速度特性的要求速度特性的要求在牵引时，需要在尽量短的时间内将磁浮车由静在牵引时，需要在尽量短的时间内将磁浮车由静止状态加速到高速状态，然后电机以恒功率运行止状态加速到高速状态，然

4、后电机以恒功率运行推力推力垂向垂向力力定子电压定子电压定子电流定子电流转差频率转差频率转折速度转折速度最大速度最大速度逆变器控制逆变器控制- -电流转差频率控制方式电流转差频率控制方式2/221xrvffff2212/fvfffxr牵引时牵引时再生制动时再生制动时推力推力给定给定逆变器逆变器及控制及控制LIM电流指令电流指令牵引牵引开方开方F2给定给定电流检测电流检测电压控制电压控制-+速度速度频率控制频率控制整流整流再生再生+-+电机次级电机次级测速测速PI调节调节速度信号速度信号系统由频率控制、电流控制二个部分组成系统由频率控制、电流控制二个部分组成推力控制信号经过变换成为电流指令；实际的

5、电机推力控制信号经过变换成为电流指令；实际的电机电流与指令电流比较，决定是增大还是减小初级电电流与指令电流比较，决定是增大还是减小初级电压：如果实际电流小于指令电流则增大初级电流、压：如果实际电流小于指令电流则增大初级电流、反之则减。反之则减。电机电流反馈信号由传感器检测，经过整流与滤波电机电流反馈信号由传感器检测，经过整流与滤波处理后送到处理后送到PIPI调节器。调节器。频率控制需要准确检测电机的运行速度。速度信号频率控制需要准确检测电机的运行速度。速度信号经处理后，送转差频率函数发生单元。在转折点前经处理后，送转差频率函数发生单元。在转折点前转差频率为常数；在转折点后转差率为常数。转差频率

6、为常数；在转折点后转差率为常数。电机初级频率为速度与转差频率相加（牵引）或相电机初级频率为速度与转差频率相加（牵引）或相减（再生）电压与频率信号送逆变器的减（再生）电压与频率信号送逆变器的PWMPWM单元，单元，产生相应的控制脉冲产生相应的控制脉冲青城山磁浮车青城山磁浮车LIMLIM控制方式控制方式F1iaibU1F1I1速度反馈速度反馈牵引力给定牵引力给定+-牵引牵引/制动制动该系统与上一个系统是相同的。它也由频率控制、该系统与上一个系统是相同的。它也由频率控制、电流控制二个部分组成。在低速时采用恒电流、恒电流控制二个部分组成。在低速时采用恒电流、恒转差控制；当逆变器电压满开放，电压不能再升

7、高转差控制；当逆变器电压满开放，电压不能再升高时，采用恒转差率控制。电机牵引时转差频率发生时，采用恒转差率控制。电机牵引时转差频率发生器的输出信号为正；再生时为负。器的输出信号为正；再生时为负。频率控制的规则是：牵引时电机初级频率为速度与频率控制的规则是：牵引时电机初级频率为速度与转差频率相加，再生时为相减转差频率相加，再生时为相减主要的功能单元是：主要的功能单元是： PWMPWM单元：产生电压与频率均可调的脉冲信号单元：产生电压与频率均可调的脉冲信号电流调节器：在转折速度前，保持初级电流恒定电流调节器：在转折速度前，保持初级电流恒定速度检测：电流转差控制的基础速度检测：电流转差控制的基础转差

8、频率函数发生器：牵引时为正值，再生为负转差频率函数发生器：牵引时为正值，再生为负青城山磁浮车青城山磁浮车LIMLIM控制方式试验结果控制方式试验结果F2=5HzF2=5Hz时法向力随次级速度的变化曲线时法向力随次级速度的变化曲线 02468101205010015020025030035040002468101205010015020025030035040001234567891011120501001502002503003504000123456789101112050100150200250300350400Fnormal(N)Vx(m/s) Fn40A Fn45A Fn50A Fn6

9、0A123456789101112050100150200250300123456789101112050100150200250300123456789101112050100150200250300Fthrust(N)Vx(m/s) Ft60A Ft50A Ft40A青城山磁浮车青城山磁浮车LIMLIM控制方式试验结果控制方式试验结果F2=15HzF2=15Hz时推力随次级速度的变化曲线时推力随次级速度的变化曲线 1.00.80.60.40.20.001002003004001.00.80.60.40.20.00100200300400Fthrust(N)slip Caculated re

10、sults Experimented results青城山磁浮车青城山磁浮车LIMLIM控制方式试验结果控制方式试验结果I I1 1=60AF=60AF1 1=25Hz=25Hz时推力实测值与理论计算值的比较时推力实测值与理论计算值的比较1 1 恒电流恒电流- -恒滑差频率控制方式能够保证直恒滑差频率控制方式能够保证直线感应电机产生恒定推力的同时使电机的法向线感应电机产生恒定推力的同时使电机的法向力被控制在预定的范围内力被控制在预定的范围内2 2 电机产生的推力和垂向力与定子电流的平电机产生的推力和垂向力与定子电流的平方成正比；而二者的大小还与滑差频率的取值方成正比；而二者的大小还与滑差频率的取值有关有关3 3 系统存在一个最优的滑差频率值。当在该系统存在一个最优的滑差频率值