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《永磁同步電機(jī)矢量控制的解耦及電流環(huán)的設(shè)計(jì)(1)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、制動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)分析及其與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配合上海交通大學(xué)曾曉東根據(jù)電機(jī)矢量控制的有關(guān)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，可以得到不管在任何情況下，電梯系統(tǒng)在突然開閘的情況下，系統(tǒng)的初始加速度均為，如此看來，不管如何優(yōu)化設(shè)定系統(tǒng)的參數(shù)，能夠改變的僅僅是加速度的變化模式及其經(jīng)歷過程的時(shí)間長短，而其最大加速度數(shù)值是無法改變的。實(shí)際系統(tǒng)當(dāng)然不會(huì)這么理想，至少傳感器會(huì)有分辨率問題和濾波延時(shí)，數(shù)字控制采樣也有周期，PWM的開關(guān)控制也會(huì)有時(shí)延，因此系統(tǒng)的響應(yīng)會(huì)達(dá)不到上述分析的效果，也就是實(shí)際的結(jié)果分析的更惡劣。但是，另一方面制動(dòng)器的釋放其實(shí)不可能是瞬時(shí)的，也就是說惡劣的階
2、躍力矩變化狀態(tài)也是不至于發(fā)生，實(shí)際情況總應(yīng)該是某種程度的斜坡力矩，這又會(huì)對啟動(dòng)沖擊帶來好的影響！為了簡單起見假設(shè)電梯啟動(dòng)時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)力矩是單位斜坡減小的，經(jīng)過理論推導(dǎo)可以得出此時(shí)電梯系統(tǒng)的加速度數(shù)值肯定是從零逐漸增加的，而不是一開始就突然是一個(gè)最大的數(shù)值。制動(dòng)器打開過程中力矩函數(shù)的更精確模型是按照指數(shù)增長，因?yàn)橹苿?dòng)器的線圈是一個(gè)電感電阻回路，在階躍電壓的作用下線圈電流增長模式是標(biāo)準(zhǔn)的指數(shù)增長函數(shù)，且在鐵心不飽和的情況下電磁吸力與電流的平方成正比！因此經(jīng)過簡單的推導(dǎo)可以得到電梯啟動(dòng)時(shí)施加到電機(jī)的力矩函數(shù)表達(dá)式（1），其中為制動(dòng)器
3、線圈的時(shí)間常數(shù)。（1）這是在簡單地認(rèn)為制動(dòng)器制動(dòng)力矩恰好等于負(fù)載力矩下的結(jié)果，實(shí)際上制動(dòng)器的制動(dòng)力矩一定大于負(fù)載力矩才能保證足夠的安全系數(shù)，因此（1）式將變成另外的形式，可以通過階躍函數(shù)及其時(shí)延函數(shù)與（1）式線性組合得到，也就是系統(tǒng)的基本特性仍可以由（1）式來分析而具有足夠的代表性。這樣的話，同樣可以推導(dǎo)并通過初值定理得到系統(tǒng)初始加速度為零的結(jié)論。為了增加直觀性，我們以某一參數(shù)組合情況進(jìn)行了仿真，發(fā)現(xiàn)在斜坡力矩下無論是位移還是加速度的數(shù)值，與階躍力矩相比都有了成數(shù)量級的減小，由此可見，解決開閘啟動(dòng)沖擊的振動(dòng)問題，最有效的辦法是
4、盡量延緩制動(dòng)器的動(dòng)作過程，使得制動(dòng)力矩慢慢消失，而不能太快開閘！表1給出不同的斜坡上升時(shí)間條件下最大加速度的對比。表1不同延時(shí)的最大加速度ms2550100200400最大加速度（相對于階躍力矩）0.1370.06980.028790.013950.00697根據(jù)上述分析結(jié)論，我們進(jìn)行了實(shí)際電梯的測試，用Hioki電流傳感器進(jìn)行實(shí)測的結(jié)果提供如下供參考，傳感器的頻響范圍為DC～100kHz。首先可以明確的是安川L1000A的C5－16參數(shù)很重要，是轉(zhuǎn)矩指令的濾波時(shí)間，該時(shí)間應(yīng)該設(shè)置為0.1秒左右，則零伺服時(shí)的速度比例增益才可以
5、調(diào)到比較大的數(shù)值例如20，如果C5－16為默認(rèn)的0則零伺服速度比例增益調(diào)不大。另外S3－02的功能也有明顯的效果，該功能開啟和不開啟會(huì)產(chǎn)生明顯的差異，主要是沒有該功能時(shí)起動(dòng)瞬間會(huì)出現(xiàn)低頻的來回抖動(dòng)。圖1是抱閘的一個(gè)完整動(dòng)作過程的電流波形，從圖1中可以精確地得到抱閘的動(dòng)作時(shí)間，這一方法我認(rèn)為具有最高的精確性。如何得到抱閘動(dòng)作時(shí)間呢？很顯然電磁線圈的電流上升是近似指數(shù)曲線的形式，而且會(huì)有3段明顯的指數(shù)上升（下降）過程：第一段是促動(dòng)階段，此時(shí)銜鐵處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)電磁吸力達(dá)到彈簧力以后，銜鐵開始移動(dòng)；這就是第二階段的開始，隨著銜鐵的加
6、速，此時(shí)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反電勢，因此線圈電流會(huì)逐漸下降，直到銜鐵到達(dá)終點(diǎn)；第三階段就是銜鐵到達(dá)終點(diǎn)后保持靜止，此時(shí)線圈電流又繼續(xù)按照指數(shù)形式增長到穩(wěn)態(tài)值。從圖1可以看到第二階段的時(shí)間是很短的，正是從這一特點(diǎn)很容易從電流曲線中測量出抱閘的動(dòng)作時(shí)間，本例為0.49秒。圖1制動(dòng)器動(dòng)作電流波形在該抱閘動(dòng)作時(shí)間下，我們再記錄曳引機(jī)某相的電流波形，從電梯開始啟動(dòng)到停車的完整過程該相電流波形如圖2所示，電梯為滿負(fù)載。從電流曲線可以明顯看到零伺服的鎖定情況，細(xì)節(jié)情況為圖3所示，對于電流曲線的解讀，有幾個(gè)需要明確的問題：其一是鎖定時(shí)電流為直流，因
7、為電機(jī)未旋轉(zhuǎn)的緣故；其二是鎖定穩(wěn)定后電流的方向和大小有隨機(jī)性，因?yàn)檗D(zhuǎn)子位置存在隨機(jī)性；其三是如果出現(xiàn)倒溜的情況，則電流曲線一定會(huì)發(fā)生變化，甚至電流方向都會(huì)改變，同樣是由于轉(zhuǎn)子位置發(fā)生了變化的緣故！圖2曳引機(jī)單相電流波形為了增加分辨率，記錄多次曲線，選取鎖定電流較大的作為分析對象，圖17中的鎖定電流幾乎達(dá)到了額定電流，可見此時(shí)轉(zhuǎn)子位置恰好處于接近該相的正交點(diǎn)。圖17的電流曲線近乎完美，可以斷言轉(zhuǎn)子幾乎沒有可測出的倒溜，電梯起動(dòng)過程自然不會(huì)有任何的感覺！在鎖定的最后階段實(shí)際上已經(jīng)開始加速了，因此電流變大，隨后轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，電流變小
8、繼而改變方向。另外從圖17可以看出，伺服鎖定的時(shí)間為234ms，這一時(shí)間當(dāng)然與制動(dòng)器動(dòng)作快慢密切相關(guān)。如果制動(dòng)器動(dòng)作迅速，則電流上升也會(huì)隨著迅速，反之也是成立的。圖3零伺服鎖定過程細(xì)節(jié)然而，我們要思考的一個(gè)問題是：如果制動(dòng)器動(dòng)作足夠迅速，那么電流上升的過程最快能到什么程度呢？
