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铁耗在线计算的最小损耗预测电流控制方法

文章出处:www。bianyaqi8。com 人气:发表时间:2018-06-25 14:29

我国工业用电量的75%用于驱动电机,但电机系统的运行效率较国外先进水平有较大差距。据估算,我国电机系统年节电潜力1300~2300亿度,相当于2~3个三峡电站的年发电量。面对巨大的电力消耗和节电潜力,提升电机系统的运行效率成为装备制造业转型升级、节能减排、可持续发展战略中的重要一环。目前,单纯依靠电机设计技术提升电机系统运行效率的收效甚微。对此,论文对永磁电机系统损耗抑制方法进行了深入研究,提出基于铁耗在线计算的最小损耗预测电流控制方法,以期解决现有技术方案中参数计算繁琐、最佳效率运行点偏离的问题,助力电机系统运行效率的进一步提升。  
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论文所解决的问题及意义
  现阶段永磁电机系统主要有两大类在线损耗抑制方案:基于搜索算法的损耗抑制方案和基于模型的损耗抑制方案。其中,第一种方案收敛速度慢,仅适用于电机系统稳态工况;第二种方案不受运行工况限制,收敛速度快,但损耗抑制效果严重依赖于模型中铁耗等效电阻的精确度。目前,实验测定或有限元计算是获取铁耗等效电阻的主要方式,但相关实验、计算过程过于繁琐,且不可避免存在误差。对此,论文在考虑铁耗的永磁电机等效数学模型基础上,建立了电机定子直轴电流、铁耗、定子磁链幅值、转速之间在最小损耗约束下的函数关系。以此为基础,提出一种以定子交、直轴电流中铁耗分量在线观测为核心的最小损耗预测电流控制方法,结构如图1所示。
铁耗在线计算的最小损耗预测电流控制方法
图1  基于铁耗在线计算的最小损耗预测电流控制方法结构框图
 
  以最大转矩电流比控制下的永磁电机运行效率作为基准值,将基于模型的损耗抑制方法与论文所提方法下的永磁电机运行效率与基准值作差,依据效率提升量的大小对所提方法性能进行评估,实验结果如图2所示。结果表明,根据运行工况的不同,论文所提方法较现有基于模型的损耗抑制方法可提0.1~0.3个百分点,总的电机系统运行效率提升空间可达到0.5~2.2个百分点。以上研究成果,为提升电机系统运行效率提供了有效的技术手段,对电机系统的高效能运行具有重要意义。
铁耗在线计算的最小损耗预测电流控制方法
图2  基于模型的损耗抑制方法与论文所提方法下的永磁电机运行效率对比结果
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论文重点内容
  论文深入分析、研究了以下四方面内容:
 
  (1)在最小损耗约束下,永磁电机铁耗与电流、磁链、转速之间的函数关系;
 
  (2)永磁电机定子交、直轴电流中铁耗分量的在线实时观测方法;
 
  (3)铁耗参数观测误差与电流跟踪误差对损耗抑制效果的影响分析;
 
  (4)计及铁耗影响的永磁电机预测电流控制策略。 
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结论
  铁耗参数观测误差与电流跟踪误差是影响电机系统损耗抑制方法运行效果的重要因素。论文提出一种基于铁耗在线计算的最小损耗控制方法。该方法一方面通过定子交、直轴电流中铁耗分量的在线观测,规避了现有方法中复杂的铁耗参数整定过程;另一方面通过将铁耗参数观测结果引入预测电流控制,可有效降低因忽略铁耗而导致的电流跟踪误差,保证永磁电机系统实时高效运行。

此文关键字:铁耗在线计算,最小损耗,预测电流,控制方法

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