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在测试中为了防止变频器出现过电流

  系统中,电动机的参数是十分重要的物理量。在电机学中利用电动机的参数构成等值电路,以此为基础可以对三相电动机的各种运行特性进行分析。变频调速中采用的矢量系统性能完全依赖于所使用的电机参数的准确程度,如果参数不准确,将直接导致矢量控制性能指标下降,甚至导致变频器不能正常工作。

  三相异步电动机的基本参数包括定子电阻、定子漏感、转子电阻、转子漏感、定转子互感。这些参数的确定,可以利用电机设计制造时的技术数据进行理论计算,但计算复杂,并且与实际有较大误差;也可以采用试验方法确定,下面具体介绍在变频器中采用试验的方法对各参数的测试。

  在变频器中,测试参数主要有两种方法:一种是在线测试,一种是离线测试。在线测试方法主要有卡尔曼滤波法、模型参考自适应法、滑模变结构法等,这些方法要求处理器具有较高的处理速度,对系统硬件要求较高;离线测试方法主要有频率响应试验、阶跃响应试验等,但测试精度不高,存在计算复杂、程序计算量大等问题,故很少采用。

  这里主要介绍根据传统的电机学试验原理,在变频器中对电机参数进行离线测试,通过对其采取相应的措施达到测试参数的高精确度。

  在变频器系统中,采用直流伏安法测试定子电阻的关键是如何得到低压直流电源,当变频器直接连接到电网时,其直流母线电压较高,通常的办法是对直流母线进行电压斩波控制,得到一个平均值很低、周期固定且占空比固定的高频电压

  脉冲系列,这样经过定子绕组中的电感滤波后,就得到一个脉动很小的直流电流。

  在测试中为了防止变频器出现过电流,应该正确考虑占空比的设定,在实际测试中可以采用电流闭环加PI 调节器得出占空比的方法控制电流大小,如图1 所示。

  图1 中,I * 为控制目标,即给定电流,I 为反馈电流,即实际运行电流。

  试验时,变频器中的开关器件IGBT 的导通压降,对测试值的影响是不能忽略的,对导通压降补偿的正确与否直接影响到测试电阻精度的高低,导通压降除了IGBT的导通压降,还有续流二极管的导通压降。同时,由于IGBT在开通和关断过程中都有一定的延时,为了准确计算输出的直流电压,这部分延时也不能忽略。

  在实际的应用中,对电机进行堵转比较困难,在此采用单相短路试验代替三相试验,当电机加上单相正弦电压时,没有电磁转矩产生,其电磁现象与三相堵转时基本相同,测试中,让电机的某一相开路,在另外两相之间通入单相的正弦交流电,然后通入一定的电流,此时测试定子上的电压,电流和输入功率,这样即可计算出电机的短路电阻和短路电抗。

  在堵转试验中,为了防止过电流现象,可以采用测定子电阻的方法加入一个PI 闭环控制,但同时也需要考虑IGBT 的压降和续流二极管的压降产生的影响。在变频器运行测试中,为了防止变频器中的上下桥臂直通现象,逆变器同一桥臂的上下开关之间的动作必须加入一段死区时间,一般为3~5s,由于死区时间产生的误脉冲对系统性能的影响较大,必须重点考虑,因此,对高精度的参数测试,死区时间是不可忽略的一个重要因素。

  在考虑到死区时间的影响和IGBT 的开通关断的时间后,实际的输出电压和给定的PWM 脉冲之间的关系表示如图3 所示。

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