基于磁链控制的异步电机V/F控制系统直流预励磁起动方法

胡斯登 赵争鸣 袁立强 王雪松

（清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室 北京 10084）

1 引言

起动性能是衡量变频器-异步电机调速系统的重要指标之一[1]。20 世纪70年代矢量控制理论出现后，基于矢量控制理论的闭环控制很大程度地提高电机的起动性能，但是基于恒压频比控制模式（VVVF）的控制系统的起动性能并没有显著提高，相关研究文献也很少[2-6,19]。与矢量控制的变频调速系统相比，VVVF 控制系统具有不依赖电机参数，不需要速度反馈，控制方法简单，实现容易等特点，广泛应用于变频调速的风机与水泵等系统中[7]。如果能提高其起动性能则将扩大其应用领域。另一方面，在中大容量的闭环调速系统中，由于开关频率低、开关器件最小脉宽限制[8,9]以及电机参数辨识、死区补偿困难等因素[10-12]，限制了闭环控制的优势，尤其是限制了电机起动过程中的控制性能。所以，高性能的异步电机的起动控制方法，对于变频器-异步电机系统，尤其是大容量系统具有重要意义。

提高异步电机起动性能的关键是对电机输出转矩的有效控制。根据空间矢量理论，电机电磁转矩是电机磁链与电流的叉积，只有控制电流和磁链的幅值与相角，才能得到准确的转矩[13]。由于VVVF方式仅对电压与电流标量进行控制，因此难以实现精确的转矩控制。另一方面，采用VVVF 方式直接起动电机时，电机内部磁链与反电动势几乎为零，起始电压矢量几乎完全加在定子漏抗上，造成很大的励磁涌流[14]，而实际与磁链正交的电流分量比例很低，这是传统的VVVF 控制下异步电机起动电流大却输出转矩低的主要原因。……