蓄電池電機(jī)車調(diào)速系統(tǒng)分析及其改造設(shè)計(jì)

電動(dòng)機(jī)等效電路如圖2所示。

假設(shè)電機(jī)所帶負(fù)載的機(jī)械能基本上被電機(jī)內(nèi)部所消耗，于是有

當(dāng)電機(jī)負(fù)轉(zhuǎn)差率位于范圍時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能經(jīng)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能向蓄電池回饋。同時(shí)電機(jī)不出現(xiàn)過流，也就是反饋的電能不能被電池吸收的部分，可以由電機(jī)本身承受消耗而不出現(xiàn)過流當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化超過該范圍時(shí)，機(jī)械能經(jīng)電機(jī)轉(zhuǎn)化的電能無法有效回饋給電池，而剩余部分的能量在電機(jī)的線圈內(nèi)阻中又無法完全消耗，因此容易出現(xiàn)過流。所以，從簡化控制的角度出發(fā)，當(dāng)控制轉(zhuǎn)差率在s1≥s≥s2范圍內(nèi)變化時(shí)，再生制動(dòng)過程就可以避免出現(xiàn)過流。

本文提出的再生制動(dòng)方法在直接轉(zhuǎn)矩控制（dtc）中。首先觀測定子磁鏈，控制定子磁鏈的幅值為恒定然后選擇零矢量、非零矢量來調(diào)節(jié)瞬時(shí)轉(zhuǎn)差，控制輸出轉(zhuǎn)矩恒定，所以，由磁鏈環(huán)節(jié)觀測定子磁鏈的幅值及相位，并且選擇矢量控制磁鏈幅值大?。?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/轉(zhuǎn)矩控制">轉(zhuǎn)矩控制環(huán)節(jié)（與磁鏈控制環(huán)節(jié)相結(jié)合）選擇矢量控制磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度。系統(tǒng)采用了直接轉(zhuǎn)矩控制方式，其磁鏈控制環(huán)節(jié)可以有效的控制磁鏈的偏差，在這種情況下可以保證輸出的電流諧波少，運(yùn)行平穩(wěn)。而在直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的再生制動(dòng)控制，就是使定子頻率跟蹤轉(zhuǎn)子速度變化，只要能保證轉(zhuǎn)差率的變化范圍，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在制動(dòng)過程中不出現(xiàn)過流。而且制動(dòng)效果的強(qiáng)弱可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率和定子磁鏈負(fù)值來實(shí)現(xiàn)。

4 仿真結(jié)果

對以上建立的新型直接轉(zhuǎn)矩控制異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。三相逆變器開關(guān)器件采用igbt，反并聯(lián)反饋二極管，igbt的緩沖電阻rs＝10kω，緩沖電容cs＝10－3μf。仿真實(shí)驗(yàn)所采用的異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：額定功率pn＝12kw，額定頻率fn＝50hz，ψn＝0.95wb，rs＝0.16891ω，rr＝0.13973ω，ls＝0.02877h，lm＝0.02777h，lr＝0.0289h，np＝2，j＝0.1349kg.m2。控制系統(tǒng)參數(shù)：ψ*s=0.95wb，速度給定為150rad/s，負(fù)載轉(zhuǎn)矩給定tm＝15n.m，轉(zhuǎn)矩限幅值為80n.m，pi調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)kp＝50，積分系數(shù)ki＝130，直流側(cè)電壓udc＝600v。

首先速度給定設(shè)為150rad/s，等到系統(tǒng)穩(wěn)定以后，再將速度給定設(shè)為－150rad/s，觀察其磁鏈，速度，轉(zhuǎn)矩，線電流，直流側(cè)電流波形。

從圖3波形可以看出，異步電動(dòng)機(jī)處于加速減速反轉(zhuǎn)等運(yùn)行狀態(tài)，從正向加速到回饋制動(dòng)，最后到反向加速至穩(wěn)定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的四象限特性。

5 結(jié)束語

我國礦用蓄電池電機(jī)車多數(shù)采用的是直流電動(dòng)機(jī)串電阻調(diào)速，若是課題的成功得以順利的應(yīng)用于煤礦實(shí)際中，無論是電機(jī)車的調(diào)速性能，牽引能力，承載量和維修量等方面都有全面的提升，另外，從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，蓄電池電機(jī)車?yán)弥苿?dòng)對蓄電池進(jìn)行充電，節(jié)約了大量的電能，延長蓄電池電機(jī)車的工作時(shí)間，減少了蓄電池年平均充電數(shù)，延長了蓄電池的使用壽命，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。