1 引言
在現(xiàn)有的vvvf異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)中，無論是v/f比控制、矢量定向控制、還是直接轉(zhuǎn)矩控制，由于電機運行溫度不同導致電機電阻(定子及轉(zhuǎn)子電阻)值的變化從而直接影響到電機運行性能已是一個長期以來有待解決的問題，解決此問題的途徑是采用在線的自適應(yīng)、自校正或自觀測技術(shù)，但這需要首先對電機的某些參數(shù)進行在線觀測并且要求其觀測式自身不受電機運行溫度亦即不含電機電阻值的這些因子。在文獻[1]中已給出了一些異步電機參數(shù)的在線觀測式而且這些觀測式自身均不包含電機電阻這個因子也就是說不受電機運行溫度變化的影響，從而成功地解決了上述問題。本文將對這些在線觀測式進行證實。

2 觀測式的證實
以下根據(jù)電機自然法則，對某些異步電機參數(shù)的在線觀測式進行證實。

2.1 異步電機矢量圖
根據(jù)電機學原理，可得


上列式中黑斜體字代表矢量。
在上列式中，ω1、v1、i1、r1、ψ1及ψ2分別為定子角頻率、定子相電壓、定子相電流、定子相電阻、定子相磁鏈及轉(zhuǎn)子相磁鏈。l1、l2、m及σ分別為定子相繞組自感、轉(zhuǎn)子相繞組自感、定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組間互感及漏磁系數(shù);漏磁系數(shù)的表達式為σ=1-m2/(l1 l2)。

根據(jù)上列諸式而繪制的異步電機矢量圖如圖1。θ為v1與i1間的夾角,δ為i1與ψ2間的夾角即負載角, ω1ψ2m/l2與ψ2之間相互成直角, σω1l1i1與i1之間相互成直角。

圖1 矢量圖

2.2 負載角正切值tgδ的觀測式


為了書寫簡化，現(xiàn)使用一個中間符號z


式中，下標x及y分別表示電壓或電流矢量在二相座標系中(在靜座標系中，x=α，y=β;在同步座標系中，x=d，y=q)直軸和橫軸上的分量[1][6]。


2.3 定子磁鏈ψ1的觀測式
進一步參見文獻2并結(jié)合常用式ω2t2=tgδ的關(guān)系(以下同)，得


大量的動態(tài)仿真表明, 式(6)還能成功地用于動態(tài)工況[7]。

2.4 轉(zhuǎn)子磁鏈ψ2的觀測式


2.5 電機轉(zhuǎn)矩me的觀測式


3 結(jié)束語
上面所述各觀測式自身均不含電機電阻這個因子，這對構(gòu)成各種異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)控制策略十分有利;例如將式(6)用在文獻[3]中以構(gòu)成定子磁鏈的校正系統(tǒng)，以使電機定子磁鏈實際值等于其給定值，這樣一來使變頻器電流得到了有效利用，從而收到變頻器電流容量減少亦即產(chǎn)品成本降低的良好效果。工頻不過是變頻范圍內(nèi)的一個特指頻率，故上面所述各觀測式同樣適用于工頻下運行的電機[5]。

中間符號z是一個變化的參數(shù)或變量，采用中間符號z是為了書寫簡化，又為了中文引稱方便，現(xiàn)取名為“基變量”;無論符號z也好，基變量也好，其含義都由式(4)唯一明確界定，不存在其他解釋;而且都具有可觀、可測及可控的現(xiàn)實存在?；兞窟€可獨立使用，例如:為了使異步電機在空輕載下節(jié)能，國外nola方法采用了功率因數(shù)閉環(huán)控制，但一個功率因數(shù)值同時與電機的兩個轉(zhuǎn)差值相對應(yīng)，這就要求控制系統(tǒng)須具有自動正確選擇調(diào)節(jié)取向的功能，從而使結(jié)構(gòu)復雜且可靠性差?，F(xiàn)按文獻[4]所述，獨立采用基變量閉環(huán)控制以取代功率因數(shù)閉環(huán)控制后，能收到同樣節(jié)能之效，而其突出優(yōu)點是調(diào)節(jié)取向始終單一，結(jié)構(gòu)簡單且可靠性高。既可用于軟起動器，又可用于變頻調(diào)速器。

圖1所示為使用得最多的電動工況，在個別情況下若需要延伸到發(fā)電工況，則由電機學知識可知，此時δ角變?yōu)樨撝?，相?yīng)的負載角正切值及電機轉(zhuǎn)矩的觀測值也均應(yīng)取負值。

參考文獻
[1] 盧 驥. 異步電機變頻調(diào)速中含有基變量的參數(shù)的觀測方法[p]. 專利申請?zhí)?01106851.5,公開日:2002年9月4日.
[2] 盧 驥. 感應(yīng)電機變頻調(diào)速中的轉(zhuǎn)子差頻控制[j]. 電工技術(shù)雜志,1984(2).
[3] 盧 驥.高性能變頻調(diào)速器[p].專利號:02223487.x,授權(quán)日:2003年5月7日.
[4] 盧 驥.由含有基變量的參數(shù)進行控制的異步電機節(jié)能裝置[p]. 專利號:02277161.1,授權(quán)日:2003年10月29日.
[5] 盧 驥. 工頻下異步電機觀測含有基變量參數(shù)所用的座標變換單元[p]. 專利號:02277645.1,授權(quán)日:2003年12月24日.
[6] 盧 驥. 異步電機中用于基變量觀測的無功功率的運算方法[p]. 專利號:02139708.2,公開日:2004年4月28日.
[7] 盧 驥. 高性能矢量控制異步電機變頻調(diào)速用的定子電阻在線自校正技術(shù)[j]. 變頻器世界,2004(6).

作者簡介
盧 驥 教授級高級工程師 曾擔任過機械工業(yè)部電器局專業(yè)顧問，并在瑞士bbc(現(xiàn)易名為abb)公司從事變頻調(diào)速工作一年。