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磁場(chǎng)控制帶來更好的交流電機(jī)效率

2416100 2022-11-25 | pdf | 194.32KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

到 2035 年，世界每年將消耗超過 35 萬億千瓦時(shí)的電力，高于 2015 年的略低于 21 萬億千瓦時(shí)。今天所需電能的近三分之一用于工業(yè)生產(chǎn)中使用的電機(jī)。許多此類電機(jī)都基于簡(jiǎn)單的交流設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈兂杀鞠鄬?duì)較低且易于驅(qū)動(dòng)。它們?cè)谀茉词褂梅矫娴男室埠艿停绕涫窃诘退贂r(shí)。然而，這種交流電機(jī)本身并不浪費(fèi)。通過正確的電子控制形式，它們的效率可以顯著提高。使用當(dāng)今可用的控制技術(shù)，可以將給定工作級(jí)別的能耗降低多達(dá) 60%。到 2035 年，世界每年將消耗超過 35 萬億千瓦時(shí)的電力，高于 2015 年的略低于 21 萬億千瓦時(shí)。今天所需電能的近三分之一用于工業(yè)生產(chǎn)中使用的電機(jī)。許多此類電機(jī)都基于簡(jiǎn)單的交流設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈兂杀鞠鄬?duì)較低且易于驅(qū)動(dòng)。它們?cè)谀茉词褂梅矫娴男室埠艿停绕涫窃诘退贂r(shí)。然而，這種交流電機(jī)本身并不浪費(fèi)。通過正確的電子控制形式，它們的效率可以顯著提高。使用當(dāng)今可用的控制技術(shù)，可以將給定工作級(jí)別的能耗降低多達(dá) 60%。當(dāng)今使用的最簡(jiǎn)單的控制技術(shù)是伏特/赫茲。它在概念上既簡(jiǎn)單又易于在基本微控制器上實(shí)現(xiàn)。核心算法利用了交流電機(jī)設(shè)計(jì)的核心特性。每個(gè)電機(jī)都有一個(gè)特征磁化電流和由此產(chǎn)生的最大磁通量和轉(zhuǎn)矩。這些特性通過伏特/赫茲比相關(guān)。電機(jī)通過圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械負(fù)載的移動(dòng)轉(zhuǎn)子布置的定子線圈的切換來轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈之間的切換迫使轉(zhuǎn)子的磁化元件同步轉(zhuǎn)動(dòng)以移動(dòng)到磁場(chǎng)保持平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)今使用的最簡(jiǎn)單的控制技術(shù)是伏特/赫茲。它在概念上既簡(jiǎn)單又易于在基本微控制器上實(shí)現(xiàn)。核心算法利用了交流電機(jī)設(shè)計(jì)的核心特性。每個(gè)電機(jī)都有一個(gè)特征磁化電流和由此產(chǎn)生的最大磁通量和轉(zhuǎn)矩。這些特性通過伏特/赫茲比相關(guān)。電機(jī)通過圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械負(fù)載的移動(dòng)轉(zhuǎn)子布置的定子線圈的切換來轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈之間的切換迫使轉(zhuǎn)子的磁化元件同步轉(zhuǎn)動(dòng)以移動(dòng)到磁場(chǎng)保持平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。線圈切換頻率的增加將反過來增加速度。但如果供應(yīng)的電能沒有相應(yīng)增加，施加的扭矩就會(huì)下降。伏特/赫茲控制提供了一種解決該問題的簡(jiǎn)單方法，它通過隨著頻率的升高而增加線路電壓，從而使轉(zhuǎn)矩可以保持在恒定水平。不幸的是，這種關(guān)系在低速時(shí)并不是特別一致。需要更高的電壓才能在低速下保持高扭矩，但效率會(huì)下降并增加線圈飽和和過熱的可能性。線圈切換頻率的增加將反過來增加速度。但如果供應(yīng)的電能沒有相應(yīng)增加，施加的扭矩就會(huì)下降。伏特/赫茲控制提供了一種解決該問題的簡(jiǎn)單方法，它通過隨著頻率的升高而增加線路電壓，從而使轉(zhuǎn)矩可以保持在恒定水平。不幸的是，這種關(guān)系在低速時(shí)并不是特別一致。需要更高的電壓才能在低速下保持高扭矩，但效率會(huì)下降并增加線圈飽和和過熱的可能性。磁場(chǎng)定向控制提供了一種優(yōu)化電機(jī)控制的方法，特別是在低速時(shí)，此外還提供了使電機(jī)定位控制更加精確的能力。這增加了交流電機(jī)的整體應(yīng)用范圍，有助于降低工業(yè)機(jī)械的成本以及運(yùn)營(yíng)成本。磁場(chǎng)定向控制提供了一種優(yōu)化電機(jī)控制的方法，特別是在低速時(shí)，此外還提供了使電機(jī)定位控制更加精確的能力。這增加了交流電機(jī)的整體應(yīng)用范圍，有助于降低工業(yè)機(jī)械的成本以及運(yùn)營(yíng)成本。在磁場(chǎng)定向或磁通矢量控制中，由伏特/赫茲控制暗示的速度和扭矩之間的聯(lián)系被打破。磁場(chǎng)定向控制的想法可以使用繞線直流電機(jī)模型來表達(dá)，其中提供給定子和轉(zhuǎn)子的電流是獨(dú)立的。在這個(gè)模型中，扭矩和產(chǎn)生的磁通可以獨(dú)立控制。電流產(chǎn)生的電機(jī)組內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度決定了磁通量。提供給轉(zhuǎn)子中電磁繞組的電流控制著扭矩——因?yàn)榇艌?chǎng)試圖將自身調(diào)整到穩(wěn)定狀態(tài)。在磁場(chǎng)定向或磁通矢量控制中，由伏特/赫茲控制暗示的速度和扭矩之間的聯(lián)系被打破。磁場(chǎng)定向控制的想法可以使用繞線直流電機(jī)模型來表達(dá)，其中提供給定子和轉(zhuǎn)子的電流是獨(dú)立的。在這個(gè)模型中，扭矩和產(chǎn)生的磁通可以獨(dú)立控制。電流產(chǎn)生的電機(jī)組內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度決定了磁通量。提供給轉(zhuǎn)子中電磁繞組的電流控制著扭矩——因?yàn)榇艌?chǎng)試圖將自身調(diào)整到穩(wěn)定狀態(tài)。