摘要：本文針對(duì)感應(yīng)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的調(diào)速特性展開研究，介紹一種由單變頻器驅(qū)動(dòng)多電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，提出了新型的電機(jī)轉(zhuǎn)速、磁等電機(jī)參數(shù)的觀測(cè)器，仿真結(jié)果表明，兩臺(tái)感應(yīng)電機(jī)可以在不平衡負(fù)載下并聯(lián)運(yùn)行，驗(yàn)證了觀測(cè)器的正確性和可靠性。

　　1.介紹

　　一般而言單一異步電機(jī)是由單個(gè)逆變器進(jìn)行矢量控制。然而，像電氣化鐵路和鋼材加工等工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合，由于需要成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、重量輕盈，一個(gè)逆變器可能驅(qū)動(dòng)多個(gè)并行連接的感性電機(jī)。鐵路牽引是一個(gè)重要的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，它需要兩個(gè)到四個(gè)感性電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，而且電機(jī)各自負(fù)載的不同導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

　　許多電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)被提出去解決這個(gè)問題，本文采用電機(jī)參數(shù)的平均值和差異來更加準(zhǔn)確的表述系統(tǒng)情況，并且為了實(shí)現(xiàn)無傳感器控制，用磁通和速度觀測(cè)器估計(jì)感性電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁通與速度。文中正是研究采用此方法由單臺(tái)逆變器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)的準(zhǔn)確性和有效性。

　　2.雙感性電機(jī)的矢量控制

　　A.電流模型

　　圖1表明了兩感性電機(jī)并聯(lián)的電流流向情況如下：

　　來自逆變器的電流源被分成兩部分：

　　流向電機(jī)1及流向電機(jī)2.是和的平均值，是與的差值，電流和被表達(dá)如下：

　　在本文“-”表示均值，“△”表示差值。當(dāng)電機(jī)負(fù)載不平衡時(shí)，與不等；當(dāng)電機(jī)1與電機(jī)2參數(shù)不同時(shí)，與也不等。

　　因此我們選擇逆變器的電流進(jìn)行控制。

　　B.轉(zhuǎn)子磁通模型

　　圖2表明雙感性電機(jī)并聯(lián)時(shí)的矢量模式，和是電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁通，是和的平均值，是和的差值。為了執(zhí)行矢量控制，與轉(zhuǎn)子的d軸以同步角速度相聯(lián)系。

　　C.轉(zhuǎn)子磁通的參考電流

　　在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，感性電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁通方程表達(dá)如下：

　　式（3）是綜合了電機(jī)1與電機(jī)2,它可表達(dá)如下：

　　式（4）與雙感性電機(jī)的平均轉(zhuǎn)子磁通方程相結(jié)合可表達(dá)如下：

　　如果電機(jī)的參數(shù)及兩電機(jī)的速度完全相同時(shí)，式（5）與式（3）是等價(jià)的。在式（5）中，和被分成d軸和q軸兩部分，因此在式（5）中，和表示如下：

　　由于轉(zhuǎn)子的平均磁通是常量即為零且與d軸相聯(lián)系，=,=0.

　　從式（7），我們可以獲得平均轉(zhuǎn)子磁通的參考電流：

　　D.轉(zhuǎn)矩的參考電流

　　在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)矩e T 的方程為：

　　其中“P”為極對(duì)數(shù)，如同求轉(zhuǎn)子磁通的方式，我們把式（9）應(yīng)用于電機(jī)1和電機(jī)2得出兩方程，可求得平均轉(zhuǎn)矩。

　　式（11）中，如果每個(gè)電機(jī)的參數(shù)是相等的（ΔM′=0），T′相等于e T ,式（10）中，和es i 被分成d軸和q軸兩部分，所以式（10）可表示為：

　　從式（13），我們可以得到控制平均轉(zhuǎn)矩的參考電流：

　　3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　通過轉(zhuǎn)子磁通觀測(cè)器得到的相應(yīng)電機(jī)的定子電流及電壓來計(jì)算當(dāng)前每個(gè)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)子磁通。平均參考轉(zhuǎn)矩見式（11）。用于決定平均轉(zhuǎn)子參考磁通的參考電流依據(jù)式（14）由平均參考轉(zhuǎn)矩計(jì)算得到。平均轉(zhuǎn)子磁通的參考電流依據(jù)式（8）由平均參考磁通計(jì)算得到。感性電機(jī)依據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行控制，整個(gè)矢量控制系統(tǒng)通過反饋相應(yīng)電機(jī)定子電流實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁鏈和速度的觀測(cè)，并以此為反饋，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)。

　　4.實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)

　　圖3為每個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)帶相同負(fù)載時(shí)，電機(jī)1和電機(jī)2的轉(zhuǎn)速都與參考轉(zhuǎn)速相等；當(dāng)電機(jī)1在4s時(shí)刻帶1.3NM負(fù)載時(shí)，電機(jī)1和電機(jī)2的轉(zhuǎn)速發(fā)生了改變；圖4為2s到10s時(shí)刻，d軸的定子電流；圖5為2.5s到10s時(shí)刻，q軸定子電流。在這些圖中，波形的變化發(fā)生在不同的負(fù)載時(shí)刻。

　　電機(jī)2的q軸電流相應(yīng)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

　　圖6和圖7為每個(gè)電機(jī)的定子電流，它們驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　5.結(jié)論

　　本文討論了不平衡負(fù)載下，異步電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的調(diào)速特性。提出了新型的電機(jī)轉(zhuǎn)速、磁等電機(jī)參數(shù)的觀測(cè)器，仿真結(jié)果表明，兩臺(tái)感應(yīng)電機(jī)可以在不平衡負(fù)載下并聯(lián)運(yùn)行，驗(yàn)證了觀測(cè)器的正確性和可靠性。（作者：嚴(yán)樹勛）