升降车电机拖动系统负载跟踪控制    白云升降车出租, 白云升降车, 白云升降车出租公司   升降车电机拖动系统由三相异步电动机(以下简称为电机)和传动机构构成，对升降车工作节能控制的关键是对电机的调速控制H剖，使电机对突变的负载转矩具有良好的跟踪性能.    1．改变电机定子电压调速、转子电路串电阻调速等传统方法都属于功率消耗型调速方法，大量的转差功率被消耗在转子回路．功率回馈型调速方法需要额外的功率吸收装置，并且结构复杂．矢量变频控制调速范围大，属于转差功率不变型无级调速方法，结合反演控制逆系统及变结构控制¨纠等控制理论和方法，可应用于对调速性能要求较高的场合．实验证明，采用矢量变频调速运行的系统的平均节电率一般在30％〜40％，尤其应用于大容量的风机、水泵等恒功率负载，节能效果更加明显．但对于具有恒转矩负载特性的升降车电机拖动系统，要求电机调速的同时必须实时跟踪负载的突变，才能实现在升降车电机拖动系统调速的同时达到电机节能控制的目的．采用调速方法并不能达到上述目的．为此，本文针对升降车电机拖动系统设计了基于转差角频率控制的负载转矩跟踪系统，通过负载转矩跟踪控制系统控制电机定子电源角频率，实现电机在升降车工作时以给定的转速稳定运行，并且电机电磁转矩能在负载突变的瞬时跟踪突变的负载转矩．

       升降车电机拖动系统动力学方程升降车的起升机构，。分别为中间轴1、卷筒和滑轮的传动效率。为吊重起升速度。为吊重的质量。为吊具质量；L为电机转子转动惯量；为制动轮和联轴器的转动惯量。分别为中间轴1和卷筒的转动惯量； 分别为中间轴和卷筒的减速比。分别为电机、中间轴1和卷筒的转速，为钢丝绳张力，其中，g为重力加速度．本文仅考虑吊重上升时电机消耗电网电能的电动状态．升降车等效单轴电机拖动系统，为电机输出电磁转矩．根据折算前后传动系统动能不变的原则，得到电机转子轴上的等效转动惯量，(1)式中：m为负载的等效质量；耽为等效损耗，其中，由于摩擦等因素引起的损耗．根据折算前后传动系统功率平衡原则得到电机转子上的等效负载转矩(简称为负载转矩)。为滑轮的减速比．负载跟踪控制系统设计,  为电机静止正交坐标系与旋转坐标系．电机静止正交坐标系a和以定子同步角速度，旋转得到两相旋转正交坐标系MOT，其中M轴与a轴夹角，且∞，=∞1．在坐标轴M和上，定转子绕组中定子的电流为。坐标系的M轴与电机转子磁链矢量，同步旋转，即MT坐标系按转子磁链定向同步旋转．由于M轴与转子磁链矢量始终保持重合，则转子磁链值．及电机定、转子电压、电流与磁链之间的关系，得到基于MT旋转坐标系各变量的一阶微分方程为。分别为电机定子自感、转子自感和定子与转子之间的互感；正为转子电磁时间常数；电机漏磁系数．(5)由于转子磁链定向旋转．MT坐标系同步角速度．与转子电角速度∞之差定义为转差角频率。 

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      基于转差角频率矢量变频控制的转速闭环控制系统(简称为闭环系统)．通过实时测量电机转速，计算转速差，经过转速调节器计算定子电流转矩分量，计算转差频率。加上实际转子电角速度，即得到MT坐标系的同步旋转角速度∞。，经积分器得到矢量变换角B由矢量变换角0将电压励磁分量u洲和转矩分量M扪经过二相旋转坐标系Mr到三相静止坐标系ABC变换，得到电压型逆变器的控制电压，控制整流器和VSI的输出电压．计算转速差，其中：为实际转子电角速度；为给定的电机同步转速，为给定的电机同步转速．经计算得到分别。时间代表电机的重载、中载、轻载3种负载转矩瓦分别为60、40和10N·m，闭环和开环系统的起动时间约为t。b=0．17S和t。k=0．51S，其差值为0．34s；起动阶段电磁转矩峰，并且开环系统的电磁转矩有较大的波动．这一结果表明：负载跟踪控制系统能控制电机平稳起动，电磁转矩对电机拖动系统具有较小的冲击作用；在负载转矩发生突变时，闭环系统能够控制电机快速跟踪负载转矩的突变，但转速始终为600r／min，保证了电机转速的恒定和电磁转矩对负载的快速跟踪． 电机瞬时功率消耗，电机定子侧输入的瞬时功率消耗曲线．开环系统中电机定子电压有效值恒为380V，转子电角速度变化引起转差角频率变化，控制定子电压的有效值随电机转速上升逐．渐增大，所以开环系统电机消耗的电功率大于闭环系统电机消耗的电功率，尤其是在空载起动阶段，前者峰值功率约为后者的2．5倍．经计算，在空载起动阶段电机节能约50％，平稳运行阶段电机节能约30％，采用负载跟踪控制系统的电机节能效果明显．

       基于转差角频率矢量变频控制的电机能按照给定的转速稳定运行，并实现电机电磁转矩对突变负载转矩的快速跟踪．计算实例验证了负载转矩跟踪闭环控制系统设计的有效性．闭环系统的空载起动时间比无控制的开环系统快0．34S，并且电机平稳起动，电磁转矩对电机拖动系统具有较小的冲击作用，起动阶段两者的峰值电磁转矩差值达148N·In．闭环系统电机消耗的电功率小于开环系统电机消耗的电功率，尤其是在起动阶段的峰值功率，后者是前者的2．5倍．电机在空载起动阶段约节能50％，平稳运行阶段约节能30％，电机具有明显的节能效果.  

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