回复:异步电机在矢量控制中如何通过电机铭牌计算出其额定励磁电流

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发布于 2023-07-23 18:58:07

31楼

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以下是引用yming在2023-07-23 15:33:59的发言 >26楼

其实在工程应用上,并不复杂。没有矢量控制理论上说的那样学术。

定性的说吧:

首先,我们在变频器的三相输出均配置电流检测传感器,矢量模式下,采样周期250微秒

如何分辨转矩电流和励磁电流?

我们知道:转矩电流(有功)是与电压同相位的电流;而励磁电流(无功)是与电压滞后90度正交的。

输出电压,是由变频器决定的脉宽调制(PWM)的等效正弦波电压。在电压正弦波峰值处采样获得的电流,就是转矩电流(有功)的峰值;而在电压正弦波换向零点处采样的电流,就是励磁电流(无功)峰值。同时,我们还能获得电流采样的最大值(正弦波的峰值)。

这样,就简单地获得了矢量解析。为下一周期的控制提供了数据基础。


我们知道,电机是有损耗的(有功),即便无负载,它也存在。这些,可以在电机静态辨识时获得。这样,变频器就知道了是空载状态,还是有负载状态。

电机启动,是可能出现堵转状态的。它也能够导致转矩电流(有功部分)电流增大。若没有测速传感器,那我们如何能知道呢?

这里的差别就是:没转起来,反电势不存在,转的太慢,反电势太小(失速)。随着输出电压提高,(与正常转起来的)电流增加率是不同的。当超过5Hz(最大滑差极限)就可以断定失速了。(实际还有其他的判定方法。)

除了上述状态外,在正常运转下,是可以随时知道负载状态的。为什么不能以最小能耗满足应用要求呢?难道250微秒采样做出的响应还低么?IRT等时同步才1毫秒。

因此,西门子淘汰了MM4系列,推出G系列,真正做到动态实时调节的则是G-2系列。

而进一步的节能功能的启用,并不是指这些。指的是不使用“彻底”关闭。


以下是引用芝士就是力量在2023-07-23 05:46:33的发言 >10楼:VF模式↓如果没有...

引用10楼详细内容:

VF模式↓如果没有电压提升零速励磁电流为0这个是没什么悬念的 这个我觉得没啥讨论的意义

但是要说矢量模式下零速的励磁电流是控制器优化后的励磁电流我不太认同  因为类似这种“节能”模式 应该是默认被关闭的  否则在提升类负载下零速如何快速响应负载变化输出满转矩 显然只有使能后直接快速给出额定励磁才能做到 只有在长期轻载 注重节能 降低电机噪音的场合才通过参数开启降低励磁电流的功能

所以 那么变频器究竟是如何计算出电机矢量模式下额定励磁电流又是如何计算出在“节能”模式下当前需要多少励磁电流呢

以下是引用yming在2023-07-22 19:47:07的发言 >7楼:计算出来的励磁电流...

引用7楼详细内容:

计算出来的励磁电流指的是电机的标称额定励磁电流。

而实际的励磁电流是由变频器控制的。

若电机轴空载(转矩电流等于零)时,仅有很少的电机损耗(有功转矩);此时的视在电流可以约等于励磁电流。

你可以据此观察变频器输出电压和频率点的励磁电流。

当使用V/f模式,1310、1311、1312均为零时,变频器的输出是线性的V/f。此时零频率的输出电压=0,励磁电流=0;电机是无任何转矩可用的。(无法启动)

因此,需要一定的电压输出给出励磁电流。这就是P1310连续电压提升(默认50%额定电流)。

这个电压是多少呢?就是根据之前的静态电压辨识,(变频器输出较低电压,测量输出电流,根据欧姆定律算出定子绕组的电阻。继而根据你输入的额定电流的50%;算出电压。大约几十伏。)此数值加在V/f线性公式上即可。

以此达成,零速时有50%额定电流,随着输出频率、电压线性提高,这几十伏电压相对占比即越来越小。(可见,不同的输出频率是相对变化的。)

即便这样,加速时,一成不变的励磁电流,对于急加速是不够的(表现为加速没劲,太慢。)因此,可以提高1311加速电压提升。当你每次给定变化(包括启动)时,这一项将加入到电压输出中,可以使直到实际给定斜坡结束的过程中,电机转矩输出比较有力。

最后,即便如此,启动过程的初始,仍要克服静摩擦转矩(尤其是新设备,磨合期润滑,往往静摩擦力是很大的;如同列车起步。)又设置了参数1312启动电压提升。它会在首次启动时,加载到输出电压,获得强力启动转矩。

由上可知,整个实际控制励磁电流考虑的是多方面的。不像直流电机那么简单的它励。

这些就是西门子的V/f 标准驱动(P0096=1)

在矢量控制(动态控制模式 P0096=2)中,它是根据实际转矩(负载状态)给出励磁,以满足实际应用的需要。从前主要的控制针对的是应用、响应等等;使用者特别明显能感受到:电机电流减小了许多,也不热了。当今在“碳中和”概念下,又加入了“节能”的功能,更进一步降低了励磁电流存在时间。

可以看出:对于当代的驱动工程师要求还是挺高的。



以下是引用芝士就是力量在2023-07-22 17:43:20的发言 >5楼:我发现按照公式算...

引用5楼详细内容:

我发现按照公式算出来的励磁电流与变频器实际输出的相差很大  这是为什么

以下是引用yming在2023-07-22 17:19:51的发言 >2楼:第一个额定励磁电...

引用2楼详细内容:

第一个额定励磁电流:不需要你去算。当输入了额定电流和功率因数Cos(Fi)后,变频器自己就会计算的。

额定转矩电流是:额定电流 x Cos(Fi);那么,额定励磁电流=额定电流 x Sin(Fi)

不过,这个额定励磁电流并不是实际应用值,是个参考值。

当较低频率输出时,该值相对太小,电机转矩输出不足。需要提升电压,获得更大的励磁/转矩电流。

而当实际负载较小时,额定励磁电流相对过大了,完全是浪费电能。

所以,西门子当代的变频器是根据实际情况提供励磁电压/电流。


第二个电机铭牌标注不正规。恐怕是属于定制生产的。

但是,通常国内这种电机,随电机有一份出厂检验单。每一台电机都有这台的数据

我明白你的意思 其实现在像S系列变频器的周期时间完全可以做到快速调节励磁电流。对于提升类负载,通常需要做到悬停功能,而且会在悬停状态下突然加载,按照现有的变频器计算能力,即使在负载突然变化后再调节励磁电流也来得及、但是像提升类负载 我个人还是觉得不要考虑能耗问题 直接额定励磁电流输出比较舒心一些

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