电机控制
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杨秀英

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传动控制系统工程设计常用的三要素

用西家传动进行工程设计常用三要素之一,一个控制系统的结构框图
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这个系统结构简图,是以G120的SLVC为例的。为什么是它,而不是V/F控制的结构呢?因为SLVC现在基本是西家传动的标配功能了。不论是简单地V系列,还是通用的G系列,乃至高性能的S系列。SLVC已经是都具备的功能了。
我们知道,电机的闭环控制起源于直流电机。有结构图可以看出,它实际与直流的控制结构如出一辙。都是典型的转速外环,电流内环的双闭环控制结构。交流电机能够在今天也能以直流电机的控制那样,这是历史的进步。因为典型的双闭环系统,可以使电机的调速特性变成直线那种硬特性。不论是启动过程,加速过程,稳态过程,都能获得电机100%的转矩特性。克服了交流异步电机因为滑差而产生的特性软化问题。同时交流异步电机又因为它的机械结构简单,免维护等优点,所以现在的交流传动控制代替了许多的直流传动应用场合。
传动工程设计三要素之二,一个常用的公式:
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这个公式是传动系统运行,电机输出轴功率和转速,扭矩的平衡方程式。它是我们计算旋转轴机械各个转速下,转矩或功率参数的必备工具。
传动工程设计三要素之三,两条控制特性曲线:
第一条曲线,转速-功率曲线:
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第二条曲线,转速-扭矩曲线:
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曲线是做什么的?它描述的是系统控制电机的输出特性曲线。请注意,这两条曲线横轴代表电机电机的运行转速范围,纵轴代表电机输出的机械特性转矩和功率的范围。红线和绿线所包罗的面积,就是电机输出轴的机械特性控制能力。在这里,转速的控制特性是一族垂直竖线特性,不是电机的自然特性。因为SLVC的控制特性,已经把交流异步电机的滑差补偿了。而它的恒转矩控制特性是一族水平的直线。
当一个控制系统的西家传动变频器和电机确定以后,我们就可以利用公式计算和描绘两条曲线的特殊点。并确定它输出机械特性范围。确立了两条曲线以后,我们再把曲线的点代入系统结构图中的参数设置。由此完成工程设计任务。一个完整的控制特性建立完成。
想起来发这个帖子,主要是感觉,搞工程设计,也要有一个自己的套路。这样做起来很符合平台技术理念。不是吗?
另外,发现有些网友对电机的等效模型和系统的控制特性有混淆。特别是针对异步电机的额定转速。为什么建模时,必须输入带滑差的额定转速,而控制器的给定转速是同步的额定转速,没有滑差。这里,电机模型里带滑差的额定转速,表示的是异步电机的自然特性;而控制就是控制。矢量控制SLVC他能够把异步电机的转速控制的很硬,没有滑差。只要在电机的能力范围以内。没问题。用V/F控制的异步电机转速,即使有滑差补偿,设定值与实际值之间也未必能完全消除滑差。
所以,本楼的内容推荐那个SLVC的控制结构。典型的双闭环控制系统,可以使传动控制特性实现最佳的电机输出机械性能。实现加速和减速动态过渡过程最快。

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