蓄電池電機車(chē)調速系統分析及其改造設計

電動(dòng)機等效電路如圖2所示。

假設電機所帶負載的機械能基本上被電機內部所消耗，于是有

當電機負轉差率位于范圍時(shí)，系統的機械能經(jīng)電機轉化為電能向蓄電池回饋。同時(shí)電機不出現過(guò)流，也就是反饋的電能不能被電池吸收的部分，可以由電機本身承受消耗而不出現過(guò)流當轉差率變化超過(guò)該范圍時(shí)，機械能經(jīng)電機轉化的電能無(wú)法有效回饋給電池，而剩余部分的能量在電機的線(xiàn)圈內阻中又無(wú)法完全消耗，因此容易出現過(guò)流。所以，從簡(jiǎn)化控制的角度出發(fā)，當控制轉差率在s1≥s≥s2范圍內變化時(shí)，再生制動(dòng)過(guò)程就可以避免出現過(guò)流。

本文提出的再生制動(dòng)方法在直接轉矩控制（dtc）中。首先觀(guān)測定子磁鏈，控制定子磁鏈的幅值為恒定然后選擇零矢量、非零矢量來(lái)調節瞬時(shí)轉差，控制輸出轉矩恒定，所以，由磁鏈環(huán)節觀(guān)測定子磁鏈的幅值及相位，并且選擇矢量控制磁鏈幅值大??；轉矩控制環(huán)節（與磁鏈控制環(huán)節相結合）選擇矢量控制磁鏈的旋轉速度。系統采用了直接轉矩控制方式，其磁鏈控制環(huán)節可以有效的控制磁鏈的偏差，在這種情況下可以保證輸出的電流諧波少，運行平穩。而在直接轉矩控制的基礎上實(shí)現的再生制動(dòng)控制，就是使定子頻率跟蹤轉子速度變化，只要能保證轉差率的變化范圍，就可以實(shí)現系統在制動(dòng)過(guò)程中不出現過(guò)流。而且制動(dòng)效果的強弱可以通過(guò)調節轉差率和定子磁鏈負值來(lái)實(shí)現。

4 仿真結果

對以上建立的新型直接轉矩控制異步電動(dòng)機變頻調速系統進(jìn)行仿真實(shí)驗。三相逆變器開(kāi)關(guān)器件采用igbt，反并聯(lián)反饋二極管，igbt的緩沖電阻rs＝10kω，緩沖電容cs＝10－3μf。仿真實(shí)驗所采用的異步電動(dòng)機參數為：額定功率pn＝12kw，額定頻率fn＝50hz，ψn＝0.95wb，rs＝0.16891ω，rr＝0.13973ω，ls＝0.02877h，lm＝0.02777h，lr＝0.0289h，np＝2，j＝0.1349kg.m2?？刂葡到y參數：ψ*s=0.95wb，速度給定為150rad/s，負載轉矩給定tm＝15n.m，轉矩限幅值為80n.m，pi調節器的比例系數kp＝50，積分系數ki＝130，直流側電壓udc＝600v。

首先速度給定設為150rad/s，等到系統穩定以后，再將速度給定設為－150rad/s，觀(guān)察其磁鏈，速度，轉矩，線(xiàn)電流，直流側電流波形。

從圖3波形可以看出，異步電動(dòng)機處于加速減速反轉等運行狀態(tài)，從正向加速到回饋制動(dòng)，最后到反向加速至穩定狀態(tài)，實(shí)現異步電動(dòng)機的四象限特性。

5 結束語(yǔ)

我國礦用蓄電池電機車(chē)多數采用的是直流電動(dòng)機串電阻調速，若是課題的成功得以順利的應用于煤礦實(shí)際中，無(wú)論是電機車(chē)的調速性能，牽引能力，承載量和維修量等方面都有全面的提升，另外，從經(jīng)濟效益出發(fā)，蓄電池電機車(chē)利用制動(dòng)對蓄電池進(jìn)行充電，節約了大量的電能，延長(cháng)蓄電池電機車(chē)的工作時(shí)間，減少了蓄電池年平均充電數，延長(cháng)了蓄電池的使用壽命，大大提高了經(jīng)濟效益。