双异步电机的同步控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双异步电机的同步控制方法，从两台被控异步电机技术资料中获取励磁电阻、定子电阻以及定子功率因数等参数。使异步电机堵转，给定直流电压和励磁电阻两侧电压，根据堵转时等效电路模型计算两台异步电机的转子电阻折合值。使两台异步电机正常同步运行，获取定子相电压、定子相电流、励磁电流等参数，计算两台异步电机的实时转差率。确定一台异步电机为跟踪电机，另一台异步电机为被跟踪电机，根据两台异步电机的实时转差率，利用PI运算调节所述转速跟踪电机的输出频率，实现转速同步。这种方法减少了硬件成本，控制方法简单，提高了测量数据的稳定性和精确度。

Synchronous control method and system of double asynchronous motor

【技术实现步骤摘要】
双异步电机的同步控制方法及系统
本专利技术属于异步电机
，具体涉及一种转差率存在差异的双异步电机的同步控制方法及系统。
技术介绍
异步电机结构简单、制造容易、成本和价格低、坚固耐用、运行可靠并有适用于多种机械负载的工作特性。因此，异步电机在各行各业和人们的日常生活中应用最为广泛，为多种机械设备和家用电器提供动力。工业的发展使得双异步电机同步系统的应用越来越广泛。双异步电机同步系统中，两台电机的额定转差率相同而实时转差率不同，变频控制时会导致两台电机出现速度差，影响系统正常工作。例如卷纸机的两台电机因为转差率不同，两台电机产生速度差，经常出现纸张断裂的情况。为了解决这一个问题，通常的做法是增加测速元件，准确识别转速，再调节频率实现转速同步。这种方法增加了硬件成本，转速的获得也需要对测速元件的信号进行处理间接得到。本专利技术通过等效电路模型，计算不同负载、给定频率情况下的实时转差率，通过实时转差率计算两台异步电机的实时转速，再调节频率实现转速同步。
技术实现思路
本专利技术提供了一种双异步电机的同步控制方法及系统，以解决现有技术中变频控制时因为实时转差率不同导致转速不同步的问题。本专利技术提供了一种双异步电机的同步控制方法，具体方法包括如下步骤：步骤1：分别获取两台异步电机的励磁电阻、定子电阻以及定子功率因数；使两台异步电机堵转，分别给定两台异步电机以直流电压，根据所述定子电阻的阻值、励磁电阻的阻值、直流电压的电压值和励磁电阻两侧的电压值分别计算两台异步电机的转子电阻折合值；步骤2：分别获取两台异步电机在同步运行时的定子相电压、定子相电流、励磁电流；步骤3：根据步骤1和2中获取的每台异步电机的定子相电压、定子相电流、定子电阻、定子功率因数、转子电阻折合值、励磁电流、励磁电阻计算相应异步电机的实时转差率；步骤4：将一台异步电机设置为跟踪电机，另一台异步电机设置为被跟踪电机，将所述跟踪电机的实时转差率以被跟踪电机的实时转速率为参照，利用PI运算调节所述跟踪电机的输出频率。可选地，所述步骤1中异步电机的转子电阻折合值的具体计算步骤如下：步骤11：给定异步电机以第一次直流电压，计算异步电机第一次转子电阻折合值；步骤12：给定异步电机以第二次直流电压，计算异步电机第二次转子电阻折合值；步骤13：计算第一次转子电阻折合值与第二次转子电阻折合值的平均值，所述平均值作为最终的转子电阻折合值。可选地，计算所述步骤1异步电机的转子电阻折合值的具体公式如下：其中，“R2′”是转子电阻折合值；是给定直流电压标幺值；是励磁电阻两侧电压标幺值；“R1”是定子电阻；“Rm”是励磁电阻。可选地，计算所述步骤3异步电机的实时转差率的具体公式如下：其中，“s”是异步电机的实时转差率；“U1”是定子相电压；“I1”是定子相电流；是定子相电压标幺值；“R1”是定子电阻；定子功率因数；“R2′”是转子电阻折合值；“I0”是励磁电流；是励磁电流标幺值；“Rm”是励磁电阻。可选地，所述步骤4将所述跟踪电机的实时转差率以被跟踪电机的实时转速率为参照，利用PI运算调节所述跟踪电机的输出频率的具体计算公式为：其中，“f(t)”为跟踪电机的输出频率；“f0”为所述跟踪电机调节前的输出频率；“sz”为所述跟踪电机的实时转差率；“sb”为所述被跟踪电机的实时转差率；“kp”为PI运算的比例常数，取值0.3～0.5；“ki”为PI运算的积分常数，取值0.02～0.05。本专利技术提供了一种双异步电机的同步控制系统，包括：转子电阻折合值单元、实时数据采集单元、实时转差率计算单元、频率调节单元，其中：所述实时数据采集单元分别与第一异步电机、第二异步电机连接，用于获取两台异步电机同步运行时的定子相电压、定子相电流、励磁电流；所述实时转差率计算单元分别与所述转子电阻折合单元、实时数据采集单元、频率调节单元连接，用于计算两台异步电机的实时转差率，并将计算的结果输入到所述频率调节单元；所述频率调节单元与作为转速跟踪异步电机的第二异步电机连接，根据两台异步电机的实时转差率，利用PI运算调节所述转速跟踪异步电机的频率。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术通过异步电机等效电路模型，计算不同负载、给定频率情况下的实时转差率，通过实时转差率计算两台异步电机的实时转速，再调节频率实现转速同步，这种方法减少了硬件成本，控制方法简单。2、通过本专利技术提供的双异步电机的同步控制方法，异步电机的转速是可以直接获得，减少了对测速元件的信号进行处理，提高了测量数据的稳定性和精确度。3、本专利技术通过异步电机堵转时的等效电路模型，计算转子电阻折合值的，用于异步电机正常运行时转差率的计算。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1为本专利技术具体实施的一种双异步电机的同步控制方法的流程图；图2为异步电机堵转时的等效电路图；图3为异步电机正常运行时的等效电路及功率流程图；图4为本专利技术具体实施的一种双异步电机的同步控制系统的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本专利技术提供了一种双异步电机的同步控制方法，具体方法包括如下步骤：步骤A1：分别获取两台异步电机的励磁电阻、定子电阻以及定子功率因数；使两台异步电机堵转，分别给定两台异步电机以直流电压，根据所述定子电阻的阻值、励磁电阻的阻值、直流电压的电压值和励磁电阻两侧的电压值分别计算两台异步电机的转子电阻折合值；步骤A2：分别获取两台异步电机在同步运行时的定子相电压、定子相电流、励磁电流；步骤A3：根据步骤A1和A2中获取的每台异步电机的定子相电压、定子相电流、定子电阻、定子功率因数、转子电阻折合值、励磁电流、励磁电阻计算相应异步电机的实时转差率；步骤A4：将一台异步电机设置为跟踪电机，另一台异步电机设置为被跟踪电机，将跟踪电机的实时转差率以被跟踪电机的实时转速率为参照，利用PI运算调节所述跟踪电机的输出频率。根据如图2所示的异步电机堵转时的等效电路图，步骤A1中异步电机的转子电阻折合值的具体公式如下：其中，是给定直流电压标幺值，单位：V；是励磁电阻两侧电压标幺值，单位：V；“R1”是定子电阻，单位：Ω；“Rm”是励磁电阻，单位：Ω。给定直流电压的情况下，认定定子漏电抗“Xσ1”、励磁电抗“Xm”、转子漏电抗的折合值“X′σ2”为0。例如，获取定子电阻R1＝2.08Ω、励磁电阻Rm＝4.12Ω，当异步电机堵转时，第一次给定直流电压标幺值第一次给定励磁电阻两侧电压标幺值计算第一次测量时，R′2(1)具体计算公式为：第二次给定直流电压标幺值第二次给定励磁电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双异步电机的同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：分别获取两台异步电机的励磁电阻、定子电阻以及定子功率因数；/n使两台异步电机堵转，分别给定两台异步电机以直流电压，根据所述定子电阻的阻值、励磁电阻的阻值、直流电压的电压值和励磁电阻两侧的电压值分别计算两台异步电机的转子电阻折合值；/n步骤2：分别获取两台异步电机在同步运行时的定子相电压、定子相电流、励磁电流；/n步骤3：根据步骤1和2中获取的每台异步电机的定子相电压、定子相电流、定子电阻、定子功率因数、转子电阻折合值、励磁电流、励磁电阻计算相应异步电机的实时转差率；/n步骤4：将一台异步电机设置为跟踪电机，另一台异步电机设置为被跟踪电机，将所述跟踪电机的实时转差率以被跟踪电机的实时转速率为参照，利用PI运算调节所述跟踪电机的输出频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种双异步电机的同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：分别获取两台异步电机的励磁电阻、定子电阻以及定子功率因数；
使两台异步电机堵转，分别给定两台异步电机以直流电压，根据所述定子电阻的阻值、励磁电阻的阻值、直流电压的电压值和励磁电阻两侧的电压值分别计算两台异步电机的转子电阻折合值；
步骤2：分别获取两台异步电机在同步运行时的定子相电压、定子相电流、励磁电流；
步骤3：根据步骤1和2中获取的每台异步电机的定子相电压、定子相电流、定子电阻、定子功率因数、转子电阻折合值、励磁电流、励磁电阻计算相应异步电机的实时转差率；
步骤4：将一台异步电机设置为跟踪电机，另一台异步电机设置为被跟踪电机，将所述跟踪电机的实时转差率以被跟踪电机的实时转速率为参照，利用PI运算调节所述跟踪电机的输出频率。


2.如权利要求1所述的双异步电机的同步控制方法，其特征在于，所述步骤1中异步电机的转子电阻折合值的具体计算步骤如下：
步骤11：给定异步电机以第一次直流电压，计算异步电机第一次转子电阻折合值；
步骤12：给定异步电机以第二次直流电压，计算异步电机第二次转子电阻折合值；
步骤13：计算第一次转子电阻折合值与第二次转子电阻折合值的平均值，所述平均值作为最终的转子电阻折合值。


3.如权利要求1所述的双异步电机的同步控制方法，其特征在于，计算所述步骤1中异步电机的转子电阻折合值的具体公式如下：



其中，“R2′”是转子电阻折合值；是给定直流电压标幺值；是励磁电阻两侧电压标幺值；“R1”是定子电阻；“Rm”是励磁电阻。

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【专利技术属性】
技术研发人员：卜云，王浩陈，魏海峰，张懿，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32