【正文】 112 Ipkwm w + ?? 22222 Ipkwm w = ?? mw Ipkwm 1112 (39) 寫成： ??? ??mIkII221 (310) 式中 222111122wwkwm kwmIIk ???? 稱為電流變比。 根據(jù)式 (314)，可以畫出異步 電動機 的 T型等效電路為 (其中一相 )： 圖 31 異步電動機 T型等效電路圖 其中， 1r — 定子電阻； 39。 將圖 31 的異步 電動機 T型等效電路等效成如圖 32 的一個電路來進行分析。 電動機 在運行時參數(shù)必然會發(fā)生一些變化。轉速完全接近同步轉速 1nn? ，轉差頻率 s≈ 0，由圖 可以看出，轉子阻抗很大，相當于開路，于是可得空載時的總阻抗： 00110 )()( jXRxxjrrZ mm ?????? （ 315） 其中： 0Z 為空載時的總阻抗； 0R 為空載時的等值電阻； 0X 為空載時的等值電抗。239。 （ 3）負載試驗 在負載試驗中，給試驗電機增加適當?shù)?負載，負載的大小隨著電機運行工況的不同而改變。239。 利用萬用表來直接測量 電機電阻 r大小的方法就是直讀法。本設計的硬件原理框圖 41如下： 溫度傳感器信號處理電路單片機串口通信顯 示 電 路 圖 41 硬件原理框圖 本設計中的溫度傳感器采用的是鉑電阻，它的電阻值隨溫度的變化而變化，它串聯(lián)在電路中，測量信號以電壓的形式輸出，然后經(jīng)信號處理電路處理后送入單片機；單片機外接顯示電路，經(jīng)顯示電路把溫度顯示出來，單片機又經(jīng)通信口把計算的電機參數(shù)傳到上位機，控制電機，使電機在最佳狀態(tài)運行。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 19 頁 變壓器輸出端的 10V 電壓經(jīng)橋式整流并電容濾波，在電容 C2兩端大約會產生 11V多一點的電壓，假如從電容兩端直接接一個負載，當負載變化或交流電源有少許波動都會使 C2兩端的電壓發(fā)生較大幅度的變化，因此要得到一個比較穩(wěn)定的電壓，在這里接一個三端穩(wěn)壓器的元件。后面接電容 C3和 C4 都是起濾波的作用，最后面的發(fā)光二極管 LED0 是 5V 的電源指示燈，以檢測電源是否正常供電。它的長時間穩(wěn)定復現(xiàn)性可以達到 410? K, 是目前測溫復現(xiàn)性最好的一種溫度計。它的測量范圍一般為 200— +650℃ .這在測量電機的溫度中已經(jīng)遠遠夠用，故對其沒有影響。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 20 頁 鉑電阻分度表 41 溫度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 電阻值（Ω） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 在實際的溫度測量中，熱電阻的測量電路最常用的是電橋電路。這樣，在溫度變化時，只要它們的長中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 21 頁 度和電阻溫度系數(shù)相等，它們的電阻變化就不會影響到電橋的工作狀態(tài)。 sR 是取樣電阻，當電流 I 流過取樣電阻 sR 時，在電阻上產生的電壓降為 RsV ，公式為： RsV =I ? sR （ 43） RsV 與 I 成正比的關系。 檢測電路設計 有了上面三項的設計，就構成了這個溫度檢測電路，利用鉑電阻的特性，當溫度發(fā)生變化時，電阻也會隨著變化，電阻變化，它的電壓降也會變化，本設計就是獲取的這個電壓的變化量，以此來反推導出電機定子側的溫度，在本設計里讓電流恒定不變，這樣電阻的變化和電壓的變化就是線性的，這樣以來，有利于我們的分析和計算。有： REFP VV ? （ 44） RsN VV ? (45) 其中， PV 是比較放大器的同相輸入端電壓， NV 是反相輸入端電壓。恒流源由基準電壓、比較放大、 調整部分和取樣部分組成。比如， 50Ω 的鉑電阻，若導線電阻為 1Ω，將會產生 5℃的測量誤差，為了解決這一個問題，消除掉由于連接導線隨環(huán)境溫度變化而造成的測量誤差，在本設計采用三線制電橋接線方法。 使用鉑熱電阻的特性方程式，每隔 1℃求取一個相應的 tR ，就可得到鉑熱電阻的分度表。這是因為鉑在氧化性介質中，甚至在高溫下其物理和化學性質都非常穩(wěn)定。而現(xiàn)在用的最廣泛的熱電阻是鉑電阻和銅電阻兩種，鉑電阻的測溫范圍是 200—+650℃，銅電阻的測溫范圍在 50— +150℃ ,本設計中要測量的電機的溫度已經(jīng)超過了150℃，銅電阻已經(jīng)滿足不了設計的需要，故選擇鉑電阻作為本設計的溫度傳感器。 因為我們要輸出 5V 的電壓，所以選用 7805， LM7805 最大可以輸出 1A 的電流，內部有限流式短路保護，短時間內，例如幾秒鐘的時間，輸出端對地（ 2 腳）短路并不會使 7805燒壞，故具有良好的穩(wěn)壓作用。在生活中，正常的工頻交流電為 220V,而在本設計中，檢測電路、單片機 ATmega1顯示電路以及串口通信所需要的電壓是直流5V,這是不滿足我們要求，不能直接給所需電路供電，需要經(jīng)過一定的轉換，以達到要求，本電源電路首先將 220V 電壓降壓，然后進行整流，濾波以及穩(wěn)壓，最后輸出本設計所需要的電壓，具體的電路和工作原理圖如圖 42。 設本電機為 Y型接線，則測量定子電阻如圖 33： A BCr ar cr br a br c ar b c 圖 33 定子電阻測量圖 Y型各相電阻計算如下： 1 ()21 ()21 ()2c a ab bcab a bbc b c ab bc c ac a c abc c a abr r r rr r rr r r r r r rr r rr r r r?? ? ???? ? ???? ? ? ? ? ????? ? ?? ? ? ?? (318) 有上面計算公式，把測量的值帶入，即可求出常態(tài)下定子電阻的阻值。211 （ 317） 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 17 頁 其中， fZ 為堵轉時的總阻抗； fR 為堵轉時的等值電阻； fX 為堵轉時的等值電抗。在負載試驗時，獲得阻抗為： ffmm mmf jXRjxsrjxr jxsrjxrjxrZ ????? ????? )/()( )/)(()( 39。239。在以往的堵轉試驗中大多都在試驗臺上來進行，所以可以在電機轉動之前利用工具將轉子卡住不動。 電機參數(shù)辨識常用試驗方法 本試驗有三種電機狀態(tài)，即：空載試驗，堵轉試驗和負載試驗。圖 32是一個典型的由電阻和電抗組成的電路。21 rss? — 電動機旋轉時的附加電阻； 1x — 定子漏抗； 39。39。轉子磁動勢又影響了氣隙中的旋轉磁場，其結果是定子旋轉磁動勢 ?1F 和轉子旋轉磁動勢 ?2F 聯(lián)合起來產生氣隙主磁通 m? ，在定、轉子繞組中感應出電動勢 1?E 和 2?E 。一般雜散損耗約為額定輸出的 %，但是當 150%過載運行時，雜散損耗將上升為額定輸出的 10%。轉子電阻與轉子漏抗也受到磁飽和程度的影響。異步 電動機 通過改變電源頻率而達到調節(jié)轉速的目的。 影響異步電動機 在線參數(shù) 的因素 由于異步 電動機 在運行過程中受 到現(xiàn)場工況的影響， 電動機 參數(shù)會發(fā)生改變。異步 電動機 定子繞組一般用銅材料制成，繞組的電阻值與繞組的溫度呈線性關系。異步 電動機 基本參數(shù)的變化對磁場定向的準確性影響很大。如果此時不考慮定子電阻的變化情況，計算出來的定子磁鏈、轉矩的準確性將會受很大影響，這就使有定子磁鏈和轉矩輸出誤差決定的電動機運行性能變差。 直接轉矩控制的時候，對整個控制系統(tǒng)的產生很大影響的因素是定子磁鏈的準確與否。所以，在啟動電動機之前需要對一些參數(shù)進行精確的測試，在調整調節(jié)器的參數(shù)，比如三相異步電動機，可以在 電動機 常態(tài)下測量電動機定子電壓和電流來獲得電動機的參數(shù)，這時，變頻器用來產生參數(shù)辨識所需要的各種測試信號?？墒?，電動機在工作時參數(shù)是實時變化的，比如，由于溫度變化、集膚效應、飽和等現(xiàn)象導致參數(shù)的變化。在 20 世紀 40 年代末到 50 年代，對串級及離子變頻的交流調速系統(tǒng)進行了一些研究，并提出了無換向器電動機的原理。在 DSP等快速處理器發(fā)展的今天，許多智能控制理論 的 電動機 參數(shù)辨識方法相繼也一一研究出來，這些參數(shù)辨識方法更加提高了控制系統(tǒng)的性能。此參數(shù)辨識方法對輸入的檢測信號有特定的要求：首先，要求這個檢測信號對系統(tǒng)的影響與被辨識 電動機 的參數(shù)有密切的關系；其次，這種檢測信號應能滿足一些條件的限制，比如：要有足夠寬的頻率范圍，測試信號要盡量大等條件；最后，外加的測試信號不能對系統(tǒng)的正常運行產生明顯 的影響。應用模型參考自適應法對參數(shù)進行辨識的主要思路是：把包括待估計參數(shù)的方程當作可調模型，把不包括待估計參數(shù)的方程當作參考模型，兩個模型包括同樣物理意義的輸出量。 因為廣義龍貝格觀測器反饋矩陣的系數(shù)是通過極點配置來選擇的，所以極點選擇的好壞就決定了觀測器的性能。 異步 電動機 通常是非線性系統(tǒng)，如果用龍貝格觀測器進行 電動機 參數(shù)的辨識，那么就要運用廣義的龍貝格觀測器。所以它的計算量相對與別的參數(shù)辨識方法還是比較大的。但為了能提高參數(shù)辨識的精度，就要求有盡量多的數(shù)據(jù)，也就是需要相當大的樣本容量，但這樣一來就需要有更大的內存容量，又加大了處理器計算的工作量，如果運用遞推算法就可以不需要進行重復的計算，而且可以不斷的更新估計值，所以就可以減少計算的工作量，使參數(shù)辨識方法簡便。 在 電動機 參數(shù)辨識研究中，最小二乘法是一種運用相當多的一種回歸估計的參數(shù)辨識方法，它通常要求系統(tǒng)的輸出對于被辨識參數(shù)來說是線性的。目前時域辨識方法主要有卡爾曼濾波法和最小二乘法，這兩種方法一是存在局部最 小或收斂性問題，二 是往往采取線性化而帶來誤差。其最大優(yōu)點是能夠自動計及工況影響，一旦辨識成功，很多自然的因素都包含在參數(shù)的估計值中，簡單易行、計算簡便、不附加任何其他條件。其缺點就是對輸入的信號要求嚴格 :頻域分析建立在線性系統(tǒng)基礎上，不能反映動態(tài)過程中 的非線性。對此人們做了不少工作，形成了一些理論體系與方法。 異步 電動機 參數(shù)辨識的種類 在控制理論中，對一些物理現(xiàn)象或過程按需要進行模型化，用觀測后得出的輸入，輸出數(shù)據(jù)來確定模型的參數(shù)及結構稱為系統(tǒng)辨識。隨著近幾年來現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，最小二乘法、卡爾曼濾波法，模糊算法，神經(jīng)網(wǎng)絡理論也紛紛被引入，用以異步 電動機 的參數(shù)識別。 Gabriel 和 Leonhard 則通過在磁場定向控制系統(tǒng)的 d 電流軸上疊加 地電平的偽隨機二進制碼序列以校正方法識別 電動機 參數(shù)，但 PRBS 信號可能會對傳動系統(tǒng)的性能造成影響。而 70 年代初，提出利用 電動機 的轉矩與轉速、電流與轉速特征關系進行離線識別。然后一種方案更易于實現(xiàn)。幾乎 自矢量調整控制技術一出現(xiàn)，人，就希望尋找一種能解決 電動機 參數(shù)變化并確保系統(tǒng)性能的方法。 交流傳動系統(tǒng)的自適應問題包括兩個方面： (1) 解決矢量控制系統(tǒng)對電動機參數(shù)的敏感性的問題。這一切似乎表明除建立更精確的 電動機 數(shù)學模型來反映 電動機 的運行狀態(tài)外， 電動機 的控制手段也表現(xiàn)得更為智能化。其他一些環(huán)境因素，如污物、粉塵、霉菌、鹽霧、腐蝕、輻射等也會影響 電動機 的功能及參數(shù)變化。但由于 電動機 在運行時參數(shù)必然會發(fā)生一些變化。由于受當時電力電子器件和微處理器的水平所限制，磁場定向矢量控制技術在 70年代不可能得到大的發(fā)展。在工業(yè)各部門用可調速交流調速拖動取代直流拖動的形勢已經(jīng)指日可待。在 20 世紀的大部分年代里，約占整個電力拖動容量 80%的不變速拖動系統(tǒng)都采用交流 電動機 ，而只占 20%的高控制性能可調速拖動系統(tǒng)則采用直流 電動機 ，這似乎己經(jīng)成為 一種舉世公認的格局。當可變損耗等于不變損耗時，效率最高，約為 — ，此時負載出現(xiàn)在（ — ） NP 范圍內，當超過額定負載時，可變損耗增加很快，效率反而降低。 效率特性 ? = f ( 2P ) 由效率公式 ： SmCuFeCu PPPPPPPPP ???????212212?