弱磁

原文:https://baike.baidu.com/item/弱磁/4538269?fr=aladdin

弱磁的概念来自于直流传动控制,弱磁现象是弱磁性物质所表现的各种现象,弱磁学是研究物质的弱磁性现象、本质、规律和应用的学科,是磁学的一个分支。现代科学技术已揭示出一切物质都具有磁性,任何空间都存在磁场。

 

目录

  1. 名称
  2. 何谓弱磁调速
  3. 应用

名称

 

弱磁的概念来自于直流传动控制,在其速度计算公式中速度与磁场的强度成反比。一般电机的控制在其达到额定转速之前是按照恒转矩方式进行控制的,电机速度与电枢电压成正比,而达到了额定转速后则按照恒功率方式进行控制,电枢电压恒定,电机速度与磁场强度成反比。交流电机的矢量控制是根据直流电机的模型进行控制的,因以沿用了直流电机的概念。

现代科学技术已揭示出一切物质都具有磁性,任何空间都存在磁场。弱磁现象是弱磁性物质所表现的各种现象。弱磁学是研究物质的弱磁性现象、本质、规律和应用的学科。 长期的科学研究表明,绝大多数物质具有弱磁性,仅有少数物质在一定条件下才呈现强磁性。弱磁现象是弱磁性物质所表现的各种现象,弱磁学是研究物质的弱磁性现象、本质、规律和应用的学科,是磁学的一个分支。

何谓弱磁调速

 

1、在直流电机理论中,改变直流电机转速的方法有:改变电枢电压调速,还有就是减小励磁电流、减弱主极磁通Φ调速;

2、在变频器对异步电机的调速中,当变频器的输出频率高于电机额定频率时,电机铁芯磁通Φ开始减弱,电机转速高于额定转速,此时我们称电机进入弱磁调速;

3、变频器对异步电机调速时,一旦进入弱磁调速,变频器输出电压不再改变,一般为电机额定电压。而电机电流增大,超过额定电流,速度增大时电磁转矩减小,电机功率为恒功率,所以有人把弱磁调速又叫做恒功率调速。

应用

 

当电机需要超过额定转速运行时,需要用到弱磁,

弱磁较多出现在直流控制中,直流电机在满磁下在额定速度下可以输出最大转矩,要想得到更高的速度就得减小励磁,但是是以减小转矩为代价的。一般直流调速器用到的多。

变频器输出电压不会超过进线电压.现在一般电机额定电压是380V额定频率是50Hz,电源电压一般也是380V,当频率超过50Hz.但输出电压不能超过380V,导致磁通变小,自然会导致力矩下降。

若电机额定频率是100Hz额定电压380V,那在100Hz以上才是弱磁区。

转矩闭环是相对于电流闭环而言的(不讨论转速闭环,因这和转速闭环不冲突)。对恒磁通情况,转矩是正比于电流的。但对于变磁通方式,转矩并不只正比于电流,还与磁通(并不是励磁电流)成反比。

在电流闭环情况下,当电机弱磁时,功率不变,但转矩降低,降低的原因是电流受控制系统限制不再增加,而磁通却减小了。

在转矩闭环情况下,当电机弱磁时,为保证转矩不降低,输出电流要相应的增加以弥补磁通减小的损失。此时电机会处于过载状态,输出功率也就相应的增大了。

电机输出高于额定功率的功率不是什么稀奇的事,只要电机能承受,闭环系统的优越性就可以发挥的淋漓尽致!

### MPTA技术实现原理 #### 1. 最大转矩每安培(MTPA)控制概述 最大转矩每安培(MTPA)控制的核心目标是优化电机的效率和性能。通过调整永同步电机(PMSM)的d轴电流(\(i_d\))和q轴电流(\(i_q\)),使得在给定的电流幅值下获得最大的电转矩[^3]。这种控制方法充分利用了凸极效应,从而提高了系统的功率密度并减少了铜损。 具体而言,MTPA控制的目标函数可以表示为: \[ T_e = \frac{3}{2}p[\psi_f i_q + (L_d - L_q)i_d i_q] \] 其中,\(\psi_f\) 是永链,\(L_d\) 和 \(L_q\) 分别是d轴和q轴电感,\(p\) 是极对数。为了最大化该转矩表达式,需满足约束条件 \(i_d^2 + i_q^2 \leq I_{max}^2\),并通过解析求解或数值迭代找到最优的 \(i_d\) 和 \(i_q\) 组合[^3]。 --- #### 2. 控制的基本概念 当电机运行速度超过其基速时,传统的恒压频比控制无法维持所需的气隙通密度。此时,引入控制成为必要手段。控制的本质在于通过施加负d轴电流(即减小励场强度)来降低气隙密,从而使电机能够在更高的转速范围内稳定工作[^1]。 对于内置式永同步电机(IPMSM),控制通常涉及以下两个方面: - **调节d轴电流**:增加负向d轴电流以削体产生的场; - **调节q轴电流**:保持输出转矩不变的前提下适当减少q轴电流。 这一过程中,控制器需要动态跟踪最佳的工作点,确保系统始终处于高效状态。 --- #### 3. 结合MTPA与控制的技术方案 在实际应用中,MTPA控制主要用于低速至额定转速区间内的优化操作;而控制则针对高于额定转速的情况展开设计。两者之间的过渡可以通过分段控制策略完成: ##### (1)低速区——MTPA控制主导 在此区域内,主要关注如何利用有限的电流资源获取最大转矩输出。采用解析法或者查表法预先计算不同负载需求下的理想 \(i_d, i_q\) 配置,并将其应用于实时闭环调控之中[^4]。 ##### (2)高速区——控制介入 一旦进入超速模式,则逐步增大负方向上的d轴注入量直至达到硬件极限为止。与此同时,还需兼顾以下几个因素的影响: - 温度变化引起的关键参数漂移现象可能会干扰原有的设定路径; - 若交直流电感差异较小,则额外依赖于阻转矩部分所带来的增益较为微,因此整体表现受限; - 复杂算法可能导致处理器负荷加重,故推荐借助离线预处理机制生成简化映射关系供在线查询调用。 --- #### 4. 数学建模支持 整个流程离不开精准可靠的数学描述作为支撑框架。例如,《永同步电机控制原理及MATLAB仿真》一书中详细阐述了有关坐标转换、反电动势估算等方面的知识要点,这些都构成了后续仿真实验的基础素材。此外,其他参考资料也分别从理论推导和技术实践层面补充完善相关内容体系结构。 ```matlab % MATLAB伪代码示例:简单展示MTPA与切换逻辑 function [id_ref, iq_ref] = mtpa_weak_magnetism_control(speed, torque_req) % 定义基本常量 psi_f = ...; % 永链 Ld = ...; % d轴电感 Lq = ...; % q轴电感 if speed <= base_speed % 执行MTPA运算 id_ref = calculate_id_for_max_torque(torque_req); iq_ref = sqrt(max_current^2 - id_ref^2); else % 转入区域 delta_i = weak_magnetism_compensation_factor * (speed / max_speed - 1); id_ref = negative_base_id + delta_i; iq_ref = adjust_iq_to_sustain_torque(id_ref, torque_req); end end ``` ---
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值