张骁、李爽、赵文韬
内蒙古京能双欣发电有限公司 016014
摘要：随着我国经济的快速发展，国家越来越重视电励磁同步电机低开关频率控制技术。为了进一步提升同步电机的运行效率，需要根据实际情况了解电磁控制技术与控制方法，利用电机合成矢量与电流指令的电压矢量幅值之差，并利用PI控制器闭环矫正直轴实现优化的弱磁处理，完善电机的控制性能，建立对应的电机数学模型，应用推导函数全面分析该项技术。因此本文主要针对电励磁同步电机低开关频率控制技术进行简要分析，并提出合理化建议。
关键词：电励磁同步电机；低开关频率；控制技术
1.前言
随着稀土矿石永磁材料的不断创新，国内开始应用该种材料作为电机转子的电机，并将其称之为永磁电机，其与感应电机相比，不需要应用其他电励磁电流，便可电机功率因数提升，降低定子电流与定子电阻之间的损耗，提升电机运行效率。一般来说，其运行时可利用机体的小型化、轻量化等优势进行综合处理，增强机体运行的稳定性，考虑当前轨道交通的节能减排效率，在可调速范围内保持较高的效率和功率因素，获取高标准的效率运行优势。国内的电励磁同步电机在应用时尚且与现实情况的贴近存在一定的局限性，对此，需要科研人员多多研究该方面的内容，深入到一线区域进行调查和探究，以当前的实际情况为主，实现对电励磁同步电机的革新与处理，使得电动机的应用漏洞尽可能减少，助推工作的持续性进步与发展。
2.电励磁同步电机应用情况
随着轨道交通技术的不断进步，国内的系统集成以及车辆转向等研发技术有了新的创新，已经基本实现国产化建设，且将电力牵引传动以及控制技术当作是轨道交通事业的核心技术，但与世界发达国家相比依旧存在较大的差距，会直接影响到国内的轨道交通事业。在吸收国外先进技术的基础上，需要掌握优质传动系统的应用，建立适用的轨道交通牵引传动系统控制标准，打破国内外的垄断性局面，掌握住轨道技术的话语权，提升数字信号处理器的性能，降低控制成本，提升系统控制的精度与稳定性。电励磁同步电机在应用时，其核心问题时难以实现电磁转矩的高性能控制，电励磁转矩的大小与电流流量之间息息相关，取决于电子电流空间的相位。20世纪70年代，西门子工程师在前人的基础上将矢量控制理论直接用于解决当前的电机转矩控制内容，获取较高的直流调速标准，以此了解其中所蕴含的静态与动态的性能，解决复杂系统以及控制精度之间的矛盾内容。该种类型的同步电机在恒转矩区间内是利用升高电机的输入电压和频率作为高永磁电机的基础转速，只有当永磁电机输入电压以达到逆变器所能提供的最大值时，才可将电机的转速通过对电机作弱磁控制，通过计算得到电机的弱磁点，确定电机的弱磁区域，依据不一致的弱磁控制方法和技术计算和设计同步电机的控制曲线，确定电机的弱磁区域和控制方法，了解其在应用过程中存有的稳定性态以及动态响应。
3.电励磁同步电机结构
电励磁同步电机主要是由定转子和端盖等部件组成，与普通的感应电机类似，应用硅钢叠片的结构减小电机工作运行所产生的铁心损耗。转子铁心主要是以实心样式为主没营养硅钢片叠片共同制成，依据当前的变化需求，使得电枢绕组的结构产生多样化的变化，并应用永磁体代替转子同步电机结构，简化电机结构形式。
目前工业上的永磁材料主要可分为铁氧体以及稀土钴等材料，其所应用的成本较低，可快速的推动电励磁同步电机在不同行业的应用与发展。电励磁同步电机的安装材料的磁导率较低，接近于空气的磁导率，故电机内部的有效间隙较大，可采用插入式或者内装式结构作为电机的电枢安装形式。由于该种电子转子的电机运行速度过快，在电励磁同步电机的运转中，其中的电励磁的磁场大多数为正弦分布，且其会产生对应的正弦波感应电动势。一般来说，永磁体转子在产生恒定的电磁场时，会出现旋转的磁场，若是能够改变定子三相电源的频率和相位，那么可以改变转子的速度与位置，使得电励磁同步电机的控制与其他异步电机的控制一致。由于凸极电励磁同步电机过于复杂，在实际的操作过程中需要不断对模型进行完善，定期对实验环节进行调整，实现小功率的平台实验，使得大功率传动下的器件开关频率提升，采用多电平拓扑结构对响应的数据进行调整。
4.电励磁同步电机低开关技术现状
在现代化大生产技术的发展中，机械设备逐步趋于大型化自动化以及复杂化,由机电设备群体所组成的应用系统承担着重要的责任。一旦机器设备出现故障，容易对企业的生产经营产生威胁。电励磁同步电机由于具有转速稳、单机容量大、支持电网电压等优势，目前已经在行业中得到了广泛应用与认可，尤其是大型企业中。在企业应用电励磁同步电机时，由于企业的生产重任大，一旦停机或者出现故障，很容易影响到后续连续生产，会导致企业的停产时间延长以及经济损失过大。对此，必须要对电励磁同步电机设施设备进行综合分析，定期或者不定期对设备进行维护与保养，提高同步电机的耐磨度，使同步电机的运行容量控制在60%-80%内，使同步电机的输出无功功率与异步电机的无功功率相平衡，且更为富裕。在电网电压为常设值时，需要明确励磁电流与功率因数的关系，调节电动机的运行功率参数，使其能够依据现场的实际情况控制基本标准，并做好参数的调整与确定。
5.结束语
综上所述，现阶段国家越来越重视电励磁同步电机低开关频率控制技术。为了进一步提升同步电机的运行效率，需要根据实际对低开关频率下电励磁同步电机进行综合分析，设定合理的低开关频率下电励磁同步电机矩形模型，了解电动机的动态响应流程，对当前的复矢量建模进行综合探讨，揭示系统内部的电磁关系，简洁的明确当前电机模型的动态取值，做好低开关频率下的信息完善，利用仿真与实验结构了解当前的节能器故障，改善开关动态耦合现象，助推工作的全面进步。
参考文献
[1]符晓. 电励磁同步电机低开关频率控制技术研究[D]. 中国矿业大学, 2011.
[2]袁庆庆, 宋斌, 杨娜. 低开关频率下电励磁同步电机的MATLAB仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2018, v.30(06):2168-2174.
[3]袁庆庆. 双三电平PWM变频器低开关频率关键技术研究[D]. 中国矿业大学, 2014.
[4]张金科, 杨东茂, ZHANGJin-ke, et al. 低开关频率下的同步电机非线性鲁棒控制[J]. 电力电子技术, 2014, 48(7):51-53.