梁杰+郝境津

摘 要：該文描述了一種永磁同步電機的效率提升裝置及方法，該裝置包括轉速控制器、微處理器、測量元件、半導體開關、逆變器、電機和負載。微處理器根據(jù)測量元件輸入的電流信號和轉速控制器輸入的轉速信號，計算出在效率最優(yōu)情況下的相位角和運行電壓，并向逆變器輸出相位角和運行電壓，以供逆變器驅動電機工作，無需電機詳細參數(shù)，即可實現(xiàn)電機達到最佳效率。

關鍵詞：轉速控制器 微處理器 永磁同步電機 逆變器

中圖分類號：TM35 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0114-02

電機內部轉矩的大小取決于磁通量和轉子電流之間的相位角。如果三相電子定子磁通量和定子電流是平行向量，則電機獲得的力矩為0，如果兩者的方向處于合適的夾角，則能產生最大力矩。傳統(tǒng)技術通過控制程序獲得合適的相位角，需要一個帶反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，以表明磁極位置。這種閉環(huán)控制系統(tǒng)通常需要在電機中安裝3個傳感器來執(zhí)行，如編碼器、光學增量器或電感式傳感器。另外，也有使用無傳感器控制方式來實現(xiàn)，其主要通過測量電機的感應電動勢來達到控制目的。

1 存在問題及解決方案

1.1 存在問題

使用無傳感器控制方式需要事先知道電機的額定電壓、功率、額定電流、額定頻率、電機極對數(shù)等眾多參數(shù)，測量時會根據(jù)電流是否達到最低來判斷是否達到最佳效率。這意味著對于不同相位或相位角來說，只有更高的電流絕對值才能達到同樣的最佳狀態(tài)，由于該測量電流可以是相電流、電機總電流、電阻器的電流或者半導體開關的電流中任意一個，這樣會導致某個部分效率最佳，某些部分的效率降低。且在無傳感器控制方式下，電機參數(shù)可能因環(huán)境（溫度或濕度）的變化而變化，導致磁場估計錯誤和指定控制目標值的錯誤。

1.2 解決方案

文章提出一種永磁同步電機的效率提升裝置及方法，利用微處理器，根據(jù)測量元件輸入的電流信號和轉速控制器輸入的轉速信號，計算出在效率最優(yōu)情況下的相位角和運行電壓，并向逆變器輸出相位角和運行電壓，以供逆變器驅動電機工作。該方法無需電機詳細參數(shù)，即可實現(xiàn)電機達到最佳效率，避免因環(huán)境因素造成控制錯誤。

如圖1所示，裝置結構包括：磁場定向組件42、第一求和單元72、第一積分器74、第一傳感器76、電機轉換開關78、第二求和單元80、信號開關82、第二積分器84、倍增器86、第二傳感器88、決策單元90、差分元件92和第三積分器94、微處理器95。

效率提升具體步驟如圖2所示：微處理器通過逆變器控制電機在穩(wěn)定負載和預設電壓下運行，同時對電機電流進行取樣并記錄，然后逐步降低電壓，如果電流沒有隨著電壓的降低而降低，則讓電機保持在該電流和電壓下運行。如果有，則降低電壓重復測量、取樣和對比，直到電流不再降低，讓電機保持在該電流和電壓下運行，并記錄該電流和電壓作為最佳效率點參數(shù)。

該裝置可作為球磨機、液壓系統(tǒng)、電廠空冷島、煤礦皮帶機等負載的驅動。

2 實施效果

實現(xiàn)節(jié)電率15%～30%（見圖3）。

3 結語

文章提出一種電機效率提升裝置和方法，該裝置包含微處理器，可根據(jù)測量元件輸入的電流信號和轉速控制器輸入的轉速信號，計算出在效率最優(yōu)情況下的相位角和運行電壓。相比于現(xiàn)有技術的無傳感器控制方式需要電機某些特定參數(shù)才能達到控制目的，該文方案無需電機詳細參數(shù)，可自行感應并獲得最佳效率點參數(shù)，避免因環(huán)境因素造成控制錯誤，實現(xiàn)電機系統(tǒng)效率的提升15%～30%。

參考文獻

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