1導(dǎo)語
針對真空干泵用屏蔽電機帶速重投的工程問題，設(shè)計了基于正弦脈寬調(diào)制（SPWM）的調(diào)制波模擬器和無速度傳感器帶速重投系統(tǒng)。提出了：①交流電機扇區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)速估算法、②預(yù)重投重投兩步重投法、③扇區(qū)交界面重投法、④定子坐標系修正法，使定子電流空間矢量軌跡接近于理想圓形，抑制重投時電流沖擊、轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速波動。
通過模型仿真和22kW羅茨真空干泵機組實驗，驗證了該定子坐標系修正法及扇區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)速估算法在泵類工程中具有較好的適用性，預(yù)重投階段的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時間控制在0.6s以內(nèi)，重投階段的沖擊電流平均減小51.27%。
2研究背景
隨著真空應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，真空行業(yè)普遍使用具有高可靠性、低振動、低噪聲、耐腐蝕及清潔無油的真空干泵用屏蔽電機。實際工程中，無規(guī)律沖擊負載、設(shè)備故障、生產(chǎn)工藝需要或電源間歇性故障，都會導(dǎo)致電機在通電和斷電狀態(tài)之間切換。
若在電機斷電減速過程中直接重投電源，線路中會產(chǎn)生沖擊電流；若等待電機減速為零再重投電源，由于真空機組慣量較大，恢復(fù)至原來轉(zhuǎn)速和真空度需要較長時間。真空行業(yè)對真空狀態(tài)的變化比較敏感，而當前廣泛采用的交流電機帶速重投策略在真空干泵行業(yè)具有較大的局限性。
3論文所解決的問題及意義
目前在真空干泵用屏蔽電機控制系統(tǒng)中，尚未考慮非對稱繞組對空間電流矢量、基波磁動勢及帶速重投的影響規(guī)律，同時也未對交流電機定子繞組實際坐標系的確定方法進行研究。本文提出了一種基于定子殘壓的定子扇區(qū)內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速計算法和軸線角度差計算法。
設(shè)計了基于調(diào)制波模擬器的無速度傳感器帶速重投系統(tǒng)，主要由設(shè)置升頻曲線模塊、正弦脈寬調(diào)制（SinusoidalPulseWidthModulation,SPWM）波模塊、調(diào)制波模擬器SPWM模塊、電壓型逆變器、殘壓采樣模塊、殘壓標準化模塊、扇區(qū)及軸線確定模塊（DeterminetheSectorandDeterminetheAxis,DSDA）、轉(zhuǎn)速估算模塊等組成。
由圖3可知，預(yù)重投和重投過程中，電流峰值與電機起動過程中的電流峰值基本一致，即沒有產(chǎn)生較大的沖擊電流；由于變頻器的輸出頻率為離散化上升，轉(zhuǎn)速曲線呈現(xiàn)非線性且存在尖峰電流。
4論文方法及創(chuàng)新點
本文首次提出將帶速重投過程分為預(yù)重投和重投兩個階段，可以提高帶速重投的成功率；設(shè)計了調(diào)制波模擬器及適用于真空干泵用屏蔽電機的無速度傳感器帶速重投系統(tǒng)，該系統(tǒng)可適用于大型交流機車、地鐵機車、新能源汽車、大慣量起重設(shè)備、冶金工業(yè)用交流電機的控制系統(tǒng)中，為改善交流電機控制性能、降低運行損耗、降低故障停機時間提供思路和方案。
5結(jié)論
（1）對于大慣量交流電機，如泵類電機、大型機車電機，將定子空間分為6p（p為極對數(shù)）個扇區(qū)，利用標準化處理后的定子殘壓或反電動勢可估算扇區(qū)內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速，克服了采用傳統(tǒng)方法計算結(jié)果滯后一個扇區(qū)的問題，誤差控制在3%以內(nèi)。
（2）采用調(diào)制波模擬器與調(diào)制波模塊協(xié)同實現(xiàn)帶速重投過程中的閉環(huán)控制，預(yù)重投階段轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時間控制在0.6s以內(nèi)，重投沖擊電流降低51.27%?？蛇M一步降低損耗和防止保護誤動作，提高真空干泵用屏蔽電機及真空生產(chǎn)線在線運行時間。
（3）軸線角度差會對交流電機帶速重投的電流沖擊、轉(zhuǎn)矩脈動及轉(zhuǎn)速波動產(chǎn)生影響，進行定子坐標系修正可以使空間電流矢量軌跡接近于理想圓形，為開發(fā)基于無速度傳感器的交流電機高性能和高魯棒性的矢量控制和智能控制提供科學(xué)依據(jù)。
本文引用作者簡介
安躍軍（1962-）男，留德博士，教授，博士生導(dǎo)師，沈陽工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院教師。留德期間，出色完成磁懸浮列車電力推動系統(tǒng)推力分析與實驗等課題（上海磁懸浮列車技術(shù)），并在奔馳、博世、西門子和托克斯等國際知名公司合作科研工作。
2017年作為負責人獲批承擔十三五國家科技重大專項項目“智能干泵電機的研發(fā)與應(yīng)用”（項目編號：2017ZX02201005-002）；曾承擔國家各級研究課題和企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)項目45項，以第一發(fā)明人獲發(fā)明專利授權(quán)9項，獲實用新型專利授權(quán)27項，轉(zhuǎn)化發(fā)明專利4項，開發(fā)新產(chǎn)品11種，8系列，45個規(guī)格。獲省市科技進步獎3項、發(fā)明專利獎2項、技術(shù)發(fā)明獎1項。
發(fā)表論文70余篇，收入三大檢索30余篇，編著教育部高校創(chuàng)新教材《電機系統(tǒng)及其計算機仿真》1部。承擔的教學(xué)課程主要有“特種電機及其控制”，“電機系統(tǒng)及其計算機仿真”等。
張志恒（1994-）男，碩士研究生，研究方向為特種電機及其控制，參與十三五國家科技重大專項項目“智能干泵電機的研發(fā)與應(yīng)用”（項目編號：2017ZX02201005-002）等項目。