当系统给定速度ｎ≤ｋ时，由于不需弱磁升速，电机

只须工作在基本工作状态（励磁磁通吼＝０）或增磁工作

状态（中Ｔ＞０）。

（１）当负载转矩ｒ≤Ｔ，时，由式（４）、式（５）可知，此

时所需定子电流，Ｄ≤‘，系统在基本工作状态通过速度、

电流双环调节系统即可达到平滑调压调速的目的，且可

避免多变量控制所带来的一些性能指标的下降及励磁电

流所引起的附加损耗。

（２）当负载转矩Ｔ＞Ｌ时，尽管由式（４）知，可通过

在定子上施加过载电流，Ｄ＞，ｅ的方式仍让系统工作在基

本状态，但由于受到过载能力的限制（尤其在长时间过载

时）及定子绕组铜损、发热的急剧增加，因此这已不是理

想的或能实现的调节方式。此时可采用增磁控制方式，

由式（３）、式（４）、式（６）可知：电机力矩为：

Ｔ＝ｈ＋巩

（１１）

即由永磁力矩与励磁力矩两部分组成，由于永磁部分工

作在额定电流与额定力矩时效率最高，此时，可维持，Ｄ＝

，ｃ以使ｈ＝ｔ不变。其差值ｒ—ｔ由励磁磁通产生的

力矩ｎ提供。假定无增磁磁通时要满足负载力矩要求

所需的过载电流为，Ｄｏ，据式（３）、（４）、（６）、（１１）可知，

坼毋Ｙｔｏｏ＝蜥（咖Ｙ＋西Ｌ），ｅ

据上式结合式（１０）可计算得：在前述增磁控制方式

下，所需励磁磁通为：

咖Ｌ“等。冲Ｙ“警一）去（１２）

由于吼是通过在励磁线圈上施加励磁电流屯来实现

的，一般来说，这种磁化曲线由于磁路磁阻的变化而呈现

非线性特征，但由于中１．的磁路为定子硅钢片、气隙与转

子铁磁极，在气隙不饱和的范围内仍可近似认为是线性

的，即：

庐Ｌ＝ｆ（屯）＝ＫＬ，Ｌ

（１３）

式中：鼠为与励磁线圈匝数、励磁磁路参数相关的系数。

式（１３）代入式（１２）得所需励磁电流为：

，Ｌ＝（等。１’丽Ｕｅ

（１４）

上式中：ｔｏｏ实际就是速度调节器的输出，也就是控制器

在无增磁情况下为满足负载要求希望达到的电流输出。

由于在混合励磁方案中，限定了电流调节器的给定值不

超过，ｅ，因此本应由，Ｄｏ一，ｅ产生的那一部分力矩就通过

励磁磁通吼来达到了。在具体实现上，可通过在速度调

节器之后、电流调节器之外设立一个以式（１４）为数学模

型的励磁调节回路来达到。在币Ｌ调节的基础上，仍可通

过式（９）实现平滑的调压调速，但调速的范围会由于咖Ｉ．

增加而收窄。

当系统给定速度ｎ＞ｎ。时，由式（１０）知，可通过施加

与士Ｙ相反的励磁磁通吼来实现弱磁升速，但条件是必

须保证控制器的输出电压堆掩囊濑添蹙瓤惩撵由式（４）

ｊ≯

知，弱磁会使容许力矩成比例下降，因此这种弱磁调速也

是恒功率调速。其实现方法同直流电机的弱磁升速类

似，同样可通过设立两个相互耦合的定子电压控制回路

（速度与电流双环）与励磁控制回路来达到，具体方法可

参考文献［４］。

４实验结果与结论

４．１样机设计参数与实验数据

电机额定功率Ｐ。＝２５ｋＷ，额定转速ｎ。＝３０００ｒ／

ｒａｉｎ，励磁线圈４５０匝，工作励磁电流０～６Ａ。控制器采用

速度、电流双闭环ＰＷＭ调压，控制器输人电压为直流

２４０Ｖ，三相全控逆变器输出。电机三相绕组为Ｙ形联接，

运行方式为方波元刷直流电动机。

４．１．１增磁试验

（１）空载增磁效果试验

速度给定调至最大值以使控制器电压维持全部输出

状态，逐步增加励磁电流，则最高转速将随着励磁电流的

增加而下降，实测励磁电流与速度变化的数据，并结合式

（９）可计算出励磁磁通西Ｌ与士Ｙ的比值，得到实际励磁

效果数据如表１所示。

裹１增磁效果试验

励碰电流，Ｌ（Ａ）０

１

２

３

４

５

６

最高转速ｎ（ｒ／ｌＩｌｉｎ）２５１２

２１８４

１９４７

１７５６

１６１０

１４８６

１３９０

尘ｂ！尘！

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试验表明：＾．＝１０Ａ时西增加约一倍，相应的全压输

出转速降低１／２。励磁电流在０～５Ａ的范围内，增磁过程

是比较线性的，但以后增磁效果明显降低，当励磁电流达

到１０Ａ时，已基本没有效果且励磁线圈的消耗大大增加，

因此从增磁效果与励磁线圈的效率两方面来考虑，理想

的增磁范围是，Ｉ从０—５Ａ。

（２）负载试验

设定好控制器给定速度及定子绕组电流限幅值不

变，用液压加载系统调整负载大小，比较电机在基本运行

状态与增磁工作状态的出力情况，如表２所示。当然，在

加载情况下，由于定子阻抗压降，不同励磁电流下的最高

转速将比表１的情况有所降低。

裹２负载试验

励磁电流（Ａ）

设定速度（ｒ／ｒａｉｎ）最大力矩（Ｎ－ｍ）功率（ｋＷ）

０

１４５０

８１

１２

３

５

１４５０

１３３

２０．２

４．１．２去磁试验

在空载下，将速度给定调至最大值以使控制器电压

维持全部输出状态，反向增加励磁电流，则最高转速将随

着去磁电流的增加而升高，实测励磁电流与速度变化的

数据如表３所示。

裹３去磁效果试验

励礁电流，Ｌ（Ａ）０

一ｌ一２—３—４—５—６

最高转速ｎ（ｒ／ｒａｉｎ）２５０９

２９２０

３４３１

３８１２

４１９０

４５３７

４８０６

空载与加载试验都表明，实际去磁（下转第３７页）

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５

　

　

万方数据