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李健健，劉新正
（西安交通大學電氣工程學院，西安710049）
摘要：針對異步電動機在輕載狀態下運行效率低的問題，在以轉子磁場定向的矢量控制系統中，建立了考慮鐵損的異步電機的損耗模型。通過研究不同運行條件下電動機損耗和轉子磁鏈的關系，采用了結合電機損耗模型和在線搜索的混合式節能控制方法，相比于單純的損耗模型節能控制方法具有更好的高效性和魯棒性。最后，通過仿真研究驗證了此方法的正確性。
關鍵詞：節能；矢量控制；異步電動機；在線搜索
中圈分類號：tm343 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848【2010】03-0014-04
0 引 言
目前，電動機的節能研究主要分兩大類：一是研究電機本體，通過改進電機的制造工藝，選用高效的材料，并進行計算機輔助優化設計，以提高電機本身的運行效率；二是研究電動機的控制技術[14]，通過先進的控制技術使整個電動機系統在一定條件下的運行效率達到****。
目前來說，基于矢量控制的變頻調速異步電動機的節能運行研究主要集中在兩個方面：一是基于電機損耗模型的控制方法，此方法具有控制速度快的優點，但是容易受電機參數的影響，控制精度不高。二是基于在線搜索的控制方法,此方法基本不受電機參數影響，但是搜索效率不高，并且搜索過程中磁鏈的波動較大，影響了系統的穩定性。本文采用將損耗模型和黃金分割在線搜索法相結合的混合式在線搜索節能運行控制策略，有效的克服了兩種方法存在的缺點，同時發揮了兩種方法各自的優點。
1.1電機損耗分析
異步電動機在運行過程中的損耗主要由以下幾個部分組成：
①定轉子繞組中電流通過產生的銅損；
②定轉子鐵芯中磁場產生的鐵損（包括磁滯和渦流損耗）；
③氣隙磁場高次諧波產生的奈散損耗；
④由于風扇和軸承轉動所引起的通風和摩擦損耗，又稱機械損耗。
以上各項電機損耗中，雜散損耗和機械損耗一般占總損耗的百分之30左右，雜散損耗的建模和控制都非常困難，也不能直接通過弱磁來控制，但由于弱磁可以減少諧波電壓，雜散損耗也可以間接地降低；而機械損耗與電機轉速有關，由生產工藝或設備運行工況決定，與電氣變量無關；銅損和鐵損則與磁場和負載大小有關，是可控的，大約占總損耗的百分之70，也稱為可控損耗，是節能控制的主要研究對象。
1.2損耗模型的建立
本文采用在同步旋轉d-q坐標系下來建立電機的損耗模型。同時為簡化數學模型，忽略定轉子漏感，用等效電阻rfe的損耗來表示定子鐵損，轉子鐵損忽略不計。通過以上假設，得到d-q坐標系上的等效電路如下圖所示[1]：
由于d-q坐標系與轉子磁鏈矢量同步旋轉，使得d軸與轉子磁鏈矢量重合，經過坐標變換后的d-q坐標系等效電路中，流過的電流均為直流電，所以電感l。兩端相當于短路，可以直接用導線連接。由圖1和圖2可以得到d-q坐標下異步電動機的各種可控損耗如下[1,5]。
1．定子銅損
2．轉子銅損
3定子鐵損
則總可控損耗為
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