1導(dǎo)語(yǔ)
針對(duì)真空干泵用屏蔽電機(jī)帶速重投的工程問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于正弦脈寬調(diào)制（SPWM）的調(diào)制波模擬器和無(wú)速度傳感器帶速重投系統(tǒng)。提出了：①交流電機(jī)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(biāo)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(shí)電流沖擊、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)速波動(dòng)。
通過(guò)模型仿真和22kW羅茨真空干泵機(jī)組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該定子坐標(biāo)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(shí)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(dòng)、低噪聲、耐腐蝕及清潔無(wú)油的真空干泵用屏蔽電機(jī)。實(shí)際工程中，無(wú)規(guī)律沖擊負(fù)載、設(shè)備故障、生產(chǎn)工藝需要或電源間歇性故障，都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)在通電和斷電狀態(tài)之間切換。
若在電機(jī)斷電減速過(guò)程中直接重投電源，線路中會(huì)產(chǎn)生沖擊電流；若等待電機(jī)減速為零再重投電源，由于真空機(jī)組慣量較大，恢復(fù)至原來(lái)轉(zhuǎn)速和真空度需要較長(zhǎng)時(shí)間。真空行業(yè)對(duì)真空狀態(tài)的變化比較敏感，而當(dāng)前廣泛采用的交流電機(jī)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(wèn)題及意義
目前在真空干泵用屏蔽電機(jī)控制系統(tǒng)中，尚未考慮非對(duì)稱繞組對(duì)空間電流矢量、基波磁動(dòng)勢(shì)及帶速重投的影響規(guī)律，同時(shí)也未對(duì)交流電機(jī)定子繞組實(shí)際坐標(biāo)系的確定方法進(jìn)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(jì)算法和軸線角度差計(jì)算法。
設(shè)計(jì)了基于調(diào)制波模擬器的無(wú)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(biāo)準(zhǔn)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(guò)程中，電流峰值與電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的電流峰值基本一致，即沒(méi)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(diǎn)
本文首次提出將帶速重投過(guò)程分為預(yù)重投和重投兩個(gè)階段，可以提高帶速重投的成功率；設(shè)計(jì)了調(diào)制波模擬器及適用于真空干泵用屏蔽電機(jī)的無(wú)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(jī)車、地鐵機(jī)車、新能源汽車、大慣量起重設(shè)備、冶金工業(yè)用交流電機(jī)的控制系統(tǒng)中，為改善交流電機(jī)控制性能、降低運(yùn)行損耗、降低故障停機(jī)時(shí)間提供思路和方案。
5結(jié)論
（1）對(duì)于大慣量交流電機(jī)，如泵類電機(jī)、大型機(jī)車電機(jī)，將定子空間分為6p（p為極對(duì)數(shù)）個(gè)扇區(qū)，利用標(biāo)準(zhǔn)化處理后的定子殘壓或反電動(dòng)勢(shì)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(jì)算結(jié)果滯后一個(gè)扇區(qū)的問(wèn)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(shí)現(xiàn)帶速重投過(guò)程中的閉環(huán)控制，預(yù)重投階段轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)間控制在0.6s以內(nèi)，重投沖擊電流降低51.27%?？蛇M(jìn)一步降低損耗和防止保護(hù)誤動(dòng)作，提高真空干泵用屏蔽電機(jī)及真空生產(chǎn)線在線運(yùn)行時(shí)間。
（3）軸線角度差會(huì)對(duì)交流電機(jī)帶速重投的電流沖擊、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及轉(zhuǎn)速波動(dòng)產(chǎn)生影響，進(jìn)行定子坐標(biāo)系修正可以使空間電流矢量軌跡接近于理想圓形，為開(kāi)發(fā)基于無(wú)速度傳感器的交流電機(jī)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(jiǎn)介
安躍軍（1962-）男，留德博士，教授，博士生導(dǎo)師，沈陽(yáng)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(dòng)系統(tǒng)推力分析與實(shí)驗(yàn)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(guó)際知名公司合作科研工作。
2017年作為負(fù)責(zé)人獲批承擔(dān)十三五國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目“智能干泵電機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用”（項(xiàng)目編號(hào)：2017ZX02201005-002）；曾承擔(dān)國(guó)家各級(jí)研究課題和企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目45項(xiàng)，以第一發(fā)明人獲發(fā)明專利授權(quán)9項(xiàng)，獲實(shí)用新型專利授權(quán)27項(xiàng)，轉(zhuǎn)化發(fā)明專利4項(xiàng)，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品11種，8系列，45個(gè)規(guī)格。獲省市科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)、發(fā)明專利獎(jiǎng)2項(xiàng)、技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)1項(xiàng)。
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(jī)系統(tǒng)及其計(jì)算機(jī)仿真》1部。承擔(dān)的教學(xué)課程主要有“特種電機(jī)及其控制”，“電機(jī)系統(tǒng)及其計(jì)算機(jī)仿真”等。
張志恒（1994-）男，碩士研究生，研究方向?yàn)樘胤N電機(jī)及其控制，參與十三五國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目“智能干泵電機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用”（項(xiàng)目編號(hào)：2017ZX02201005-002）等項(xiàng)目。