交流異步電機輸出轉矩的控制方法及其應用的製作方法
2023-04-29 19:56:11
專利名稱：交流異步電機輸出轉矩的控制方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及交流異步電機轉矩的控制方法及應用，包括用這些方法控制張力、轉速、效率等工況的方法和在具體設備的應用。本文所述的電機為交流異步電機，包括電動機和發電機。
背景技術：
在現有技術中，電機用轉矩控制方式運行的主要是力矩電機，其原理是通過調節電機的電壓，調節轉矩。雖然在調節中轉差有可能變化，但轉差的變化是被動的，不是主動調節電壓和轉差，力矩電機在控制轉矩時，其轉矩和效率等性能都不太好，而其他電機都以調速方式控制且過程中並無單獨控制輸出轉矩，其他用於轉矩控制的設備如磁粉離合器，磁粉剎車等，都有各種缺點不能滿足各種不同場合的要求。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的在於提供一種控制更為合理，並且在協調其他動力方面產生很好效果的交流異步電機輸出轉矩的控制方法及其應用。
本發明所採用的技術方案是一種交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於通過協調控制電機轉差和電機的電源電壓，控制電機的輸出轉矩，其中，所述電機轉差的控制是根據轉子轉速，及電機極對數，調節電機電源頻率，控制電機同步轉速實現的。
應用上述轉矩控制方法，用交流異步電機實現張力控制的方法，其特徵在於先用所需的張力數值乘以作用力半徑作為轉矩設定值，通過控制電機的輸出轉矩達到該轉矩設定值，從而使張力得到控制。
應用上述轉矩控制方法，交流異步電機實現張力控制的方法，其特徵在於測量張力值，將測得的張力值與所需的張力設定值比較，若測量值大於或趨向大於設定值，則用上述交流異步電機輸出轉矩的控制方法來減少電機的輸出轉矩；若測量值小於或趨向小於設定值，則用上述交流異步電機輸出轉矩的控制方法來增加電機的輸出轉矩，張力得以控制。
應用上述轉矩控制方法，一種交流異步電機的控制方法，其特徵在於在上述交流異步電機輸出轉矩的控制中，對電機的相關參數分別設定上下限，且為各種限制設定優先權。
應用上述轉矩控制方法，使交流異步電機處於驅動狀態下控制轉矩的方法，其特徵在於根據轉子轉速調節電源頻率，令電機同步轉速大於轉子轉速，即轉差大於零，使電機處於驅動狀態。
應用上述轉矩控制方法，使交流異步電機處於制動狀態控制轉矩的方法，其特徵在於根據轉子轉速調節電源頻率，令電機同步轉速小於轉子轉速，即轉差小於零，或令同步轉速和轉子轉速方向相反，使電機處於制動狀態。
應用上述轉矩控制方法，使電機具有高效率的控制方法，其特徵在於在通過電壓和轉差調節轉矩時，令電壓和轉差的組合與最高效率的電壓轉差組合重合或儘量接近。
應用上述轉矩控制方法，使電機具有最高效率的控制方法，其特徵在於對於特定電機，預先設定一條使電機效率最高的轉差/轉速曲線，通過調節電壓或電壓/轉速曲線，控制轉矩，使電機效率最高。
應用上述轉矩控制方法，使電機具有最高效率的控制方法，其特徵在於對於特定電機，預先設定一條轉差率相同的轉差/轉速曲線，即預先設定一個轉差率，令電機遵循該曲線運行，使電機的效率最高，通過調節電壓，得到所需轉矩。
應用上述轉矩控制方法，使電機在制動時具有最高發電效率的控制方法，其特徵在於對於特定電機，在通過電壓和轉差調節轉矩時，令電壓和轉差的組合與最高發電效率的電壓轉差組合重合或儘量接近。
應用上述轉矩控制方法，使電機具有最高發電效率的控制方法，對於特定電機，預先設定一條使電機發電效率最高的轉差/轉速曲線，通過調節電壓或電壓/轉速曲線，控制轉矩，使電機發電效率最高。
應用上述轉矩控制方法，使電機具有最高發電效率的控制方法，對於特定電機，預先設定一條轉差率相同的轉差/轉速曲線，即預先設定一個轉差率，使電機的發電效率最高，通過調節電壓，得到所需轉矩。
應用上述轉矩控制方法，一種交流異步電機在大慣量負載下啟動和制動的控制方法，令電機處於轉矩控制方式，其轉矩的控制方法為用轉差與電壓協同控制，電壓與轉差的控制遵循預先設定的電壓/轉速和轉差/轉速曲線，其轉差控制是通過根據轉子轉速，調節電機電源頻率控制轉差實現的。
應用上述轉矩控制方法，在大慣量負載下啟動和制動的控制方法，在制動工況下，當電機轉速小於設定的轉差時，令同步轉速反向，同步轉速加轉子轉速大小等於設定轉差。
應用上述轉矩控制方法，一種交流異步電機在脫水機中的應用方法，令電機處於轉矩控制方式，其轉矩的控制方法為用轉差與電壓協同控制，電壓與轉差的控制遵循預先設定的電壓/轉速和轉差/轉速曲線，其轉差控制是通過根據轉子轉速，調節電機電源頻率控制轉差實現的，在啟動和勻速運行時，採用轉矩控制加上限轉速或上限頻率的方式運行，制動時，當電機轉速小於設定的轉差時，令同步轉速反向，同步轉速加轉子轉速大小等於設定轉差。
應用上述轉矩控制方法，收卷與放卷的控制方法，收放卷的動力由交流異步電機提供，電動機處於轉矩控制方式，其轉矩控制是通過電壓和轉差協同控制的，而轉差是根據轉子轉速調節電源頻率控制轉差實現的。
應用上述轉矩控制方法，所述收卷與放卷的控制方法，無論電機的轉速方向如何變化，其轉矩方向是不變的，也就是說，無論是收卷還是放卷，其轉矩形成的張力的方向是不變的。
應用上述轉矩控制方法，收卷與放卷的控制方法，根據收卷放卷的物料的半徑設定轉矩/半徑曲線，令電機遵循該曲線運行，使物料產生需要的張力。
應用上述轉矩控制方法，一種用多個電機驅動或制動同一負載的方法，多個電機轉矩作用於同一負載，各電機以控制輸出轉矩的方式運行，或其中有一個以轉速控制方式運行，其餘的均以轉矩控制方式運行，共同驅動或制動負載產生合轉矩。
應用上述轉矩控制方法，用多個電機驅動或制動同一負載的方法在收放卷設備上的應用，用多個電機經不同變速比的變速箱或不同額定轉速的電機共同作用於同一動力軸上各電機處於轉矩控制方法運行，由控制設備控制動力軸的總轉矩及分配各電機在不同工況下輸出轉矩，從而達到控制張力的目的。
本發明的有益效果是本專利方法在控制電機輸出轉矩過程中，控制更為合理，並且，由於控制了輸出轉矩，因此在協調其他動力方面產生了很好的效果。同時，由於本專利方法在不同負載的工況下都可控制轉差，因此可以控制電機在不同負載時的效率。綜上所述，由於本方法在控制轉矩過程中的有益效果，那麼應用這種轉矩控制方法控制轉速、張力等，也具有以上的有益效果。
其轉矩控制依賴於轉差控制，這裡的轉差是根據電機轉子轉速調節同步轉速實現的，也就是通過調節電源頻率調節轉差。本發明的實現過程是通過測量電機轉速調節電源頻率調節同步轉速進而調節轉差，同時調節電壓，實現轉矩的調節。在電動控制方面，通過調節轉矩，可以調節張力速度等；在發電方面可以調節勵磁。無論是電動狀態還是發電狀態，因為轉矩始終受控，所以在電動上可以與負載很好的協調，在發電上可以與動力很好的協調。同時由於在控制過程中電機的轉差也是受控的，因此無論是電動狀態還是發電狀態，都可以通過調節轉差控制電機效率，使電動機電能轉變成機械能的效率更高，使發電機機械能轉變成電能的效率更高。
具體實施例方式
本發明的一種交流異步電機輸出轉矩的控制方法，對於特定交流異步電機，因為確定電機每一不同轉速點的電壓和轉差，就可以確定電機每一速度點的轉矩，因此本發明通過調節電壓與轉差，控制電機轉矩，其中轉差的控制是根據電機轉子的轉速及電機極對數，調節電源頻率，調節電機同步轉速實現的。
(一)轉矩控制具體方法如下1.設定轉差/轉速、電壓/轉速曲線，控制轉矩對於指定電機不同轉速的每一點如果它的電壓和轉差都是分別確定的，那麼，此時電機每點的轉矩是確定的，如果電機的電壓/轉速和轉差/轉速曲線是確定的，那麼電機的每一轉速點的轉矩都是確定的，即電機的轉矩/轉速曲線也是確定的。反之，如果要設定電機的轉矩/轉速曲線，只需先設定與之對應的電壓/轉速和轉差/轉速曲線。一條轉矩/轉速曲線可由無數轉差/轉速曲線與電壓/轉速曲線的組合產生。
將確定了電壓與轉速曲線及轉差與轉速曲線的交流電源供給交流異步電機，在電壓和轉差的共同作用下，電機產生轉矩，當電機產生的轉矩大於阻力力矩時，電機開始旋轉。隨著轉速增加，電源頻率將按照轉差/轉速曲線增加。
綜上所述，方法1所控制的轉矩對於每一轉速都是預先設定的。如果轉矩需要隨時改變，就必須隨時改變電壓和轉差的組合，因此產生了以下2、3、4三種方法。
2.預先設定轉差/轉速曲線，電機轉差和電機電源電壓的控制遵循該預先設定的轉差/轉速曲線，並通過調節電壓或者電壓/轉速曲線，調節轉矩。
3.預先設定電壓/轉速曲線，電機轉差和電機電源電壓的控制遵循該預先設定的電壓/轉速曲線，並調節轉差或轉差/轉速曲線，調節轉矩。
4.在調節電機轉矩時，同時調節電壓/轉速曲線和轉差/轉速曲線，達到調節轉矩/轉速曲線的目的。
對於特定電機，如果確定了電機的轉速和轉差，就確定了電機的同步轉速和電源的頻率，確定了電機的電壓/轉速曲線、轉差/轉速曲線、即電壓/頻率曲線、轉差/頻率曲線、轉差/同步轉速曲線(即轉差率曲線)都是確定的。因此可用控制電壓/頻率曲線代替控制電壓/轉速曲線，用控制轉差/頻率曲線代替控制轉差/轉速曲線。
(二)典型轉矩曲線1.恆轉矩曲線對於特定電機，在一定區域內，不同轉速工作點，通過調節電壓和轉差可以得到所需要的轉矩。設定一組電壓/轉速和轉差/轉速曲線，令這組曲線所產生的轉矩/轉速曲線為一條轉矩值恆定的曲線，這組電壓/轉速和轉差/轉速曲線即恆轉矩曲線組合。
在開環控制下，通過一組可產生恆轉矩的電壓/轉速和轉差/轉速曲線，實現恆轉矩控制。
在閉環控制下，通過測定轉矩實現恆轉矩控制—在每一轉速工作點，當轉矩小於設定轉矩時，增加轉矩；當轉矩大於設定轉矩時，減小轉矩。
2.最大轉矩的轉差/轉速曲線對於特定電機的每一個轉速，都有一個轉差使電機轉矩最大，根據這些轉差繪製的轉差/轉速曲線就是最大轉矩的轉差/轉速曲線。
3.在特定條件下產生最大轉矩的方法電機及其相關設備如電源設備等都會受到其自身相關參數的制約，如電流電壓值等，因此，電機在運行時也會受到這些條件的制約。如何在這些制約下令電機儘可能輸出所需的轉矩呢？本方案是先根據以上條件設定一組電壓/轉速曲線和轉差/轉速曲線，這組曲線在以上條件下令電機輸出最大的轉矩。在需要輸出最大轉矩時，令電壓和轉差的控制遵循這組曲線，在其他情況下，令電壓和轉差的值不能超過這組曲線。
4.轉矩/狀態參數曲線根據電機負載在不同位置每一點的要求，分別設定能滿足其要求的轉矩恆定的轉矩/轉速曲線，根據恆轉矩/轉速曲線與位移對應關係繪製的曲線即為本文的轉矩/位移曲線。由此推廣，可以根據電機負載在不同時間、長度、高度等狀態參數，設定滿足其要求的轉矩，根據這些轉矩，繪製出轉矩/時間、轉矩/長度、轉矩/高度等轉矩/狀態參數曲線。
三.通過轉矩控制，控制電機運行過程的方法(一).原理概述1.轉速控制原理轉速控制就是控制電機轉矩和外力轉矩的矢量和，分為加減速控制、勻速控制。
(1).加減速控制當電機轉矩和外力轉矩矢量和大於零時電機加速運行；矢量和小於零時減速運行，加速度大小由矢量和絕對值大小決定。
(2).勻速控制根據電機負載的阻力轉矩，設定電機的轉矩，使其與阻力轉矩大小相等，方向相反，令電機負載所受的力的矢量和為零，使交流異步電機勻速運行。若在足夠短的時間內，加、減速度造成的速度變化的和為零，亦認為電機處於勻速運行狀態。
一種按設定速度運行的控制方法當轉速高於或趨向高於設定轉速時，減少驅動轉矩；當轉速低於或趨向低於設定轉速時，增加驅動轉矩，使電機按設定速度運行(注可採用PID控制)。
轉矩除以作用力半徑就是張力。在開環控制時，可以先用所需的張力數值乘以作用力半徑作為轉矩設定值，通過控制電機的輸出轉矩達到該轉矩設定值，從而使張力得到控制。在閉環控制時，測量張力值，將測得的張力值與所需的張力設定值比較，若測量值大於或趨向大於設定值，則用上述交流異步電機輸出轉矩的控制方法來減少電機的輸出轉矩；若測量值小於或趨向小於設定值，則用上述交流異步電機輸出轉矩的控制方法來增加電機的輸出轉矩，張力得以控制。
3.加設上下限方法本發明中頻率、轉差、電壓、轉矩、轉速均在控制中，因此，可以通過設定某一個參數的上下限或幾個參數的上下限，並設定參數上下限實現的優先權，以適應不同工況要求。例如(1).在轉矩或張力控制狀態下加設轉速上下限當上限轉速所需要的轉矩小於設定轉矩或張力需要的轉矩時，按轉速所需轉矩執行。
當下限轉速所需要的轉矩大於設定轉矩或張力需要的轉矩時，按轉速所需轉矩執行。
(2).在轉矩或張力控制狀態下加設頻率上下限控制當上限頻率小於轉矩或張力設定需要的頻率時，按上限頻率執行。
當下限頻率大於轉矩或張力設定需要的頻率時，按下限頻率執行。
(二).在不同狀態下電機運行過程的控制方法1.驅動狀態下電機運行過程的控制方法使電機處於驅動狀態的方法令同步轉速大於轉子轉速。當電機的驅動轉矩和外力轉矩矢量和大於零，電機加速運行；當電機的驅動轉矩大小與外力轉矩大小相同，方向相反，此時，外力轉矩方向一定和轉速方向相反，電機勻速運行；當電機驅動轉矩的大小小於外力轉矩且方向相反，此時外力轉矩方向一定和轉速方向相反，電機減速運行。
2.空轉狀態下電機運行過程的控制方法令電機的轉差或電壓等於零，電機處於空轉狀態。
3.制動狀態下電機運行過程控制方法使電機處於制動狀態的方法令電機的同步轉速小於轉子轉速，或令電機同步轉速和轉子轉速的方向相反。無論哪種方式，當電機和外力轉矩的矢量和大於零時，電機加速運行，矢量和等於零時，電機勻速運行，矢量和小於零時，電機減速運行。
說明無論電機在何種運動狀態下制動，電機都處於發電狀態。
四.效率控制1、驅動效率控制在驅動時，對於特定電機的每一個轉速，可用不同電壓與轉差的組合產生相同的轉矩，其中一個組合使電機電能轉化為動能的效率最高，並且其餘組合數值越接近，此組合就使電機的效率越高。
特定電機同一轉速在一定轉矩區域內，對於不同的轉矩，其最高效率組合中的轉差基本相同，因此固定該最高效率轉差，通過調節電壓控制轉矩，使電機效率最高。在不同轉速固定轉差/轉速曲線，調節電壓/轉速曲線，使電機效率最高。
特定電機不同轉速的最高效率轉差不同，但在一定轉速區域內其最高效率轉差率是基本相同的，因此固定該最高效率轉差率，通過調節電壓控制轉矩，使電機效率最高。
2、電機(發電機)制動時發電效率控制在電機制動時，對於特定電機的每一個轉速，同一制動轉矩可由不同的電壓與轉差的組合產生，其中一個組合使電機(發電機)動能轉化電能的效率最高，並且其餘組合數值越接近，此組合就使電機(發電機)的效率越高。
特定電機(發電機)同一轉速在一定轉矩區域內，對於不同的轉矩，其最高發電效率組合中的轉差基本相同，因此固定該最高效率轉差，通過調節電壓控制轉矩，使電機(發電機)發電效率最高。
特定電機不同轉速的最高效率轉差不同，但在一定轉速區域內其最高效率轉差率是基本相同的，因此固定該最高效率轉差率，通過調節電壓控制轉矩，使電機(發電機)發電效率最高。(以上所述發電機為交流異步發電機)五.本文所述方法的具體應用1.大慣性設備的控制方法大慣量設備的啟動和制動由於在不同的轉速都有大功率的動能和電能轉化過程，因此是現有技術中一個較為頭痛的問題。
一種交流異步電機在大慣量負載下啟動和制動的控制方法，令電機處於轉矩控制方式，其轉矩的控制方法為用轉差與電壓協同控制，電壓與轉差的控制遵循預先設定的電壓/轉速和轉差/轉速曲線，其轉差控制是通過根據轉子轉速，調節電機電源頻率控制轉差實現的。
在制動工況下，當電機轉速小於設定的轉差時，令同步轉速反向，同步轉速加轉子轉速大小等於設定轉差。
用轉差與電壓協同控制，電壓與轉差的控制遵循預先設定的電壓/轉速和轉差/轉速曲線，其轉差控制是通過根據轉子轉速，調節電機電源頻率控制轉差實現的，在啟動和勻速運行時，採用轉矩控制加上限轉速或上限頻率的方式運行，制動時，當電機轉速小於設定的轉差時，令同步轉速反向，同步轉速加轉子轉速大小等於設定轉差。
用轉矩控制方式是一個較好的方法，本發明以脫水機為例，公開其方法。
一種交流異步電機在脫水機中的應用方法，電機處於轉矩控制方式，其轉矩的控制方法為用轉差與電壓協同控制，電壓與轉差的控制遵循預先設定的電壓/轉速和轉差/轉速曲線，其轉差控制是通過根據轉子轉速，調節電機電源頻率控制轉差實現的，在啟動和勻速運行時，採用轉矩控制加上限轉速或上限頻率的方式運行，制動時，當電機轉速小於設定的轉差時，令同步轉速反向，同步轉速加轉子轉速大小等於設定轉差。
脫水機工作過程將需要脫水的物品(如衣物)放置在缸體內，令缸體加速旋轉，到達某一轉速後，勻速運行，利用離心力使水分脫離物品(如衣物)，再制動令缸體停止轉動。
脫水機啟動和勻速運行的工作過程可採用本文所述「通過轉矩控制，設定上限轉速或設上限頻率」方法實現，而轉矩控制可用設定電壓/轉速和轉差/轉速曲線，控制轉矩/轉速曲線的方法，現將轉矩控制設上限具體操作方法闡述如下脫水機啟動時，電機處於驅動狀態，這時電機的轉速很低。由於本方案中電機的轉差是受到控制的，所以當脫水機啟動時電源的頻率很低未達到上限，電機按設定轉矩運行，隨著電機加速，電源的頻率也將提高(本方案轉矩控制的結果)，當頻率達到上限頻率時，頻率不再增加，電機也將不按設定轉矩運行，保持勻速運行。
脫水機制動時，電機處於制動狀態下減速，即此時同步轉速低於轉子轉速，當電機轉速減少到小於控制設定的轉差時，令同步轉速反向，同時令同步轉速加轉子轉速大小等於設定轉差，直到電機停止，電機斷電。
2.本方法在收卷、放卷設備上的應用收卷、放卷是把其它生產過程產生的物料捲起來或為其它生產過程提供物料，一般都是在控制張力的狀態下運行，其不同之處在於，對於收放卷設備，收卷一般為驅動狀態，放卷為一般制動狀態，工作過程基本是協同工作。收卷、放卷的理想工作狀態是儘可能不影響被協同設備，保持物料在工作中的張力，速度處於被動狀態。因此，在收卷和放卷過程中，張力的大小方向可由收放卷設備自身決定，速度的大小和方向由被協同設備決定。
收放卷的特性決定，對於收放卷設備，無論收卷還是放卷其張力方向是一樣的，都是把物料拉向本設備方向，也就是說動力(交流異步電動機)的轉矩方向一樣，但收卷和放卷的過程中轉速的方向相反，收卷時轉速方向和轉矩相同，放卷時轉速方向和轉矩方向相反。設備處於收卷或放卷狀態是由被協同設備決定的。針對上述特點，令電機處於轉矩控制方式運行，為收放捲動力設備的電機設定一條轉矩/轉速曲線無論電機處於正轉還是反轉，轉矩方向不變，即收卷時電機處於驅動狀態，放卷時電機處於制動狀態，轉矩的大小由當時所需的張力決定。
用多個電機產生同一個動力在收放卷過程中，物料半徑的大小對需要張力和線速的大小影響不會太大。對於中心收放捲來說，由於半徑的不同，動力的轉速和轉矩就有一種相反的特性，半徑小時，轉速大，轉矩小；半徑大時，轉速小，轉矩大。這樣，同一電機難以實現。本方案可採用多電機經不同變速比的變速箱後共同作用於同一動力軸上，各電機都處於轉矩控制方式運行，由控制設備分配各電機在不同工況下輸出的轉矩，各電機分別經變速箱輸出轉矩合成一個合轉矩，使電機都在自己適合的轉速段輸出較大轉矩的比例。由此推廣，在其他場合，可用多個電機驅動同一負載，各電機以控制轉矩的方式運行或其中有一個電機以轉速控制方式運行，共同驅動負載。
以上關於收放卷的技術適用於單收或單放以及收放一體的設備。
本發明的電機驅動或制動過程是電機產生的轉矩克服阻力使負載產生加速度，形成運動的過程，電機的運動狀態由電動機轉矩和所有外力轉矩矢量和決定。本專利是一種控制電機轉矩的方法，及控制電機運行過程的方法及具體應用。本發明的控制過程(包括各種曲線設定)通過計算機控制，應用現有技術都可實現。
權利要求
1.一種交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於通過協調控制電機轉差和電機的電源電壓，控制電機的輸出轉矩，其中，所述電機轉差的控制是根據轉子轉速，及電機極對數，調節電機電源頻率，控制電機同步轉速實現的。
2.根據權利要求1所述的一種交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於電機轉差和電機電源電壓的控制遵循預先設定的轉差/轉速和電壓/轉速曲線。
3.根據權利要求1所述的一種交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於電機轉差和電機電源電壓的控制遵循預先設定的轉差/轉速曲線，並通過調節電壓或者電壓/轉速曲線調節轉矩。
4.根據權利要求1所述的一種交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於電機轉差和電機電源電壓的控制遵循預先設定的電壓/轉速曲線，並調節轉差或轉差/轉速曲線，調節轉矩。
5.根據權利要求1所述的交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於在調節電機轉矩時，同時調節電壓/轉速曲線和轉差/轉速曲線，達到調節轉矩/轉速曲線的目的。
6.根據權利要求2所述的一種交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於電機轉差和電機電源電壓的控制遵循預先設定的令電機輸出恆轉矩的轉差/轉速和電壓/轉速曲線，令電機的轉矩在每一轉速點都是恆定的。
7.根據權利要求1所述的一種交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於對於特定電機的每一個轉速，都有一個轉差使電機轉矩最大，根據這些轉差繪製的轉差/轉速曲線就是最大轉矩的轉差/轉速曲線，在控制轉矩時，所受控制的轉差遵循最大轉矩的轉差/轉速曲線，或者控制轉矩時，轉差不超過最大轉矩的轉差/轉速曲線。
8.根據權利要求1所述的一種交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於根據電機及其相關設備受其相關參數制約等條件，設定一組電壓/轉速曲線和轉差/轉速曲線，令這組曲線在以上條件下使電機輸出最大的轉矩，需要輸出最大轉矩時，令電壓和轉差的控制遵循這組曲線，其他情況下，令電壓和轉差的值不能超過這組曲線。
9.根據權利要求6所述的交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於根據電機負載在不同狀態時的要求，設定轉矩/狀態參數曲線，令電機的輸出轉矩遵循該轉矩/狀態參數曲線。
10.根據權利要求1所述的交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於根據電機負載的阻力轉矩，設定電機的轉矩，使其與阻力轉矩大小相等，方向相反，令電機負載所受的力的矢量和為零，使交流異步電機勻速運行。
11.根據權利要求1所述的交流異步電機輸出轉矩的控制方法，其特徵在於測量電機轉子轉速並與設定轉速比較，當電機轉速小於或趨向小於設定轉速時，增大電機的輸出轉矩，令電機加速；當電機轉速大於或趨向大於設定轉速時，減少電機的輸出轉矩，使交流異步電機按設定速度運行。
12.應用權利要求1所述轉矩控制方法，實現張力控制的方法，其特徵在於先用所需的張力數值乘以作用力半徑作為轉矩設定值，通過控制電機的輸出轉矩達到該轉矩設定值，從而使張力得到控制。
13.應用權利要求1所述轉矩控制方法，實現張力控制的方法，其特徵在於測量張力值，將測得的張力值與所需的張力設定值比較，若測量值大於或趨向大於設定值，則用上述交流異步電機輸出轉矩的控制方法來減少電機的輸出轉矩；若測量值小於或趨向小於設定值，則用上述交流異步電機輸出轉矩的控制方法來增加電機的輸出轉矩，張力得以控制。
14.應用權利要求1所述轉矩控制方法，一種交流異步電機的控制方法，其特徵在於在上述交流異步電機輸出轉矩的控制中，對電機的相關參數分別設定上下限，且為各種限制設定優先權。
15.應用權利要求1所述轉矩控制方法，使交流異步電機處於驅動狀態控制轉矩的方法，其特徵在於根據轉子轉速調節電源頻率，令電機同步轉速大於轉子轉速，即轉差大於零，使電機處於驅動狀態。
16.應用權利要求1所述轉矩控制方法，使交流異步電機處於制動狀態控制轉矩的方法，其特徵在於根據轉子轉速調節電源頻率，令電機同步轉速小於轉子轉速，即轉差小於零，或令同步轉速和轉子轉速方向相反，使電機處於制動狀態。
17.應用權利要求1所述轉矩控制方法，使電機具有高效率的控制方法，其特徵在於在通過電壓和轉差調節轉矩時，令電壓和轉差的組合與最高效率的電壓轉差組合重合或儘量接近。
18.應用權利要求3所述轉矩控制方法，使電機具有最高效率的控制方法，其特徵在於對於特定電機，預先設定一條使電機效率最高的轉差/轉速曲線，通過調節電壓或電壓/轉速曲線，控制轉矩，使電機效率最高。
19.應用權利要求3所述轉矩控制方法，使電機具有最高效率的控制方法，其特徵在於對於特定電機，預先設定一條轉差率相同的轉差/轉速曲線，即預先設定一個轉差率，令電機遵循該曲線運行，使電機的效率最高，通過調節電壓，得到所需轉矩。
20.應用權利要求1所述轉矩控制方法，使電機在制動時具有最高發電效率的控制方法，其特徵在於對於特定電機，在通過電壓和轉差調節轉矩時，令電壓和轉差的組合與最高發電效率的電壓轉差組合重合或儘量接近。
21.應用權利要求3所述對交流異步電機輸出轉矩的控制而使電機具有最高發電效率的控制方法，其特徵在於對於特定電機，預先設定一條使電機發電效率最高的轉差/轉速曲線，通過調節電壓或電壓/轉速曲線，控制轉矩，使電機發電效率最高。
22.應用權利要求3所述對交流異步電機輸出轉矩的控制而使電機具有最高發電效率的控制方法，其特徵在於對於特定電機，預先設定一條轉差率相同的轉差/轉速曲線，即預先設定一個轉差率，使電機的發電效率最高，通過調節電壓，得到所需轉矩。
23.應用權利要求2所述輸出轉矩的控制方法，一種交流異步電機在大慣量負載下啟動和制動的控制方法，其特徵在於令電機處於轉矩控制方式，其轉矩的控制方法為用轉差與電壓協同控制，電壓與轉差的控制遵循預先設定的電壓/轉速和轉差/轉速曲線。
24.根據權利要求23所述的一種交流異步電機在大慣量負載下啟動和制動的控制方法，其特徵在於在制動工況下，當電機轉速小於設定的轉差時，令同步轉速反向，同步轉速加轉子轉速大小等於設定轉差。
25.應用權利要求24所述方法，一種交流異步電機在脫水機中的應用方法，其特徵在於令電機處於轉矩控制方式，其轉矩的控制方法為用轉差與電壓協同控制，電壓與轉差的控制遵循預先設定的電壓/轉速和轉差/轉速曲線，在啟動和勻速運行時，採用轉矩控制加上限轉速或上限頻率的方式運行，制動時，當電機轉速小於設定的轉差時，令同步轉速反向，同步轉速加轉子轉速大小等於設定轉差。
26.應用權利要求1所述轉矩控制方法，一種收卷與放卷的控制方法，其特徵在於收放卷的動力由交流異步電機提供，電動機處於轉矩控制方式，其轉矩控制是通過電壓和轉差協同控制的。
27.應用權利要求26所述方法，一種收卷與放卷的控制方法，其特徵在於無論電機的轉速方向如何變化，其轉矩方向是不變的，也就是說，無論是收卷還是放卷，其轉矩形成的張力的方向是不變的。
28.根據權利要求26所述收卷與放卷的控制方法，其特徵在於根據收卷放卷的物料的半徑設定轉矩/半徑曲線，令電機遵循該曲線運行，使物料產生需要的張力。
29.應用權利要求1所述轉矩控制方法，一種用多個電機驅動或制動同一負載的方法，其特徵在於多個電機轉矩作用於同一負載，各電機以控制輸出轉矩的方式運行，或其中有一個以轉速控制方式運行，其餘的均以轉矩控制方式運行，共同驅動或制動負載產生合轉矩。
30.權利要求29所述多個電機驅動或制動同一負載的方法在收放卷設備上的應用，其特徵在於用多個電機經不同變速比的變速箱或不同額定轉速的電機共同作用於同一動力軸，各電機處於轉矩控制方法運行，由控制設備控制動力軸的總轉矩，分配各電機在不同工況下輸出轉矩的比例，從而達到控制張力的目的。
全文摘要
本發明公開了交流異步電機輸出轉矩的控制方法及其應用。其轉矩控制依賴於轉差控制，通過調節電源頻率即可調節該轉差。本發明的實現過程是根據電機轉速和電機極對數，調節電源頻率，調節同步轉速進而調節轉差，同時調節電壓，實現轉矩的調節。在電動控制方面，通過調節轉矩，可以調節張力速度等；在發電方面可以調節勵磁。無論是電動狀態還是發電狀態，因為轉矩始終受控，所以在電動上可以與負載很好的協調，在發電上可以與動力很好的協調。同時由於在控制過程中電機的轉差也是受控的，因此無論是電動狀態還是發電狀態，都可以通過調節轉差控制電機效率，使電動機電能轉變成機械能的效率更高，使發電機機械能轉變成電能的效率更高。
文檔編號H02P3/18GK101051812SQ20061003489
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月4日 優先權日2006年4月4日
發明者黃錫民 申請人:黃錫民