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李健健，刘新正
（西安交通大学电气工程学院，西安710049）
摘要：针对异步电动机在轻载状态下运行效率低的问题，在以转子磁场定向的矢量控制系统中，建立了考虑铁损的异步电机的损耗模型。通过研究不同运行条件下电动机损耗和转子磁链的关系，采用了结合电机损耗模型和在线搜索的混合式节能控制方法，相比于单纯的损耗模型节能控制方法具有更好的高效性和鲁棒性。最后，通过仿真研究验证了此方法的正确性。
关键词：节能；矢量控制；异步电动机；在线搜索
中圈分类号：tm343 文献标志码：a 文章编号：1001-6848【2010】03-0014-04
0 引 言
目前，电动机的节能研究主要分两大类：一是研究电机本体，通过改进电机的制造工艺，选用高效的材料，并进行计算机辅助优化设计，以提高电机本身的运行效率；二是研究电动机的控制技术[14]，通过先进的控制技术使整个电动机系统在一定条件下的运行效率达到****。
目前来说，基于矢量控制的变频调速异步电动机的节能运行研究主要集中在两个方面：一是基于电机损耗模型的控制方法，此方法具有控制速度快的优点，但是容易受电机参数的影响，控制精度不高。二是基于在线搜索的控制方法,此方法基本不受电机参数影响，但是搜索效率不高，并且搜索过程中磁链的波动较大，影响了系统的稳定性。本文采用将损耗模型和黄金分割在线搜索法相结合的混合式在线搜索节能运行控制策略，有效的克服了两种方法存在的缺点，同时发挥了两种方法各自的优点。
1.1电机损耗分析
异步电动机在运行过程中的损耗主要由以下几个部分组成：
①定转子绕组中电流通过产生的铜损；
②定转子铁芯中磁场产生的铁损（包括磁滞和涡流损耗）；
③气隙磁场高次谐波产生的奈散损耗；
④由于风扇和轴承转动所引起的通风和摩擦损耗，又称机械损耗。
以上各项电机损耗中，杂散损耗和机械损耗一般占总损耗的百分之30左右，杂散损耗的建模和控制都非常困难，也不能直接通过弱磁来控制，但由于弱磁可以减少谐波电压，杂散损耗也可以间接地降低；而机械损耗与电机转速有关，由生产工艺或设备运行工况决定，与电气变量无关；铜损和铁损则与磁场和负载大小有关，是可控的，大约占总损耗的百分之70，也称为可控损耗，是节能控制的主要研究对象。
1.2损耗模型的建立
本文采用在同步旋转d-q坐标系下来建立电机的损耗模型。同时为简化数学模型，忽略定转子漏感，用等效电阻rfe的损耗来表示定子铁损，转子铁损忽略不计。通过以上假设，得到d-q坐标系上的等效电路如下图所示[1]：
由于d-q坐标系与转子磁链矢量同步旋转，使得d轴与转子磁链矢量重合，经过坐标变换后的d-q坐标系等效电路中，流过的电流均为直流电，所以电感l。两端相当于短路，可以直接用导线连接。由图1和图2可以得到d-q坐标下异步电动机的各种可控损耗如下[1,5]。
1．定子铜损
2．转子铜损
3定子铁损
则总可控损耗为
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