基于电气制动的异步电机的加载实现#石星昊，王明彦**（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨150001）5101520253035摘要：通过分析电机的电气制动机理与电动负载模拟系统中负载转矩模拟机理，揭示了加载电机运行状态的本质特征。在此基础上，针对三相异步交流电机，分析和论证了能耗制动与反接制动的原理及实现模拟承载系统负荷力矩的可行性；设计了三相异步电机的制动电路，完成电机及制动电路的数学建模；结合自动控制原理，完成对系统的校正；最后通过在Matlab中进行仿真及得到的实验波形，证明了文中方法的可行性，扩展了电动负载模拟系统的加载技术手段。关键词：电磁制动；异步电机；负载模拟系统中图分类号：TM343LoadingTechnologyofAsynchronousMotorBasedonElectricBrakingSHIXinghao,WANGMingyan(SchoolofElectricalEngineeringanAutomation,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)Abstract:Throughtheanalysisofelectricbrakingofthree-phaseasynchronousmotorandloadtorquesimulationofloadsimulationsystem,thispaperrevealsthecharacteristicsofmotorintheloadingsystemwhenitruns.Basedonthese,givingasynchronousmotorasanexample,theprincipleofenergy-consumedbrakingandplugbrakingisanalyzed.Thenthefeasibilityofloadsimulationbasedontheprincipleofbrakingisverified.Brakingcircuitsforasynchronousmotorarepresented.Basedonmathematicmodelofmotorandbrakingcircuit，thecontrolofsystemisrealizedthroughtheprincipleofautomaticcontrol.Finally,Matlabsimulationisused,andthefeasibilityisverifiedbythewaveshapeofspeedandtorquefromthesimulation.Loadingtechnologyofelectricloadsimulationsystemisexpanded.Keywords:ElectricBraking;AsynchronousMotor;LoadSimulationSystem0引言负载模拟器[1,2]是一种半实物仿真系统，不仅够为以机械力矩为负荷的传动系统或设备，例如，电动机，航空运载器和水下运载器的舵系统，飞行器、车辆和舰船推进装置等，提供与实际运行时承担的力矩负荷相等效的转矩，而且能够避免在高成本条件下或复杂、恶劣甚至高危环境下进行现场负荷试验，降低了试验成本，提高了试验效率，从而得到了广泛的应用。机械式负载模拟是较为早期的技术，电液负载模拟[3]则是后期发展起来的一种负荷力矩模拟技术，在大负荷力矩模拟方面具有良好的性能。电动负载模拟[4]则是最近几年出现的一种新型负载模拟技术，在中小负荷力矩模拟方面，综合性能要高于电液负载模拟技术，成为电力传动领域近年来的研究热点之一。电动负载模拟器的结构原理图示于图1。承载侧为转速或位置跟踪的控制系统。基金项目：国家自然科学基金（51077025）作者简介：石星昊，（1989-），男，硕士，电力电子与电力传动。通信联系人：王明彦，（1957-），男，教授，博导，电能变换技术与伺服驱动。E-mail:mingyan@hit.edu.cn-1-40图1电动负载模拟器结构原理图Fig.1structureofelectricloadsimulator在以机械力矩负荷能力为输出和控制对象的传动系统的负载性能研究过程中，要求传动系统出力轴的旋转角度或速度在随时间变化的同时还应承受到与该角度或速度具有一定关455055606570联度的负荷力矩，这种关联度被称之为加载梯度。因此，负载模拟器是一种被动式力矩伺服系统。电动负载模拟就是利用电机的电磁作用产生制动性质的机械转矩，并按照一定的加载梯度将机械转矩施加到传动系统或设备的出力轴上，使其承受到负荷力矩。承载侧主动运动拖动加载侧运动，此时加载电机可看作发电状态，此时可采用多种不同的制动电路，如能耗或反接制动电路，可以实现制动转矩的加载。由此可见，加载电机的电磁制动的实现是电动负载模拟系统的关键技术之一。近年来，对电动负载模拟技术开展的研究很多，但都集中于多余力矩的抑制[5,6]、系统带宽的提高[7]和加载精度的提高[8]等系统控制问题，而对于加载电机电磁制动问题的研究却鲜有报道没有全面系统和深入地研究制动转矩的产生问题。目前电机驱动器都采用电压型电力电子变换器和PWM控制，没有深入研究加载机理。对于直流电机...