在搜索过程中要保持电机工作点稳定，SC必须知道转速信息，即要求速度闭环。文献<4>中SC是在转速闭环条件下进行的。实际大部分系统中，转速开环，无法准确知道电机的参数，因而无法对电机转速进行观测，在这类系统中SC如何保持电机的工作点基本稳定，是效率优化控制器能够获得实际应用的关键。
感应电机运行中的功率损耗有以下几个部分：1）定子和转子电阻引起的铜耗：Pcu1=3I21r1，Pcu2=3Ic2rc2（1）2）磁场对应的铁损rm为铁损的电阻，rm=f1f1e2-vrme（3）3）机械损耗：PX=KX3r（4）4）杂散损耗：Pstr=kstrI21X2r（5）电机的总损耗v=12，fle为额定工作频率，rme为额定工况下表示铁损的电阻值，kX为机械损耗系数。铜耗、铁损约占电机总损耗的88%，机械损耗占10%<5>，杂散损耗约占总损耗的2%，通常不考虑杂散损耗和机械损耗。
以一台型号为J02-21-4异步感应电机为例，其铭牌参数：额定功率Pe=3kW；额定转速ne=2780rPmin；额定电压Ue=380V；额定电流Ile=6.4A；额定转矩Te=10Nm；极对数np=1.实测电机参数：定子电阻r1=2.558；定子漏感L1R=9.8mH；转子电阻rc=1.718；转子漏感L2R=7.8mH；互感Lm=244.8mH.
计算得rme=388.43848，由式（1）式（3）应用MATLAB进行仿真，结果说明存在着一最优的VPf值，使得电机的铜耗等于铁损，总功率损耗最小，运行效率最高。效率、输入功率和定子电流是全局凹函数或凸函数，采用一维搜索算法可收敛于极值点。
基于输出功率不变的SC控制策略电机的输出功率P=TX，负载转矩不变，当电机输出功率不变，则电机的工作点就保持不变。搜索时定子电压降低将使得电机的特性变软，在同一负载转矩下，转差率变大，输出功率减小。因此在降压的同时要提升定子频率。由简化的电机模型：Ic2U1src2（7）Pout=3U21rc2s（1-s）（8）要求在每次变化电压和频率前后的输出功率要相等，由此：U21（k）s（k）（1-s（k））=U21（k-1）s（k-1）（1-s（k-1））令a=U21（k-1）s（k-1）（1-s（k-1））U21（k），得：s（k）=1-1-4a2（9）仿真结果采用上述的电机，假设初始电机转差率已知。电机稳定运行在n=2000rPmin，负载转矩工作点T=5Nm，此时输出功率Pout=1047.2W，U1=175.05V，f1=34.1333Hz，初始搜索步长step=5，以定子电流最小为搜索目标。
在仿真中，初始转差率s是通过精确计算得来的，实际在转速开环下只能估算转差率。给出了2种不依赖于电机参数的转差观测算法。为在转差观测误差条件下效率以输入功率最小为搜索目标时寻优结果。从仿真结果可以看出，在转速开环电机系统中，在给定的静态工作点，寻优后电机几乎未偏离原工作点，说明近似计算电机输出功率的算法导致的误差不大。在转差观测存在误差条件下，效率优化控制器仍然可以提高电机运行效率，但此时搜索后转速误差加大。
本文关键字：通用变频器 变频器基础，变频技术 - 变频器基础
