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摘要：为了能够保证空气供给系统提供的空气量能够满足发电系统的发电量，本文首先对感应电机的变频调速进行研究与分析，进而阐述基于氢能发电装置的空气供给驱动系统，然后将矢量控制常用的几种方案进行比较，最终介绍间接转子磁场定向电流柱注入型感应电机矢量控制方案，从而为从业人员提供有力参考。
关键词：氢能发电机；供气量；变频控制
引言
考虑到国内的传统能源与资源的消耗速度日益提升，尤其是近年来环境污染愈发严重，使得无污染且效率较高的新能源发电技术逐渐走入人们的视野。燃料电池已经逐渐被大众公认为即火、水以及核之后的第四代电源，该类电池的主要燃料是氢，空气或者氧气可以作为燃料电池的催化剂。电化学反应能够氢能与电能的转变，该技术具备高效清洁环保的特点。除此之外，作为基于聚合物质子膜的燃料电池，质子交换膜燃料电池在工作时不会产生较高的温度，没有烟气排放且噪声比较小，已经逐渐成为本世纪最优电动车电源。
当前氢能发电机的供气系统通常都会使用直流电机，进而实现空气的有效输送，尽管该类系统的系统构造相对比较简单且设计原理不繁琐，但是发电系统的最大需风量必须作为给气系统的功率制定原则。给气系统在进行工作时通常会处于满负载运行状态，对功耗的要求比较高，且发电系统的整体维护成本较高，在一定程度上降低了发电系统的整体性能。由于感应电机转子侧的电流通常由电磁感应产生，整个过程并不会涉及到换向器，且系统的整体结构比较简单、维护比较方便且成本较低，因此借助感应电机能够将空气供给驱动系统，成为氢能发电系统的一个重要发展方向。
1.感应电机变频调速的基本原理
感应电机的转速通常由电源频率、转差率以及极对数决定，对任何一个参数进行调整都会影响电机的转速，但是变极调速属于有级调速。值得一提的是，以调整转差率为目的的调速方法对能耗要求比较高，而变频调速能够较为理想的调节发电机的转速。只要将转速调整到较为优异的转速，就能够保证对电动机转速的平稳调整。变频调速的优势在于：可应用的范围比较广、调速范围广且工作效率较高，当应用在低负载运行时间较多或者是暂停次数较多的场景时，就能够对电动机实施一定的保护。
氢能发电机空气供给系统给气量的多少在很大程度上会决定氢能发电装置的整体发电量，为了确保氢能发电装置空气供给系统能够适应发电机的发电量要求，就应当调整发电机的转速。感应电机虽然拥有比较显著的优势，但是想要调整感应电机的转速是比较困难的，所以调压调速、串级调速以及感应电机电阻调速是比较常用的技术手段。一般来说，变频调速是最为有效的感应电机调速技术，它不仅能够对电动机进行无级变速，还能够综合考虑负责特性以调节电动机的频率与电压，从而保证电机能够在高效区工作。需要注意的是，变频起动能够提升电动机的整体性能，在一定程度上降低起动电流并提高起动转矩，所以变频调速可以作为优异的感应电机调速技术。当前，比较流行的交流变频技术主要如下几种。
1.1开环恒压频比控制
V/f控制是变频调速最开始应用的控制方式，该类控制方案的整体结构相对比较简单且实现所需成本较低，比较适合应用于调速系统动态性能要求较为宽松的地方。
随着工业对转速闭环控制要求的提升，国内外学者相继提出并改进了转差频率控制，从而通过对转差频率的调节实现对转矩的控制。然而，该类控制技术必须要建立在感应电机稳态等效电路以及转矩公式的前提下，因此必须要在稳态情况下进行。需要注意的是，电动机处于较高转速时通常会有较大的瞬态电流，所以电机的动态转矩以及稳态之间会有一些差异，故该类控制方式仅适用于电动机转速相对比较缓慢的情况。
1.2矢量控制
借助矢量变换技术实现对电机的动态控制通常会被称为矢量控制，该技术要求将磁场矢量的方向视作基准方向，并以磁动势等效为原则，借助坐标变换分解定子电流，从而确保交流电机的正常磁通与转矩的解耦。矢量控制技术能够针对交流电机的转子磁链以及转矩做出合适的解耦控制方案，从而有效控制交流电动机。
1.3直接转矩控制
相较于矢量控制技术，该类控制技术并不会分解定子电流，而是控制PWM型逆变器的切换方式来实现电机电压的有效控制，从而实现定子磁通以及直接控制转矩的目的。该技术并不需要以充足的电机参数作为支撑，其控制思想相对比较新颖独特。然而，该技术在实际应用方面还需要进行深入研究与剖析，并没有到达实用化的地步。
2.转子磁场定向控制的基本控制方案
一般来说，脉宽调制电压源逆变器为感应电机控制系统提供电力能源，该系统必须要借助电流闭环技术来实现对电流的控制，故可以根据开关频率与控制器的鲁棒性将感应电机转子磁场定向控制分为两种：首先是针对逆变器开关频率较低的情况，通常电流控制器拥有较弱的鲁棒性，这时控制系统很难对定子电流进行科学控制，控制系统必须要借助定子电压方程建立合适的定子参考电压；然后是面对逆变器开关频率较高且控制器鲁棒性较为理想的情况时，控制系统可以在短时间内控制定子电流，这时定子参考电压可以由控制器全权提供，这种控制方案比较适用于中小功率且高频率的控制系统。
考虑到电机通常采用星形接法，并没有零序电流分量，故间接转子磁场定向电压注入型感应电机控制系统仅仅依靠侧脸测量电机的电流就能够完成其工作。除此之外，控制系统还应该对电机的转速进行实时测量，从而保证转速闭环以及车子磁链位置角能够被有效计算。需要注意的是，间接转子磁场定向电流注入型控制方案通常会使用滞环控制器，使得该类电流控制器的鲁棒性比较优异，可以在大频率范围内精确跟踪电流去向，故该类控制方案不需要借助电机的电压就能够提供所需电压。最后，间接转子磁场定向电流注入型矢量控制方案一般会借助同步PI控制器作为其电流控制器。考虑到电机的电流分量大多为直流电流，所以该类控制器也可以跟踪电流去向。更重要的是，该类控制方案能够借助空间矢量PWM技术来对电压进行精确输出，相对来说能够获取更加理想的电流频谱，故本文倾向于使用该类控制方案。
结论
总而言之，感应电机借助矢量控制技术能够从零转速开始控制其运行速度，尽管在较低的转速下也能够正常运行，且其可实现的调速范围较广。因此，如果结合矢量控制技术来控制电动机的转速，就可以比较容易满足供气量的要求，从而获取较为理想的节能效果。
参考文献
[1] 田江飞.双馈机组风力发电机变频器控制系统算法的研究[J].通讯世界,2015(24):191-192.