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异步电动机控制研究

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异步电动机具有的高阶、多变量、强耦合、非线性等特点,使得对其进行调速控制比较困难。近年来,交流调速方法的重大变革以及先进控制策略的成功应用,使交流变频调速系统取得了长足发展,己成为电气传动控制的主要发展方向。本文对异步电动机控制进行了研究,首先对异步电动机控制的相关理论进行了分析,选择基于转差率的间接矢量控制方案,仿真和探讨了影响解耦控制的因素。使用Matlab/Simulink对解耦效果进行了仿真解析,仿真结果验证了该方案具有较好的控制性能。在理论分析和仿真验证的基础上,搭建了基于TM320F28335型DSP的硬件系统实验平台,并在11kW电机拖动实验平台上进行了相应实验。实验结果表明该方案实现了转矩和磁通解耦控制,控制系统简单易行、动态响应快且超调量小、稳态精度高。
 
关键词 异步电动机;转子磁场定向;仿真;更多范文
异步电动机控制研究
异步电动机具有的高阶、多变量、强祸合、非线性等特点,使得对其进行调速控制比较困难。近年来,交流调速方法的重大变革以及先进控制策略的成功应用,使交流变频调速系统取得了长足发展,已成为电气传动控制的主要发展方向。目前,异步电机较为成熟的控制策略有以下四种:恒压频比控制(V/F)、矢量控制(FOC)。直接转矩控制(DTC)、智能控制。
恒压频比控制是一种最为简单的异步电机控制方法。这种控制方法基于电机稳态模型,采用离线方式计算压频比,以简易变频变压方式实现转矩和励磁的稳态开环控制。由于不需要采用电机的任何参数,所以对电机参数变化有较好的鲁棒性,整个控制系统稳定性较好。但这种控制方法是基于电机稳态模型的开环控制系统,稳态精度不高,且不适合应用于对动态性能要求较高的场合。为改善其性能,有文献针对基于三电平逆变器的异步电机调速系统,采用同步电压空间矢量控制技术实现电机的开环V/F控制,改善了系统动态性能,降低了系统的谐波含量。刘军锋针对普通V/F控制低频时电机磁通难以维持恒定的问题,提出了通过设计定子磁链观测器实现对磁链的闭环控制,使得低频时电机磁通仍维持恒定。陈伟重点研究了对V/F控制系统低速性能进行改善,通过采用提升电压补偿定子电压压降来维持电机磁链幅值恒定以及进行滑差补偿的方法改善了系统低速性能,提高了电机转速控制精度。虽然这些方法提高了电机调速的精度,但还是很难满足某些对电机调速精度要求高的应用场合。
矢量控制源于Blaschke提出的磁场定向控制方案,其原理是模仿他励直流电机电枢及励磁电流的控制特性,利用转子磁场进行定向研究,实现对定子电流转矩/励磁分量的解祸控制。目前,应用最广泛的矢量控制方法有两类:转子磁场定向矢量控制和定子磁链定向矢量控制。前者可实现转矩和励磁的解耦控制,具有极好的动静态性能,但其转子磁链难以直接测量,一般采用观测器进行观测,观测精度过分依赖于电机参数的准确性,特别是转子时间常数的准确性,后者虽然可使磁链观测不受转子时间常数的影响,但其控制效果也受定子电阻的影响,且需要进行前馈控制器设计来消除电枢反应效应。

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