雙饋感應(yīng)電機(jī)能量成形控制與應(yīng)用.pdf

1、摘要隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，交流電機(jī)調(diào)速的系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛。雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(DFIM)是一種繞線式異步電機(jī)，它多用在啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大或調(diào)速的場(chǎng)合中，具有可靠性高、造價(jià)低廉、諧波污染小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接與交流電網(wǎng)相連接，轉(zhuǎn)子繞組與雙向功率變換器相連，從而使它們可進(jìn)行電功率的相互傳遞。電功率是饋出定子繞組還是轉(zhuǎn)子繞組取決于電機(jī)的工況。雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在次同步和超同步狀態(tài)下都能進(jìn)行調(diào)速，這使得它

2、比其它調(diào)速系統(tǒng)擁有更大的調(diào)速范圍。雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制方法主要有矢量控制、解耦控制、線性化控制、輸出反饋控制和魯棒控制，這些方法受到電機(jī)參數(shù)變化以及負(fù)載擾動(dòng)等不確定因素影響，所以在應(yīng)用上也存在一些不足。隨著非線性控制的發(fā)展，端口受控哈密頓(PCH，PortControlledHamiltonian)控制方法近些年來受到高度重視，利用這種方法得到的控制器魯棒性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單且易于實(shí)現(xiàn)。第一，介紹了雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展

3、趨勢(shì)，包括了傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路的發(fā)展趨勢(shì)和控制策略的發(fā)展趨勢(shì)兩部分。第二，闡述了本文所用到的能量成形的理論基礎(chǔ)和PCH控制的理論基礎(chǔ)(無源性、耗散性等)，同時(shí)給出了端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)(PCHD)的能量成形控制方法以及分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。第三，介紹了雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的三相原始數(shù)學(xué)模型原理、坐標(biāo)變換原理，并分別詳細(xì)介紹了兩相靜止和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并在由坐標(biāo)系上，建立了雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)速度控制PCHD模型。分別利用基于

4、狀態(tài)誤差PCH和狀態(tài)PCH控制方法求取控制器，并在負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定已知和未知情況下對(duì)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速跟蹤性能、抗擾動(dòng)能力等各方面進(jìn)行仿真驗(yàn)證。為了有效的消除穩(wěn)態(tài)誤差，控制器引入了積分作用。仿真結(jié)果表明系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越。加入積分作用后，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差消除，并且對(duì)負(fù)載擾動(dòng)具有較強(qiáng)的抑制能力。在加入定子電阻足、轉(zhuǎn)子電阻尼的擾動(dòng)后，轉(zhuǎn)速經(jīng)過調(diào)解恢復(fù)至初始值，表明系統(tǒng)對(duì)電機(jī)參數(shù)擾動(dòng)具有較好的抑制能力。第四，用矢量控制策略對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并與PCHD

5、控制方法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明矢量控制的轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線存在微小穩(wěn)態(tài)誤差；當(dāng)有負(fù)載擾動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速下降且無法恢復(fù)原值，表明對(duì)負(fù)載擾動(dòng)能力較弱；當(dāng)存在定子電阻足、轉(zhuǎn)子電阻R，的擾動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速響應(yīng)能迅速恢復(fù)原值，表明對(duì)此類擾動(dòng)的抑制能力較強(qiáng)。關(guān)鍵詞：哈密頓系統(tǒng)；雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；狀態(tài)誤差PCH；狀態(tài)PCHForth，theauthorusesvectorcontrolstrategyt0dosimulationexperimentonthesystemr

6、nleauthoralsocomparesthevectorcontrolstrategywithPCHDmethodsTheresultshowsthatthereisasmallsteadystateerrorinspeedresponsecurveunderthevectorcontr01WiththeloaddisturbancethespeeddropsdownandCannotberecoveredtoitsoriginal

7、speed，whichprovestheweakrejectionabilityofthesystemtotheloaddisturbance嘞thedisturbanceofthestatorresistanceandrotorresistancethespeedofresponseisquicklyrestoredtooriginalvalue，whichprovesthestrongrejectionabilitytothiski