異步電機的高性能變頻調速控制策略及系統(tǒng)實現(xiàn)研究.pdf

1、電力拖動廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、國防和社會生活的各個領域。目前，我國有70％左右的電能被各種電機所利用，電力拖動中，交流電力拖動占80％以上。20世紀70年代以前，電力拖動調速中，直流調速占90％以上，而交流調速不到10％。原因是直流電機電樞電流與磁場電流相互獨立，在磁場恒定情況下，通過控制電樞電流可以方便控制電磁轉矩，因此，直流調速具有優(yōu)良的起制動和調速性能。而交流調速則無法與其相比。20世紀70年代以后，矢量控制理論的建立，將異步電機

2、等效成直流電機控制，使異步電機變頻調速控制性能完全達到了與直流電機調速控制性能相媲美的程度。具有了取代直流調速的明顯優(yōu)勢，成為電力拖動調速控制的重要發(fā)展方向。本文就是圍繞異步電機高性能變頻調速控制策略開展研究的。其主要研究內容及創(chuàng)新點如下： 提出了基于自抗擾控制器的異步電機變頻調速控制策略，將異步電機模型中的耦合項及參數(shù)攝動視為系統(tǒng)內擾，采用擴張狀態(tài)觀測器進行觀測并加以補償，利用其非線性結構克服了經典PID的缺陷，較好地解決了異

3、步電機矢量控制因電機參數(shù)變化對解耦關系的影響，給出了自抗擾控制策略的魯棒性能分析。仿真表明：系統(tǒng)響應速度提高，穩(wěn)定性改善，抗擾性增強。自抗擾控制器具有較強的適應性和魯棒性。 提出了一種基于多模型自適應控制的異步電機變頻調速控制策略，針對異步電機存在恒轉矩和恒功率兩個工作區(qū)以及激磁飽和及趨膚效應帶來的參數(shù)突變這一實際情況，利用多個辯識模型來實現(xiàn)對異步電機所有特性的覆蓋。對每一個子模型設計相應的控制器。在實際過程中，將這有限個子控制

4、器映射成異步電機不同工況下的自適應控制器，使異步電機變頻調速控制在整個工作范圍內具有令人滿意的控制性能。提出了神經網絡自適應Dahlin控制解決方案，較好地解決了多模型切換時滯引起的穩(wěn)定性變差問題。仿真表明：多模型自適應控制較好地解決了異步電機在整個工作范圍內和不同工況下的高性能控制問題。 提出了變論域變步長LMS算法，給出了基于自適應逆控制的異步電機變頻調速控制策略，對給定信號采用對象的逆作串聯(lián)控制器，使系統(tǒng)輸入輸出之間近似為

5、單位映射，系統(tǒng)輸出對輸入具有較好的跟隨性。對擾動信號采用擾動消除技術，該控制將對象參數(shù)攝動和外部擾動統(tǒng)一視為擾動。擾動既驅動對象，又驅動模型，對象和模型之差就是總擾動，用該擾動去驅動模型的逆，并在對象輸入中被減去，最終使系統(tǒng)消除了噪聲和擾動。由于對給定信號和擾動信號分開控制，二者控制性能無需兼顧和折衷，這是異步電機變頻調速自適應逆控制的重要優(yōu)勢。本文給出的基于變論域變步長LMS算法的步長μ(K)將隨誤差e(k)論域的變化而變化，使該算法