矢量控制異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)效率優(yōu)化控制.pdf

1、隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展和日臻完善,異步電動機(jī)已成為主要的動力設(shè)備,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及國防各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用.異步電機(jī)在額定工作點附近可以獲得最高效率,但輕載運行時其效率則會明顯下降,因此研究異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的效率優(yōu)化問題,不僅對節(jié)約能源和系統(tǒng)自身冷卻具有重要意義,而且在控制環(huán)境污染方面也有廣闊的前景.該文首先分析了異步電動機(jī)多變量數(shù)學(xué)模型,指出異步電動機(jī)高階次、非線性、強(qiáng)耦合的本質(zhì),對直接磁場定向矢量控制系統(tǒng),設(shè)計了結(jié)合電壓

2、模型和電流模型優(yōu)點的磁通觀測模型,利用Simulink搭建直接磁場定向矢量控制系統(tǒng)仿真模型,得到理想的仿真結(jié)果.隨后在分析異步電動機(jī)的損耗及效率特性的基礎(chǔ)上,深入研究了變頻調(diào)速異步機(jī)的效率優(yōu)化問題.從電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路出發(fā),建立起考慮鐵損的電動機(jī)損耗模型,設(shè)計最小損耗控制器(LMC),研究了不同轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速條件下電動機(jī)損耗與轉(zhuǎn)子磁通的關(guān)系,通過控制轉(zhuǎn)子磁通,提高異步電動機(jī)的效率.仿真結(jié)果表明LMC能夠明顯地降低變頻驅(qū)動電機(jī)的損耗,并且具有良

3、好的動態(tài)響應(yīng)能力.雖然LMC控制速度快,但易受到電機(jī)參數(shù)變化的影響,為了克服這個缺點,該文研究了基于輸入功率最小的在線搜索優(yōu)化方法.從仿真結(jié)果來看,采用黃金分割法和梯度法的搜索控制器(SC)都具有良好的節(jié)能效果,而且引入了濾波環(huán)節(jié)可以有效地抑制轉(zhuǎn)矩脈動,但兩者的共同缺點就是收斂時間較長.因此該文綜合LMC和SC兩者優(yōu)點,設(shè)計了一種混合控制器(HC),先利用損耗模型得到最優(yōu)磁通的近似值,再運用搜索法在線尋優(yōu),這樣不僅可以縮短收斂時間,而且