異步電機(jī)的高性能變頻調(diào)速控制策略及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、電力拖動(dòng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。目前，我國(guó)有70％左右的電能被各種電機(jī)所利用，電力拖動(dòng)中，交流電力拖動(dòng)占80％以上。20世紀(jì)70年代以前，電力拖動(dòng)調(diào)速中，直流調(diào)速占90％以上，而交流調(diào)速不到10％。原因是直流電機(jī)電樞電流與磁場(chǎng)電流相互獨(dú)立，在磁場(chǎng)恒定情況下，通過(guò)控制電樞電流可以方便控制電磁轉(zhuǎn)矩，因此，直流調(diào)速具有優(yōu)良的起制動(dòng)和調(diào)速性能。而交流調(diào)速則無(wú)法與其相比。20世紀(jì)70年代以后，矢量控制理論的建立，將異步電機(jī)

2、等效成直流電機(jī)控制，使異步電機(jī)變頻調(diào)速控制性能完全達(dá)到了與直流電機(jī)調(diào)速控制性能相媲美的程度。具有了取代直流調(diào)速的明顯優(yōu)勢(shì)，成為電力拖動(dòng)調(diào)速控制的重要發(fā)展方向。本文就是圍繞異步電機(jī)高性能變頻調(diào)速控制策略開(kāi)展研究的。其主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下： 提出了基于自抗擾控制器的異步電機(jī)變頻調(diào)速控制策略，將異步電機(jī)模型中的耦合項(xiàng)及參數(shù)攝動(dòng)視為系統(tǒng)內(nèi)擾，采用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行觀測(cè)并加以補(bǔ)償，利用其非線性結(jié)構(gòu)克服了經(jīng)典PID的缺陷，較好地解決了異

3、步電機(jī)矢量控制因電機(jī)參數(shù)變化對(duì)解耦關(guān)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(yīng)速度提高，穩(wěn)定性改善，抗擾性增強(qiáng)。自抗擾控制器具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性。 提出了一種基于多模型自適應(yīng)控制的異步電機(jī)變頻調(diào)速控制策略，針對(duì)異步電機(jī)存在恒轉(zhuǎn)矩和恒功率兩個(gè)工作區(qū)以及激磁飽和及趨膚效應(yīng)帶來(lái)的參數(shù)突變這一實(shí)際情況，利用多個(gè)辯識(shí)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)所有特性的覆蓋。對(duì)每一個(gè)子模型設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制器。在實(shí)際過(guò)程中，將這有限個(gè)子控制

4、器映射成異步電機(jī)不同工況下的自適應(yīng)控制器，使異步電機(jī)變頻調(diào)速控制在整個(gè)工作范圍內(nèi)具有令人滿意的控制性能。提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)Dahlin控制解決方案，較好地解決了多模型切換時(shí)滯引起的穩(wěn)定性變差問(wèn)題。仿真表明：多模型自適應(yīng)控制較好地解決了異步電機(jī)在整個(gè)工作范圍內(nèi)和不同工況下的高性能控制問(wèn)題。 提出了變論域變步長(zhǎng)LMS算法，給出了基于自適應(yīng)逆控制的異步電機(jī)變頻調(diào)速控制策略，對(duì)給定信號(hào)采用對(duì)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(duì)輸入具有較好的跟隨性。對(duì)擾動(dòng)信號(hào)采用擾動(dòng)消除技術(shù)，該控制將對(duì)象參數(shù)攝動(dòng)和外部擾動(dòng)統(tǒng)一視為擾動(dòng)。擾動(dòng)既驅(qū)動(dòng)對(duì)象，又驅(qū)動(dòng)模型，對(duì)象和模型之差就是總擾動(dòng)，用該擾動(dòng)去驅(qū)動(dòng)模型的逆，并在對(duì)象輸入中被減去，最終使系統(tǒng)消除了噪聲和擾動(dòng)。由于對(duì)給定信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)分開(kāi)控制，二者控制性能無(wú)需兼顧和折衷，這是異步電機(jī)變頻調(diào)速自適應(yīng)逆控制的重要優(yōu)勢(shì)。本文給出的基于變論域變步長(zhǎng)LMS算法的步長(zhǎng)μ(K)將隨誤差e(k)論域的變化而變化，使該算法