服务热线:400-112-7798

上海方力电机有限公司名称 上海电机厂专注电机生产带来强大动力

产品展示

电机展示
YB3粉尘防爆电机_YB3节能防爆电机_隔爆型三相异步电动机
LDZ1系列电磁制动器-电机配件
变频电机_变频调速电机产品介绍
高效率电机(F系列)
高效率电机-GB标准型(V)系列
普通效率电机-GB标准型(V)系列
变频电机_YVF变频电机_YVF系列电机,调速专用电机
变频调速电机_YVP变频调速电机
YB3防爆电机
防爆电机_YBX3电机_YBX3防爆电机_YBX3高效防爆电机
YK2电机,YK2螺杆压缩机用电机,YK2系列三相异步电机
铝壳电机_YS铝壳电机-上海方力电机-YS系列
高效电机_YE3电机,YE3高效电机,YE3系列电机
双速电机_YD双速电机,YD系列电机_YD系列变极多速调速电机型号
电磁调速电机_YCT电磁调速电机_YCT系列电机参数
制动电机_YEJ制动电机_YEJ系列制动电机尺寸
YE2电机,YE2普通电机,YE2系列三相异步电机
YVF 315L2-4电机_YVF系列电机,调速专用电机
YVF 315L1-4电机_YVF系列电机,调速专用电机
YVF 315M-4电机_YVF系列电机,调速专用电机
减速机展示
CH/CV齿轮马达——G系列小齿轮减速机
BS系列斜齿轮—蜗轮蜗杆减速电机
BK系列斜齿轮—伞齿轮减速电机
BF系列平行轴—斜齿轮减速电机
BR系列斜齿轮减速电机
CV系列减速机
WB微型摆线减速机
WP铸铁蜗轮蜗杆减速机_WP系列蜗杆减速机
XB系列摆线针轮减速机
小型齿轮减速电机
G全封闭齿轮减速电机
直交轴双曲面减速机
精密行星减速机
JWM蜗轮丝杆升降机
SWL蜗轮丝杆升降机
ARA螺旋锥齿轮转向箱
T螺旋伞齿轮转向箱
HD螺旋锥齿转向器
RV蜗轮蜗杆减速机,rv蜗轮减速机,蜗轮蜗杆减速机选型
S斜齿轮-蜗轮减速机,斜齿轮蜗轮减速机

新闻资讯上海电机 > 电机知识

交流电机控制策略:稳态模型控制方法和动态模型控制方法

时间:2018/6/7 点击数:300

随着电力电子技术、微电子技术、数字控制技术以及控制理论的发展,交流传动系统的动、静态特性完全可以和直流传动系统相媲美,交流传动系统获得广泛应用,交流传动取代直流传动已逐步变为现实。
由于交流电机本质上为非线性、多变量、强耦合、参数时变、大干扰的复杂对象,它的有效控制一直是国内外研究的热点问题,现已提出了多种交流电机控制策略与方法。其中经典线性控制不能克服负载、模型参数的大范围变化及非线性因素的影响,控制性能不高;矢量控制、直接转矩控制也存在一些问题:近年来,随着现代控制和智能控制的理论发展,先进控制算法被应用于交流电机控制,并取得一定成果  。

稳态模型控制方法

常用的稳态模型控制方案有开环恒v/f比控制(即电压/频率=常数)和闭环转差频率控制。
(1)恒压频比控制
此法是从变压变频基本控制方式出发的且不带速度反馈的开环控制方式。由于在额定频率以下,
若电压一定而只降低频率,那么气隙磁通就要过大,造成磁路饱和,严重时烧毁电机。为了保持气隙磁通不变,采用感应电势与频率之比为常数的方式进行控制。
此法优点:结构简单,工作可靠,控制运算速度要求不高等。
此法缺点:开环控制的调速精度和动态性能较差;只控制了气隙磁通,而不能调节转矩,性能不高;由于不含有电流控制,起动时必须具有给定积分环节,以抑制电流冲击;低频时转矩不足,需转矩补偿,以改变低频转矩特性。
(2)闭环转差频率控制
此法是一种直接控制转矩的控制方式。在电机稳定运行时,在转差率很小的变化范围内,只要维持电机磁链不变,电机转矩就近似与转差角频率成正比,因此控制转差角频率即可控制电机转矩。
此法优点:基本上控制了电机转矩,提高了转速调节的动态性能和稳态精度。
此法缺点:不能真正控制动态过程的转矩,动态性能不理想。
上述两种控制方法基本上解决了电机平滑调速问题,但系统的控制规律是只依据电机的稳态数学模型,没有考虑过渡过程,系统在稳定性、起动及低速时转矩动态响应等动态性能不高;转矩和磁链是电压幅值及频率的函数,当仅控制转矩时,由于I/O间的耦合会导致响应速度变慢,即使有很好的控制方案,交流电机也很难达到直流电机所能达到的性能。但这两种控制的规律简单,目前仍在一般调速系统中采用,它们适用于动态性能要求不高的交流调速场合,例如风机、水泵等负载 [2]  。

动态模型控制方法


要获得高动态性能,必须依据交流电机的动态数学模型。它的动态数学模型是非线性多变量的,其输入变量为定子电压和频率,输出变量为转速和磁链。当前最成熟的控制方法有矢量控制和直接转矩控制两种。
(1)矢量控制(Vector Control,VC)
它是由Blasehlke F.在1971年提出。根据电机的动态数学模型,利用矢量变换方
法,将异步电机模拟成直流电机,从而获得良好的动态调速性能。
它可分为转子磁场定向控制和定子磁场定向控制两种,其中转子磁链定向控制以转子磁链为参考坐标,通过静止坐标系到旋转坐标系间的坐标变换,将定子电流分解成产生磁链的励磁分量和产生转矩的转矩分量,并使两分量相互独立而解耦,然后分别对磁链和转矩独立控制。通常的控制策略是保持励磁电流不变,改变转矩电流来控制电机转矩;定子磁场定向控制是将同步旋转坐标系d轴放置在定子磁场方向上,有利于定子磁通观测器的实现,减弱转子回路参数对控制系统的影响,但低速运行时,定子电阻压降不容忽略,反电势测量误差较大,导致定子磁通观测不准,影响系统性能。若采用转子方程实现磁通观测,会增加系统复杂性。
此法优点:实现了磁链与转矩的解耦,可对它们分别独立控制,明显改善了控制性能。
此法缺点:对电机参数的依赖性大,而电机参数存在时变性,难以达到理想的控制效果;即使电机参数与磁链能被精确测量,也只有稳态时才能实现解耦,弱磁时耦合仍然存在;需假设电机中只有基波正序磁势,太理论化,不完全符合实际;若解耦后的控制回路采用普通PI调节器,其性能受参数变化及各种不确定性影响严重。
矢量控制已获得非常广泛应用于交流电机控制,且为克服其缺点,它常与其他控制方法相结合来使用。
(2)直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)
它是由德国Depenbrock M.于1985年提出,它摒弃了解耦思想,直接控制电机转矩,不需
要复杂的变换与计算,把电机和逆变器看成一个整体,采用空间电压矢量分析方法在定子坐标系下分析交流电机的数学模型,计算定子磁通和转矩,通过PWM逆变器的开关状态直接控制转矩。
此法优点:控制思路新颖,采用“砰.砰”控制,系统结构简洁,无需对定子电流解耦,静、动态性能优良;采用定子磁链进行磁场定向,只要知道定子电阻就可以把它观测出来,使系统性能对转子参数呈现鲁棒性;可被推广到弱磁调速范围。
此法缺点:功率开关器件存在一定的通、断时间,为防止同一桥臂的两开关发生直通而短路,必须在控制信号中设置死区,但死区会使在各调制周期内引起微小畸变,畸变积累后会使逆变器的输出电流产生畸变,引起转矩脉动,低速时死区效应更明显;低速时定子电阻的变化引起的定子电流和磁链的畸变;对逆变器开关频率提高的限制较大;无电流环,不能做电流保护,需加限流措施。
此法已逐步大量用于交流电机控制,且为克服它的缺点,常与其他控制方法相结合。VC和DTC两法表面上不同,控制性能上各有特色,但本质是相同的,都采用转矩、磁链分别控制,其中转矩控制环(或电流的转矩分量环)都处于转速环的内环,可抑制磁链变化对转速子系统的影响,使转速和磁链子系统近似解耦   。

交流电机相关文章介绍

交流电机控制策略

交流变频电机与直流变频电机的区别

采用交流变频调速电机比直流调速电机优点

低压交流三相异步电动机

交流变频电动机调速原理


我要评论
暂无评论...
昵称: 验证码:  
评论: