交流電機(jī)的控制策略分析

王豐政 長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)

交流電機(jī)的控制策略分析

王豐政 長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)

在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展下，工業(yè)自動(dòng)化水平不斷提升，交流電機(jī)也在工業(yè)生產(chǎn)中大量使用，進(jìn)一步提高了工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的效率。但交流電機(jī)對(duì)于控制的要求非常高，如果控制不當(dāng)，可能給工業(yè)生產(chǎn)帶來不利影響。本文詳細(xì)論述了交流電機(jī)的控制策略，以及交流電機(jī)無速度傳感器的控制措施。

交流電機(jī) 模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 交流電機(jī)無速度傳感器

隨著社會(huì)整體生產(chǎn)水平的提升，大量科技技術(shù)與信息技術(shù)快速發(fā)展，其中，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展為交流電機(jī)的控制提供了技術(shù)支持。交流電機(jī)可以讓機(jī)械能與交流電互相轉(zhuǎn)化，但因?yàn)榻涣麟姍C(jī)的操作需使用多個(gè)參數(shù)，實(shí)際使用中存在所多問題，需用控制策略進(jìn)行控制。

1 交流電機(jī)的控制算法

1.1 穩(wěn)態(tài)模型與動(dòng)態(tài)模型

穩(wěn)態(tài)模型：其包含兩種控制方式，一是開環(huán)橫比控制，二是閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制。前者是在變壓變頻控制的基礎(chǔ)上衍生而來，主要用于恒壓變頻的工作環(huán)境下，因磁路飽和導(dǎo)致的電機(jī)被燒毀，其優(yōu)勢(shì)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，降低了對(duì)運(yùn)算速度的要求，但它也存在精度不易控制，動(dòng)態(tài)性調(diào)整不足的問題。后者是對(duì)前者的不足進(jìn)行補(bǔ)充，直接控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，其主要用于電機(jī)轉(zhuǎn)差偏小且穩(wěn)定的情況。它具有的優(yōu)勢(shì)是可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，確保了精度，但不能真正控制動(dòng)態(tài)過程的轉(zhuǎn)矩。

動(dòng)態(tài)模型：動(dòng)態(tài)模型具有的特點(diǎn)是非線性、多變量，把電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率與電壓轉(zhuǎn)化為磁鏈、轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)其使用的控制方法是矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩。

首先，進(jìn)行矢量控制，矢量控制是為了讓其有良好的動(dòng)態(tài)調(diào)整性能，運(yùn)用矢量變化，讓異步電機(jī)可以采用直流電機(jī)的方式操作。而它又有兩種控制方式，其一是轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制，它可以分開勵(lì)磁與轉(zhuǎn)矩，分別采用控制方法進(jìn)行控制，如此，能夠讓勵(lì)磁電流保持不變，并控制轉(zhuǎn)矩，其二是定子磁場(chǎng)定向控制，用這一方式控制，可有效減少轉(zhuǎn)子回路參數(shù)對(duì)電機(jī)產(chǎn)生的影響。即運(yùn)用矢量控制，可以實(shí)現(xiàn)不同內(nèi)容的獨(dú)立控制，優(yōu)化了控制的效果，但其在控制的過程中，過于依賴控制參數(shù)，對(duì)最終呈現(xiàn)的效果造成了一定影響。

其次，直接轉(zhuǎn)矩的控制方式可以彌補(bǔ)上一個(gè)控制方式的不足，把所有參與操作的設(shè)備作為一個(gè)整體，簡(jiǎn)化了控制的整體操作。其優(yōu)勢(shì)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，不論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)都有良好的效果，但它的劣勢(shì)是，逆變器輸出的電流可能出現(xiàn)畸變，需用額外的措施控制電流。

1.2 智能控制

因?yàn)榻涣麟姍C(jī)的操作具有非線性、多變量的特點(diǎn)，因此，不論采用哪種算法，都只能精確的控制某個(gè)方面，無法全方位控制，故在控制方法中加入智能控制，是未來研究的主要方向。通過智能控制，可以讓參數(shù)變化控制在一定范圍內(nèi)，減小參數(shù)變化對(duì)電機(jī)的影響。

其包括兩種控制方式：

模糊控制：它是按照人的思維模式推出的模糊推理，可以把精確量模糊化，同時(shí)，過程中不會(huì)對(duì)某個(gè)對(duì)象過度依賴，克服了參數(shù)變化、非線性可能對(duì)電機(jī)造成的影響。模糊控制使用的是專家式控制方式，但該控制方式存在的問題是，控制與穩(wěn)態(tài)精度需進(jìn)一步優(yōu)化，自主適應(yīng)力較弱。

模糊、專家、神經(jīng)三種控制方式中，每種方式都有自己的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，但如果把它們?nèi)诤希⒅悄芸刂葡到y(tǒng)，提出控制方案，可讓在這三種方式互相借助對(duì)方的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)自己的不足，而其提出的方案中，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人們最常使用的方式。FNNC是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使用模糊控制具有的功能，其會(huì)增強(qiáng)模糊控制的自學(xué)能力，加快神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用速度，使控制具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制：它是以人類大腦網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，建立的一種控制方式。它的應(yīng)用，可幫助相關(guān)人員快速建模，快速應(yīng)對(duì)控制中產(chǎn)生的不確定因素，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并糾正，快速處理問題。

2 交流電機(jī)無速度傳感器的控制

無速度傳感器在交流電機(jī)中的應(yīng)用，可有效減少機(jī)電運(yùn)行的成本，使交流電機(jī)更加可靠。所以，對(duì)于交流電機(jī)無速度傳感器的控制，可以利用速度自適應(yīng)全階觀測(cè)器與滑膜觀測(cè)器進(jìn)行控制。其主要用于異步電機(jī)的控制。異步電機(jī)無法在運(yùn)轉(zhuǎn)中直接搜集到定子磁鏈、電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)電壓、電流數(shù)據(jù)的變化以及模型的檢測(cè)結(jié)果，分析電機(jī)內(nèi)部的工作狀態(tài)，但全階觀測(cè)器加入后，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觀測(cè)，并保證了觀測(cè)的精度，得到電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制。后者具有的優(yōu)勢(shì)是便于操作，可以在較短的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)。其主要的操作是，根據(jù)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，再通過正交鎖相環(huán)得到轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子所在位置的信號(hào)，對(duì)這兩個(gè)信號(hào)展開分析，而這一操作中必須注意的一點(diǎn)是，因?yàn)槟孀兤饔蟹蔷€性的特點(diǎn)，同時(shí)其也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)諧波，這兩個(gè)都會(huì)給轉(zhuǎn)子位置的確定增加阻礙，使得到位置信息與實(shí)際信息存在偏差。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，交流電機(jī)的控制是當(dāng)下社會(huì)討論的熱點(diǎn)，本文通過交流電機(jī)與無速度傳感器控制的分析，可以總結(jié)出，交流電機(jī)的控制已初步實(shí)現(xiàn)智能化操作，優(yōu)化了對(duì)轉(zhuǎn)矩的控制效果。在下一階段，控制策略會(huì)向智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，融合多項(xiàng)科技與信息技術(shù)，使用的方法將更加成熟，有質(zhì)的改變。

[1]胡建軍,旦高亮,秦大同.電動(dòng)車用交流異步電機(jī)寬速域控制策略[J].中國(guó)機(jī)械工程,2013,24(09)

[2]馮兆磊,王久和,馬先芹.交流異步電機(jī)ADRC+PI控制策略研究[J].北京信息科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,28(05)