基于可拓控制策略的异步电机节能控制系统研究

发布时间：2020-11-14 02:44

　　 异步电机在工业、农业以及国防等领域中扮演着非常重要的角色,它将电能转化为机械能,是广泛使用的动力机械。在额定工况运行时,异步电机能量转换效率较高,但是在偏离额定工况特别是处于轻载低速状态下运行时,其效率明显降低,将会造成很大的经济损失。采取适当的控制方案以降低异步电机的损耗,提高其运行效率对节约能源、保护环境和可持续发展有着重要的现实意义。本文设计了一种将可拓控制策略和矢量控制相结合的异步电机节能控制系统。通过研究两相静止坐标系下的异步电机动态模型,推导出便于MATLAB/SIMULINK建模的数学表达式,在MATLAB/SIMULINK环境下建立了考虑铁耗的异步电机模型。与MATLAB自带的电机模型相比,铁耗模型具有相似的响应曲线,并且由于考虑了铁耗电阻,所以能更加真实地反映电机的实际工况,为进一步研究异步电机节能控制策略打下了基础。在可拓控制策略方面,通过分析可拓控制器的基本原理、组成结构以及设计流程,设计了一种适应复杂系统的可拓控制器。同传统PID控制器分别在线性系统、非线性系统和大时延系统下进行仿真对比分析,结果表明可拓控制器具有更短的超调时间和上升时间,具有参数自整定性和自适应性的优点,适合处理电机各种复杂的工况,为节能控制系统的建立提供了算法基础。在同步旋转坐标系下,通过分析异步电机的等效电路,推导出了最优磁链的函数表达式。并计算出影响最优磁链的两个电机参数:转速和转矩。考虑到电机参数的改变对最优磁链的影响,进而形成了通过可拓控制策略优化最优磁链曲面来抵消参数变化影响的方法。通过对比不同磁通情况下的电机损耗,对异步电机的节能情况进行了分析,结果说明可拓控制器较传统控制器在电机节能系统中的应用更具优越性。综上所述,本文基于可拓控制器和矢量控制,提出了可拓控制策略并搭建了可拓控制器模型。通过对仿真结果对比分析,证明了该控制策略的优越性,即能有效地实现异步电机控制系统的节能降耗。
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM343
【部分图文】：

都已经使用了矢量控制算法。变不易理解，模型亦是如此。在异步电机独立的，而是互相影响且并不稳定。在电三相电压和频率，而电机的输出参数中，中的电机可以看成一个多输入多输出的系磁通和转速两个参数作用生成感应电动势，所以显而易见电机传动系统是非线性的变化，所以电机系统又是随时间变化的。流电机的控制并不那么复杂。电机的内上的为励磁绕组和补偿绕组，在水平方向不变的磁通场，将整个方向定义为直轴 d 轴。很明显转子带着电枢绕组一起同步向器电刷充当着桥的作用，通过电刷对电的，因此电枢绕组产生的磁动势轴线被电固定不变的绕组。

图 2.2 等效的异步电机绕组和直流电机绕组2.1.1 坐标变换对电机的矢量控制是由 Clarke 与 Park 完成的。通过电机的一些物理参数来表示电机内部磁场的实时变化，然后再进一步完成坐标变换，以上即是该理论的内涵。变换过程中符合以下两个条件：（1）电机内部生成的磁场一直方向恒定；（2）功率在此过程中没有任何损失。坐标变换在一般情况下分为以下两种变换：（1）将三相平面坐标系转换为两相静止平面直角坐标系，称为Clarke变换，也就是3s 2s 变换。（2）将两相静止平面直角坐标系转换为两相旋转直角坐标系，称为Park 变换，也就是2 s 2r 变换。

图 2.2 等效的异步电机绕组和直流电机绕组 坐标变换电机的矢量控制是由 Clarke 与 Park 完成的。通过电机的一些物理参数来磁场的实时变化，然后再进一步完成坐标变换，以上即是该理论的内涵。合以下两个条件：1）电机内部生成的磁场一直方向恒定；2）功率在此过程中没有任何损失。标变换在一般情况下分为以下两种变换：1）将三相平面坐标系转换为两相静止平面直角坐标系，称为Clarke变换2s 变换。2）将两相静止平面直角坐标系转换为两相旋转直角坐标系，称为Park 变 s 2r 变换。
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本文编号：2882975