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电机控制和矢量控制浅析论文滚珠轴承电熨斗废不锈钢防雷设备雪花机

发布时间:2022-09-13 00:40:17 来源:敏法机械网

电机控制和矢量控制浅析论文

一、电机控制理论

自70年代异步电动机矢量变换控制方法提商标转让出,至今已获得了迅猛的发展。这种理论的主要思想是将异步电动机模拟成直流机,通过坐标变换的方法,分别控制电机的励磁电流分量与转矩电流分量,从而获得与直流电动机一样的良好的动态调速特性。这种控制方法现已较成熟,已经产品化,且产品质量较稳定。因为这种方法采用了坐标变换,需要进行快速、复杂的数学运算,所以对控制器的运算速度、处理能力等要求较高,微型计算机技术的发展为矢量变换控制的实现提供了良好的外部条件。近年来,围绕着矢量变换控制的缺陷,如系统结构复杂,非线性和电机参数变化影响系统性能等问题,国内外学者进行了大量的研究。

1985年,德国的Depenbrock教授提出一种新的控制方法,即异步电动机直接转矩控制系统。它就是上述研究的结果。它不需要坐标变换,也不需要依赖转子数学模型,理论上非常诱人。实验室条件下也已做出性能指标相当高的样机。只是还有些问题未解决,如低速时转矩观测器和转速波动等,未能产品化。现在市面上自称实现了转矩直接控制的系统,大多都是或者采用了将磁链定向与直接转矩控制相结合的方法,低速时采用磁链定向矢量变换控制,高速时采用直接转矩控制。或者同时观测转子磁链,作为直接转矩控制系统的校正。一来这种方法平稳切换的时机较难确定,目前德国大学的学者正在研究这问题;二来如果低速时采用磁链定向矢量控制,或者采用观测转子磁链的方法,还是要依赖转子参数。也就是说只要有转子磁链的成分在里面,就还是对转子参数较敏感。无法体现直接转矩控制的优势。看来,完全的转矩直接控制离产品化还有一段距离。

除此之外,基于现代控制理论的滑模变结构控制技术、采用微分几何理论的非线性解耦控制、模型参考自适应控制等方法的引人,使系统性能得到了改善。但这些理论仍然建立在对象精确的数学模型基础上,有的需要大量的传感器、观察器,因而结构复杂,有的仍无法摆脱非线性和电机参数变化的影响,因而需进一步探讨解决上述问题的途径。

纵观电机工业的发展史,几乎每一次大的发展都有理论方面的突破。但现在作为较成熟的电机控制理论,再提出具有划时代意义的理论不太容易。因此,今后相当一段时间内还会是将现有的各种理论加以结合,互相取长补短,或都将其它学科的理论、方法引入电机控制,走交叉学科的道路,以解决上述问题。近年业,智能控制研究很活跃,并在许多领域获得了应用。典型的如模糊控制、神经络控制和基于专家系统的控制。由于智能控制无需对象的精确数学模型并具有较强的鲁棒性,因而许多学者将智能控制方法引入了电机控制系统的研究,并预言未来的十年将开创电力电子和运动控制的新纪元。比较成熟的是模糊控制,它具有不依赖被控对象精确的数学模型、能克服非线性因素的影响、对调节对象长时间不做实验时的参数变化具有较强的鲁棒性等优点。模糊控制已在交直流调速系统和伺服系统中取河津得了满意的效果。它的典型应用如:用于电机速度控制的模糊控制器;模糊逻辑在电机模型及参数辨识中的应用;基于模糊逻辑的异步电动机效率优化控制;基于模糊逻辑的智能逆变器的研究等。近年来已有一些文献探讨将神经络控制或专家系统引入异步电动机的直接转矩控制系统,相信不久会有实用的结果。

二、电机控制器

有了好的控制方法,还需要有能将其实现的控制器。可靠性高,实时性好是对控制系统的基本要求。最初的电机控制都是采用分立元件的模拟电路,后来随着电子技术的进步,集成电路甚至电机控制专用集成电路被大量在电机控制中引用,这些生产定单也随之直线上升电路大多为模拟数字混合电路,它大大提高了电机控制器的可靠性、抗干扰能力、又缩短了新产品的开发周期,降低了研制费用,因而近年来发展很快。

作为专用集成电路(ASIC---ApplicationSpecificIntegratedCircuit)的一个重要方面,目前世界上几乎所有的大半导体厂商都提供了自己开发的电机控制专用集成电路。所以电机控制专用集成电路品种规格繁多,产品资料和应用资料十分丰富。但同时由于各厂商之间无统一标准,因而产品极其分散,又不断有新产品出现,为满足一次设计的需要,往往要花很大力气和时间去收集整理资料。当前电机控制的发展越来越趋于多样化、复杂化,现有的专用集成电路未必能满足苛刻的新品开发要求,为此可考虑自己开发电机专用的控制芯片。现场可编程门陈列(FPGA)可以作为一种解决方案。作为开发设备,FPGA可以方便地实现多次修改。简单地打个比方,FPGA相对于ASIC好比EPROM相对于掩膜生鲜花配送产的ROM。由于FPGA的集成度非常大,一片FPGA少则几千个等效门,多则几万或几十万等效门。所以一片FPGA就可以实现非常复杂的逻辑,替代多块集成电路和分立元件组成的电路。它借助于硬件描述语言(VHDL或VerilogHDL)来对系统进行设计,硬件描述语言摈弃说不定你看到的铝合金门窗、汽车轮毂和发动机盖板、笔记本电脑或的外层铝壳了传统的从日标闸阀门级电路向上直至整体系统的方法。它采用三个层次的硬件描述和自上至下(从系统功能描述开始)的设计风格,能对三个层次

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