交流电机的控制策略分析

2017-12-28王丰政长沙市南雅中学

数码世界 2017年11期

王丰政长沙市南雅中学

交流电机的控制策略分析

王丰政长沙市南雅中学

在经济的发展下，工业自动化水平不断提升，交流电机也在工业生产中大量使用，进一步提高了工业自动化生产的效率。但交流电机对于控制的要求非常高，如果控制不当，可能给工业生产带来不利影响。本文详细论述了交流电机的控制策略，以及交流电机无速度传感器的控制措施。

交流电机模拟神经网络交流电机无速度传感器

随着社会整体生产水平的提升，大量科技技术与信息技术快速发展，其中，数控技术的发展为交流电机的控制提供了技术支持。交流电机可以让机械能与交流电互相转化，但因为交流电机的操作需使用多个参数，实际使用中存在所多问题，需用控制策略进行控制。

1 交流电机的控制算法

1.1 稳态模型与动态模型

稳态模型：其包含两种控制方式，一是开环横比控制，二是闭环转差频率控制。前者是在变压变频控制的基础上衍生而来，主要用于恒压变频的工作环境下，因磁路饱和导致的电机被烧毁，其优势是结构简单、可靠，降低了对运算速度的要求，但它也存在精度不易控制，动态性调整不足的问题。后者是对前者的不足进行补充，直接控制电机的转矩，其主要用于电机转差偏小且稳定的情况。它具有的优势是可以动态调节转速，确保了精度，但不能真正控制动态过程的转矩。

动态模型：动态模型具有的特点是非线性、多变量，把电机转动的频率与电压转化为磁链、转速。现其使用的控制方法是矢量控制、直接转矩。

首先，进行矢量控制，矢量控制是为了让其有良好的动态调整性能，运用矢量变化，让异步电机可以采用直流电机的方式操作。而它又有两种控制方式，其一是转子磁链定向控制，它可以分开励磁与转矩，分别采用控制方法进行控制，如此，能够让励磁电流保持不变，并控制转矩，其二是定子磁场定向控制，用这一方式控制，可有效减少转子回路参数对电机产生的影响。即运用矢量控制，可以实现不同内容的独立控制，优化了控制的效果，但其在控制的过程中，过于依赖控制参数，对最终呈现的效果造成了一定影响。

其次，直接转矩的控制方式可以弥补上一个控制方式的不足，把所有参与操作的设备作为一个整体，简化了控制的整体操作。其优势是：结构简单，便于操作，不论是静态还是动态都有良好的效果，但它的劣势是，逆变器输出的电流可能出现畸变，需用额外的措施控制电流。

1.2 智能控制

因为交流电机的操作具有非线性、多变量的特点，因此，不论采用哪种算法，都只能精确的控制某个方面，无法全方位控制，故在控制方法中加入智能控制，是未来研究的主要方向。通过智能控制，可以让参数变化控制在一定范围内，减小参数变化对电机的影响。

其包括两种控制方式：

模糊控制：它是按照人的思维模式推出的模糊推理，可以把精确量模糊化，同时，过程中不会对某个对象过度依赖，克服了参数变化、非线性可能对电机造成的影响。模糊控制使用的是专家式控制方式，但该控制方式存在的问题是，控制与稳态精度需进一步优化，自主适应力较弱。

模糊、专家、神经三种控制方式中，每种方式都有自己的优势与劣势，但如果把它们融合，建立智能控制系统，提出控制方案，可让在这三种方式互相借助对方的优势，弥补自己的不足，而其提出的方案中，模糊神经网络是人们最常使用的方式。FNNC是利用神经网络，使用模糊控制具有的功能，其会增强模糊控制的自学能力，加快神经网络的应用速度，使控制具有实时性的特点。

神经网络的控制：它是以人类大脑网络为基础，建立的一种控制方式。它的应用，可帮助相关人员快速建模，快速应对控制中产生的不确定因素，及时发现错误并纠正，快速处理问题。

2 交流电机无速度传感器的控制

无速度传感器在交流电机中的应用，可有效减少机电运行的成本，使交流电机更加可靠。所以，对于交流电机无速度传感器的控制，可以利用速度自适应全阶观测器与滑膜观测器进行控制。其主要用于异步电机的控制。异步电机无法在运转中直接搜集到定子磁链、电磁转矩的数据，可以根据电压、电流数据的变化以及模型的检测结果，分析电机内部的工作状态，但全阶观测器加入后，可以实现实时观测，并保证了观测的精度，得到电磁转矩的数据，实现控制。后者具有的优势是便于操作，可以在较短的时间内响应。其主要的操作是，根据电机的反电动势信号，再通过正交锁相环得到转速与转子所在位置的信号，对这两个信号展开分析，而这一操作中必须注意的一点是，因为逆变器有非线性的特点，同时其也会产生磁场谐波，这两个都会给转子位置的确定增加阻碍，使得到位置信息与实际信息存在偏差。